La teoria di WegenerLa teoria della Deriva Dei Continenti si basa sui seguenti

concetti:

Le terre attualmente emerse costituivano, all'inizio dell'Era mesozoica (circa 200 milioni di anni fa), un blocco unico che chiamò Pangea, circondato da un unico mare che chiamò Pantalassia.In seguito a colossali fratture, la Pangea sarebbe stata spezzata in molte zolle (continenti e isole).Per effetto della rotazione terrestre, le zolle continentali avrebbero subito un movimento di deriva spostandosi nella direzione della rotazione, cioè verso ovest.Inoltre il livello medio delle terre emerse si trova 5 km più in alto del livello medio degli oceani e le rocce dei fondali oceanici sono circa il 15% più dense di quelle dei continenti. I continenti "galleggiano“ come icebergs, emergendo sopra la superficie oceanica per un settimo della loro altezza.

Prof. Paolo Abis

La teoria di Wegener

La teoria di WegenerA sostegno della propria teoria, Wegener portò una serie di prove:

Prove geografiche e geologicheProve paleontologicheProve paleoclimaticheProve geofisiche

La teoria di Wegener

Prove geografiche e litologichei continenti presentano una corrispondenza nelle linee di costa, specialmente l'Africa e l'America Meridionale, non solo figurativa (una giustapposizione quasi perfetta).

" E' proprio - scrive Wegener - come se noi dovessimo mettere a posto le parti strappate di un giornale facendo combaciare i loro contorni e poi vedere se le singole righe di stampa si susseguono dalle due parti regolarmente. Se ciò si verifica, evidentemente non resta altro che concludere che tali parti erano effettivamente unite in questo modo";

La teoria di Wegener

Prove geografiche e litologiche

La teoria di WegenerProve paleontologiche

all'inizio del secolo tutti i paleontologici più influenti, per spiegare l'identità o similarità floristiche e faunistiche tra continenti differenti, ammettevano che tra essi potessero essere esistiti specialmente durante il Mesozoico, dei legami sotto forma di grandi lingue di terra, i cosidetti ponti continentali, successivamente sprofondati nell'oceano.Wegener, dopo aver indagato a fondo sulla distribuzione, attuale e geologica di vari organismi, rigetta su evidenze geofisiche e sulla base dei principi dell'isostasia, la possibilità che i cosidetti ponti continentali siano spariti e sprofondati negli oceani. Quindi l'unica vera conclusione che si poteva trarre era che i continenti oggi separati, si fossero staccati spostandosi lateralmente da un unico originario Supercontinente;

8

Prove paleontologiche

La teoria di WegenerProve paleoclimatiche

conducendo ricerche anche sulla distribuzione dei climi del passato, rilevò in Sudamerica, Australia, Africa ed India, rocce sedimentarie paleozoiche deposte in ambiente glaciale, le tilliti, (morene fossili), mentre in Siberia, America settentrionale ed Europa centrosettentrionale trovò dei carboni fossili della stessa età delle tilliti, ma formate da resti vegetali tipici di climi tropicali. La particolare distribuzione di queste rocce poteva essere spiegata solo ammettendo che al momento della loro deposizione le terre soggette al clima glaciale fossero tutte unite tra di loro, così come dovevano esserlo quelle dove il clima era invece tropicale.

La teoria di Wegener

Prove geofisiche: partendo dal concetto di

isostasia, per altro gia' accettato fin dall'800, si assunse che il substrato della crosta terrestre agisca come un fluido altamente viscoso. Ed allora, come i blocchi possono spostarsi verticalmente, cosi' lo possono fare anche orizzontalmente: E' quindi una compressione orizzontale quella necessaria alla formazione delle catene montuose.

Concetto di isostasia

Isostasia le masse rocciose sono in

equilibrio al di sopra della massa del mantello,

cioè in pratica queste masse di crosta galleggiano sul mantello come farebbe un pezzo di legno sull'acqua, e dipendendo dalla densità cioè dal loro peso.

Perché la teoria di Wegener non venne accettata

Il punto debole dell'impalcatura della teoria di Wegener era l'incertezza delle forze motrici, come egli stesso ammette: " il Newton della teoria della deriva non è ancora apparso….E' probabile che la soluzione completa del problema delle forze motrici sia ancora lontana a venire, perché significa districare un groviglio di fenomeni interdipendenti in cui spesso è difficile distinguere la causa dall'effetto,"

Formulò tuttavia alcune ipotesi indicando due possibili componenti.

Una cosidetta forza di fuga dai poliUna cosidetta forza di fuga dai poli che doveva spiegare i movimenti dei continenti verso l'equatore e una sorta di forza di marea per spiegare la deriva una sorta di forza di marea per spiegare la deriva verso ovestverso ovest dei continenti americani

13

Catene montuose sottomarine e subaeree

Catene montuose sottomarine : le dorsali oceanicheCatene montuose sottomarine : le dorsali oceanicheCatene montuose subaeree : le cinture mobili orogenicheCatene montuose subaeree : le cinture mobili orogeniche

Fosse marine profonde e allungate : le fosse di subduzione Fosse marine profonde e allungate : le fosse di subduzione

14

Dorsale oceanica (Mid-Ocean ridge)

Le dorsali formano un sistema di rilievi sommersi interconnesso, presente in tutti gli oceani, molto spesso nella parte mediana degli stessi, per uno sviluppo complessivo di 80.000 km.

15

Dorsale oceanica (Mid-Ocean ridge)

Anomalie magnetiche lineari Parallele alla dorsale oceanicaEtà max fondali oceanici < 200 MaEtà max rocce continentali ≈ 4 Ga

Le placche si allontananoLo spazio è colmato da magma basalticoIl magma è eruttato nella valle assiale di una catena sottomarina (dorsale medio-oceanica)La dorsale è 2-3000 m più elevata del fondo oceanicoLe dorsali sommano a 60000 km

16

Attività sismica

corrispondenza tra attività sismicae

catene montuose sottomarine+ catene montuose subaeree (e fosse di subduzione)

17

Attività vulcanica

corrispondenza tra attività vulcanicae

catene montuose sottomarine+ catene montuose subaeree (e fosse di subduzione)

La teoria della Tettonica a ZolleSecondo questa teoria la parte superiore della terra e' considerata suddivisa in due strati con differenti proprieta' deformative. Lo strato superiore rigido, chiamato litosfera e' spesso circa 100 km sotto i continenti e circa 50 km sotto gli oceani ed e' costituito dalla crosta e dalla parte sottostante rigida del mantello superiore (vedere Sezione Interno della Terra).Lo strato sottostante, l' astenosfera si estende sino a 700 km di profondita' ed e' caratterizzato da rocce meno fragili, cioe' meno deformabili in confronto a quelle della litosfera. La litosfera rigida e' suddivisa in una dozzina di placche maggiori (che non coincidono necessariamente con i continenti) ed un gran numero di placche secondarie. Le placche litosferiche non sono stazionarie, al contrario esse "galleggiano" in modo complesso con velocita' dell'ordine dei 2-10 cm/anno sullo strato di rocce "soffici" della sottostante astenosfera.

19

Le placche litosferiche

PlaccaArea interessata soltanto raramente da terremoti interniArea interessata soltanto in punti limitati da attività vulcanicaLo spessore della placca corrisponde allo spessore della litosferaFrammento rigido della litosfera terrestreSi muove orizzontalmente

Si congiunge ad altra placche lungo fasce sismicamente e/o vulcanicamente attive

20

Le placche litosferiche terrestri

21

Margini delle placche

Divergenti (costruttivi)• Litosfera oceanica - litosfera oceanica

Convergenti (distruttivi)• Litosfera oceanica - litosfera oceanica• Litosfera oceanica - litosfera continentale• Litosfera continentale - litosfera continentale

Trascorrenti (conservativi)• Litosfera continentale - litosfera continentale• (Litosfera oceanica - litosfera oceanica)

22

Margini divergenti / costruttivi Dorsali oceaniche

I materiali caldi e fluidi - Magmi - affiorano in grande quantità e con continuità al centro degli oceani formando delle enormi catene di vulcani sottomarini: le DORSALI MEDIO OCEANICHE. In qualche caso queste formazioni emergono dal mare, l'Islanda ne è un eclatante esempio.

Margini divergenti / costruttivi

L’Islanda

Convergenza e Zone di subduzione

Dato che la Terra non aumenta di dimensioni, se lungo le dorsali si genera nuova crosta oceanica, devono esistere luoghi in cui la crosta oceanica viene consumata. Ciò avviene o in zone in cui una crosta oceanica sprofonda sotto un'altra crosta oceanica oppure dove una crosta oceanica si immerge sotto un continente (subduzione).

25

Convergenza e Zone di subduzione

litosfera oceanica - litosfera oceanica

litosfera oceanica - litosfera continentale

litosfera continentale - litosfera continentale

26

Margini convergenti / distruttivipiano di Benioff

Quando la placca più pesante e meno rigida affonda sotto l'altra (SUBDUZIONE), la frizione genera terremoti localizzati sul contatto tra la placca subdotta e mantelloI sismi sono distribuiti su una fascia detta Piano (o zona) di Benioff

27

Margini convergenti: Zone di collisione

Quando il movimento relativo di due placche è convergente, quella più pesante e meno rigida, affonda sotto l'altra (SUBDUZIONE)

28

Margini convergenti: Zone di collisione

Quando la porzione di litosfera oceanica interpostra tra due continenti è stata completamente subdotta, i due continenti entrano in COLLISIONE: avendo caratteristiche fisiche simili, nessuno dei due tende a sprofondare sotto l'altro, per cui si accartocciano l'uno contro l'altro

Orogenesi: la catena dell'Himalaya

Tra le creazioni più maestose e visibili della tettonica a zolle c'è sicuramente l'imponente catena dell'Himalaya, che si estende per circa 2900 km lungo il confine tra l'India e il Tibet.

Circa 40 milioni di anni fa, il braccio oceanico della Tetide, che aveva separato i continenti settentrionali da quelli meridionali a partire dal tardo Giurassico, fu schiacciato nella sua porzione orientale dal sopraggiungere dell'India che, dopo essersi staccata dal Gondwana durante l'Era Mesozoica, arrivò in prossimità delle coste asiatiche alla velocità di circa 9 metri/100 anni (una velocità notevole, se si pensa che a muoversi era un blocco continentale!).

Orogenesi: la catena dell'Himalaya

I meccanismi di formazione delle catene alpina ed himalayana ha portato all'elevazione di molte altre catene nell'area mediterranea

Catene legate all'orogenesi alpino-himalayana

31

Margini trascorrenti / conservativi

Margini lungo i quali le placche scorrono l'una contro l'altraIl margine è una faglia trasformeIntensa attività sismicaNo attività vulcanicaEsempi:

faglia di San Andreas (Messico-USA occidentali)North Anatolian Fault (Turchia)

32

Schema sinottico

I Mantle Plumes (Pennacchi)

Alcuni geofisici ritengono che dalla base del mantello si sviluppino colonne di materiale caldo ciascuno con un diametro di centinaia di Km che arriverebbero in superficie e si manifesterebbero nei Punti caldi (hot spot)

34

Hot spots / Mantle plumesSi tratta della risalita di materiali caldi provenienti dal mantello, che attraversando le placche litosferiche producendo in superficie un vulcanismo caratterizzato da lave basaltiche. Un vulcanismo di questo tipo viene detto anche "intraplacca".

I Mantle plumes sono un fenomeno geologico proposto originariamente da W.Jason Morgan nel 1971. Vengono descritti come dei zampilli o pennacchi caldi, di materia relativamente promordiale, che risalgono dal profondo del mantello e che alimentano degli hotspot (bolle di magma), posti vicino alla superficie

35

Hot spots / Mantle plumes

Le tracce del passaggio di un punto caldo al di sotto di una placca si presentano sotto forma di una catena di vulcani di età sempre più antica man mano che ci si allontana dal vulcano attivo.

Ne sono un esempio le isole Hawaii e le Tuamotu nel Pacifico, e le Canarie nell'Atlantico.

36

Hot spots / Mantle plumesLa localizzazione degli hot spots è considerata fissa nel tempo, rispetto a un riferimento profondo (es. interfaccia nucleo-mantello)La localizzazione degli hot spots è usata per ricostruire I movimenti delle placche nel passato

Mappa che mostra la posizione di alcuni dei punti caldi più importanti

Che cosa provoca il movimento delle zolle?

Il motore degli spostamenti delle zolle oceaniche e continentali è costituito dai moti convettivimoti convettivi del mantello

Il mantello infatti è formato da materiali densi, semiliquidi che, a contatto col nucleo sottostante caldissimo, si comportano in modo simile all'acqua che bolle in una pentola posta sul fuoco.

Il movimento delle placcheIl movimento delle placche

I materiali più profondi del mantello si riscaldano, diventano più leggeri e salgono (correnti ascendenti), prendendo il posto

dei materiali più freddi e densi, che, al contrario, scendono (correnti discendenti).

Il movimento delle placcheIl movimento delle placche

40

Motore profondo

Celle convettiveIl mantello è solido, ma è abbastanza caldo e debole da fluire lentamenteCome un fluido è sottoposto a convezione: le masse più calde si espandono, diminuendo di densità e tendono a risalireil mantello sottostante le placche è in lento movimentoLe placche sono passeggeri passivi di un nastro trasportatore

La convezione porta calore dall'interno verso l'esterno del pianeta, mantenendo l'astenosfera calda e debole

41

Il paleomagnetismo

Il nostro pianeta genera un campo magnetico.Il basalto, presente nei fondali oceanici, è una roccia magmatica ricca di ferro.

Durante il processo di raffreddamento delle rocce magmatiche, al di sotto di una certa temperatura, gli atomi di ferro, che si comportano come aghi di bussola, rimangono stabilmente orientati secondo le linee di forza del campo magnetico.

Una volta che la roccia si è raffreddata, gli atomi di ferro non possono più cambiare orientamento.

42

Le rocce si magnetizzano nella direzione del campo magnetico presente al momento del raffreddamento, lasciando una registrazione permanente.

Il paleomagnetismo

43

La registrazione di anomalie magnetiche positive e negative ha permesso di stabilire che le rocce possono avere magnetizzazione normale, se la magnetizzazione è avvenuta in modo conforme al campo magnetico terrestre attuale, o magnetizzazione inversa, se avvenuta con i poli nord e sud invertiti rispetto alla magnetizzazione normale.

Il paleomagnetismo

44

Lo studio dei mutamenti del campo magnetico terrestre nel corso della storia della Terra è detto paleomagnetismo.

Il paleomagnetismo

Lo studio delle rocce magmatiche ha rivelato che negli ultimi 4 milioni di anni si sono verificati oltre 20 episodi di inversione del campo magnetico terrestre.

45

Il fondo basaltico dell’oceano è costituito da lunghe fasce parallele, nelle quali la magnetizzazione è alternativamente normale e inversa.

Le fasce a polarità normale e inversa sono parallele all’asse della dorsale.

Paleomagnetismo dei fondali oceanici

46

Ogni fascia è spostatasimmetricamente ai lati della dorsale per l’inserimento di nuovo materiale proveniente dall’astenosfera.

Paleomagnetismo dei fondali oceanici

La distribuzione in fasce simmetriche delle anomalie magnetiche nelle rocce dei fondali oceanici è una prova della espansione dei fondali.