16 i modelli geodinamici

La deriva dei continenti

E’ così definita una ipotesi formulata dal meteorologo tedesco

Alfred Wegener esposta nel 1912.


Secondo la sua ipotesi, nel Triassico le terre emerse furono raggruppate in un unico, enorme continente che lo stesso Wegener denominò Pangea.


Le acque contemporaneamente costituivano un solo sterminato oceano denominato Panthalassa.


A da partire da circa 200 milioni di anni fa la Pangea avrebbe cominciato a frantumarsi…


Una frattura, sul prolungamento dell’Oceano Tetide avrebbe suddiviso la Pangea nei due supercontinenti Laurasia e Gondwana…


Successivamente si verificò la scissione del Sudamerica e dell’Africa, con l’apertura dell’Atlantico meridionale…


Lo spostamento verso nord dell’Africa e la relativa collisione con la placca europea diede origine al corrugamento alpino…


Nel Cenozoico l’Australia si separò dall’Antartide e il Nordamerica dall’Eurasia


La collisione dell’India con l’Asia generò la catena himalayana

Una visione d’insieme…


I continenti si sarebbero mossi, secondo Wegener, come enormi

zattere di SIAL galleggianti sul SIMA

Struttura interna secondo la “vecchia” terminologia

1. crosta terrestre : strato più esterno, comprende le masse continentali e i fondali oceanici. Spessore variabile dai 5/10 km ai 70 km. Consistenza solida ( SIAL: silicati di alluminio ).

2. mantello : strato intermedio, sotto la crosta terrestre. Spessore circa 2900 km. Consistenza intermedia tra stato solido e stato liquido (plastica ). E' formato da SIMA( silicati di magnesio e ferro ).

3. nucleo : strato più interno della Terra, costituito da NIFE ( nichel e ferro ). E' suddiviso in nucleo esterno (stato liquido) e nucleo interno ( stato solido) con temperatura di 4000/5000 gradi.

…Le forze chiamate in causa da Wegener per spiegare ilmovimento dei continenti sono:

1) La forza di marea (determina un rallentamento delle parti superficiali della Terra rispetto a quelle più profonde);

2) La repulsione dai poli (la risultante fra spinta di Archimede e gravità, che non coincidono, è diretta verso l’equatore).

Le prove di Wegener

1) Prove geofisiche: sono basate sul concetto di isostasia; se i continenti possono spostarsi verticalmente possono farlo anche orizzontalmente;

Le prove di Wegener

2) Prove geologiche: sono basate sul confronto di rocce corrispondenti che si trovano sulle coste atlantiche di Europa, Africa e Americhe.

Le prove di Wegener

3) Prove paleontologiche: basate sulla somiglianza di piante e animali in zone oggi separate dall’oceano

Le prove di Wegener

Prima di Wegener queste analogie venivano spiegate con l’esistenza dei ponti continentali, successivamente sprofondati nell’Oceano..

Le prove di Wegener

4) Prove paleoclimatiche: sono le prove più importanti. Sono basate sullo studio della distribuzione dei climi in passato grazie alle analisi delle tilliti, depositi che indicano la posizione di antiche coltri glaciali.

Le prove di Wegener

Wegener afferma che le tilliti dell’emisfero australe si formarono durante una glaciazione permocarbonifera e che successivamente sono state trasportate dai continenti in aree climatiche differenti.

Le critiche alla teoria di Wegener

Anche se i continenti erano zattere di sial galleggianti sul sima, quale forza era in grado di superare l'enorme attrito e di spingerli lungo la superficie terrestre?

Il geofisico britannico Harol Jeffreys calcolò che i meccanismi di Wegener erano troppo deboli per superare l'attrito tra i continenti e la crosta sottostante.

Il paleomagnetismo

…si tratta di un magnetismo fossile registrato nelle rocce

…la magnetizzazione di rocce coeve indicava una posizione del polo nord magnetico diversa da quella attuale

Il paleomagnetismo

…due spiegazioni erano possibili a questa situazione:

1) Si erano spostati i poli2) Si erano spostati i continenti

Le migrazioni apparenti del Polo Nord dal Cambriano ad oggi..

..le indagini provarono che i poli non potevano essersi spostati…

…quindi si erano spostati i continenti!

La scoperta delle dorsali oceaniche

Rappresenta un passo fondamentale nello studio della dinamica dei continenti..

Avvenne negli anni ’50 del XX° secolo grazie all’uso dell’ecoscandaglio


Sono rilievi del fondo oceanico aventi una direzione allungata parallela, nell'insieme o a tratti, ai bordi delle masse continentali.


Le dorsali formano un sistema di rilievi sommersi interconnesso, presente in tutti gli oceani, molto spesso nella parte mediana degli stessi, per uno sviluppo complessivo di 80.000 km.


Importanti furono anche le osservazioni relative all’andamento del flusso di calore;

Abbiamo già visto, infatti, come esso sia massimo in corrispondenza delle dorsali stesse;

Le anomalie magnetiche

Sono delle piccole deviazioni dai valori medi del campo Sono delle piccole deviazioni dai valori medi del campo geomagneticogeomagnetico

Le anomalie positive presentavano valori superiori alla media

Le anomalie negative presentavano valori inferiori alla media

Il “pattern zebrato”

Le anomalie positive sono regolarmente alternate a quelle negative


Il parallelismo delle anomalie magnetiche

Si noti la simmetria rispetto all'asse della dorsale.

Il “pattern zebrato”

Inoltre il parallelismo delle anomalie a volte è interrotto da dislocazioni.


Le scoperte di Harry Hess

…la teoria dell’espansione dei fondali oceanici.

Studiando le anomalie gravimetriche suppose che la crosta oceanica venisse riassorbita nel mantello dal ramo discendente di una cella convettiva, in corrispondenza di una fossa oceanica.

I rami ascendenti delle celle convettive del mantello sosterrebbero invece le dorsali oceaniche, dalle quali si forma nuova crosta trasportata passivamente verso le fosse..

Studiando i depositi fossili Hess arrivò inoltre a concludere che…

Gli oceani sono strutture giovani circa 200 milioni di anni

La crosta oceanica sarebbe costituita da:

1) Strato di sedimenti2) Strato basaltico, proveniente dalle dorsali3) Serpentinite, una roccia derivante dal mantello

Le prove dell’espansione

1) Le faglie trasformi

Nelle faglie trasformi gli ipocentri dei terremoti sono localizzati solo nella parte centrale;


1) Le faglie trasformi

Questo perché i blocchi crostali si muovono in direzione opposta accumulando energia elastica.


2) Le anomalie magnetiche (Vine e Matthews, 1963)

Le anomalie magnetiche si ripetono ordinatamente ai due lati della dorsale..

Il parallelismo delle bande magnetiche si giustifica col fatto che, una volta fuoriuscito, il magma basaltico “congeli” la magnetizzazione del momento…


2) Le anomalie magnetiche (Vine e Matthews, 1963)

Successivamente il magma magnetizzato si espande simmetricamente ai lati della dorsale..

I basalti con uguale magnetizzazione risultano quindi coevi


3) l’età dei sedimenti oceanici

L’analisi micropaleontologica dei sedimenti ha dimostrato che l’età dei fondali oceanici aumenta via via che ci si allontana dalla dorsale;

Inoltre anche lo spessore dei fondali aumenta allontanandosi da essa.


4) Il piano di Benioff

In corrispondenza degli

archi insulari del Pacifico,

gli ipocentri diventano

sempre più profondi

procedendo verso il

continente, e sono situati su

un piano inclinato.


4) Il piano di Benioff

Evidentemente la placca

pacifica si insinua sotto

quella continentale per poi

essere rifusa nel mantello.


Il piano di Benioff

La teoria della tettonica a placche (1967)

La litosfera terrestre è suddivisa in circa 20 placche rigide, diverse per forma e dimensione.

Le placche sono costituite da litosfera (crosta + porzione superficiale del mantello)

Alcune placche sono costituite solo da crosta continentale, altre solo da crosta oceanica, altre ancora da crosta di entrambi i tipi)

La teoria della tettonica a placche (1967)

Le principali placche litosferiche

I margini fra le placche

1) Margini divergenti o costruttivi: sono localizzati in corrispondenza delle dorsali;

2) Margini convergenti o distruttivi: sono localizzati dove la crosta sprofonda lungo un piano di subduzione (piano di Benjoff)

3) Margini trascorrenti o conservativi: sono localizzati dove le placche scivolano una accanto all’altra senza costruzione né distruzione di crosta

Zone di divergenza

In queste zone si verifica la formazione di nuova crosta oceanica..

Nelle zone in cui avviene questo fenomeno si verifica una distensione della litosfera e la resistenza crostale diminuisce sempre di più fino a portare alla lacerazione della crosta,

Zone di divergenza

I magmi basaltici profondi risalgono lungo le grandi fratturazioni che vengono a crearsi e danno origine ad una intensa attività vulcanica.

Quando il fondo della fossa raggiunge il livello del mare, le acque la invadono e si genera un oceano in espansione.

Zone di divergenza

La lunga linea di vulcani che è caratteristica di questa struttura viene chiamata DORSALE.

Le rift valley (tra le quali la più imponente e spettacolare è in Africa Orientale) hanno questa origine.

Zone di divergenza

La dorsale più famosa e studiata è la dorsale medioatlantica, che attraversa in senso latitudinale tutto l’oceano

Atlantico;

Zone di divergenza

I vulcani che la formano in alcuni punti giungono a superare il livello del mare formando isole famose come Sant’Elena, le Isole di Capo Verde, le Azzorre, l’Islanda.

Caratteristici fenomeni eruttivi che si verificano in corrispondenza delle dorsali sono quelli che portano alla

formazione di “lave a pillows”

Zone di divergenza

Zone di convergenza: i sistemi arco-fossa

In queste zone si verifica una subduzione crostale accompagnata da vulcanismo,metamorfismo e sedimentazione


Una placca viene subdotta, si riscalda e rifonde nel mantello: il magma che si origina risale e fonde parzialmente la crosta


Distinguiamo quindi una fossa oceanica, un piano di Benjoff, un bacino sedimentario, un arco magmatico e un’area retroarco.


L’arco vulcanico è una fascia circa parallela alla fossa..


L’arco vulcanico intraoceanico si forma quando la collisione avviene fra due porzioni di crosta oceanica.


Archi vulcanici di questo tipo sono situati nella cintura di fuoco del Pacifico


Le isole vulcaniche sono separate dal continente asiatico da bacini retroarco, come il Mar del Giappone.


Quando la collisione avviene fra una placca oceanica e una continentale, si forma un arco magmatico di margine continentale


La placca oceanica, più densa, viene subdotta sotto quella continentale…


Si originano magmi che alimentano una cordigliera, mentre l’area retroarco è colmata da sedimenti.


L’esempio più tipico è fornito dalla Cordigliera delle Ande:

la placca di Nazca viene subdotta sotto la placca Sudamericana

Zone di convergenza: collisione tra continenti

Si verifica quando avviene lo scontro fra due placche continentali..

Questo caso si manifesta quando il fondale oceanico che le separava è stato completamente subdotto..


Siccome una placca continentale non può essere subdotta, si verifica un accavallamento dei due blocchi..


Il risultato è la formazione di una catena montuosa a pieghe

Margini trascorrenti

Lungo questi margini si ha un semplice scorrimento laterale dei blocchi rocciosi


Il moto di scorrimento può essere dovuto a diversa velocità di movimento delle zolle oppure a movimento opposto lungo il piano di contatto tra i due blocchi, piano che prende il nome di faglia.


Una tra le più famose faglie è quella di S. Andreas, in California, responsabile dei grandi terremoti che periodicamente devastano l’area di San Francisco e le zone vicine, originati dallo “sfregamento” tra la placca del Pacifico e la placca nordamericana.

Pennacchi e punti caldi

I pennacchi sono dei flussi di magma ascendenti che trasportano calore dal mantello..


I punti caldi sono vulcani attivi, anche molto lontani dai margini di placca


Un punto caldo si troverebbe in corrispondenza del vulcano attivo Kilauea, nelle Hawaii..

Questo arcipelago è molto lontano dai margini di placca, inoltre le isole più antiche sono a ovest


Dal Kilauea a Midway osserviamo un cordone di isole..

Da Midway l’arcipelago continua con le isole sommerse (guyot) della Catena dell’Imperatore


Interpretazione: inizialmente la placca pacifica si spostava verso nord, oggi si muove verso nord-ovest.


In corrispondenza del punto caldo, la litosfera genera un vulcano subaereo …


..tale vulcano viene trascinato dalla placca, si allontana dal punto caldo, diventa sottomarino e infine, grazie all’erosione, un guyot!

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