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La deriva dei continenti

Carlo Doglioni

La deriva dei continenti, chiamata oggi tettonica delle placche, si pu farrisalire alla fine del 500, quando un cartografo olandese Abraham Ortelius,sugger che le americhe furono spinte via dallEuropa e dallAfrica a causa diterremoti e di alluvioni. A met dell800 anche un altro geografo, AntonioSnider-Pellegrini propose una ricostruzione della riunione dei vari continenti,prima dellapertura dellAtlantico. Fu per Wegener, che nella prima met del900 dedic gran parte delle sue energie per dimostrare come i vari continentiandassero alla deriva, e fossero prima di ci riuniti in ununica grande massacontinentale. Tuttavia il suo lavoro pionieristico del 1912 Die Entstehung derKontinente (lorigine dei continenti) ebbe inizialmente pochi proseliti. Solo neiprimi anni 60, quando gli americani, applicando tecnologie militari per lacaccia ai sottomarini russi, scoprirono delle anomalie magnetiche specularisui due lati dellAtlantico che dimostravano come il fondo oceanico si fosseespanso in modo simmetrico, la comunit scientifica, a valanga, accett laderiva dei continenti.Proprio per perch i continenti sono attaccati anche a zone oceaniche,solidali nel movimento, si preferisce parlare ora pi che di deriva deicontinenti, di tettonica delle placche. Le placche sono i frammenti del guscioesterno terrestre, detto litosfera, spesso circa 100 km. Le placche si muovonoluna rispetto allaltra a velocit di qualche cm lanno, e per tettonica si intendeappunto il movimento relativo tra le placche e le deformazioni che neconseguono ai margini. Quando due placche si allontanano si forma unoceano, quando si avvicinano si forma una catena di montagne. La vitalitdella terra e di questa dinamica testimoniata dai terremoti e dalvulcanesimo.Ma da dove viene lenergia per muovere le placche? Una parte dellenergiaviene dal calore emesso per il continuo raffreddamento del pianeta. Unaltraparte consistente viene dal calore emesso dagli elementi radioattivi. Altraenergia si consuma per effetti di gravitazione, dato che i materiali pi pesantitendono a scendere allinterno della terra, mentre i pi leggeri risalgono.Quindi gradienti di densit e di pressione, come nellatmosfera, muovonomasse allinterno della terra. Unaltra importante forma di energia che agiscesulla litosfera la rotazione terrestre e le maree della luna e del sole.

Di cosa fatta la litosfera?

La litosfera composta di due parti, la crosta e il mantello litosferico. La basedella litosfera considerata lisoterma di circa 1300C. La crosta fatta nellaparte alta in genere da rocce sedimentarie, mentre approfondendosi, le roccediventano metamorfiche e ignee. La crosta pu essere di due tipi,continentale e oceanica. La crosta continentale meno densa (2,6-2,8gr/cm3) rispetto a quella oceanica (2,8-3.0 gr/cm3), ha uno spessore variabiletra 10-50 km, mentre quella oceanica ha spessori minori in genere di 4-10 km.Il limite tra la crosta e il mantello litosferico detto discontinuit di Moho, dalnome del suo scopritore Mohorovicic.La litosfera ha uno spessore variabile tra 50-100 km nelle zone oceaniche e

tra 50-250 km in quelle continentali. La crosta come una zattera sulloceano:galleggia come un tappo di sughero, in particolare la crosta continentale.Infatti la crosta oceanica molto pi giovane (0-200 milioni di anni) di quellacontinentale (fino a 3900 milioni di anni). La giovinezza geologica della crostaoceanica ne indica la sua maggiore mobilit: se ne forma continuamente dinuova, mentre altrettanta ne scende allinterno della terra, dove le placche siinfilano allinterno del mantello nel processo detto subduzione.Il mantello litosferico composto invece da peridotiti, rocce intrusive costituiteprincipalmente da olivina, e talora anche da pirosseni, anfiboli e mica.Sotto la litosfera si trova lastenosfera, o sfera debole, detta anche canale abassa velocit. Infatti le onde sismiche P (le prime, pi veloci) che allinternodella litosfera raggiungono velocit di oltre 8 km/s, sono leggermente pi lentenellastenosfera.Lastenosfera va da mediamente 100 a 350 km di profondit, e riveste unruolo fondamentale nella dinamica terrestre, perch il livello in cui lalitosfera scivola, si scolla, insomma si muove rispetto al mantello sottostante.Il motivo per cui nellastenosfera le onde sismiche rallentano imputato allapresenza di un qualche percentuale di fuso, in accordo col fatto che leperidotiti, nonostante lalta pressione cui si trovano per il peso della colonna dirocce di oltre 100 km sovrastante, a quella temperatura di oltre 1300Ciniziano a fondere.Il mantello terrestre, quindi anche il mantello litosferico e lastenosfera, sipensa sia composto principalmente di olivina, un minerale verdastro, costituitoda silicato di ferro, e/o magnesio. Le onde sismiche che viaggiano allinternodellastenosfera, pur essendo rallentate, sono per pi veloci in una direzionepiuttosto che in un'altra, sono cio polarizzate. Questo indicherebbe che icristalli di olivina tendono ad avere lasse lungo isorientato nella direzione dimaggiore velocit. In genere questa direzione coincide con la direzione delmovimento delle placche, confermando che lastenosfera dunque il livello incui la litosfera scivola, cio scollata, rispetto al mantello terrestre.

Come si muovono le placche?

I movimenti attuali e passati delle placche sono misurabili in vari modi. Ora,grazie alla geodesia spaziale, tramite la rete GPS, oppure grazie ai segnaliemessi dalle Quasars (tecnica VLBI, Very Long Baseline Interferometry), o aisatelliti chiamati Lageos su cui vengono inviati da terra degli impulsi laser, siriesce a misurare con che velocit e in che direzione le placche si muovono.La precisione della misura oramai inferiore al mm lanno per i movimentiorizzontali. I terremoti forniscono anche linformazione su quanto e come simuovono le placche, almeno nel loro movimento relativo. Per i movimentipassati, almeno per gli ultimi 180 milioni di anni, le anomalie magnetiche neglioceani permettono di misurare con discreta precisione i movimenti delleplacche.Si visto che i movimenti attuali misurati negli ultimi 25 anni di geodesiaspaziale sono molto simili alle medie ricostruibili negli oceani per gli ultimimilioni danni. Oltre a confermarci laffidabilit delle stime delle velocit,questa informazione ci dice che le placche si muovono in maniera lenta, ma inmodo costante, inesorabile, senza grandi oscillazioni di velocit.

Le placche si muovono l una rispetto allaltra, con movimenti cosiddetti relativi.Ma le placche si muovono anche rispetto al mantello sottostante, e questimovimenti vengono detti anche assoluti. I movimenti relativi tra le placchesono variabili tra 1 e 150 mm/anno. I movimenti assoluti sembrano averevelocit dello stesso ordine di grandezza, cio viene ipotizzato che loscollamento tra litosfera e mantello sottostante, scollamento che avvienenellastenosfera, abbia velocit che arrivano fino a oltre 100 mm/anno. Unavelocit assoluta 0 significherebbe che la litosfera saldata al mantellosottostante senza scollamento allinterfaccia. Le isole Hawaii invece, formanouna catena di vulcani sottomarini, allungata per oltre 4000 km. I vulcani sonovia via pi vecchi ed estinti in direzione ovest-nordovest. Ci ha permesso diipotizzare che sotto la litosfera pacifica, in movimento lungo la stessadirezione, vi sia una sorgente magmatica fissa allinterno del mantello.Conoscendo let delle rocce vulcaniche che allontanandosi dalle Hawaiiverso ovest-nordovest invecchiano gradualmente fino a 47 milioni di anni, possibile 1) apprezzare lo scollamento della litosfera rispetto al mantello e 2)avere una valutazione minima della velocit della litosfera rispetto al mantello(circa 100 mm/anno). Non si ha certezza sulla profondit della sorgentemagmatica delle Hawaii. Ci sono ricercatori che sostengono che venga dallimite nucleo-mantello, da 2900 km di profondit. Vi per un numero semprecrescente di studiosi che interpretano invece la sorgente del magmatismohawaiano come superficiale, forse anche allinterno dellastenosfera stessa, acirca 150-200 km di profondit. In questo caso, se la sorgente si trovasseallinterno del piano di scollamento, il movimento registrato nella catena divulcani non rappresenterebbe totalmente il movimento tra la litosfera pacificae il mantello profondo ma una velocit ridotta. Cio la velocit assoluta dellalitosfera rispetto al mantello sarebbe circa raddoppiata.Le placche maggiori sono tredici ( Pacifica, Nazca, Cocos, Nord Americana,Caraibica, Sud Americana, Eurasiatica, Africana, Arabica, Indiana,Australiana, Filippine e Antartica). Ci sono poi altre placche di minoridimensioni, come per esempio la placca Apula, la cui interazione con quellaEuroasiatica condiziona fortemente la geologia italiana.Al contrario di quanto pensato fino a pochi anni fa, le placche sembranomuoversi in modo coerente, non caotico, descrivendo un flusso sinusoidale.Ogni movimento su di una sfera riconducibile ad una rotazione attorno adun asse passante per il centro della sfera stessa e descrivibile con il teoremadi Eulero. La cinematica delle placche viene quindi descritta con moti relativi apoli di rotazione rispetto ai quali le placche hanno velocit lineari maggiori infunzione della distanza dal polo di rotazione stesso.Le placche possono allontanarsi o avvicinarsi con un angolo qualsiasi rispettoalle placche adiacenti. Si parla cio di tettonica distensiva quando il margineche separa due placche perpendicolare al movimento relativo, mentre siparla di tettonica transtensiva quando questo obliquo. Similmente, quandodue placche convergono con un margine ortogonale al movimento si parla dicompressione, mentre lambiente tettonico diventa transpressivo quando ilmargine obliquo rispetto al movimento relativo. Quando due placche invecesi muovono lateralmente l una rispetto allaltra, la tettonica dettatrascorrente.Negli ambienti distensivi in generale, compresi quelli trans