La struttura interna della Terra ed

i fenomeni endogeni

• Crosta

• Mantello

• Nucleo

• Deriva dei continenti

• Tettonica delle placche

L'interno del nostro pianeta viene studiato mediante metodi diretti o indiretti:

questo tipo di indagine viene detta geognostica. L'indagine geognostica

diretta si effettua tramite scavi e prospezioni geologiche. Queste ultime

vengono effettuate mediante perforazioni: con particolari sonde vengono

prelevati dei campioni che, per la loro forma e origine vengono detti in gergo

carote. Mediante questo tipo di indagine non si riesce però a superare, per il

momento, la profondità di 12-15 chilometri.

L'indagine geognostica indiretta permette di aggirare questo limite: ad

esempio utilizzando metodi geofisici, come lo studio delle onde sismiche.

Mediante l'analisi delle riflessioni e delle rifrazioni (variazione del cammino

dell'onda) delle onde P ed S si sono potute fare delle congetture sulla struttura

interna della Terra. Infatti la modalità di propagazione di queste onde sismiche

dipende dal materiale attraversato e dal suo stato di aggregazione: in genere la

velocità aumenta quando viene incontrato uno strato di materiale compatto e

ad alta densità, ma diminuisce quando diminuisce la densità. Bisogna inoltre

ricordare che le onde S, a differenza di quelle P, sono incapaci di attraversare

materiali allo stato fluido (come ad esempio roccia allo stato fuso).

Le principali discontinuità individuate

sono:

• la discontinuità di Mohorovičić

(normalmente abbreviata in Moho),

situata a una profondità compresa fra

5 e 90 km, segna il limite fra la crosta

(oceanica o continentale) e il mantello

e mostra una variazione della natura

dei materiali;

• la discontinuità di Gutenberg,

situata a 2900 km, marca il limite fra il

mantello inferiore e il nucleo esterno -

che si comporta come un liquido;

Dentro il globo terrestre, esistono zone dove si osservano alcune

modificazioni brusche della velocità di propagazione delle onde

sismiche; queste zone corrispondono a dei cambiamenti fisici del

mezzo percorso. Le discontinuità fisiche delimitano i differenti

grandi involucri della Terra.

• la discontinuità di Lehmann,

situata a 5100 km di profondità,

delimita il nucleo esterno e il

nucleo interno

La parte più superficiale del mantello (mantello superiore) è rigida e,

insieme alle rocce solide della crosta, forma la litosfera.

Sotto di essa si trova l’astenosfera, costituita da rocce parzialmente

fuse e ancora al di sotto si trova la mesosfera (mantello inferiore) che

è invece del tutto rigida.

LA DERIVA DEI CONTINENTI E LA TETTONICA DELLE

PLACCHE

La deriva dei continenti è una teoria geologica secondo la quale i continenti

sarebbero sottoposti a un movimento di deriva che li farebbe spostare uno

rispetto all’altro. La teoria fu formulata da Alfred Wegener nel 1912. Circa 250

milioni di anni fa sarebbe esistito un unico continente, chiamato Pangea,

circondato da un unico oceano chiamato Pantalassa. In seguito, circa 200

milioni di anni fa, la Pangea avrebbe iniziato a frantumarsi in due: a nord la

Laurasia ed a sud la Gondwana; dai 65 milioni di anni in poi anche queste

iniziarono a frantumarsi in parti più piccole fino ad arrivare alla situazione attuale.

Prove a favore della deriva dei continenti

Tra le prove a sostegno di tale teoria vi sono:

• la forma dei continenti odierni (infatti, in alcuni punti, i contorni dei

continenti combaciano, quasi come i pezzi di un puzzle;

• i risultati dello studio di rocce e fossili ritrovati in continenti lontani

(infatti, in continenti lontani, come l’Africa ed il Sud America, sono

stati ritrovati fossili delle stesse specie e rocce dello stesso tipo).

Questi dati confermano l’ipotesi che un tempo i continenti fossero

uniti.

In realtà a muoversi non sono i continenti ma le placche litosferiche (i

continenti fanno parte della litosfera).

La litosfera non è continua ma è suddivisa in circa 20 placche o zolle:

Ma qual è il motore che fa muovere le placche ?

I moti convettivi del mantello sono correnti che circolano nella materia parzialmente fusa

dell’astenosfera. La materia più interna si scalda per la vicinanza del nucleo che emette

calore, quindi diventa meno densa e sale; allo stesso modo la materia più fredda e più

densa affonda verso l’interno. Sull’astenosfera galleggia la litosfera e questi moti spostano

le placche litosferiche l’una rispetto all’altra.

La teoria della Tettonica delle placche

Dopo il 1950 altri scienziati portarono nuove prove che

dimostravano le teorie di Wegener, nacque così la teoria della

tettonica a zolle. Questa teoria è più moderna e più completa

rispetto a quella precedente. Innanzitutto sostiene che non sono i

continenti a spostarsi, ma tutta la crosta terrestre si muove, anche

quella oceanica. Inoltre spiega la presenza di fosse oceaniche, la

nascita delle montagne e la localizzazione di vulcani e terremoti

lungo linee precise: il confine fra due zolle. La prima più importante

prova è arrivata dall’esplorazione del fondo dell’oceano. In mezzo

all’oceano Atlantico si trovò una lunghissima catena montuosa (la

dorsale Atlantica), costituita da vulcani dove si forma continuamente

nuova crosta terrestre. Questa dorsale rappresenta la cicatrice della

frattura dell’antico continente Pangea, la prova che un tempo

America e Africa erano unite. Secondo questa teoria tutta la crosta

terrestre è divisa in enormi zolle continentali e oceaniche che si

spingono e si allontanano. Ma perché le zolle si muovono?

La teoria della tettonica a zolle dice che le zolle continuano a

spostarsi a causa dei moti convettivi: il magma del mantello è sempre

in movimento a causa della diversa temperatura delle diverse zone

del mantello. Il magma caldo sale verso l’alto, le correnti urtano la

crosta, sollevandola e assottigliandola fino al formarsi di fessure; da

queste fuoriesce il magma che al contatto con l’acqua si solidifica

chiudendo la fessura. La crosta viene quindi continuamente aperta e

chiusa con l’aggiunta di nuova crosta le placche che si trovano sui

due versanti vengono continuamente e lentamente allontanate.

Secondo questa successione di eventi, ad una certa distanza dai due

lati della dorsale, il fondo oceanico sarà formato da lava solidificata

da pochissimo tempo che, allontanandosi, incontrerà lava sempre più

vecchia.

I continenti non coincidono con le placche litosferiche. Queste infatti

possono essere formate:

• interamente da litosfera oceanica, ad es. la placca pacifica

• principalmente da litosfera continentale, ad es. la placca

euroasiatica

• da entrambi i tipi di litosfera, ad es. la placca africana.

Inoltre le placche compiono dei movimenti reciproci di allontanamento,

avvicinamento o di scorrimento.

Quindi vengono distinti i seguenti margini di placca:

• Margine convergente

• Margine divergente

• Margine trascorrente

Margini convergenti o distruttivi

Nelle dorsali c'è continua formazione di crosta oceanica, perciò da

qualche altra parte ci deve essere consumazione di crosta. Questo si

verifica quando due placche convergono a causa della corrente

discendente delle celle convettive.

Possono verificarsi i seguenti casi :

1. Scontro fra placche oceaniche

2. Scontro fra placche continentali

3. Scontro fra una placca oceanica ed una continentale

Quando due placche presentano entrambe crosta oceanica, una delle due, quella un po' più

densa, subduce sotto l'altra in corrispondenza di una fossa.

La rigida placca che sprofonda (si pensa che scenda fino a 700 km prima di essere

completamente assimilata nel mantello) si riscalda a causa del gradiente geotermico,

diventando più plastica. Il materiale fuso tende a salire perché è diventato meno denso rispetto

alla zona circostante, generando un'attività plutonico-vulcanica sopra il piano di Benioff,

accompagnata da terremoti. In questo modo, sulla placca rimasta in superficie, si forma una

serie di vulcani allineati, chiamata arco magmatico insulare. L'associazione di fossa di

subduzione e arco magmatico è detta sistema arco-fossa, come la cintura di fuoco

circumpacifica.

Scontro fra placche oceaniche

Scontro fra placche continentali

Quando entrano in collisione due placche continentali che hanno densità minore rispetto a

quelle oceaniche, nessuna delle due subduce completamente sotto l'altra, perché la crosta

continentale è troppo leggera per affondare nelle rocce dense del mantello. Il risultato di

questa convergenza è l'orogenesi di una catena montuosa. Ad esempio la catena dell’

Himalaya, che si è originata dallo scontro fra la placca indiana e quella euroasiatica.

Scontro fra una placca oceanica ed una continentale

La collisione avviene fra una placca con densità maggiore, quella oceanica, e una con

densità minore, quella continentale. Si verifica quindi il sollevamento della placca

continentale, più leggera, e la subduzione di quella oceanica, più pesante. In questo caso si

formano catene montuose, vulcani (arco vulcanico continentale) e fosse oceaniche. Ad

esempio si è formata così la Cordigliera delle Ande, in Sud America, dove si scontrano la

placca di Nazca (oceanica) con la placca Sudamericana (continentale); oppure le Alpi, che si

sono formate dallo scontro tra la placca adriatica e quella euroasiatica.

Margini divergenti o costruttivi

Sono margini in allontanamento che creano lo spazio perché emergano

nuove porzioni di litosfera .

Possiamo fare tre esempi:

1. Formazione di un nuovo oceano

2. Il sistema della rift valley Africana

3. Le dorsali oceaniche

Nascita di un nuovo oceano

Il materiale caldo del mantello si insinua e

risale fino a creare una frattura detta rift

valley;

le placche continuano ad allontanarsi e

fra di esse si forma nuova crosta

oceanica che viene gradualmente

sommersa dalle acque dei mari contigui, i

blocchi fratturati sprofondano creando la

fossa tettonica a gradoni ;

al centro resta la frattura originale (rift

valley) dalla quale continua a fuoriuscire

magma causando l’espansione dei fondali

oceanici .

Il sistema delle rift valley africane

La frattura di cui abbiamo

parlato, può formarsi o sotto un

oceano o all’interno di un

continente. L’Africa orientale è

attraversata da una frattura di

questo tipo, che corre

dall’Etiopia al Mozambico.

Mentre a sud-est la placca

somala si sta allontanando

dalla placca africana, la Great

Rift Valley (linea gialla

tratteggiata), ha già creato

delle depressioni occupate da

grandi laghi; tra milioni di anni

al posto dei laghi ci sarà un

unico grande mare.

Le dorsali oceaniche

Le dorsali oceaniche sono tra le più grandi catene montuose della Terra, che

attraversano in modo continuo gli oceani Atlantico, Indiano, Antartico e Pacifico,

per una lunghezza totale di quasi 80.000 km. L'altezza, rispetto al fondo marino

può raggiungere i 3000 m, per una larghezza anche di 1500 km. La cresta della

dorsale presenta uno sprofondamento di circa 2 km, largo dai 20 ai 40 km, che è

la rift valley, perpendicolarmente interrotta da una serie di faglie trasformi.

Generalmente la dorsale si trova a 2500 m sotto il livello del mare, ma può anche

emergere, come accade in Islanda, o formare isolette vulcaniche, come le

Azzorre. È la struttura vulcanica lungo la quale avviene l'allontanamento delle

due placche con velocità che va dai 2 ai 10 cm all'anno, e luogo di risalita del

magma che va a formare il pavimento del nuovo mare.

Margini trascorrenti o conservativi

In corrispondenza di questo

tipo di margini, la litosfera

non si accresce né si

consuma (perciò sono detti

conservativi), mentre le

placche adiacenti scivolano,

scorrono l'una rispetto

all'altra generando fratture

sia sui continenti, sia sui

fondali oceanici, a cui si dà il

nome di faglie trasformi e

che sono sede di terremoti

(perciò i margini conservativi

sono anche detti trasformi ).

Le faglie trasformi si osservano lungo le dorsali oceaniche ma la più

famosa faglia osservabile sulle terre emerse, invece, è quella di

San Andreas, in California: lungo questa faglia, spostandosi verso

nord-ovest, la placca Pacifica "striscia" contro quella

nordamericana, in movimento verso sud-est, tagliando in due la

penisola californiana (da San Francisco a Los Angeles).

Una visione d’insieme …