Teoria della tettonica delle placche

1. Teoria della tettonica delle placche

2. L’idea di una “Terra mobile” nasce, tuttavia, intorno al 1910 ad opera di Wegener che concluse i suoi studi teorizzando la “deriva dei continenti” (1915)Egli si basò essenzialmente su tre prove

3. La concordanza delle coste atlantiche: “incastro” tra Africa occidentale ed america sud-orientale sia per forma [già evidenziata nel ‘600 da Francis Bacon] che per struttura e composizione rocciosa. Lo studio dei paleoclimi: circa 200/250 milioni di anni fa, nelle due coste, c’era lo stesso clima caldo umico. Lo studio dei paleomagnetismi: Le anomalie magnetiche del ferro in rocce datate 200/250 milioni di anni, porta ad ammettere una relativa differente posizione

4. Basandosi sulle prove sopradette, Wegner ipotizzò l’esistenza, 200/250 milioni di anni fa, di un unico supercontinente: la PANGEA, frammentatasi, poi, negli attuali continenti alla deriva.

5. Le “zattere galleggianti” Secondo Wegener, le aree continentali sarebbero zattere galleggianti alla “deriva” sulle aree sottostanti aventi densità più alta. Wegener definiva sial le aree continentali (da Si e Al, elementi più presenti nelle rocce continentali) e sima il materiale sottostante più denso (Si e Mg) che affiorava nei fondali oceanici e che, a suo parere, costituiva un involucro continuo.

6. Il meccanismo della deriva Secondo Wegener, la deriva sarebbe causata dal moto di rotazione della Terra. La velocità differenziale terrestre avrebbe causato lo scorrimento del sial sul sima. Il lavoro di Wegener risultò interessante, ma la sua spiegazione sul meccanismo del suo funzionamento venne considerato poco convincente.

7. Le scoperte degli anni Sessanta Grazie a nuovi strumenti e ad avanzate tecniche d’indagine, fu possibile studiare in maniera innovativa i fondali oceanici. Ci si accorse che il fondo degli oceani non è stabile ma in continua evoluzione: la crosta oceanica, si forma e si distrugge in continuazione. • L’idea del fondale in evoluzione nasce proprio dallo studio di due tipi di formazioni geologiche nei fondali marini: • Le dorsali oceaniche • Le fosse oceaniche (o fosse di subduzione)

8. Dorsali e Fosse di subduzione

9. Si evidenziò da subito, inoltre, che le dorsali non hanno una struttura paragonabile alle catene montuose continentali: • Sono un’ampia fascia di crosta oceanica larga dai 1000 ai 4000 Km che si inarca verso l’alto (Può raggiungere i 3000m) • Tale fascia è quasi ovunque segnata da un solco longitudinale largo qualche decina di Km e profondo 2000-3000m, tale solco è detto riftvalley, e da numerosi solchi trasversali a distanza pressochè uguali (faglie trascorrenti). • Complessivamente, le dorsali, in lunghezza si estendono per circa 40000km La struttura delle dorsali oceaniche • Sono sedi di intensa attività sismica. Oltre che vulcanica.

10. Espansione dei fondali Negli ‘60 del secolo scorso, Hess osservò che il fondale oceanico si muove allontanandosi dai due lati della dorsale. Ciò fu spiegato con la dimostrazione della risalita di magma femico dalla rift valley e dai solchi trasversali. L’osservazione fu confermata da diverse prove

11. Dho… ho capito! Le placche si spostano perché il fondale marino si espande! È proprio così papi ed eccoti le prove…

12. Il fondale ha varie età • Gli studi sulle dorsali hanno rivelato che lo strato di sedimenti che ricopre il fondo oceanico aumenta gradualmente di spessore allontanandosi dalla dorsale.Questo dato suggerisce che il fondo oceanico sia più vecchio ai margini (dove si accumula più materiale sedimentario) e più giovane al centro • Tale ipotesi è confermata anche dalle datazioni paleontologiche dei sedimenti. Il fondale ha varie temperature Più caldo in vicinanza delle dorsali, allontanandosi via via si raffredda. Anche questo è un indizio di «movimento» di espansione

13. La prova indipendente Gli ultimi dubbi sulla correttezza del meccanismo di espansione dei fondali oceanici come base per spiegare la dinamica delle placche fu apportate dal paleomagnetismo. Studiando il campo magnetico residuo nelle rocce contenenti materiali ferrosi dei fondali degli oceani, sono state rilevate anomalie positive e negative. Sono spiegabili ammettendo i cambiamenti, nel tempo, del magnetismo terrestre (inversioni periodiche di polarità) Una volta mappate, le anomalie producono una figura a bande parallele alternate.

14. Le bande paleomagnetiche

15. La causa dell’alternarsi anomalie magnetiche alternate è da ricercarsi nelle inversioni del campo magnetico terrestre.

16. Il materiale lavico ferroso, solidificando, assume un orientamento dettato dal magnetismo terrestre del momento e lo manterrà invariato nel tempo. • Se, poi, il campo magnetico terrestre varia (ad esempio si inverte) la successiva eruzione porterà a formazione di nuovo fondale con magnetismo differente (ad esempio invertito) rispetto al precedente. • Riscontrare quindi bande parallele ai due lati del rift con differenti anomalie magnetiche indica che il fondale si è indiscutibilmente formato (e si sta ancora formando) in tempi diversi. • Tutto ciò è noto come prova indipendente

17. Spiegazione della “Deriva” • Le colate di lava, fuoriuscendo, scendono dal rilievo della dorsale nella piana abissale dove, solidificando, formano la crosta oceanica che ricopre i fondali degli oceani. • Nel tempo, le colate più giovani spingono lontano dalla dorsale i prodotti delle colate più antiche causando l’Espansione del fondale stesso. • I fondali che si espandono, partendo dalla dorsale, si dirigono verso i continenti che, a causa della loro spinta, vanno alla “deriva”.

18. Come è possibile però?! Scusa Lisa se fosse così allora il fondale marino e la Terra si espanderebbero all’infinito? DHO! No papi perché ci sono le fosse di subduzione!

19. Le fosse di subduzione • I fondali oceanici presentano anche le così dette fosse di subduzione • Una fossa è una depressione del fondale oceanico relativamente stretta ma molto profonda (anche più di 10.000 metri). • Man mano che la crosta oceanica si allontana dalla dorsale essa diviene sempre più fredda e più pesante e ciò causa la sua discesa in profondità nella fossa che così si viene a formare   • In queste strutture, quindi, il fondale oceanico tende a sprofondare (movimento di subduzione) cosa che ne causa la sua rifusione a causa dell’aumento di pressione e temperatura.

20. Subduzione

21. Piano di Benioff Il piano di subduzione prende il nome di piano di Benioffe può avere inclinazione compresa tra 30° e 60°. Il processo di subduzione avviene con velocità variabile, da pochi millimetri a una decina di centimetri l'anno. La crosta oceanica, continuamente formata ai lati delle dorsali viene, quindi, continuamente distrutta a livello dei margini di subduzione.

22. Conseguenze del processo di subduzione • La subduzione implica importanti conseguenze: • Sismicità: il sottoscorrimento di una placca in un’altra causa enormi attriti che determinano terremoti (le regioni vicine alle fosse di subduzione sono altamente sismiche) • Vulcanesimo: il materiale in fusione risale sotto forma di magma e ciò provoca la comparsa di archi vulcanici o isole vulcaniche

23. Archi vulcanici Se la fossa fiancheggia il margine di un continente lungo questo margine si innalza una catena di vulcani che individua un arco vulcanico (es. Ande parallele alla fossa del Perù-Cile)

24. Isole vulcaniche Se la fossa si sviluppa in pieno oceano si forma, parallelamente, una arco di isole vulcaniche (es. isole Marianne lungo l’omonima fossa)

26. 1 km (Faglia di San Andreas) • Lungo le dorsali oceaniche il magma non fuoriesce nello stesso tempo e neanche alla stessa velocità • Contemporaneamente, quindi, alcune zone sono attive, con formazione di nuova crosta oceanica, mentre altre inattive. • Questa disomogeneità nella dinamica dei fondali, causa la formazione di numerose fratture su tutta la crosta: Le faglie trasformi. Le faglie

27. Le placche

28. Tettonica a zolle La presenza di dorsali oceaniche, fosse di subduzione e faglie trasformi dividono tutta la litosfera in placche (circa 20 delle quali 6 molto grandi) La teoria della tettonica a zolle sostanzialmente afferma che la crosta terrestre è suddivisa in zolle le quali, spostate dall’espansione dei fondali oceanici, si avvicinandosi e allontanano provocando la formazione di rilievi (catene montuose) e depressioni (oceani) accompagnati da eventi drastici: fenomeni sismici (terremoti e tsunami) e fenomeni vulcanici.

29. Il motore della dinamica terrestre costituito dai moti convettivi dei vari strati interni in particolare del mantello

30. La rifrazione provoca un allontanamento dalla perpendicolare nel punto di rifrazione, se nel secondo mezzo l’onda si muove più velocemente. La rifrazione provoca un avvicinamento dalla perpendicolare nel punto di rifrazione, se nel secondo mezzo l’onda diventa meno veloce. Onde sismiche e interno della Terra Per comprendere il meccanismo della dinamica di superfice. occorre passare per lo studio dell’interno del pianeta.Particolare contributo in tal senso è stato dato dalla sismologia. Un’onda sismica attraversando mezzi a densità differente subisce la rifrazione. - denso + denso + denso - denso 30

31. Se la velocità di propagazione delle onde sismiche fosse sempre costante, il fronte d’onda si propagherebbe lungo una retta. La rifrazione causata dal cambiamento delle caratteristiche del mezzo di propagazione con la profondità determina una propagazione curvilinea del fronte d’onda. 31

32. L’analisi sismologica evidenzia che le onde sismiche giungono ai sismografi posti in diverse località seguendo traiettorie curve. 32

33. Lehman Gutenberg l percorsi curvi indicano, quindi, la disomogeneità di densità dell’interno del pianeta. Mohorovicic Lo studio dei percorsi portò ad evidenziare le «zone d’ombra». In queste zone, a distanze ben precise dall’epicentro, non vengono registrate le onde di tipo s. L’unica spiegazione è la presenza di materiale fluido in profondità. Il limite tra stato solido e fluido è indicato con il termine di discontinuità. Le principali son tre e sono chiamate con i nomi dei rispettivi «scopritori».

35. Crosta, mantello e nucleo Le tre discontinuità dividono l’interno della Terra in gusci concentrici: • la crosta, il guscio più esterno di silicati felsici e mafici; • il mantello, il guscio intermedio di densi silicati ultramafici; • il nucleo ferroso (NiFe  Nichel e Ferro) esterno fuso; • il nucleo ferroso interno solido. 35

37. I moti convettivi del mantello • La masse calde profonde, tendono a salire verso la superficie spostando verso il basso il materiale meno caldo, formando, in questo modo, grandi correnti convettive organizzate in celle cilindriche. • Quando una corrente convettiva raggiunge la crosta, la solleva. La crosta sollevata si assottiglia fino a fessurarsi lasciando fluire verso l'esterno il magma. Il magma che giunge all'esterno si raffredda e consolidandosi chiude la fessura.

38. Le celle convettive IL meccanismo relativo alla crosta si deve a masse rocciose fuse che, a livello delle dorsali, si solidificano. Una volta giunte sui fondali marini, migrano su di essi, sprofondano nelle fosse di subduzione, tornano a fondersi e riemergono a livello delle dorsali.