GeologiaGeologia

Lo studio della struttura interna della terra si effettua con metodi indiretti

Analisi delle modalità di propagazione delle onde sismiche e analisi dei meteoriti (stessi metalli presenti nella Terra)

Densità della Terra

● Densità media: 5,5 g/cm3● Crosta terrestre:2,7g/cm3● Crosta oceanica: 3 g/cm3● Zona centrale: 13 g/cm3

Tre Involucri

● Crosta● Silicati (

● Mantello● Silicati ultrafemici e

ossidi metallici

● Nucleo● Metalli

Decantazione= i materiali si stratificano in ordine di densità crescente

Propagazione delle onde Propagazione delle onde sismichesismiche

● Mezzo omogeneo= procedono in linea retta, velocità costante

● Da un mezzo all'altro con proprietà differenti= modificano la velocità velocità e la direzione di direzione di propagazionepropagazione

● Materiali rigidi ed omogenei= onde più velociMateriali rigidi ed omogenei= onde più veloci● Materiali molli e incoerenti= onde più lenteMateriali molli e incoerenti= onde più lente

Discontinuità● Di Moho● Separa la crosta dal

mantello● Superficie sinuosa● Le onde P ed S

accelerano accelerano bruscamentebruscamente

● Materiali: solidisolidi● Sotto la crosta oceanica Sotto la crosta oceanica

la Moho ha una la Moho ha una profondità di : 4- 10 kmprofondità di : 4- 10 km

● Sotto i continenti: 20-70 Sotto i continenti: 20-70 kmkm

● Di GutenbergDi Gutenberg● Separa mantello dal

nucleo● Profondità: 2900 km● Superficie sferica● Le onde P diminuiscono diminuiscono

la velocitàla velocità mentre le onde S si fermanoS si fermano

● Materiali del nucleo: : allo stato fusoallo stato fuso

● Profondità: 51705170 km● Separa il nucleo esterno da quello interno● Le onde P vengono riflesse, filtrate ed P vengono riflesse, filtrate ed

accelerano bruscamenteaccelerano bruscamente● Nucleo= fluido nella parte esterna, elastico e

solido nella parte interna

●Discontinuità di LehmannDiscontinuità di Lehmann

La Crosta

● Non omogenea● Variazioni di spessore● Spessore= + nei rilievi – nei fondali

CONTINENTALE OCEANICA

Crosta continentale

● Densità media= 2,7 g/ cm3● Rocce sialiche, silicio + leggero silicio + leggero● Rocce eterogenee (magmatiche, sedimentarie e

metamorfiche)→ rocce sedimentarie → gneiss e graniti

Crosta Oceanica

● Densità: 3 g/cm33 g/cm3● Composizione femica, ossia ferro e magnesio + ferro e magnesio +

pesantepesante● Composizione più uniforme di quella continentale● Tre strati sovrapposti:● -sedimenti● -Basalti● -gabbri

Strati della crosta oceanica

● Sedimenti= sottile, spessore variabileSedimenti= sottile, spessore variabile● Basalti=spessore di 2 km● Gabbri= medesima origine dei basalti, basalti Gabbri= medesima origine dei basalti, basalti

magmantica effusiva, gabbri magmatica magmantica effusiva, gabbri magmatica intrusivaintrusiva

Il Mantello

● Spessore considerevole

● Inferiore● omogeneo

● Superiore● Strati con

proprietà differenti

Mantello Superiore (fino a 700 km)

● Litosfera ● Crosta

● Mantello litosferico (fino a 120-150 km)

● Fluido viscoso in cui “galleggia” la litosfera

● 250 km

● Astenosfera● La velocità delle onde sismiche

si riduce notevolmente

● Debole, ossia dalle basse velocità

● Mesosfera● 700 km di profondità● Rigida, aumento della

velocità

● Materiali rigidi

● Ossidi femici● Aumento della

densità fino al nucleo

● Mantello inferiore

Il Nucleo

● Raggio quasi la metà del raggio terrestre(6370 km la terra e 3470 il nucleo)

● Densità crescente da 9,7 g/cm3 a 13g/cm3

●

● Silicio, zolfo, ossigeno

nucleo

● Esterno● Fluido: ferro e nichel● Silicio e zolfo (più

leggeri)● Spessore: 2270km

● InternoInterno● Solido ( a causa dell'alta Solido ( a causa dell'alta

pressione)pressione)● Nichel e ferrNichel e ferro● Spessore: 1200kmSpessore: 1200km

Topografia sismica

● Materiali più freddi= trasmetto le onde sismiche Materiali più freddi= trasmetto le onde sismiche più velocementepiù velocemente

● Materiali più caldi= onde sismiche trasmesse Materiali più caldi= onde sismiche trasmesse più lentamentepiù lentamente

Calore interno

6000 gradi centigradi al centro della terra6000 gradi centigradi al centro della terra

La terra disperde il proprio calore interno verso La terra disperde il proprio calore interno verso l'esternol'esterno

La terra emette nello spazio più calore di quanto La terra emette nello spazio più calore di quanto ne riceva dal solene riceva dal sole

Flusso geotermico● E' la quantità la quantità di energiadi energia termicatermica emessa da un'unità di da un'unità di

superficie terrestresuperficie terrestre in 1 secondo 1 secondo

● 1,5 mcal/ cm2 / s1,5 mcal/ cm2 / s

● 0,06 w/ m20,06 w/ m2● Più elevato:Più elevato: nelle zone più giovani e nellenelle zone più giovani e nelle dorsali dorsali

oceanicheoceaniche● Meno elevato:Meno elevato: nelle zone più antiche e inattive nelle zone più antiche e inattive

dal punto di vista sismico e vulcanico,dal punto di vista sismico e vulcanico, diminuisce diminuisce allontanandosi dalle dorsaliallontanandosi dalle dorsali

● Fosse oceaniche valori minimiFosse oceaniche valori minimi

L'origine del calore interno della terra

● Calore primordialeCalore primordiale: energia accumulata durante energia accumulata durante gli stadi iniziali della storia della terragli stadi iniziali della storia della terra

Non è ancora stato disperso del tutto a causa della bassa conducibilità termica- irraggiamento → i materiali litosferici sono troppo opachi -conduzione → i materiali hanno una scarsa conducibilità termica-convezione → unica trasmissione del calore che funziona efficacemente.

Radioattività Naturale

● Fonte principale del flusso geotermico● Le rocce, la crosta ed il mantello posseggono

una radioattività naturale dovuta agli isotopi radioattivi

Atomi con nucleo instabile che si trasformano spontaneamenteIn elementi diversi emettendo radiazioni ad alta emettendo radiazioni ad alta energia e particelleenergia e particelle

Decadimento radioattivo spontaneo che produce energia dissipata sotto forma di calore

● Crosta continetale: granito, isotopi Crosta continetale: granito, isotopi radioattiviradioattivi

● Crosta oceanica: basalti poco radioattivi, Crosta oceanica: basalti poco radioattivi, quindi il calore proviene dal mantelloquindi il calore proviene dal mantello

● convezione ● conduzione ● irragiamento

Emissione di calore

● Moti convettivi● Convezione

(mantello)● Conduzione

(Litosfera)● Irraggiamento

Campo magnetico terrestre Campo magnetico terrestre

Campo Magnetico

● Dipolare ● Magnetosfera= spazio che circonda la terra e che risente l'azione del campo geomagnetico

● Scudo protettivo dalle radiazioni

Campo magnetico locale delle rocce

● Le rocce contengono minerali ferromagnetici minerali ferromagnetici che posseggono una proprio magnetizzazione permanente indipendente dal campo magnetico indipendente dal campo magnetico esterno.esterno.

● Durante la fase di formazione id un campo magnetico proprio è presente un campo magnetico esterno che induce all'orientamento

● Rocce magmatiche: magnetizzazione termorimanente. I basalti. Contengono materiali ferromagnetici

● Rocce sedimentarie, si formano in seguito alla sedimentazione di detriti e contengono materiali già magnetizzati

Anomalia magnetica

Campo magnetico locale e campo magnetico terrestre si sommano in maniera vettoriale

PositivaNegativa

Periodi in cui la polarità Era inversa a quella attualeMedesima direzione di quella attuale

PaleomagnetismoPaleomagnetismo

● Studio della magnetizzazione permanente delle rocce che si sono formate in passato

● Si basa sulla ricerca e sulla misura elle anomalie anomalie magnetichemagnetiche

● Somma vettorialeSomma vettoriale●

● ++●

● Anomalia positiavaAnomalia positiava●

●

+

Anomalia negativa

Isostasia

● La crosta “galleggia” sul mantello● Spinta di Archimede (un corpo solido immerso

in un liquido riceve una spinta dal basso verso l'altro pari al peso del fluido del volume spostato), continui aggiustamenti isostatici (causa: erosione ed eventi climatici)

● Movimenti di sollevamento e subsidenza

Spinta di Archimede

● Equilibrio stabile se la forza peso bilancia la spinta

● Galleggia se la spinta di Archimede è superiore alla forza peso

Dorsali oceaniche● Sistema di rilieviSistema di rilievi

che attraversano gli oceani

● Le dorsali che affiorano sono dette: isole vulcaniche

● Rift valley: avvallamento centrale

● Le pareti della rift valley presentano faglie da cui fuoriescono lave basaltiche

● La dorsale non è continua ma presenta una successione di segmenti separati da fratture trasversali le faglie trasformi faglie trasformi

Pianure abissali

● Regioni pianeggianti molto estese● Ricoperte da sedimenti● Possiamo trovare rilievi isolati vulcanici o con

superficie tronca

Fossa oceanica

● Profonde depressioni● Lunghe e strette

situate vicino ai continenti

● Parallelamente alla fossa si trovano catene vulcaniche altamente esplosive

● Sistema arco fossa

● Flusso termico: ridotto rispetto alle dorsali, minore di quello delle pianure

La teoria dell'espansione dei fondali oceanici di Hess● Dorsali oceaniche=

grandi fratture attraverso cui fuoriesce il materiale magmatico generando una nuovo crosta oceanica

● Nel Mantello: movimenti convettivi, via di uscita delle colonne ascendneti

● SubduzioneSubduzione● Fosse oceaniche=la Fosse oceaniche=la crosta s'immerge e crosta s'immerge e fonde tornando a far fonde tornando a far parte del mantelloparte del mantello

Tettonica a zolle

● Litosfera Litosfera ( litos= ( litos= roccia)roccia)= insieme di zolle

● Spessore variabile

● Rigide

● Astenosfera● ( astenos= debole)

● Strato plastico su cui “galleggia” la litosfera

● Moti convettivi● Causa della frantumazione

della litosfera in zolle

Moti del mantello

● Instabilità della litosfera

● ZolleZolle ● Zona centrale stabile

● MarginiMargini instabili

● Conservativi● Zolle che scivolano

l'una accanto all'altra

● Faglie trasformi

● Forte attività sismica

● No vulcanesimo

● Convergenti (attivi)

● Sistemi arco-fossa

● Catene montuose recenti

● Fenomeni sismici e attività vulcanica

● Divergenti ( passivi)

● DorsaliDorsali

● E' dove si crea una nuova una nuova litosfera oceanicalitosfera oceanica

● Intensa attività vulcanica

● Scarsa attività sismica

Oceani da ricordare...

● America-Europa● OCEANO

ATLANTICO

● America – Asia● OCEANO PACIFICO

● India- Australia● OCEANO INDIANO

ZolleZolle

● Continentali Continentali ● Zolla arabaZolla araba

● MisteMiste● Zolla Zolla

sudamericasudamericanana

● OceanicheOceaniche● Zoll pacificaZoll pacifica

● Le zolle..Le zolle...● Nelle dorlsali si accresconoNelle dorlsali si accrescono● Nelle fosse vengono Nelle fosse vengono

distruttedistrutte● Nelle faglie scorrono l'una Nelle faglie scorrono l'una

con laltracon laltra

● Le zolle sono in Le zolle sono in moto relativo moto relativo l'una con l'altral'una con l'altra

● Moto proprio ed Moto proprio ed indipendenteindipendente

Margini Divergenti

● La litosfera s'inarca● Si assottiglia e si

frantuma● Il materiale plastico risale

● Solidifica● Genera rocce

intrusive

● Risale e fonde● Da origine ad una dorsaledorsale

Dorsale

● Fuoriesce lava basaltica● La lava giunge in superficie● La lava ostruisce la frattura● Risale nuova lava che divide la frattura● La dorsale si divide in due blocchi● I due blocchi si allontanano● Fuoriesce nuovo magma● ( la velocità di espensione non è omogena)

Esempi

● Mar rosso● Spaccatura che sta dividendo la zolla araba da

quella africana. Oceano in fase giovanile

I margini convergenti

● Margini di Subduzione: una zolla sprofonda nell'astenosfera

● Vale solo per le dorsali oceaniche

● Margini di collisione

Margini di Subduzionecrosta oceanica-crosta continentale

● Formazione di una fossa oceanica● Intensa attività sismica● Formazione di archi vulcanici sulle zolle che

non subducono

Convergenza tra 2 litosfere oceaniche

● Vulcanesimo sottomarino● Emergono delle isole

Margini di collisione

● Quando non c'è subduzione● Tra due croste continentali● Zolle miste

● La crosta si piega, sovrascorre e s'increspisce formando spesse catene montuose

● Attività magmtica intrusiva● Attività sismica superficiale

Crosta terrestre

● Non si verifica subduzione● Si accavallano sino a formare delle catene

montuose

Collisione tra litosfera continentale ed oceanica

● Zolla mista che scivola sotto una zolla oceanica.

● Il bacino oceanico si chiude e la litosfera continentale viene “tirata verso il basso”

● Zolla sovrastante oceanica● Forti fenomeni sismici dovuti alla zolla

continentale che tende a riasire

Esempio di collisione tra due croste continentali

● Zolla indiana e zolla asiatica in collisione

● Subduzione del fondale oceanico

● Himalaya

Altri esempi

● Mediterraneo orientale● Zolla eurasiatica e

zolla africana è destinato a chiudersi

● Mar ionio margine di contatto tra le due zolle

● Eolie sistema arco fossa

Orogenesi● In geologia il termine

orogènesi (dal greco (dal greco ὄρος = rilievo, ὄρος = rilievo, montagna + γένεσις = montagna + γένεσις = origine, causa origine, causa produttiva) iproduttiva) indica il processo di formazione di un qualsiasi rilievo

● Formazione:● Subduzione di Subduzione di

litosfera oceanica con litosfera oceanica con litosfera continentalelitosfera continentale

● Rocce magmatiche intrusive ed effusive prodotte dalla dalla solidificazione del solidificazione del magma proveniente magma proveniente dalla subduzionedalla subduzione

Orogenesi

● Due continenti in collisione

● Una zolla scivola Una zolla scivola sopra l'altra ed sopra l'altra ed avviene la avviene la formazione di formazione di montagne montagne sedimentariesedimentarie

● Chiusura di bacini oceanici

● OfiolitiOfioliti= presenza in una montagna di sedimenti oceanici

Margini conservativi

● Ne espansione ne subduzione● Le zolle scivolano parallelamente formando faglie● L'attrito tra le placche genere forti terremoti● Scorrimento orizzontale

Esempi

● Faglia di sant Andreas● La zolla pacifica scivola lungo l zolla americana

alla velocità di 5 cm all'anno

● Dorsale non in fase● https://www.youtube.com/watch?

v=EFQDZeAEPa0

Motore della tettonica a zolle

● Causa del movimento delle zolle● Ipotesi 1 : SPINTE DALLA PRESSIONE DEL

NUOVO MAGMA● FORZA DI GRAVITA'● ma....● La pressione è insufficiente a muovere le zolle● E la fuori uscita del magma avviene dopo il

movimento delle zolle

2 ipotesi

MOTI CONVETTIVI DEL MANTELLO●

Solo astenosfera Intero mantello

Serie sovrapposta di celle

Tutte le teorie hanno in comune:

● I rami ascendenti ascendenti delle celle si trovano sotto le dorsalidorsali

● I rami discendentidiscendenti si trovano sotto le aree di subduzionesubduzione

● I rami superficiali fungono da “nastro trasportatore” alle zolle

Modello a pennacchi

● Zona del mantello inferiore a contatto con il nucleo esterno fa fuoriuscire del materiale caldo chiamato pennacchio.pennacchio.

● Colonne di materiale caldo si muovono da queste regioni fino a raggiungere la litosfera innescando movimenti orizzontali

● I movimenti seguono un flusso globale● La litosfera ruota verso ovest rispetto al mantello● Movimenti più rapidi all'equatore

I punti caldi

● Fenomeni vulcanici isolati● Aree oceaniche o continentali con flusso termico

particolarmente elevato● Nei punti caldi si riscontra un'emissione di lava

basaltica proveniente dal mantello più profondo● Generati dai pennacchiGenerati dai pennacchi● Ma la posiione dei pennacchi non cambia nel Ma la posiione dei pennacchi non cambia nel

tempo....quella delle zolle si quindi.... si tempo....quella delle zolle si quindi.... si formeranno cosi' fenomeni di vulcanesimo formeranno cosi' fenomeni di vulcanesimo spentospento

Terremoti

● Durante la subduzione non tutti i materiali fondono, quelli rigidi infatti posso mostrare resistenza e quest'accumulo di energia può provocare terremoti molto violenti

● Margini divergenti: eruzioni vulcaniche lineari e tranquille

● Zone di subduzione:attività vulcanica esplosiva. Il magma fondo a livello dell'astenosfera, perdita di acuqa abbassamento della temperatara di fusione die silicati

● Fusione= magma primario●

● Magma primario basico● Magma intermedio ● Magma acido● Risalendo il magma da origine ad un arco

vulcano insulare● Esplosivo perchè il magma è ricco di acqua

Zone di collisione

● Punti caldi● Cristallizazione frazionata● Proviene da zone profonde del amntello. Lava

basaltica

Margini delle zolle

Attività sismicaAttività vulcanica

Vengono prodotte nuove struttura di litosfera

Terremoti

● Margini passivi e conservativi= terremoti Margini passivi e conservativi= terremoti con ipocentri superficiali con ipocentri superficiali

● Margini di subduzione= profonda attività sismica. (causa= forza elastica creata con la subduzione)

Attività vulcanica

● Produzione di Magmi:● Margini divergenti= eruzioni lineari con attività

effusiva tranquilla ( magma primario per la bassa pressione)

● Zone di subduzione= attività vulcanica esplosiva ( attrito temperatura elevata)

Strutture principali della crosta continentale

CRATONI NUCLEI Più ANTICHI DEI CONTINENTI

SCUDI= rocce magmatiche e metamorfiche

Tavolati= si estendono intorno agli scudi , copertura di sedimenti sopra un substrato roccioso

Sismicità nei cratoni: nulla. Flusso di calore basso e uniforme. Si verificano lenti movimenti verticali

oroni

Fasce estese per migliaia di km che si estendonoIntorno ai cratoni

Si formano ai margini dei cratoni quando vengono coinvolti in fenomeni di collisione

Fosse tettoniche

Fosse tettoniche= depressioni allungate generate da movimenti di distensione

Margini continentali

● Delimitati dalla scarpata oceanica

●

● Passivi● Limite tra continete e

oceano● Piattorma

continentale + scarpata

● Attivi● Coincidono con un

margine di zolla● Instabili● Compressione e

subduzione

Orogenesi

● Processi coinvolti nella Processi coinvolti nella formazione di una formazione di una catena montuosacatena montuosa

● Dove? Lungo i bordi dei continenti in corrispondenza dei margini CONVERGENTImargini CONVERGENTI

● L'orogenesi può avvenire:

● Quando due continenti entrano in COLLISIONE COLLISIONE

● Quando c'è SUBDUZIONESUBDUZIONE tra litosfera oceanica e un margine continentale attivo

● Quando c'è accrescimento accrescimento crostalecrostale

Orogenesi collisione continente-continente

● Collisione tra due margini continentali

● Non può avvenire subduzione quindi compressione finchè una non scivola sotto l'altra

● Formazione di pieghe e falde di Formazione di pieghe e falde di scorrimentoscorrimento

● Nessun margine entra nel mantello quindi AUMENTO DELLA CROSTA .

● Per isostasia tende quindi a sollevarsi

● La subduzione col tempo si estingue e genera un piano di scorrimento

Ofioliti

● Ammassi di rocce prevalentemente magmatiche

● Comprendono diversi strati:

● Sedimenti di mare profondo

● Complesso di basalti a cuscini

●

Collisione oceano-continente

● La litosfera oceanica scivola sotto la litosfera continentale e si forma un sistema arco-fossa.

● I sedimenti provenienti dall'erosione continentale si accumulano formando:batoliti plutoni. Si forma cosi' una cordigliera

● Cordigliera: arco magmacico sopra la zona di subduzione e quasi parallela alla costa