RICERCA SCIENZEUN NUOVO MODELLO GEOLOGICO PERLA DINAMICA VELOCE DELLE PLACCHE

Vitalba, I.C. San Bernardino Siena3D 2014/2015Brenci, Daja, Oliviero, Pinelli

LE PL ACCHELe placche,o zolle,sono le porzioni che suddividono la litosfera (la parte superficiale della Terra) e galleggiano su uno strato plastico, in un movimento continuo. Le principali placche della costa terrestre e oceanica sono sei: africana,euroasiatica, pacifica,sudamericana nordamericana e antartica.

PERCHE’ SONO PIU’ VELOCI?La spiegazione si basa essenzialmente sull’azione di due fattori: margini crustali spessi e grana dei minerali. Tali effetti, verificandosi assieme, possono spiegare una serie di movimenti relativamente veloci tra placche tettoniche.

L A VIVIBILITÀ DELL A TERRA La Terra è un pianeta formato da materia solida; è costituito dall’aria, dalla luce e dal calore del Sole, e dall’acqua, questi sono gli elementi grazie ai quali sulla Terra c’è vita. La Terra è avvolta da un involucro gassoso chiamata atmosfera, un involucro acqueo formato dai mari, fiumi e laghi (idrosfera) e da un’ involucro solido (litosfera).

L’ ATMOSFERA L’atmosfera è l’involucro gassoso che circonda la Terra. L’atmosfera si estende per circa 1.500 km sopra la superficie terrestre. La parte atmosfera più vicina si chiama troposfera ,la parte più bassa e densa dell’atmosfera. La parte più esterna si chiama esosfera è lo strato più estremo dell’atmosfera. Tra la troposfera e l’esosfera ci sono altri strati denominati mesosfera, termosfera, ionosfera. La Terra è circondata da uno schermo invisibile chiamato magnetosfera, che la protegge dagli influssi distruttivi.

L’IDROSFERASulla crosta terrestre si distendono le acque del pianeta che occupano due terzi di tutta la superficie. L’idrosfera comprende anche le acque allo stato solido, come i ghiacciai, e quelle allo stato gassoso,come il vapore acqueo presente nell’atmosfera.

DENTRO L A TERRALa Terra al suo interno è formato da: ● Una coltre rocciosa che ricopre la

superficie della Terra.● Dalla crosta che divide lo strato

superficiale della coltre ● Dalla litosfera che sarebbe lo strato a

maggiore profondità● Dall’astenosfera che è costituita da rocce

semifluide: l’astenosfera fa parte del mantello che ha uno spessore complessivo di circa 2.900 km;

● Dal nucleo che è diviso in due parti: il nucleo esterno è costituito da un fluido(ferro e nichel)e dal nucleo interno che ha uno stato solido a causa della fortissima pressione.

L A TEORIA DI WEGENERAlfred wegener formulò la teoria della deriva dei continenti, che espose nel 1912 a Francoforte .Wegener supponeva che 200 milioni di anni fa esistesse un unico grande continente, la Pangèa, circondato dall'oceanoPanthàlassa, che si sarebbe suddiviso in blocchi. In realtà all'inizio la Pangea era distinta in due grandi blocchi: uno boreale, detto Laurasia e comprendente Nord America, Europa e Asia, e uno australe, dettoGondwana. Questi blocchi continentali avrebbero iniziato a “migrare” sulla superficie terrestre, comportandosi come delle zattere di crosta che galleggiano sul mantello andando alla deriva.A causa dell'attrito e della compressione della crosta sulla crosta i bordi continentali si sarebbero incurvati originando le catene montuose.

LO SPOSTAMENTO DEI CONTINENTI E ORIGINE DELLE CATENE MONTUOSE

Per deriva dei continenti si intende lo spostamento delle zolle, o placche, che costituiscono la crosta terrestre. Secondo la teoria della “tettonica a zolle”, queste porzioni di crosta (che non sempre coincidono con i continenti geografici) si spostano l’una rispetto all’altra, come se galleggiassero sulle rocce sottostanti.

LE PL ACCHE E LE CATENE MONTUOSEUna catena montuosa si può formare in due modi:-quando una placca litosferica (parte rigida esterna della Terra) va sotto un’altra placca; -quando due continenti entrano in collisione ed un scivola sopra l’altro.

VULCANI E TERREMOTIPer molto tempo vulcani e terremoti furono considerati fenomeni indipendenti, fino a quando si cominciò a capire che un grande motore termico, situato all’interno della Terra, era responsabile dell’attività sismica e di quella vulcanica

LE PL ACCHE E I VULCANISono aperture naturali della crosta terrestre, dal quale esce magma che all’esterno si trasforma in lava. Nell'astenosfera e nella crosta terrestre, in seguito ai processi tettonici, si creano grosse masse magmatiche a causa delle forze tettoniche, degli attriti e dei conseguenti livelli di pressione e temperatura. Tali fattori rappresentano poi anche le cause stesse della risalita e fuoriuscita di magma sulla superficie terrestre dando vita alle eruzioni e ai vulcani stessi. Si possono distinguere vulcani -esplosivi, molto pericolosi per l’uomo e per le sue attività Il magma esplosivo è molto ricco in silice, motivo per il quale risulta molto viscoso e riesce così a intrappolare i gas che forniscono la forza propulsiva alle esplosioni. Le condizioni per generare questo tipo di magma si trovano nelle zone di subduzione, quando la crosta continentale (molto acida) si fonde e risale in superficie.

PL ACCHE E TERREMOTISi verificano solo in determinate aree dette sismiche, che si distribuiscono prevalentemente lungo le catene montuose, le dorsali, le fosse… Un terremoto è una vibrazione della terra prodotta dalla rapida liberazione di energia meccanica in qualche punto al suo interno. I terremoti avvengono lungo le faglie dei margini delle placche, in particolare nei margini convergenti e trasformi. Mentre i margini si muovono lungo la faglia le rocce restano incastrate l’una nell’altra. Si accumula così un’energia sempre più grande, che deforma ma non muove i materiali, che mette sempre più in tensione la faglia. Quando le tensioni superano la resistenza delle rocce, queste, in pochi secondi, scivolano di colpo le une sulle altre: ecco il terremoto.

I MARGINI DELLE PL ACCHELe placche interagiscono reciprocamente attraverso i margini ed è lungo queste linee di confine instabili che si focalizzano i vari fenomeni interni. A seconda del tipo di interazione che avviene fra due placche in contatto, si possono distinguere tre diversi tipi di margine: -costruttivi, o divergenti; (allontanamento)- distruttivi, o convergenti; (scontro)- conservativi, o trascorrenti; (slittamento laterale)

MARGINI COSTRUTTIVI,O DIVERGENTIIn corrispondenza di questo tipo di margini si genera una nuova crosta terrestre a causa della solidificazione del magma che risale dalla sottostante astenosfera (per questo sono detti costruttivi). Nello stesso tempo, le due placche adiacenti divergono fra loro (per questo sono detti anche divergenti). Il classico esempio di allontanamento è la Rift Valley, in Africa, dove il distacco fra le due placche ha creato una fessura nella crosta oceanica o nella terraferma dove si è creata una depressione.

MARGINI DISTRUTTIVI O CONVERGENTIIn corrispondenza di questo tipo di margini, la litosfera si consuma e si distrugge (perciò sono detti distruttivi), andando in subduzione, cioè immergendosi nella sottostante astenosfera. Contemporaneamente le due placche adiacenti si avvicinano reciprocamente (perciò sono detti convergenti), cioè si scontrano. I fenomeni che si manifestano in seguito allo scontro di due placche sono diversi, a seconda che la collisione coinvolga due placche oceaniche, due placche continentali o una placca oceanica e una continentale. Un esempio è la costa Perù-Chile

MARGINI CONSERVATIVI,O TRASCORRENTI

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 trascorrenti) Le faglie trasformi si osservano lungo le dorsali oceaniche. Un esempio è la faglia di S.Andres in California

Ci sono 3 casi di incontro tra placca e placca:1. fra una zolla continentale e una oceanica, in questo caso quest’ultima andrà sotto all’altra; formando i vulcani2. tra due zolle continentali che scontrandosi formano una catena montuosa 3.fra due zolle oceaniche che se si scontrano provocano una spinta che crea un arco caratterizzato da vulcani

SCONTRI TRA LE PL ACCHE

LE RICERCHE DEL NOVECENTOLe ricerche oceanografiche della seconda metà del Novecento avevano dimostrato che: 1) i fondali oceanici sono costituiti da un sottile strato di sedimenti che appoggiano su rocciabasaltica; 2) il fondo oceanico non è molto movimentato, ma è percorso da una elevata catena di rilievi (dorsale oceanica), un grande vulcano lineare che deve la sua esistenza a profonde fratture della litosfera, dalle quali fuoriesce la lava basaltica che va a costituire il fondo degli oceani; 3) effettuando un rilievo magnetico sull'oceano si ottiene una distribuzione delle anomalie magnetiche a bande simmetriche rispetto alla dorsale; 4) le età delle rocce del fondo oceanico sono gradualmente più giovani a mano a mano che ci si avvicina alla dorsale oceanica.

L A TEORIA DEL FONDALE OCEANICOQuesti dati, insieme, portarono all'elaborazione della teoria dell'espansione dei fondi oceanici elaborata da H. H. Hess nel 1960, secondo la quale dalle dorsali oceaniche fuoriesce lava basaltica che, espandendosi lateralmente e raffreddandosi, costituisce, a mano a mano, un nuovo fondale oceanico. Questa teoria fu avvalorata dalla brillante intuizione di Vine e Matthews che spiegavano le anomalie magnetiche dei fondali oceanici come dovute a ripetute inversioni della polarità del campo magnetico.

L A TEORIA DELL A TETTONICA DELLE PL ACCHE

La teoria della tettonica delle placche è oggi la teoria globale accettata dalla maggior parte degli studiosi. Essa prevede che la litosfera sia frammentata in sei grandi placche (Americana, Eurasiatica, Indiana, Africana, Antartica, Pacifica) più sei placche minori (Nazca, Somalia, Filippine, Arabia, Cocos, Caribi) e un numero ancora imprecisato di microplacche (Cina, Persia, Turchia, Tonga, Egea, Adriatica, Nuove Ebridi, Scozia, Juan de Fuca, Rivera) che si spostano reciprocamente, “galleggiando” sulla astenosfera più densa e plastica. Ciascuna di queste placche può essere costituita sia da sola litosfera oceanica che da litosfera oceanica e/o continentale. Spostandosi sull'astenosfera, nel loro lento movimento le placche hanno portato i continenti in posizioni reciprocamente diverse rispetto a quelle che occupano attualmente.

un problema ancora aperto riguardo alla teoria della tettonica delle placche è quello del meccanismo che aziona i movimenti relativi tra le placche. Per studiare le cause che stanno alla base della suddivisione della litosfera in placche in movimento relativo l'una rispetto all'altra, è stato attivato un Progetto geodinamico internazionale che riunisce e coordina gli sforzi di centinaia di ricercatori. Si è concordi nel ritenere che il movimento delle placche e i fenomeni che si verificano in corrispondenza dei loro margini, siano legati alla natura plastica dell'astenosfera e all'esistenza di movimenti convettivi. Partendo da questa base, fino a oggi sono stati costruiti diversi modelli, secondo questi modelli il movimento delle placche sarebbe dovuto: a una spinta data dal peso dei materiali che fuoriescono dalle dorsali; dalla forza di trascinamento operata dalla subduzione della litosfera fredda e pesante all'interno del mantello; dal circuito stesso delle celle convettive dell'astenosfera; dall'esistenza di pennacchi termici (in corrispondenza delle dorsali) che causerebbero l'innescarsi delle celle convettive del mantello. Forse nei prossimi anni una migliore conoscenza della dinamica del mantello superiore, grazie alle recenti tecniche di tomografia sismica, permetterà di giungere alla formulazione di un modello di “motore” convincente per la tettonica delle placche.