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L’EVOLUZIONE DELLA TERRALA TETTONICA DELLE PLACCHE LITOSFERICHE

Giovanni B. Piccardo

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LA STRUTTURA INTERNA DELLA TERRALa stratificazione composizionale

La stratificazione reologica



L’interno della Terra

Crosta:Crosta oceanica

Spessore medio: 10 kmStratigrafia relativamente uniforme =

• Sedimenti oceanici• Rocce effusive: Colate di basalti in cuscini• Complesso di dicchi basaltici• Rocce intrusive: gabbri massicci

Crosta continentaleSpessore: 20-90 km media ~35 kmComposizione altamente variabile– Composizione media ~ granodiorite



LL’’internointerno delladella TerraTerra

MantelloMantello::PeridotitiPeridotiti ((roccerocce ultrafemicheultrafemiche))

6370

5145

2898

660410

60220

Crosta

MantelloMantello

NucleoNucleo

Mantello super.Zona di Transizione

Nucleointerno

Profondita’ (km)

InferioreMantello

NucleoEsterno

liquido

M.M. SuperioreSuperiore finofino a 410 km (a 410 km (strutturastruttura olivinaolivina →→strutturastruttura spinellospinello))

uu StratoStrato aa BassaBassa VelocitaVelocita’’ 6060--220 km220 km

ZonaZona didi TransizioneTransizione : la: la velocitavelocita crescecresce rapidamenterapidamenteuu A circa 660 km (A circa 660 km (strstr.. spinellospinello →→

strstr.. tipotipo perovskiteperovskite))

MantelloMantello inferioreinferiore : la: la velocitavelocita’’ crescecresce piupiu’’gradatamentegradatamente



LL’’internointerno delladella TerraTerra

NucleoNucleo::LegheLeghe metallichemetalliche FeFe--NiNi

6370

5145

2898

660410

60220

Crosta

MantelloMantello

NucleoNucleo

NucleoInterno

Profondita’ (km)

solido

NucleoEsterno

liquido

IlIl NucleoNucleo EsternoEsterno ee’’ liquidoliquidouu NonNon sisi propaganopropagano lele ondeonde SS

IlIl NucleoNucleo InternoInterno ee’’ solidosolido



Variazione della velocita’ di propogazione delle onde sismiche P e S con la profondita’.Divisione composizionale della Terra nella colonna di sinistra; divisione reologica dellaTerra nella colonna di destra. Kearey and Vine, Global Tectonics.

Crosta

Mantello

NucleoEsterno

Velocita’ (km/sec)0 5 10

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Profondita' (km)

Onde S

Onde P

NuceoInterno

Litosfera

Asteno-sfera

Solido

Liquido

Meso-sfera

Onde S



LeLe sorgentisorgenti didi calorecaloreallall’’internointerno delladella TerraTerra

1.1. CaloreCalore residuoresiduo dalladalla accrezioneaccrezione eedifferenziazionedifferenziazione primordialeprimordiale delladellaTerraTerra

uu AncoraAncora raggiungeraggiunge lentamente lalentamente lasuperficiesuperficie

2.2. CaloreCalore rilasciatorilasciato daldal decadimentodecadimentoradioattivoradioattivo deidei nuclidinuclidi instabiliinstabili



I GradientiGeotermici

Andamento stimatedelle geoterme inambiente oveanico econtinentale fino a 100km di profondita’: lestime sono basate sullemisure di flusso dicalore attreverso lasuperficie.Da Sclater . (1980),Earth. Rev. Geophys.Space Sci., 18, 269-311.



LA COMPENSAZIONE ISOSTATICAFRA CROSTA E MANTELLO



La densita’ della crosta e delmantello superiore

La crosta, meno densa, “galleggia” sul mantello, piu’ denso.La compensazione isostatica



un esempio dicompensazioneisostatica:La demolizionedi una catenamontuosa



L’ARTICOLAZIONE IN PLACCHEDELLA LITOSFERA

La distribuzione dei vulcani(magmatismo)

La distribuzione dei terremoti(tettonica)



La distribuzione dei vulcani



La distribuzione dei terremoti



I MARGINI DELLE PLACCHELITOSFERICHE

I margini divergentiI margini convergenti



La localizzazione dei margini divergentiLe dorsali medio-oceaniche



La localizzazione dei margini convergentiLe zone di subduzione e i margini

collisionali



L’articolazione delle placche litosferiche



IL MOTORE DEL MOVIMENTODELLE PLACCHE LITOSFERICHE

I MOTI CONVETTIVI DELMANTELLO



I MOTI CONVETTIVI DEL MANTELLOIl modello a uno strato



I MOTI CONVETTIVI DEL MANTELLOIl modello a due strati



FORMAZIONE E DISTRUZIONE DELLEPLACCHE DI LITOSFERA OCEANICA



LE DORSALI MEDIO-OCEANICHE



LE ZONE DI SUBDUZIONEL’esempio oceano-continente



GLI AMBIENTI DI SUBDUZIONE

OCEANO-CONTINENTE

Formazione diarchi vulcanicicontinentali

Formazione diarchi di isolevulcaniche

OCEANO-OCEANO

CONTINENTECONTINENTE

Formazione dicatenemontuosecollisionali



L’APERTURA DI UN NUOVOBACINO OCEANICO

Il rifting della litosferacontinentale

I margini continentali passiviIl drifting oceanico

La formazione di nuova litosferaoceanica



FORMAZIONE DI UN BACINO OCEANICO

Risalitadell’astenosfera

Rifting e rotturadellacrosta continentale

Formazione di unbacino marino

Formazione diLitosfera oceanica



SITUAZIONE DELL’AFRICA ORIENTALE

Il Mar Rosso:Un bacino in embrione

Il Golfo di Aden:Un bacino in apertura

Le Rift Valleys est-africane: Estensionecontinentale nonoceanizzata



LA CHIUSURA DI UN VECCHIOBACINO OCEANICO

La subduzione delle litosferaoceanica

I margini continentali attiviLa collisione continentaleLa formazione di catene

montuose collisionali



LA SITUZIONE DEL NORD-AMERICA

Dorsale

Subduzione

Fagliatrasforme



COLLISIONE CONTINENTALE EFORMAZIONE DI CATENA MONTUOSA



IL VULCANISMO ALL’INTERNODELLE PLACCHE (INTRAPLACCA)

La risalita di materiale del mantelloprofondo

(mantle plumes)La fusione e la produzione di mangmi

basalticiL’effusione dei magmi basaltici ai

punti caldi(hot spots)

La formazione di catene di isoleoceaniche vulcaniche



IL VULCANISMO INTERNO ALLEPLACCHE



IL VULCANISMO INTERNO A UNAPLACCA OCEANICA

Catena diisole oceaniche

Punto caldo(Hot Spot)

Colonna diMantelloprofondo(MantlePlume)



UN ESEMPIO DI ISOLE VULCANICHELE ISOLE HAWAII



LA DINAMICA TERRESTRE

Archi di isolesopra-subduzione

SubduzioneintraoceanicaConsunzione di litosfera oceanica

Mantle Plumes,Hot Spots eIsole oceaniche

SubduzioneOceano-continenteConsunzione dilitosfera oceanica

Dorsali medio-oceanicheFormazione diLitosfera oceanica



AMBIENTI GEODINAMICI EGENESI DEI MAGMI

1. Ambienti divergenti(Dorsali Medio-Oceaniche MOR)

2. Rifts Intra-Continentali3. Ambienti convergenti

(Archi di Isole)4. Ambienti convergenti

(Margini Continentali Attivi)

5.5. AmbientiAmbienti inin espansioneespansione((BaciniBacini di Retrodi Retro--Arco)Arco)

6. Hot Spots e Mantle Plumes6. Hot Spots e Mantle Plumes((IsoleIsole OceanicheOceaniche))

7.7. AmbientiAmbienti IntraIntra--ContinentaliContinentali

? ???

600 km

400

200 km

Crosta Continentale

Crosta Oceanica

Mantello Litosferico

Mantello Astenosferico

Sorgente dei fusi

15 3 46 7 2



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