DINAMICA E STRUTTURE DELLA LITOSFERA, Sintesi del corso di Scienze della Terra

Scarica DINAMICA E STRUTTURE DELLA LITOSFERA e più Sintesi del corso in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! LA DINAMICA DELLA LITOSFERA 1.PRIME INDAGINI E SCOPERTA DELL’ISOSTASIA All'inizio si pensava che la crosta terrestre fosse statica ma a partire dalla metà dell’800 si iniziò a pensare che parti della crosta fossero soggette a movimenti verticali. Ora si sa che la crosta terrestre non è statica. Si era scoperto che la crosta continentale aveva radici più profonde nel mantello che nella crosta oceanica. Per spiegarlo si è utilizzato il principio dell’isostasia secondo il quale bisogna considerare la crosta come un insieme di prismi che galleggiano sul mantello grazie alla loro minore densità (galleggiano seguendo il principio di Archimede). Teoria dell'isostasia: ogni variazione della massa dei blocchi crostatali dovrebbe dar luogo a uno spostamento verticale delle masse rocciose fino ad un nuovo equilibrio. I movimenti verso l'alto o verso il basso vengono chiamati aggiustamenti isostatici. N.B. un equilibrio isostatico non potrà mai essere raggiunto. 2. LA TEORIA DELLA DERIVA DEI CONTINENTI Alfred Wegener formulò la teoria della deriva dei continenti secondo la quale 200 milioni di anni fa la terra era divisa in Pangea e Pantalassa mentre 180 milioni di anni fa la Pangea cominciò a separarsi causando anche la nascita delle catene montuose, come quelle delle cordigliere occidentali in America per compressione e quelle delle Alpi, Caucaso e Himalaya per scontro. Alfred individuò delle forze per la separazione della Pangea ovvero la forza centrifuga della rotazione terrestre e l’attrazione luni-solare. Queste erano obiettivamente sproporzionate agli effetti prodotti e infatti in seguito si capì che la separazione era dovuta a correnti convettive del mantello. 8.IL MOTORE DELLA TETTONICA DELLE ZOLLE Si ritiene che la causa dei movimenti delle zolle siano i moti convettivi nel mantello. Sono stati messi a punto alcuni modelli di moti convettivi del mantello, che differiscono per il numero, la forma e le dimensioni delle celle termiche convettive. In alternativa è possibile anche costruire un modello a pennacchi secondo il quale potrebbero contribuire al movimento delle zolle anche pennacchi di materiale caldo provenienti dalla zona del mantello inferiore a contatto con il nucleo esterno. Qui infatti si verificano probabilmente moti convettivi che generano nel mantello inferiore anomalie termiche. I PUNTI CALDI I punti caldi indicano tutti i fenomeni vulcanici isolato che non sono cioè originati dall'interazione tra i margini di due zolle contigue. Sono aree oceaniche o continentali con un flusso termico particolarmente elevato nelle quali si verifica un'emissione di lava basaltica proveniente dal mantello profondo. Si ritiene che questi vulcani siano generati da giganteschi pennacchi di materiale caldo che risalgono dal mantello profondo. La posizione dei pennacchi non cambia nel tempo mentre le zolle si muovono perciò quando una placca scorre sopra un punto caldo esso lascia una serie di Coni vulcanici allineati in ordine di età decrescente che rivelano la direzione del moto. Se il punto caldo si trova sotto un oceano si formano isole vulcaniche. 3. L TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI MORFOLOGIA DEI FONDALI La crosta oceanica presenta una morfologia particolare. DORSALI OCEANICHE: sono un sistema di rilievi con una lunghezza totale di quasi 70.000 km. Le dorsali non occupano ovunque posizioni equidistanti dai margini continentali e in certe zone penetrano nei continenti. Le dorsali sembrano zone in cui la crosta si inarca formando un rigonfiamento con una pendenza graduale che si raccorda alle pianure abissali. Le creste presentano un avvallamento centrale detto Rift Valley ampio e profondo per tutta la lunghezza della dorsale. Le pareti dei Rift presentano una struttura a gradini ripidi delimitati da profonde faglie lungo le quali fuoriescono continuamente lave basaltiche. Inoltre ci sono frequenti terremoti e c'è un flusso termico superiore alla media. La dorsale non è una struttura continua ma è formata da una successione di segmenti separati da fratture trasversali dette faglie trasformi. PIANURE ABISSALI: corrispondono al fondale oceanico esteso ai lati della dorsale; sono regioni pianeggianti molto estese e ricoperte da un sottile velo di sedimenti. Le pianure abissali si estendono fino alla scarpata continentale e sulle pianure abissali si elevano rilievi isolati. FOSSE OCEANICHE: le fosse oceaniche sono profonde depressioni lunghe e strette in genere vicine continenti. Sono lunghe migliaia di chilometri e larghe dai 100 ai 200 km. Le fosse assomigliano e incisioni con un profilo a V asimmetrico, con un fianco più inclinato verso il continente e l'altro meno ripido verso il mare aperto. In corrispondenza delle fosse si osserva un flusso termico molto ridotto rispetto a quello delle dorsali e delle pianure abissali. ARCHI VULCANICI: Ad una certa distanza dalla fossa e parallelamente a questa so osserva sempre un'intensa attività vulcanica che genera una catena di coni vulcanici detto arco vulcanico. Il vulcanesimo associato alle fosse è spesso altamente esplosivo. L'insieme della fossa e dell'arco vulcanico ad essa associato prende il nome di sistema arco-fossa. L'ESPLORAZIONE DEI FONDALI Attraverso delle apparecchiature in grado di effettuare perforazioni sui fondali e di estrarre i campioni di crosta oceanica anche a notevole profondità, si sono raccolti dati che dimostrano che la crosta oceanica è formata da sedimenti, basalti e gabbri. L'analisi dei sedimenti ha permesso di rilevare tre dati sorprendenti: --I sedimenti non hanno un'età superiore ai 200 milioni di anni; --La coltre di sedimenti aumenta a mano a mano che ci si allontana dalla dorsale; --Più ci si allontana dalla dorsale più i sedimenti sono antichi. Questi dati dimostrano che gli attuali fondali oceanici si sono formati in tempi recenti. Dai calcoli eseguiti considerando la velocità media di sedimentazione, i fondali oceanici non hanno un'età superiore a 150-200 milioni di anni. Inoltre il fondale non si è originato tutto contemporaneamente perché se così fosse i sedimenti dovrebbero avere ovunque la stessa età e stesso spessore ma non è così. LA TEORIA DELL'ESPANSIONE DEI FONDALI L'americano Hess sosteneva che le dorsali oceaniche sono grandi fratture attraverso le quali i materiali caldi risalgono dal mantello, fondono in prossimità della superficie e fuoriescono generando una nuova crosta oceanica che sospinge lateralmente quella vecchia. Nel mantello si verificano movimenti convertivi e le dorsali rappresentano la via d'uscita delle colonne ascendenti. Il fondale quindi si rinnova continuamente mentre in qualche luogo parte della crosta più antica viene eliminata in corrispondenza delle fosse oceaniche dove la crosta si immerge nuovamente e fonde. Questo fenomeno prende il nome di subduzione. (Fosse: aree dove si consuma la crosta; dorsali: aree dove si forma la nuova crosta). LA PROVA DELL'ESPANSIONE Lo studio del paleomagnetismo dei fondali oceanici mise in evidenza che su ognuno di essi si registrano anomalie magnetiche positive e negative e questa alternanza di anomalie dimostra che i fondali non si sono formati tutti contemporaneamente. 4. LA TEORIA DELLA TETTONICA DELLE ZOLLE Afferma che 1. la terra è costituita da un involucro rigido, la litosfera, ed è diviso in una ventina di zolle o placche di notevoli dimensioni e di spessore variabile (minore sotto gli oceani è maggiore ai continenti). 2. Le zolle litosferiche galleggiano e si muovono passivamente su uno strato plastico, l'astenosfera. 3. I moti convettivi nel mantello (celle convettive) sono probabilmente il principale motore delle zolle, ma forse intervengono anche altri meccanismi, come i pennacchi generati nel mantello da anomalie termiche profonde. 4. I movimenti di deriva generano instabilità lungo i margini delle zolle, dove si localizzano l'attività vulcanica e sismica mentre le regioni centrali sono generalmente inattive e stabili. A seconda di come due zolle adiacenti interagiscono fra loro è possibile riconoscere tre tipi di margini. 5. I MARGINI DIVERGENTI O COSTRUTTIVI Nella litosfera si realizzano correnti ascendenti. Nella zona in cui queste correnti urtano la litosfera si creano i margini divergenti. La litosfera viene inarcata e si assottiglia fino a fratturarsi, formando una dorsale, dalla quale esce lava. Questa raggiunge la superficie e si raffredda ostruendo la frattura. La frazione sotto la litosfera si divide invece in due blocchi che si allontanano tra loro e la frattura si riapre, mentre risale nuovo magma. La frattura viene quindi continuamente riaperta e poi rinsaldata dal magma che si raffredda, formando ma struttura a gradini delle dorsali. In corrispondenza delle dorsali oceaniche quindi si crea nuova crosta, ed abbiamo quindi un fondale oceanico che si espande. La velocità di espansione dei fondali non è costante. 6. I MARGINI CONVERGENTI