Differenze tra le versioni di "Scienze della Terra per le superiori/La tettonica delle placche"

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* '''Argomenti paleontologici'''. All'inizio del XX Secolo, la paleontologia aveva appurato l'identità o la notevole somiglianza tra flore e faune fossili su continenti differenti. Per spiegare queste corrispondenze, si ammetteva l'esistenza in determinati periodi di '''ponti continentali''', grandi istmi che avrebbero messo in comunicazione temporaneamente masse continentali diverse e sarebbero successivamente sprofondati negli oceani. L'esistenza di questi "ponti" veniva ipotizzata tra Brasile e Sud Africa, dal Sud America all'Antartide, dalle Antille al Nord Africa, dal Nord Europa alla Groenlandia, dall'Africa del sud-ovest al Madagascar, fino all'India, e infine tra America Centrale e Asia nord-orientale, attraverso le Hawaii. Wegener, dal canto suo, esaminò accuratamente la distribuzione di vari organismi: gli esempi più evidenti sono i rettili ''Mesosaurus'' e ''Lystrosaurus'' e la flora a ''Glossopteris'', diffusi in tutta la parte meridionale della Pangea tra il Permiano e il Triassico. Con il supporto dei dati di tipo geologico (già trattati al punto precedente) e sulla distribuzione dei ''paleoambienti'', Wegener fu in grado di dimostrare che la sua ipotesi di raggruppamento dei continenti meridionali era più coerente e organica rispetto a quella dei "ponti continentali"<ref group=N>A partire dal 1930, l'uso dell'''ecoscandaglio'' (inventato nel 1903) per la mappatura della ''batimetria'' di mari e oceani permise gradualmente di accertare una fisiografia sottomarina nella quale non vi era alcuna traccia dei supposti "ponti". Anzi: l'andamento del fondale dell'Oceano Atlantico mostra ad esempio (come vedremo meglio in seguito) elementi strutturali con distribuzione nord-sud piuttosto che est-ovest (come dovrebbero essere i "ponti").</ref>.
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File:Glossopteris browniana 343.JPG|thumb|right|verticale=1.2|Glossopteris (Permiano), pianta adattata ai climi freddi del supercontinente meridionale.
File:Pangaea Glossopteris.jpg|Estensione della ''paleoprovincia floristica'' a ''Glossopteris'', nella parte meridionale della Pangea (Gondwana): 1-Sud America 2-Africa 3-Madagascar 4-India 5-Antartide 6-Australia.
File:Dual Mesosaurus.jpg|Fossile di ''Mesosaurus'', rettile diffuso nella parte meridionale di Pangea (Gondwana).
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Tutti questi dati sono univoci e si supportano a vicenda. Tuttavia la teoria di Wegener, anche se fu accolta con favore (e talvolta con entusiasmo) da alcuni studiosi anche di primo piano del tempo, non ebbe una accettazione generalizzata da parte della comunità scientifica, anzi, fu sostanzialmente rigettata dalla maggior parte degli studiosi. Questo anche perché Wegener stesso non fu in grado di proporre un ''meccanismo'' efficiente per la traslazione orizzontale delle masse continentali. Egli propose sostanzialmente ancora meccanismi di tipo gravitativo: forze gravitazionali derivanti dalla forma della Terra (uno sferoide compresso ai poli) e dalla sua rotazione, che sarebbe all'origine del movimento dei continenti in direzione dell'equatore (dovuto quindi alla ''forza centrifuga'' maggiore verso l'equatore), mentre una deriva nel senso dei paralleli terrestri poteva essere dovuta a forze di tipo mareale che avrebbero interessato in misura diversa gli strati superficiali del pianeta rispetto a quelli più profondi. Sebbene l'esistenza questi fenomeni fosserofosse accertatiaccertata e condivisicondivisa dalla maggior parte degli studiosi, la loro intensità era inadeguata a spiegare, da sola, lo spostamento dei continenti, come osservarono i critici della teoria di Wegener.
 
L'azione dei sostenitori della deriva dei continenti, dopo l'impulso di Wegener, si focalizzò soprattutto sull'analisi di dettaglio delle prove a favore e nella correzione di imprecisioni ed errori della ricostruzione di Wegener, con due importanti contributi: il geologo sudafricano Alexander Du toit nel 1937, sulla scorta delle carte batimetriche sempre più dettagliate, propose l'"incastro" dei continenti non a livello delle coste ma dei '''margini delle piattaforme continentali''', dove la corrispondenza è in realtà maggiore. Qualche anno prima, nel 1929, Arthur Holmes suggerì un modello basato sulle '''correnti convettive'''. Un fluido compreso tra superfici rigide conduttrici di calore e uniformemente riscaldato dal basso è stabile fino a che non viene raggiunto un ''gradiente di temperatura<ref group=N>Il ''gradiente di temperatura'' descrive la variazione della temperatura in una certa direzione (in questo caso verticale), e si misura in gradi per unità di distanza lineare (ad esempio: °C/Km).</ref> critico'' (che dipende dalle caratteristiche fisiche del fluido, soprattutto la conduttività termica e la viscosità). Oltre questo limite, si innesca una ''circolazione convettiva'': si individuano delle "colonne" ascendenti di fluido che si espandono alla superficie e interferiscono tra loro, ridiscendendo poi per raffreddamento. Il risultato è la creazione di '''celle convettive''' di forma prismatica irregolare. L'azione di "trascinamento" sui blocchi di litosfera rigida da parte delle correnti convettive sub-crostali venne proposta da Holmes come meccanismo per lo spostamento orizzontale dei blocchi continentali. Questo modello precorre le concezioni della geodinamica attuale e pone le premesse per i successivi sviluppi.
* l'analisi dei profili magnetici effettuati nell'Atlantico, nel Pacifico e nell'Oceano Indiano con le relative datazioni delle anomalie, dimostravano che le anomalie possono essere correlate da un'oceano all'altro.
[[File:Mid-ocean ridge topography.gif|thumb|right|verticale=1|Accrezione di materiale proveniente dal mantello terrestre e che fuoriesce lungo l'asse di una dorsale oceanica.]]
Quindi le inversioni di polarità sono un fenomeno globale, e questo fenomeno è dovuto ad un unico processo. Queste evidenze hanno portato, nei primi anni '60, alla formulazione della teoria dell''''espansione dei fondali oceanici'''. [[File:Earth seafloor crust age 1996.png|thumb|left|verticale=1|Mappa dei fondali oceanici che mostra, in scala colore, l'età dei fondali stessi. In tonalità di rosso in fondali più "giovani" e in tonalità di blu quelli più "antichi".]]
 
Gli assi delle dorsali medio-oceaniche sono sede di un forte '''flusso di calore''', che corrisponde alla risalita di magma basaltico dal substrato (il mantello superiore astenosferico). Il magma si "accreziona" costantemente ai margini della valle di rift, che vengono spinti continuamente verso l'esterno dal nuovo materiale accrezionato. Mentre il magma solidifica, passa attraverso il punto di Curie e viene magnetizzato dal campo geomagnetico esistente, che resta quindi "fossilizzato" nella lava solidificata. Il fondale oceanico quindi si espande gradualmente, "spingendo" verso l'esterno i margini continentali. La datazione delle anomalie e il loro confronto con la scala delle epoche geomagnetiche permette inoltre di stabilire la '''velocità di espansione delle dorsali'''. Tramite le analisi paleontologiche (calibrate con le datazioni assolute), si trovò che l'età dei sedimenti che poggiavano direttamente sulle rocce basaltiche del fondale aumentava sistematicamente allontanandosi dall'asse della dorsale medio-atlantica, indicando una velocità media di espansione di circa 2 cm/anno. Furono misurate con sempre maggiore precisione le velocità di espansione delle altre dorsali, trovando velocità variabili, anche per segmenti specifici delle stesse. Nell'Oceano pacifico si trova anche uno dei più attivi centri di espansione, la dorsale del Pacifico orientale, che ha un tasso di espansione fino a 13 cm/anno.
 
Uno dei risultati più interessanti di questi studi è che la crosta oceanica attualmente "in posto" nei fondali oceanici è relativamente "giovane": la crosta oceanica più "vecchia" si trova
nell'Atlantico nord-occidentale e nel Pacifico occidentale, con età che vanno da 180 a circa 200 milioni di anni (Giurassico Inferiore). Ovviamente, sono esistiti oceani anche nei periodi pre-giurassici. Dove sono finite le rocce che li componevano?
 
La risposta a questa domanda, come vedremo di seguito tra poco, costituisce uno dei "capisaldi" della teoria della Tettonica delle placche.
 
=== L'attività sismica ===
* Placca anatolica
 
Vi sono anche una serie di placche (''microplacche''), molto piccole alla scala globale (e alcune tuttora discusse) che qui non sono riportate e che costituiscono spesso "frammenti" dislocati tra segmenti di fossa o di dorsale ai margini delle placche principali. Una di queste è la '''Microplacca Apula''' (o '''Microplacca Adriatica'''), che comprende gran parte dell'Italia peninsulare (compresa la Puglia) e la Sicilia, e costituisce un frammento separato della Placca Africana portato a contatto con la Placca eurasiatica. La collisione di questa microplacca con il margine continentale europeo, come vedremo in seguito, è all'origine della catena alpina.
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File:Plates tect2 it.svg|Le placche tettoniche principali.
Gli assi delle dorsali come abbiamo visto sono caratterizzate da elevato flusso di calore e spessore ridotto di crosta oceanica, e sono le zone di origine dell'espansione dei fondi oceanici. L'espansione e il movimento sono causati e guidati dalle correnti convettive che interessano il materiale del mantello terrestre e lo portano in superficie in corrispndenza delle rift valley delle dorsali. Il fondale oceanico si espande quindi simmetricamente ai due lati della dorsale. [[File:Transform fault-1.svg|thumb|left|verticale=1|le faglie trasformi e il loro meccanismo.]]
 
Tuttavia, le dorsali non hanno un decorso lineare, ma sono costituite da segmenti interrotti da fasce fratturate che danno origine a lunghe linee di faglia estese fino ai margini continentali: le '''faglie trasformi'''. In corrispondenza di queste faglie vi è movimento relativo opposto in senso orizzontale ai due lati, ma solo nel tratto che collega due segmenti di dorsale (è questo fenomeno che genera la maggior parte dei terremoti), mentre in posizione esterna alla dorsale il movimento ai due lati della faglia è nello stesso senso (quindi non si ha dislocazione). La famosa Faglia di S. Andrea, che interessa la costa californiana, è una faglia trasforme. Dalle dorsali di originano apparati vulcanici che restano generalmente attivi (e possono emergere come isole) fintanto che rimangono nei pressi della dorsale stessa; con l'allontanamento progressivo dalla dorsale l'attività cessa e gradualmente sprofondano a causa dell'abbassamento della crosta, restando come seamount sommersi che possono anche formare catene sommerse e ''dorsali asismiche'' (cioè prive di attività sismica).
 
Le faglie trasformi sono importanti perché ''il loro decorso indica la direzione di moto relativo delle placche''. Le placche sono in realtà superfici curve (delle "calotte") su uno sferoide, quindi il loro movimento di espansione e i loro movimenti relativi sono sempre delle rotazioni che avvengono intorno a un asse passante per il centro della Terra. Ogni placca ha dei propri ''poli di rotazione'' (o di espansione), dati dall'intersezione dell'asse di rotazione con la superficie terrestre, e i circoli di rotazione (i "paralleli") saranno definiti appunto dalle faglie trasformi. La velocità di traslazione in superficie della placca sarà uguale a zero ai poli di rotazione e sarà massima all'equatore della rotazione. Questa interpretazione geometrica è stata dimostrata dal calcolo delle velocità di espansione della dorsale medio-atlnticaatlantica nei suoi vari segmenti. Le placche sono collegate a quelle adiacenti tramite ''giunzioni triple'' (cioè le placche si congiungono sempre a tre a tre)<ref group=N>èE' stato dimostrato infatti che dal punto di vista geometrico, per (calotte sferiche in espansione), è la sola modalità possibile.</ref>.
[[File:Prominent hotspots.png|thumb|right|verticale=2|La posizione dei più importanti punti caldi (hot spot).]]
[[File:Hotspot(geology)-1.svg|thumb|left|verticale=0.6|Il vulcanismo di hot spot e la cinematica delle placche.]]
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[[File:ItalyPillowBasalt.jpg|thumb|left|verticale=0.71|Affioramento di basalti "a pillow" in Appennino settentrionale, in un complesso ofiolitico.]]
[[File:Ophiolite Formation.pdf|thumb|right|verticale=01.892|Schema che illustra la formazione dei complessi ofiolitici.]]
 
Nel complesso di falde tettoniche impilate di queste catene è frequente avere "brandelli" della originale crosta oceanica e dei sedimenti pelagici (radiolariti, argilliti e calcari pelagici) che la ricoprivano, portati in superficie per '''obduzione''' dalle spinte tettoniche. Questi termini si dicono per tradizione '''ofioliti''' (dal greco ''ophis'', serpente) per il colore verdastro e l'aspetto "scaglioso" dei termini ignei basaltici e peridotitici, metamorfosati in ''serpentiniti''. Il materiale che va a formare i complessi ofiolitici viene "strappato" alla placca oceanica in corso di subduzione dall'attrito con la placca soprastante e si accumula sul lato interno delle fosse oceaniche. Quando la crosta oceanica è completamente consumata nella subduzione e due placche continentali vengono a collidere, poiché la crosta continentale non può andare in subduzione, le spinte compressive sollevano e portano a giorno anche le ofioliti. La grande importanza geologica delle ofioliti risiede nel fatto che la loro presenza testimonia, all'interno delle grandi catene montuose collisionali come le Alpi e l'Himalaya, la presenza di resti obdotti di un bacino oceanico preesistente consumato dal fenomeno della subduzione. Questa evidenza è uno dei pilastri della tettonica delle placche e le ofioliti hanno quindi un ruolo centrale nella conferma di tale teoria. In catene derivate da una collisione oceano-continente, come le Ande, le ofioliti sono assenti in quanto tutta la crosta oceanica è ancora convogliata nel piano di subduzione e non vi è possibilità di obduzione.
 
Abbiamo ora la possibilità di rispondere alla domanda che ci siamo fatti alla fine del capitolo sull'espansione dei fondali oceanici. La crosta oceanica anteriore al Giurassico (non rappresentata negli oceani attuali) ha avuto una duplice sorte:
* per la maggior parte, è stata "riassorbita" dal mantello terrestre lungo i piani di subduzione;
* in piccola parte (quella "strappata" dall'attrito con le placche continentali sul lato interno delle fosse oceaniche) è stata obdotta sulle placche continentali e giace all'interno delle falde tettoniche impilate che costituiscono le grandi catene montuose (sia quelle recenti, prodottesi nell'orogenesi alpino-himalayana, tuttora in corso, sia quelle più antiche delle orogenesi paleozoiche, proterozoiche e archeane).
 
==== Margini trasformi ====
* 1906 - Nella California del nord, da San Juan Bautista ad Eureka. L'epicentro fu nei pressi di San Francisco. Approssimativamente morirono 3000 persone nel terremoto e nel susseguente incendio. Magnitudo stimata: 8.3 (Terremoto di San Francisco)
* 1989 - Presso Santa Cruz, che causò 63 tra morti e feriti gravi, ma danni localizzati nell'area della Baia di San Francisco. Magnitudo: 7.1 (Terremoto di Loma Prieta).
 
 
 
=== Ricapitolando ===
Lo schema seguente mostra insieme, in una ricostruzione ideale, tutti gli elementi della Tettonica delle Placche. La terminologia è quella anglosassone (con la quale è stata formulata questa teoria e che è quella utilizzata comunemente nella letteratura scientifica).
 
Servitevi di questo schema per il ripasso di questa lezione e cercate di reperire esempi concreti (nei progetti di Wikimedia, nel web, da altre fonti...) per ciascun elemento. Redigete quindi descrizioni degli esempi reperiti, con gli opportuni collegamenti alla teoria.
 
[[File:Tectonic plate boundaries.png|thumb|center|verticale=3.8|Schema generale che mostra tutti i principali elementi della Tettonica delle Placche.]]
 
== Note ==
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