TETTONICA DELLE PLACCHE

1. TETTONICA DELLE PLACCHE Appunti di geografia per gli studenti della sezione C D a cura della prof.ssa A. Pulvirenti (tratti dalla tesina di esame di maturità di G. Pilastro a.s.1999/2000) Le immagini presenti in questo file sono state reperite in rete o modificate da testi cartacei e vengono utilizzate solo per l’elevato contenuto didattico.

2. TEORIA FISSSISTA • All’inizio del secolo i geologi erano convinti che bacini e continenti fossero forme stabili della superficie terrestre la quale s’ipotizzava in progressiva contrazione; • La struttura interna della Terra veniva suddivisa in 4 strati geologici ordinati secondo la densità e indicativi della composizione chimica del materiale (visione proposta da Goldschmith).

3. INTERNO DELLA TERRA

4. INTERNO DELLA TERRA Continente Bacino oceanico r. sedimentarie, basalti e gabbri ~ 6 km r. granitiche, sedimentarie e metamorfiche ~35 Km Aumento V propagazione onde sismiche Peridotite, olivina e pirosseni Viscoso, parzialmente fuso

5. GLI ERRORI DELLA TEORIA FISSISTA teoria della contrazione • In base al grado di compressione subito dagli strati nelle catene montuose, la Terra avrebbe dovuto raffreddarsi di migliaia di gradi, ipotesi questa improbabile anche visto l’elevata capacità termica della diffusa radioattività delle rocce; • La non uniforme distribuzione delle montagne;

6. LA DERIVA DEI CONTINENTI • Nel 1915 il meteorologo tedesco A. Wegener ipotizzò che un tempo fosse esistito un supercontinente da lui battezzato Pangèa (dal greco: “tutto terra”); • Wegener suddivise la Pangèa in 2 blocchi: quello boreale (Laurasia) e quello australe (Gondwana); • Circa 200 milioni d’annifa la Pangèa avrebbe iniziato a frammentarsi in continentipiù piccoli che sarebbero “andati alla deriva” verso le posizioni attuali.

7. “TUTTO TERRA”

8. 210 milioni di anni fa (Triassico) DERIVA DEI CONTINENTI 135 milioni di anni fa (Giurassico) 65 milioni di anni fa (Cretacico) Oggi

9. MOTORE DELLA DERIVA Forze di marea tendono a far rallentare la rotazione delle parti superficiali della superficie rispetto alle parti profonde (la rotazione avviene verso est, ritardo del SIAL rispetto al SIMA che si manifesta con una deriva verso ovest. Repulsione dai poli, dovuta alla simmetria, non perfettamente sferica, del campo gravitazionale per cui la verticale relativa ad un punto superficiale non è una retta ma una curva concava verso il polo. I continenti , zattere sialiche sul SIMA, sono soggetti ad una spinta idrostatica diretta perpendicolarmente alla superficie terrestre. Gravità e spinta non sono coassiali e non si annullano. La componente residua diretta verso l’equatore

10. LE PROVE • PROVE GEOMORFOLOGICHE le coste continentali sono fra loro complementari

11. LE PROVE • PROVE PALEONTOLOGICHE Identità di flora e fauna fossile in distretti geografici separati dall’oceano. Ponti continentali

12. LE PROVE • PROVE PALEOCLIMATICHE La testimonianza delle tilliti del Carbonifero e del Permiano

13. LE CRITICHE • Molte linee di costa erano state interessate da movimenti verticali, che potevano averle distorte. • Le somiglianze litologiche delle aree affacciate sull’atlantico erano dubbie. • Non si spiega perché la Pangea, rimasta unita fino al Paleozoico, si sia scissa nel giro di pochi milioni di anni. • Le forze chiamate in causa, come responsabili dei movimenti, erano di piccola entità, non potevano avere effetti sui pesanti blocchi crostali.

14. I SOSTENITORI • Holmes accettò l’ipotesi della deriva ma suggerì un meccanismo per il trasporto della crosta. (convezione del mantello). • Du Toit suggerì l’ipotesi di non considerare le linee di costa ma i margini delle piattaforme continentali.

15. LO STUDIO DEI FONDALI OCEANICI • Alla fine degli anni ‘40 gli oceani venivano ancora considerati, secondo l’ottica fissista, strutture primordiali; • All’inizio degli anni ‘50 l’oceanografia geologica e la geofisica progredirono considerevolmente, fornendo sempre più precise cartografie dei fondali; • Tali informazioni permisero di mettere in evidenza fenomeni allora sconosciuti come l’espansionedei fondali e il paleomagnetismo.

16. LA CARTOGRAFIA DEI FONDALI

17. LA MORFOLOGIA DEI FONDALI OCEANICI

18. LA MORFOLOGIA DEI FONDALI OCEANICI ELEMENTI MORFOLOGICI DEL PIANO ABISSALE: • DORSALI • FOSSE

19. DORSALI

20. LE FAGLIE TRASFORMI • La rift valley viene interrotta da delle zone di frattura che rompono la linearità e la continuità dell’asse delle dorsali: questi siti prendono il nome di faglie trasformi e sono costituite da zone, altamente sismiche, di scorrimento relativo e opposto di flussi di lava fuoriuscenti da due tronconi di dorsali.

21. FOSSE

22. LA TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI • Nel 1962 l’americano H.H. Hess ipotizzò che le dorsali fossero grandi fratture, in corrispondenza di moti ascensionali del mantello, dalle quali fuoriesce materiale magmatico che va a creare nuova crosta oceanica; • Poiché le dimensioni della Terra restano costanti, ipotizzò l’esistenza di zone (fosse oceaniche) in cui la crosta più antica fosse reinglobata nel mantello. Tale fenomeno prende il nome di subduzione.

23. LA TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI L’ipotesi dell’americano H.H. Hess

24. I MERITI DELLA TEORIA DI H.H.HESS • La teoria spiega perché sui fondali oceanici non si trovano rocce di età superiore a 200 milioni di anni; • La teoria spiega inoltre il diverso flusso di calore a livello delle dorsali (>) e nelle fosse oceaniche (<); • La teoria offre una spiegazione dell’instabilità che si osserva nelle aree della crosta prossima alle dorsali, dove si originano molti terremoti e intense attività vulcaniche.

25. PROVE DELLA TEORIA DI H.H.HESS • Formulata per spiegare le caratteristiche dei fondali oceanici, la teoria di H.H. Hessha trovatoconferma definitiva nello studio del paleomagnetismo delle anomalie magnetiche rilevate su tutti i fondali con estrema regolarità e simmetria.

26. IL PALEOMAGNETISMO • Certe rocce ricche di minerali ferrosi (magnetite), possiedono una suscettibilità magnetica ovvero la capacità di acquistare una magnetizzazione permanente che ha la stessa direzione del campo magnetico esistente nell’atto del loro consolidamento; • Rocce che solidificarono migliaia o anche milioni di anni fa conservano così una “registrazione” della posizione dei poli magnetici terrestri al tempo della loro formazione; • Queste rocce si dicono possedere un magnetismo fossile o paleomagnetismo.

27. MIGRAZIONE DEI POLI • All’inizio degli anni ‘50 si osservò che rocce della stessa età, in continenti diversi, variavano in polarità magnetica, come se nello stesso momento fossero stati presenti sulla Terra distinti assi magnetici; • Osservando inoltre la magnetizzazione di rocce di età successiva nella stessa regione risultò evidente una variazione della direzione del polo nord magnetico.

28. MIGRAZIONE DEI POLI • Dai dati dati ricavati dalle rocce del Nordamerica e dalle rocce europee, si sono potute tracciare 2 curve distinte che rappresentano il percorso apparente seguito dal polo nord magnetico negli ultimi 600 milioni di anni • Per interpretare questi dati sono possibili 2 alternative: o sono i continenti a migrareoppuremigrano i poli mentre rimangono fissi i continenti.

29. L’IMPROBABILITÀ DELLA MIGRAZIONE DEI POLI • Per la coincidenza d’improbabili condizioni fisiche che si dovrebbero presupporre nel caso di un’effettiva migrazione dei polimagnetici, la sola alternativa possibile rimane quella della deriva dei continenti; • Appare infatti più probabile che i 2 continenti in questione, originariamente uniti, si siano allontanatinel tempo fino alla posizione attuale: l’andamento della curva di migrazione consentirebbe di definire il tragitto di deriva; • Ad avvalorare questa tesi, vi è l’osservazione che i due itinerari di migrazione, notevolmente separati, presentano però andamenti similari se non del tutto sovrapponibili.

30. INVERSIONI DI POLARITÀ • Studi sul paleomagnetismo hanno evidenziato che nel corso della storia della Terra la posizione dei poli magnetici si è invertita più volte; • Dal momento che è impossibile che le rocce invertano da sole il proprio magnetismo, dobbiamo concludere che il campo magnetico terrestre inverte la sua polarità; • Le cause di questa inversione sembrano dipendere da variazioni d’intensità del campo.

31. INVERSIONE DI POLARITÀ • Le rocce che presentano direzione di magnetizzazione uguale a quella del campo magnetico attuale sono dette a POLARITÀ NORMALE • Le rocce che presentano direzione di magnetizzazione opposta a quella del campo magnetico attuale, sono dette a POLARITÀ INVERSA

32. INVERSIONE DI POLARITÀ • Utilizzando metodi radiometrici, è stato possibile costruire una SCALA PALEOMAGNETICA nella quale si distinguono 4 lunghi intervalli di tempo definiti EPOCHE DI POLARITÀ, al cui interno sono stati riconosciuti brevi periodi di cambiamento di polarità detti EVENTI DI POLARITÀ.

33. L’INVERSIONE DI POLARITÀ E L’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI • Nel 1963 i geofisici inglesi Vine e Mathews supposero che la lava basaltica, uscendo dalla fenditura centrale delle dorsali, si magnetizzasse durante il raffreddamento; • Secondo la teoria di H.H. Hess, man mano che nuovo materiale viene aggiunto lungo la dorsale, le lave solidificate, e già magnetizzate sono allontanate dalla rift valley; • Dopo un certo periodo dunque il fondo oceanico risulta costituito da bande a magnetizzazione alternativamente normale e inversa, specularmente rispetto alla rift valley.

34. L’INVERSIONE DI POLARITÀ E L’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI L’ipotesi dei geofisici inglesi Vine e Mathews

35. LA TETTONICA DELLE PLACCHE • La terra presenta un involucro rigido, la LITOSFERA, che galleggiasulla sottostante astenosfera; • La litosfera non è un guscio continuo ma costituito da circa 20 frammenti rigidi di dimensioni notevoli chiamati PLACCHE; • La placche si muovono sull’astenosfera, trascinate passivamente da MOTI CONVETTIVI del mantello; • Le placche presentano zone di accrescimento, zone di distruzione e zone di scorrimento: i MARGINI DI PLACCA; • Ogni placca si muove come UNITÀ A SE STANTE rispetto alle altre.

36. UN MONDO FATTO DI PLACCHE

37. I MARGINI DELLE PLACCHE • MARGINI DIVERGENTI o COSTRUTTIVI, lungo i quali due placche si allontanano l’una dall’altra, lasciando spazio per la risalita di magma dal mantello che forma nuova crosta (dorsali); • MARGINI CONVERGENTI o DISTRUTTIVI, lungo i quali due placche si muovono l’una verso l’altra, provocando o l’immersione di una placca sotto l’altra (fosse oceaniche) oppure l’accavallamento di una sull’altra (orogenesi da collisione continente - continente); • MARGINI TRASCORRENTI o CONSERVATIVI, lungo i quali due placche scivolano orizzontalmente l’una rispetto l’altra (faglie trascorrenti).

38. MARGINI DIVERGENTI • CENTRO D’ESPANSIONE INETERPOSTA FRA DUE PLACCHE:nelle dorsali avviene la creazione di nuova crosta oceanica che va a riempire lo spazio lasciato libero dalle due placche in lento allontanamento.

39. MARGINI DIVERGENTI • CENTRO D’ESPANSIONE ALL’INTERNO DI UN CONTINENTE: si creano zone di frattura da dove fuoriesce magma che spinge i due tronconi di continente a divergere l’uno dall’altro come Wegener aveva suggerito per la Pangèa.

40. MARGINI DIVERGENTI • Una veduta da satellite del Sinai mostra i due bracci del Mar Rosso che altro non sono che due centri di espansione esposti sulla superficie terrestre

41. MARGINI CONVERGENTI • Anche se tutte tutte le zone di convergenza sono sostanzialmente simili, la collisione tra due placche dà risultati diversi a seconda del tipo di litosfera coinvolta nel meccanismo. 3 MODULAZIONI DI CONVERGENZA placca oceanica - placca continentale placca oceanica - placca oceanica placca continentale - placca continentale

42. PLACCA OCEANICA-PLACCA CONTINENTALE

43. PLACCA OCEANICA-PLACCA CONTINENTALE La litosfera oceanica viene incurvata verso il basso con un angolo di circa 45°. La placca che scende e i sedimenti saturi d’acqua cominciano a fondere. Il magma che si forma è meno denso delle rocce del mantello circostante: ricomincia a risalire lentamente. (ANDE)

44. SISTEMA ARCO - FOSSA CONTINENTALE Intervalloarco - fossa Arco magmatico parallelo alla linea di costa Retroarco, o bacino di avampaese con depressioni(Rio delle Amazzoni) Fossa oceanica, con deposizione di sedimenti, con conseguente migrazione verso l’Oceano

45. PLACCA OCEANICA-PLACCA OCEANICA

46. SISTEMA ARCO - FOSSA INSULARE Arco magmatico intraoceanico Intervallo arco – fossa, dove c’è un bacino sedimentario Fossa oceanica, profonda + di 6 km Bacino marginale, si apre sempre più

47. PLACCA CONTINENTALE-PLACCA CONTINENTALE La collisione fra India e Asia , circa 45 milioni di anni fa , ha portato alla nascita dell’Himalaya

48. PLACCA CONTINENTALE-PLACCA CONTINENTALE

49. MARGINI TRASCORRENTI • Il terzo tipo di margine di placca è la faglia trascorrente, che si ha dove due placche scivolano l’una rispetto all’altra, senza che vi sia né produzione di crosta né distruzione di crosta; • Le faglie trascorrenti, che si sviluppano più o meno parallelamente alla direzione del movimento della placca, sono zone di alta sismicità . Esempio della faglia di San Andreas

50. Costruttivi o divergenti MARGINI Distruttivi o convergenti Conservativi