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SCIENZE
L’INTERNO DELLA TERRA
Modello terrestre
Ciò che ipotizziamo sulla struttura della Terra deriva da evidenze indirette, ovvero le caratteristiche del campo gravitazionale terrestre; l’analisi dei meteoriti; lo studio della propagazione delle onde sismiche; e lo studio del campo magnetico terrestre. Il campo gravitazionale terrestre è il campo di attrazione esercitato dalla Terra nei confronti degli altri corpi e si manifesta con la forza di gravità. Per il campo gravitazionale, sappiamo che la densità interna della Terra non è uniforme (sarebbe ½ di quella attuale), ma ha materiali più densi all’interno. Lo studio della propagazione delle onde sismiche consente di creare ipotesi sulla struttura, in base a come varia la velocità di esse. La velocità è maggiore quanto più rigido ed elastico è il mezzo. Dallo studio si nota che la Terra presenta alcune superfici di discontinuità, che producono una rifrazione delle onde. Gli studi hanno permesso di creare due diversi modelli della struttura della Terra. Criteri chimico mineralogici: crosta, mantello superiore, zona di transizione, mantello inferiore, nucleo esterno e interno. Stato fisico dei materiali: litosfera, astenosfera, mesosfera, nucleo esterno e interno. Litosfera astenosfera e mesosfera Suddivisione basata su differenze nella costituzione chimica e mineralogica. La litosfera è il guscio più superficiale che reagisce in modo elastico; comprende la crosta e la porzione più esterna del mantello superiore. È suddivisa nelle placche tettoniche. L’astenosfera è lo strato composto da materiali allo stato parzialmente fuso, zona più interna del nucleo, dove le rocce sono parzialmente fuse. La mesosfera è la parte del mantello, rigida e poco deformabile, tra astenosfera e nucleo.
Il calore interno
L’energia termica della Terra ha due componenti: il calore esterno, ovvero l’energia solare; e il calore interno, ovvero l’energia geotermica. Il calore interno è la più
importante sorgente di energia della Terra ed è la somma: del calore originario o primordiale, quel calore immagazzinato dal pianeta al momento della sua formazione, originato da energia cinetica, gravitazionale, riscaldamento adiabatico e radioattività di isotopi a vita breve; del calore radiogenico, che deriva dalla radioattività di isotopi radioattivi. Gradiente geotermico Il gradiente geotermico è l’incremento di temperatura che si registra ogni 100 metri di profondità. il valore medio è di circa 2-3°C. il grado geotermico, invece, è l’intervallo di profondità a cui corrisponde l’aumento di 1°C, ed è di circa 39 metri. La geoterma è la curva che descrive l’andamento della temperatura con la profondità. Flusso di calore Il flusso di calore è quella quantità di energia termica che sfugge dalla Terra per unità di superficie e di tempo. L’unità di misura è l’HFU (Heat Flow Unit) ed è uguale a 42mW/m^2 , mentre la media è di 1,5 HFU. Decresce con l’aumentare dell’età delle rocce. Sotto all’1 HFU si ha una zona stabile, sopra i 2 HFU la zona è attiva tettonicamente e vulcanicamente.
Litologia dell’interno della Terra
Nucleo Raggio medio di 3500km, si divide in esterno, che è liquido, e interno, che è solido. Tra i due nuclei si trova la discontinuità di Lehmann, a 5200km di profondità. composto da una lega di ferro e nichel. La zona liquida del nucleo esterno è confermata dalla zona d’ombra, una zona che non è raggiunta direttamente dalle onde sismiche. Questa zona è dovuta alla discontinuità di Gutenberg, che segna il passaggio dal mantello al nucleo, a 2900km di profondità. Mantello Parte più importante della struttura interna della Terra; è costituito principalmente da silicati. È diviso in mantello superiore, plastico, zona di transizione e mantello inferiore, rigido. La zona più esterna del mantello superiore è il mantello litosferico o lid, zona associata alla crosta. Il mantello è delimitato superiormente dalla discontinuità di Mohorovicic (o Moho), dal quale le velocità delle onde sismiche crescono, fino alla zona di bassa velocità dove diminuiscono, poiché le rocce sono molto vicine alla fusione. Il mantello è sede delle correnti convettive, motore della tettonica delle placche. Crosta È la parte della Terra che si trova al di sopra della discontinuità di Moho. L’andamento della Moho è irregolare e riflette quello della superficie terreste: è più profonda dotto i continenti e più superficiale sotto gli oceani. Questo avviene per l’equilibrio isostatico. Esistono due tipi di crosta: continentale, 30-90km, meno densa; oceanica, 5-15km, più densa, più diffusa. Isostasia l’equilibrio isostatico o isostasia indica l’ideale condizione di equilibrio gravitazionale che determina le quote cui si ergono le varie parti dei continenti e degli oceani. La crosta galleggia sul mantello più denso. La nascita di una catena montuosa determina un ispessimento della crosta; per equilibrio isostatico la crosta si immerge maggiormente nel mantello, come un iceberg in acqua.
Magnetismo terrestre
Campo magnetico
oceaniche, invece la crosta si consuma, scivolando nel mantello sotto altra crosta. Espansione oceani è dovuta a causa della risalita del magma in corrispondenza delle dorsali, che rigenera il fondale, insieme alle fosse oceaniche che riducono la crosta.
Prove dell’espansione
Anomalie magnetiche Sul fondo dell’oceano, in alcuni punti, sono presenti delle anomalie magnetiche, ovvero il valore del campo magnetico è diverso da quello atteso (maggiore o minore del 2%). Questo succede perché il magma basaltico è ricco di minerali ferromagnetici che acquisiscono una magnetizzazione termoresidue quando si raffreddano. Vi sono anomalie positive, quando le lave si sono magnetizzate in epoche con la direzione del campo magnetico uguale a quella attuale, e negative, con la polarizzazione inversa. Età sedimenti L’età dei fondali aumenta andando dalle dorsali alle fosse oceaniche. Inoltre, i sedimenti più vecchi sono di 170 milioni di anni fa, ma l’oceano esiste da sempre. Questo paradosso è spiegato dal rigenerarsi continuo della crosta oceanica. Flusso di calore Nelle dorsali il flusso di calore è più elevato. Rapporto età-profondità Man mano che la crosta si allontana dalla dorsale di raffredda e diventa più densa. Subisce così una progressiva subsidenza per isostasia. Quindi la profondità varia, in rapporto lineare con la radice quadrata della sua età. Faglie trasformi Lungo le dorsali si osservano delle faglie straformi, che suggeriscono che i fondi oceanici si espandono per tronconi separati che hanno la medesima velocità di scorrimento. Le faglie trasformi non si prolungano all’interno dei continenti e non danno luogo a terremoti sulla terraferma.
TETTONICA DELLE PLACCHE
Placche
La litosfera non forma un involucro continuo, ma è suddivisa in blocchi, le placche, che è una piastra di roccia costituita da litosfera oceanica e continentale, di dimensioni e spessore diverse e con la possibilità di muoversi in senso orizzontale. Le principali sono: la placca Nordamericana, quella Sudamericana, eurasiatica, Africana, Antartica, pacifica, Australiana e di Nazca. L’attuale modello globale presenta 12 placche. I confini delle placche sono detti margini di placca e posso esse di tre tipi:
- trasformi o conservativi, dove le placche si muovono orizzontalmente, non producono ne consumano crosta;
- divergenti o in accrescimento, in cui le placche si separano e generano nuova crosta;
- convergenti o in consunzione, in cui le placche convergono, la più densa delle due va in subduzione all’altra e, arrivando nell’astenosfera, si fonde. La causa del movimento delle placche trova risposta nei moti convettivi, che sono il motore che fa muovere le placche. I moti convettivi sono movimenti simili a quelli che si formano in una pentola d’acqua che bolle, solo che avvengono nel mantello, col magma. (Il magma superiore più freddo e denso,
scende, dove si riscalda, diventa meno denso e quindi risale ricominciando il giro). Però al movimento delle placche non sono associati i moti convettivi ma altri eventi collegati. Le varie ipotesi sono: il peso della litosfera che va in subduzione che trascina la placca; attrito dai moti convettivi; i pennacchi sono la causa della spinta laterale; le placche sono parti integranti del meccanismo convettivo, sono solo la parte superficiale. Placche terremoti e vulcani I terremoti e l’attività vulcanica sono associati ai movimenti delle placche. Esistono diversi tipi di zone sismiche e vulcaniche in base al margine di placca:
- primo tipo caratterizzato dalle dorsali oceaniche, dove i terremoti sono poco profondi, i vulcani sono di tipo effusivo e non esplosivo, edifici sottomarini, importanti per la produzione di lava e si ha un elevato flusso di calore;
- secondo tipo è connesso con le fosse oceaniche, con terremoti superficiali, intermedi o profondi, profondità che segue il piano di Benioff (linea immaginaria che indica la direzione della subduzione della placca), presente un’attività vulcanica di tipo esplosivo;
- terzo tipo è caratterizzato da terremoto poco profondi, ma assenza di attività vulcanica, esempio la Faglia di San Andreas;
- quarto tipo è la fascia dalla Birmania al Mediterraneo, vi sono terremoti associati a elevate catene montuose, assenza di attività vulcanica. Attività vulcanica lontana dai margini di placca I vulcani che si trovano intraplacca sono detti punti caldi e sono caratterizzati da elevato flusso termico. I punti caldi sono generati dai pennacchi, ovvero correnti ascensionali di materiale incandescente provenienti dal mantello. Il passaggio di una placca su un punto caldo lascia come traccia una fila di vulcani che si estinguono a mano a mano che si allontanano e sprofondano poiché il punto caldo, per isostasia, è più in alto rispetto al fondale oceanico. Quando un vulcano viene sommerso dalle acque diventa un guyot. Esempio di punto caldo: Hawaii.
DINAMICA DELLE PLACCHE
Per margine continentale si intende la parte in cui avviene la transizione tra crosta continentale a crosta oceanica. I margini continentali posso trovarsi lontano dai margini di placca, margini continentali passivi o trasformi, o coincidere con essi, margini continentali attivi. Margini continentali passivi Sono legati ai margini di placca divergenti. Si formano grazie a diverse fasi: l’inarcamento iniziale della crosta e la formazione di fosse tettoniche; la rottura dell’inarcamento crostale e la formazione di un golfo proto-oceanico; la separazione dei due blocchi continentali e la formazione di un oceano. Esempio: Africa occidentale stanno avvenendo tutte tre le fasi. Margini continentali trasformi Si creano dai margini di placca trasformi e sono caratterizzati da pareti scoscese. Margini continentali attivi Coincidono con i margini di placca convergenti, dove avviene la subduzione. Sono caratterizzati dalla formazione del sistema arco-fossa composto da:
- la fossa, dove avviene la subduzione, causa dell’espansione dei fondali oceanici;
- la zona di subduzione, sotto la fossa, dove la crosta oceanica si immerge in subduzione, i sedimenti si impilano e si forma il prisma di accrezione;
- l’intervallo arco-fossa, ovvero la distanza tra la fossa e l’arco magmatico;
