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La Tettonica delle placche: un modello globale

26 dicembre 2004: uno dei maggiori terremoti degli ultimi 100 anni colpisce l’Asia sud-orientale. L’ipocentro è localizzato poco al largo dell’Isola di Sumatra, nell’Oceano Indiano, a una profondità di circa 10-20 km; il sisma ha raggiunto magnitudo 9,3 Richter, con numerose repliche molto forti.Mentre dall’ipocentro le onde sismiche si sono propagate veloci, facendo risentire i loro pesanti effetti sulla vicina terraferma, nella zona più superficiale il meccanismo del «rimbalzo elastico» ha fatto sollevare di oltre 2 metri un ampio settore del fondo marino. Il movimento, trasmesso alla massa d’acqua sovrastante, ha innescato un gigantesco tsunami: le onde marine si sono propagate nell’Oceano indiano, rovesciandosi infine su Indonesia, Thailandia, India e arrivando addirittura sulle coste della Somalia, a 5000 km di distanza. (M. Pearson / Alamy)

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Lo studio dei terremoti

Il Lago Baikal, il più profondo del mondo, riempie una profonda «fossa tettonica» (graben) lungo una spaccatura della crosta terrestre. (NASA)


Alla ricerca di un «modello»

I principali involucri concentrici nella struttura interna della Terra.



Il diverso spessore della crosta sotto gli oceani e sotto i continenti, messo in evidenza dall’andamento della superficie di discontinuità sismica di Mohorovičić (Moho).



Curve che rappresentano la velocità di propagazione di onde meccaniche (come sono quelle sismiche) in alcuni tipi di materiali.



Esempio di xenolite proveniente dal mantello: un nodulo di peridotite (verde chiaro) avvolto da una crosta nera di basalto. (L. Spinozzi)


Un segno dell’energia interna della Terra: il flusso di calore

Carta del flusso termico della Terra, basata su oltre 5000 misure effettuate su tutta la superficie (terre emerse e fondi oceanici).


Un segno dell’energia interna della Terra: il flusso di calore

La geoterma (curva rossa) descrive l’aumento della temperatura con la profondità.


Il campo magnetico terrestre: Dinamo ad autoeccitazione

Un disco di materiale metallico (es. il nucleo esterno) che si muove attraverso un flusso magnetico esterno(es. generato dal sole), genera una corrente elettrica che a sua volta genera un campo magnetico, finché il conduttore viene tenuto in movimento.

Per l’innesco della dinamo è necessario un campo magnetico esterno. Dopo l’avvio il sistema continua a generare il campo finché il conduttore si muove

Il campo magnetico terrestre

Il campo magnetico terrestre è molto simile, per l’andamento delle sue linee di flusso, al campo che verrebbe prodotto se al centro della Terra fosse posta una gigantesca barra magnetica, inclinata di 11° rispetto all’asse di rotazione.

Il campo geomagnetico è la regione dello spazio nella quale sono presenti interazioni magnetiche.

Il campo magnetico terrestre: il PaleomagnetismoMolte rocce contengono dei minerali (es. la magnetite) che sono sensibili alla presenza del campo magnetico terrestre. Questi conservano la propria magnetizzazione indotta dal campo magnetico al momento della loro formazione.

Questi minerali, se soggetti ad un campo magnetico, diventano minuscole calamite quando si raffreddano al di sotto di una specifica temperatura (detto punto di Curie). Il loro campo si orienta quindi secondo quello terrestre.

Il campo magnetico terrestre: il PaleomagnetismoIl paleomagnetismo studia le variazioni del campo magnetico nel passato.

Variazioni del campo magnetico dal 1590 al 1990.

Evidenza: La direzione della magnetizzazione in antiche rocce è diversa da quella del campo geomagnetico attuale, come se il Polo nord magnetico avesse cambiato posizione.

Teoria: Non sono i Poli magnetici a spostarsi ma i continenti a muoversi.I Poli magnetici sono rimasti all’incirca nella stessa posizione

Il campo magnetico e le inversioni di polarità

Evidenza: molte rocce recenti mostrano la direzione di magnetizzazione esattamente opposta a quella attuale.

Teoria: il campo magnetico terrestre passa da “normale” (come oggi) a “inverso”. Queste inversioni di polarità si ripetono nel tempo.

Scala paleomagnetica delle inversioni magnetiche «registrate» negli ultimi 5 milioni di anni.

La struttura della crostaCrosta oceanica e crosta continentale: confronto tra spessori, struttura e natura.

La struttura della crosta

Distribuzione degli scudi, e relativi tavolati, e delle grandi fasce orogeniche.



La spinta isostatica è paragonabile, concettualmente, a quella che consente il galleggiamento di un iceberg.



Esempio di aggiustamento isostatico in corso: il caso della penisola baltica. La carta riporta i valori (in metri sul l.d.m.) del sollevamento della Fennoscandia (la regione che comprende la Penisola scandinava e la Finlandia) negli ultimi 5000 anni.

L’espansione dei fondi oceanici

Schema semplificato del sistema globale di dorsali, fosse e faglie trasformi.


Ricostruzione della Pangèa e del suo successivo smembramento secondo Wegener.


Prove paleontologiche della deriva dei continenti: la separazione tra Africa e America Meridionale.

A. Distribuzione attuale dei resti fossili della pianta Glossopteris (in verde) e del Mesosaurus (puntinato)

B. Unendo insieme i continenti in cui si trovano resti della flora a Glossopteris, si ricompone una grande terra emersa (che i geologi hanno chiamato continente Gondwana, dal nome di una provincia dell’India).



La Dorsale Medio-atlantica emerge in Islanda. (Icelandic Photo / ZEFA)



Struttura della litosfera in corrispondenza di una dorsale oceanica.



Struttura della litosfera in corrispondenza di una fossa oceanica, come lungo l’arcipelago delle Isole Marianne.


Le anomalie magnetiche sui fondi oceaniciUn rilevamento sulla Dorsale medio-atlantica a Sudovest dell’Islanda, ha messo in luce uno schema particolare nella distribuzione dell’intensità del campo.

Le anomalie magnetiche sui fondi oceaniciLo schema mondiale dell’espansione dei fondi oceanici è messo in evidenza dall’età dello strato 2 della crosta oceanica (le lave basaltiche sotto i sedimenti), che è stata determinata in base alle anomalie magnetiche, e controllata in più punti con sondaggi.


La Tettonica delle placche

Il mosaico di placche in cui è suddivisa la litosfera. Ogni placca è delimitata da una combinazione di dorsali, fosse oceaniche e faglie trasformi. (Rielaborato da Press e Siever)



Orogenesi della catena andina, come conseguenza della subduzione della Placca di Nazca al di sotto della Placca sudamericana.



Un’immagine spettacolare del batolite granitico che affiora in Patagonia, lungo il tratto più meridionale delle Ande.



Collisione tra due continenti. A. La parte oceanica di una placca

che trasporta un continente entra in subduzione sotto una placca continentale.

B. I due continenti entrano in collisione.



Un esempio spettacolare delle deformazioni provocate nelle rocce dalle collisioni tra frammenti di crosta nel corso di un’orogenesi per accrescimento crostale.




Le principali fasi che caratterizzano l’apertura di un nuovo oceano.

La verifica del modello

Il mosaico delle placche e la distribuzione dei vulcani e dei terremoti.



Schema dei rapporti tra vulcanismo e struttura della litosfera.



Confronto schematico fra strutture della litosfera in movimento e localizzazione degli ipocentri dei terremoti.


Moti convettivi e punti caldi

Vulcanismo da punto caldo. Lo schema mostra come si può formare una catena di vulcani in una placca che si muova sopra l’estremità di un pennacchio ritenuto fisso per tempi lunghissimi.


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