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PERCOSO ABILITANTE SPECIALE-PAS SEDE DI MODENA

ANNO ACCADEMICO 2013-2014

CORSO DI DIDATTICA DELLA GEOLOGIA

TESINA

LA DERIVA DEI CONTINENTI E

LA TETTONICA DELLE PLACCHE

AUTRICE: MARIA RASCHELLO

CLASSE: A 060

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INDICE

Introduzione…………………………………………………………………………………pag. 3

La Teoria della deriva dei continenti………………………………………………………..pag. 3

La Tettonica delle placche…………………………………………………………………..pag. 6

I margini di placca………………….……………………………………………………….pag. 7

Cause dei movimenti tettonici………………………………………………………………pag.10

La cella convettiva………….………………………………………………………………pag.10

I punti caldi o Hot Spot…….………………………………………………………………pag.10

Sitografia……………...…….………………………………………………………………pag.12

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INTRODUZIONE

La tettonica delle placche è il modello, su cui concordano la gran parte degli scienziati, utilizzato

per descrivere i movimenti della terra. Questa teoria è in grado di interpretare in modo completo la

attività sismica, l’orogenesi, la collocazione dei vulcani, la composizione chimica delle rocce

magmatiche, la formazione di fosse oceaniche e archi insulari, la distribuzione di attività sismiche

in determinate zone. Questo modello ha annesso la teoria della deriva dei continenti enunciata da

Alfred Wegener nel 1912.

LA TEORIA DELLA DERIVA DEI CONTINENTI

Secondo la teoria di Wegener i continenti si muoverebbero l'uno rispetto all'altro. L'ipotesi che i

continenti si siano spostati, e in particolare che si siano allontanati l'uno dall'altro, è piuttosto antica.

Nel 1590, l’ olandese Abraha Ortelius scriveva nel suo saggio Thesaurus Geographicus che il

profilo delle coste dei continenti dimostrava chiaramente che essi si erano staccati l'uno dall'altro a

causa di terremoti e inondazioni. L'idea di Ortelius fu ripresa da diversi autori nei secoli successivi

tra i quali Bacone, Franklin e Alexander von Humboldt. L'idea fu ancora più allettante nel XIX

secolo, quando lo studio dei fossili provò per esempio che il Nordamerica e l'Europa avevano avuto

in passato una flora comune. Sulla base di queste osservazioni, Eduard Suess ipotizzò nel primo

Novecento che l'origine dei continenti moderni nascesse dalla frammentazione di un antico

supercontinente chiamato Gondwana. Tutti questi promotori, pur avendo intuito il fenomeno della

deriva dei continenti in sé, non erano stati in grado di spiegare l’origine dei movimenti. Nel 1910, il

geologo statunitense Frank Taylor propose l'idea dello scorrimento della crosta terrestre dalle alte

latitudini a quelle basse dell'emisfero settentrionale. Egli si riferiva alla Groenlandia che supponeva

essere la rimanenza di un antico massiccio da cui si erano staccati, lungo fosse di spaccatura, il

Canada e l'Europa settentrionale. Anche alla tesi di Taylor mancava il meccanismo che portava allo

spostamento delle masse continentali. Un altro precursore, riconosciuto dallo stesso Wegener come

autore di ipotesi simili alle sue fu Roberto Mantovani, un violinista a Parma che nel 1878 aveva

formulato una teoria che prevedeva la deriva dei continenti come conseguenza di una dilatazione

globale della Terra. Wegener ebbe il merito di unire tutti gli elementi che potevano essere

riconosciuti come prove dell'origine comune dei continenti, e di formulare una teoria dettagliata,

inserendo anche delle datazioni. Wegener sostenne che nel Paleozoico, e gran parte del Triassico, le

terre emerse formavano un unico supercontinente, che chiamò Pangea, contrapposto a un unico

superoceano, Panthalassa. La frammentazione della Pangea era iniziata circa 200 milioni di anni fa.

La prima spaccatura aveva contrapposto Laurasia (Europa, Asia e Nordamerica) e Gondwana

(Sudamerica, Africa e Oceania). Altre frammentazioni portarono la suddivisione dei due

supercontinenti, che gradualmente andò suddividendosi fino alla struttura attuale.

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Le evidenze a sostegno della teoria di Wegener furono:

1. parallelismo tra le opposte coste dell’Oceano Atlantico accostando le coste di Africa,

Europa, Sud America e Nord America si ottiene un incastro singolare;

2. somiglianze delle strutture geologiche;

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3. prove biogiografiche ad esempio fossili di piante tropicali in regioni polari;

4. prove paleoclimatiche, depositi glaciali in sud-africa in Australia.

Wegener spiegava questi fenomeni di deriva dei continenti descrivendo le terre emerse come

enormi blocchi di Silicio-Alluminio che galleggiavano su una superficie plastica formata da Silicio-

Magnesio situata fra la discontinuità di Mohorovicic e la discontinuità di Gutenberg. La teoria non

venne subito accettata poiché Wegener non diede una spiegazione di come tutto ciò fosse avvenuto

e di quale fosse il motore in grado di spostare i continenti. Solo durante la prima metà del XX

secolo la teoria di Wegener fu universalmente accettata in seguito alla scoperta, durante gli anni

sessanta, dell'espansione dei fondali oceanici. Alla fine degli anni cinquanta H. Hess elaborò teoria

conosciuta come l’espansione dei fondali oceanici pubblicata nel 1962 nel volume "History of

Ocean Basins", la cui diffusione fu fondamentale la conferma definitiva della teoria della di

Wegener. La teoria, confermata successivamente dalle ricerche paleomagnetiche di Matthews e

Vine, è così citata dallo stesso Hess:

« I continenti non avanzano attraverso la crosta oceanica spinti da forze sconosciute. Al contrario, essi

viaggiano passivamente sul materiale del mantello che arriva in superficie alla cresta della dorsale e poi

se ne allontana spostandosi lateralmente. Su questa base la cresta della Dorsale medio atlantica dovrebbe

avere solo sedimenti recenti, ed i fianchi solo sedimenti recenti e terziari. L'intero Atlantico, e forse tutti

gli oceani, dovrebbero avere poco sedimento più vecchio del Mesozoico". »

(Harry Hammond Hess, "History of Ocean Basins" in Petrological Studies: Buddington Memorial Volume, New York:

Geological Society of America, 1962, p. 609.)

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LA TETTONICA DELLE PLACCHE

Per comprendere la tettonica delle placche è necessario partire dal fatto che in origine la Terra era

ricoperta da magma che iniziò a solidificarsi. Quindi due supercontinenti con il lento

raffreddamento e conseguente solidificazione del magma si sono espansi ciascuno in direzione

dell'Equatore, fino ad unirsi formando un supercontinente. In seguito fratturatosi a sua volta. La

crosta terrestre, insieme alla parte più esterna del mantello superiore sottostante, formano la

litosfera, un involucro caratterizzato da un comportamento fragile con uno spessore che va da 0 a

100 km per la litosfera oceanica fino a 200 km per quella continentale La litosfera è suddivisa in

una decina di placche tettoniche chiamate anche "zolle tettoniche" di dimensioni e forma variabili e

altre micro placche. Le placche galleggiano sullo strato immediatamente sottostante del mantello

superiore, l'astenosfera. Per effetto di elevate temperature, pressioni e dei lunghi tempi di

applicazione di forze l'astenosfera, pur essendo allo stato solido, ha un comportamento plastico,

cioè si comporta come un fluido viscoso. Le zolle tettoniche si possono muovere sopra l'astenosfera

scontrarsi, scorrere l'una accanto all'altra o allontanarsi fra loro. Per questo motivo, nel corso della

storia l'estensione e la forma di continenti ed oceani hanno subito importanti trasformazioni.

Le placche maggiori sono: Placca antartica, Placca sudamericana, Placca africana, Placca indo-

australiana, Placca pacifica, Placca nordamericana, Placca euroasiatica.

Le placche minori principali sono: Placca di Nazca, Placca di Cocos, Placca Caraibica, Placca

Scotia, Placca Araba o Arabica, Placca indiana, Placca delle Filippine, Placca Juan de Fuca.

Importante per la conferma della teoria della tettonica a placche e dei suoi meccanismi fu la

scoperta dell'espansione dei fondali oceanici, confermata dallo studio delle anomalie magnetiche

rilevate in prossimità della dorsale medio-atlantica. Le anomalie infatti sono distribuite in fasce

simmetriche, lungo i due lati delle dorsali oceaniche, e l'analisi dell’ ordine temporale dimostra che

l'età geologica dei basalti sul fondale oceanico aumenta, in ciascun lato, allontanandosi dalla cresta

della dorsale. Anche lo studio dei fenomeni sismici intorno al piano di Benioff individuato dalla

distribuzione degli ipocentri dei terremoti e da altre osservazioni geologiche, addusse nuovi

elementi per spiegare la dinamica delle placche. I modelli basati sulla teoria della tettonica a

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placche descrivono le interazioni che avvengono tra le placche e le conseguenze macroscopiche di

queste interazioni.

Ci sono quattro fondamentali nella teoria:

1. nuova litosfera oceanica viene formata lungo le dorsali oceaniche come conseguenza del

processo di "espansione dei fondali oceanici". Il magma infatti si solidifica nelle zone di

crosta terrestre lasciate vuote dall'allontanamento delle placche interessate;

2. la crosta oceanica giovane entra in una placca rigida che può includere anche continenti;

3. l'area totale della superficie terrestre rimane costante cioè la lunghezza del raggio terrestre

rimane invariato questo implica che le placche venendo a contatto fra loro devono quindi

essere consumate da qualche parte con la stessa velocità con cui vengono create;

4. le zolle litosferiche trasmettono lateralmente tutti gli sforzi a cui sono sottoposte.

I MARGINI DI PLACCA

1. Margini divergenti anche chiamati margini di placca costruttivi lungo i quali le placche si

allontanano l'una dall'altra e lo spazio formato è occupato da nuova litosfera oceanica

generata dalla risalita di magma basaltico. Si forma una catena montuosa chiamata dorsale

oceanica lunga decine di migliaia di chilometri. Un esempio è la dorsale medio-atlantica che

corre al centro dell'oceano Atlantico e separa le placche americane a ovest da quella

euroasiatica e africana a est.

Un margine divergente può essere presente anche su litosfera continentale generando quello

che viene definito un rift in cui il movimento divergente non è compensato da formazione di

nuova litosfera ma da assottigliamento e fratturazione di quella già esistente. Oltre al

normale vulcanismo basico può essercene uno più acido a causa della fusione di alcune

rocce costituenti la crosta continentale. Un importante esempio è dato della "Rift Valley" in

Africa orientale. Una volta che è stata completata la rottura della litosfera un rift muta in una

dorsale oceanica come nel caso del Mar Rosso.

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2. Margini trascorrenti o margini di placca conservativi lungo i quali la crosta non viene mai

né creata né distrutta e le placche scorrono lateralmente l'una rispetto all'altra. Esistono due

tipi di margini con movimento laterale; entrambi possono essere caratterizzati da un

movimento definito destro o sinistro. Per distinguerli occorre idealmente immaginare di

essere su uno dei due blocchi coinvolti e vedere in che direzione va l'altro blocco. Al primo

tipo appartengono le faglie trascorrenti, il movimento destro o sinistro di una placca contro

un'altra causa effetti estremamente visibili in superficie. A causa dell'attrito e del

comportamento rigido le placche possono non scorrere continuamente l'una sull'altra, ma

accumulare energia elastica sui margini di placca che, quando viene superata la soglia di

rottura delle rocce interessate dal fenomeno, viene rilasciata istantaneamente provocando

così un terremoto. L'esempio più famoso di questo tipo di faglia è rappresentato dalla faglia

di Sant'Andrea nella costa ovest del nord America, in California; in quest'area le placche

del Pacifico e del nord America scorrono lateralmente fra di loro in modo tale che la placca

del Pacifico si sposta verso nord mentre l'altra verso sud. Altri esempi di faglie trascorrenti

sono quelli della faglia della Nuova Zelanda e la faglia dell'Anatolia in Turchia. Al secondo

tipo appartengono le faglie trasformi; queste sono faglie particolari che segmentano la

dorsale oceanica principale e generalmente si dispongono perpendicolarmente ad essa.

La faglia di Sant’Andrea La faglia di Anatolia (immagine tratta da wikipedia di Mikenorton)

3. Margini convergenti o di subduzione o margini di placca distruttivi lungo i quali le placche

si avvicinano l'una all'altra. In questo caso occorre individuare tre situazioni principali:

a. Se a convergere sono una placca continentale e una oceanica, la seconda scende alla

prima attraverso il fenomeno di subduzione e la litosfera oceanica viene portata in

profondità nel mantello. La crosta oceanica essendo più densa e pesante della crosta

continentale è subdotta e la crosta continentale, formata da materiali più leggeri,

reagisce alle spinte dell’altra deformandosi, ripiegandosi ed “accartocciandosi”.

Nasce in questo modo un sistema di il fenomeno detto subduzione in sistema arco-

cordigliera che porta ad OROGENESI , cioè nascita di sistemi montuosi Sono

sempre presenti fenomeni vulcanici.

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Esempio: Cordigliera delle Ande

b. Se a convergere sono crosta oceanica con crosta oceanica in questo caso non esiste

differenza di densità di materiali, una delle due placche si infossa sotto l’altra, con un

fenomeno chiamato subduzione in sistema arco-fossa. Si formano isole vulcaniche

allineate ad arco (arco magmatico o insulare).

Eempio: Arcipelago Nipponico e quello Filippino

c. Se a convergere sono crosta continentale e crosta continentale anche in questo caso

non esiste differenza nella densità dei materiali non c’è subduzione ma obduzione ai

margini delle zolle, che portano materiali leggeri. Le croste si sovrappongono e si

accavallano l’una all’altra, dando così origine a catene montuose interne ai

continenti.

Esempio: Alpi, Himalaya

Per simulare i movimenti di placca e la scheda studente aprire il seguente link:

http://scientificamentematematicamente.wordpress.com/2014/03/27/i-movimenti-delle-

placche/

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CAUSE DEI MOVIMENTI TETTONICI

La terra emette continuamente calore avendo nucleo interno molto caldo. L’origine di questo flusso

termico può essere ricercata nel fenomeno della radioattività poiché nel mantello e nel nucleo

terrestre ci sono elementi radioattivi come l’Uranio 238 e/o il Torio 232 che decadono emettendo

particelle la cui energia cinetica si converte in calore. Quindi dall’interno del pianeta il calore

generato che si trasmette agli strati superiori per convezione.

La Cella Convettiva

I movimenti tettonici trovano energia da moti convettivi che avvengono nel mantello terrestre.

Infatti le rocce fluide che formano il mantello sono continuamente agitate da correnti convettive;

quelle fluide e calde che costituiscono il magma risalgono in superficie, quelle più dense e fredde

della crosta sprofondano nell'astenosfera dove le alte temperature le fondono trasformandole in

magma e il ciclo di ripete. Il magma che risale in superficie produce nuova litosfera, lungo i margini

delle zolle, formando quindi nuova crosta terrestre.

Il movimento circolare di queste celle convettive produce in superficie i movimenti tettonici.

I punti caldi o Hot Spot

Sulla crosta terrestre si hanno fenomeni di magmatismo al di fuori dei limiti tra le placche chiamato

magmatismo intraplacca. Un esempio sono i punti caldi, in inglese hot spot, sotto i quali, nel

mantello, si ha una risalita di materiale fuso. E’ il caso delle isole Hawaii o dell'Islanda.

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SITOGRAFIA:

http://www.minerva.unito.it/SIS/Modelli%20terresti/Indice.html

http://it.wikipedia.org/wiki/Paleomagnetismo

http://www.geologia.com/area_raga/placche/placche.html

www.dst.uniroma1.it/dst1/sciterra/sezioni/.../Publ.../TettonicaPlacche.pdf

http://www.raiscuola.rai.it/ondemand/ondemand-articolo/tettonica-delle-placche/9732/default.asp