LO STUDIO DELLE FORME

a cura di S. Furlani

Anno accademico 2017 - 2018

ARGOMENTI DELLA LEZIONE

LE FORME DELLA TERRA

L’interno della Terra

La composizione della Crosta Terrestre

Concetti base nello studio della terra:

Attualismo

Il tempo geologico

Processi morfogenetici endogeni ed esogeni

La scala temporale e spaziale

I paesaggi nel mondo

STUDI GEOGRAFICI E FORMA DELLA TERRA

Le forme della superficie terrestre sono solitamente campo di studi della geografia fisica

L’interno è studiato da geofisici e petrografi

Le conoscenze dell’interno della Terra sono principalmente desunte da prove indirette*

Quelle della superficie terrestre sono desunte sia da prove indirette che da osservazioni e rilievi in campagna

La miniera più profonda raggiunge i 3.8 km, il sondaggio più profondo max 11 km

FORZE ENDOGENE

Le forze endogene sono i principali agenti del modellamento che agiscono sulla Terra

L’energia sprigionata dall’interno della Terra è in grado di modificare la superficie della litosfera in diversi modi: Fratturazione

Piegamento

Fusione

solidificazione

Questi processi avvengono spesso simultaneamente

L’INTERNO DELLA TERRA

L’INTERNO DELLA TERRA

La struttura della Terra può essere definita

chimicamente o attraverso le proprietà

meccaniche e reologiche.

Chimica: crosta, mantello superiore, mantello

inferiore, nucleo esterno, nucleo interno;

Proprietà meccaniche: litosfera, astenosfera,

mesosfera, nucleo esterno, nucleo interno.

GLI STUDI DELL’INTERNO DELLA TERRA

La stratificazione della Terra è stata dedotta indirettamente misurando i tempi di propagazione delle onde sismiche rifratte e riflesse create dai terremoti.

La parte fluida del nucleo non permette alle onde trasversali di passarvi, mentre la velocità di propagazione delle onde sismiche è differente negli altri strati.

I cambiamenti nella velocità sismica tra differenti strati causa una rifrazione.

Le riflessioni sono causate da un grande incremento nella velocità sismica.

IL MODELLO A 4 STRATI

Crosta terrestre:

La crosta terrestre è composta da diversi tipi di rocce . Lo spessore della crosta varia da 8-10 km sotto gli oceani, mentre sotto i continenti può raggiungere i 30-35 km. Essa costituisce solo il 1% del volume terreste e lo 0.4% della massa. La densità aumenta con la profondità

Alla base della crosta si trova una zona detta discontinuità di Mohorovicic (Moho) in cui cambia la composizione mineralogica

IL MODELLO A 4 STRATI

Mantello:

Il mantello arriva fino a 2900 km di profondità. Costituisce il più grosso involucro dal punto di vista volumetrico (84%) ed è circa metà del raggio terrestre. E’ diviso in tre zone:

Litosfera: La porzione superiore del mantello, dura e rigida, si estende tra i 40 e gli 80 km di profondità

Astenosfera: si trova sotto la litosfera fino a 350 km di profondità. E’ più plastica

Mesosfera: da 350 km a 2900 km, comportamento rigido

IL MODELLO A 4 STRATI

Nucleo esterno: si trova allo stato liquido e si estende fino a 5000 km di profondità. E’ composto da Fe, Ni, silicati

Nucleo interno: si estende con un raggio di 1450 km circa, è presumibilmente solido e molto denso. Stessa composizione del nucleo esterno

15% del volume, 32% in peso della Terra

LA SUPERFICIE TERRESTRE

La geografia fisica (e la geomorfologia) si

occupano della porzione dell’ambiente che si

trova sulla superficie terrestre e delle sue

interazioni con l’interno della Terra, che

producono le forme strutturali, e l’atmosfera,

specie inteso come effetti sul clima, che

modificano la superficie attraverso processi

esogeni.

TETTONICA, EROSIONE, CLIMA

Da Pollard, feedback loop

(http://pangea.stanford.edu/~dpollard/NSF/main.html)

DISTRIBUZIONE DEI VULCANI NEL MONDO

DISTRIBUZIONE DEI TERREMOTI NEL MONDO

Da Vallee (Nature Communications)

Processi e forme

LA COMPOSIZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE

COMPOSIZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE

All’interno della crosta si trovano circa 90

elementi, isolati o combinati in minerali

Si tratta di sostanze allo stato solido con una

specifica composizione chimica ed una

particolare struttura cristallina

20 minerali compongono il 95% delle rocce

ESEMPI DI MINERALI

LE ROCCE

Nell’interno della Terra è presente una certa

quantità di minerali fusi, detta magma

Sulla superficie terrestre però la litosfera è

costituita da rocce, corpi solidi generalmente

costituiti da aggregati di minerali

ESEMPI DI ROCCE

AFFIORAMENTO E SUBSTRATO ROCCIOSO

La roccia solida esposta in superficie è detta

affioramento.

La superficie rocciosa è detta substrato

roccioso, o substrato (bedrock).

Micene, Grecia)

SUOLO E REGOLITE

Generalmente il substrato è ricoperto da uno

strato di regolite o sedimenti sciolti. La

porzione superiore del regolite può essere

costituita dal suolo.

LE ROCCE

Rocce ignee

Rocce sedimentarie

Rocce metamorfiche

LE ROCCE IGNEE

Sono rocce dovute al raffreddamento e la conseguente solidificazione del magma.

Si formano tuttora a causa delle forze endogene che fanno fuoriuscire il magma verso la superficie. Si dividono in:

Rocce effusive: eruttate in superficie allo stato fuso e si solidificano rapidamente in contatto con aria o acqua

Rocce intrusive: si raffreddano e solidificano sotto la superficie terrestre. La più comune è il granito.

…ALCUNI ESEMPI

LE ROCCE SEDIMENTARIE

Le rocce esposte in superficie vengono erose ed il materiale viene allontanato da agenti (acqua, vento, ecc) che ridepositano i materiali altrove, di solito sul fondo del mare (sedimenti).

Quando i sedimenti vengono compattati e cementati, tale processo è detto litificazione, o diagenesi. Tale processo trasforma i sedimenti in rocce sedimentarie.

AMBIENTI E FORMAZIONE

Da Lombardo

(http://www.scienzeascuola.it/lezioni/scienze-della-terra/329-le-rocce-sedimentarie)

DISTRIBUZIONE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE

Distribuzione percentuale

delle rocce sedimentarie

Calcari: 22%

Arenarie: 32%

Argille: 45%

Altre rocce: 1%

SEDIMENTAZIONE

I materiali si depositano a seconda delle

dimensioni dei clasti

Le particelle più fini sono portate più lontano di

quelle più grossolane e più pesanti

I depositi appaiono solitamente disposti in

livelli orizzontali, detti strati.

ROCCE STRATIFICATE (MALTA)

ROCCE STRATIFICATE (GRAN CANYON, USA)

ROCCE STRATIFICATE (ARCHES PARK, USA)

La stratificazione è un elemento distintivo nella

maggior parte delle rocce sedimentarie.

Anche se inizialmente la deposizione i

sedimenti sono deposti in giacitura orizzontale,

gli strati possono successivamente essere

sollevati, inclinati e deformati dai movimenti

della Terra.

STRATIFICAZIONE (NEVADA, USA)

STRATIFICAZIONE FAGLIATA (ARIZONA, USA)

STRATIFICAZIONE PIEGATA (CALIFORNIA, USA)

LE ROCCE METAMORFICHE

Le rocce metamorfiche sono rocce (dei tipi precedenti o anche metamorfiche) che hanno subito modifiche nella struttura, tessitura e composizione per effetto di alte temperature o alte pressioni

Gli effetti del metamorfismo possono essere molto complessi e sono influenzati dalla presenza di fluidi nelle rocce e dalla durata dei processi metamorfici

ROCCE METAMORFICHE

Terminologia e paradigmi della geologia e della geografia fisica

CONCETTI BASE

LA CURVA IPSOGRAFICA

Rappresenta la distribuzione della percentuale

delle quote sulla Terra

da: Enciclopedia Treccani

TOPOGRAFIA, FORMA, GEOMORFOLOGIA

Lo studio delle forme superficiali è diretta in primo luogo alla topografia.

Una forma (landform) può essere definita come un preciso elemento topografico (falesia, duna, kamenitza, ecc)

La geomorfologia studia l’origine, l’evoluzione e le caratteristiche delle forme e del paesaggio (landscape)

COS’È UNA FORMA (LANDFORM)?

Pianura

Plateau

Collina

Montagna

Valle

Depressione

Canyon

Grotta

Penisola

Isola

Arcipelago

Costa

Lago

Fiume

Golfo

Baia

Canale

SCHEMA DELLE FORME DEL PAESAGGIO

ATTUALISMO

L’attualismo (uniformitarianism) è uno dei paradigmi fondamentali in geologia. Sostiene che «il presente è la chiave per capire il passato»

..cioè i processi che hanno modellato le forme nel passato sono gli stessi che modellano la superficie attuale

I processi coinvolti sono lenti e persistenti, salvo improvvisi cataclismi

EVENTI CATASTROFICI

Da Garcia-Castellanos et al. (2009), Nature

Da NOVA

L’EQUILIBRIO INSTABILE DELLE FORME

Le forme vengono generate,

modificate e distrutte continuamente,

cosicché la superficie topografica

rappresenta una situazione

provvisoria di equilibrio, soggetta

continuamente a cambiamenti

IL TEMPO IN GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA

Il tempo geologico è ben diverso dal tempo

«umano»

L’ETÀ DELLA TERRA

A partire dalla seconda metà del ‘600 l’età della Terra è aumentata, seguendo i cambiamenti paradigmatici che hanno interessato la storia della geologia (passaggio dal diluvialismo al glacialismo, ecc).

L’analogia è l’unico metodo in grado di predisporre la mente a concepire tempi antichissimi e processi passati

Principi generali nello studio delle forme

LE FORME

FORME TERRESTRI E FORME SOTTOMARINE

La superficie emersa è di circa 150 milioni di kmq (29.2%)

La superficie sommersa è di circa 361 milioni di kmq (70.8%)

La maggior parte della superficie terrestre è coperta da vegetazione, suolo e manufatti antropici

LA STRUTTURA (STRUCTURE)

Si riferisce alla natura, alla disposizione e

l’orientazione dei materiali, cioè le

caratteristiche geologiche della forma

Che tipo di substrato?

Quale assetto?

Natura dei materiali?

Disposizione?

I PROCESSI (PROCESSES)

Sono le azioni che hanno creato la

forma (tettonica, idrologia, clima,

biologia, ecc)

IL PENDIO (SLOPE)

E’ un carattere fondamentale di ogni forma.

L’angolo di acclività è il risultato dell’equilibrio

dinamico tra struttura e processi

IL DRENAGGIO

Per drenaggio si intende sia il movimento dell’acqua sulla superficie (pioggia, neve), sia il movimento dell’acqua nel substrato

I caratteri del drenaggio, ramificazioni del ruscellamento sui versanti, il flusso d’acqua, il reticolo idrografico, ecc costituiscono fattori fondamentali nello studio delle forme

Caratteri dei processi fondamentali

PROCESSI ENDOGENI ED ESOGENI

PROCESSI ENDOGENI

Per processo endogeno si intendono tutti i

processi che avvengono all’interno della

Riorganizzazione della crosta (tettonica a placche)

Magmatismo (effusivo, intrusivo)

Diastrofismo (piegamento, fagliazione)

Si tratta di forze di carattere costruttivo,

sollevamento della crosta

PROCESSI ESOGENI

I processi esogeni sono subaerei e sono

originati da forze esterne alla terra (sole, ecc)

Sono controllati dalla topografia

Sono forze tendenzialmente distruttive, che

tendono ad abbassare le irregolarità

topografiche

RELAZIONE TRA PROCESSI ENDOGENI ED ESOGENI

I processi endogeni ed esogeni sono

generalmente opposti

Palumbo, L’equilibrio tra gli opposti

Processi e relazione con la scala

IL PROBLEMA DELLA SCALA

SCALE E RAPPORTI

Processi endogeni ed esogeni sono poco numerosi, ma diversi nella scala del tempo e dello spazio e nelle modalità di azione

Spesso si sovrappongono tra loro

Possono produrre forme diverse alle varie scale

Compito del geologo e del geomorfologo è quello di analizzare modalità, tempi e tipologie di azione dei processi

STUDIO DEI PROCESSI

Fenomeni e forme in Italia e nel mondo

DISTRIBUZIONE DEI PAESAGGI NEL MONDO

DISTRIBUZIONE DEI

PESAGGI IN ITALIA

Untà territoriale: Unità fisiografica di paesaggio

37 tipi fisiografici di paesaggio

Carta in scala 1:250.000 dei tipi fisiografici

Carta costruita mediante telerilevamento

DISTRIBUZIONE DEI PAESAGGI ANTROPICI