Deriva dei continenti scienze, Appunti di Scienze della Terra

Scarica Deriva dei continenti scienze e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! La struttura della terra: Determinare la composizione e le proprietà chimiche dell’interno della terra è assai difficile in quanto non abbiamo accesso diretto al suo interno. Le onde sismiche e il campo gravitazionale terrestre, che è il campo di attrazione esercitato dalla terra nei confronti degli altri corpi, hanno permesso di ipotizzare ce la Terra abbia una struttura interna costituita da strati. Il campo gravitazionale ci dice che se la densità della terra fosse uniforme, la forza di gravità sarebbe la metà di quella esistente e perciò all’interno della terra ci sono materiali molto più densi di quelli alla superficie. Inoltre dallo studio delle onde sismiche conosciamo che la Terra viene attraversata da onde che tuttavia vengono rifratte e riflesse da superfici di discontinuità, che separano zone con proprietà fisiche e chimiche differenti. Infatti, le diverse velocità con cui le onde P e S attraversano le rocce riflettono variazioni di pressione, temperatura e composizione. Le onde P sono longitudinali e si propagano nei solidi e nei fluidi mentre le onde S sono trasversali e si propagano solo nei solidi. Le discontinuità rilevano perciò la presenza di vari gusci concentrici che riflettono e rinfrangono le onde. Gli scienziati paragonano la struttura della Terra a quella di una pesca che ha una buccia sottile, una polpa carnosa e un nocciolo duro contenente il seme. La Terra è costituita principalmente da tre strati: la crosta esterna, il mantello e il nucleo. -La crosta terrestre è il sottile strato superficiale, costituito da rocce solide. La crosta si suddivide in crosta continentale, più leggera che varia da 30 a 70 km, che costituisce i continenti e crosta oceanica, più pesante che varia da 5 a 10 km, che si trova nei fondali oceanici. La crosta è delimitata alla base dalla discontinuità di Moho. -Il mantello è lo strato formato da rocce più dense, in uno stato fisico intermedio tra il solido e il liquido. Giunge fino alla profondità di 2900 km ed è costituito in prevalenza da Silicati di Magnesio. Nel mantello è avvenuto un processo di sedimentazione, dovuto dalla forza di gravità, che ha spinto i materiali più pesanti a solidificarsi nel nucleo mentre quelli più leggeri nella crosta. Lo strato di mantello che è strettamente in contatto con la crosta prende il nome di litosfera, mentre quello sottostante è l’astenosfera. Il mantello si divide in mantello superiore, che si estende dalla Moho fino a 400 km di profondità ed è una zona di bassa velocità; in zona di transizione che separa il mantello superiore da quello inferiore e si estende da 400 a 670 km di profondità ed è caratterizzata da bruschi aumenti di velocità delle onde sismiche a causa di strutture mineralogiche più dense; e mantello inferiore che si estende fino alla discontinuità di Gutenberg, dove esiste una brusca variazione delle velocità di propagazione delle onde sismiche. -Il nucleo è lo strato più interno, formato da materiali molto densi come nichel e ferro. È distinto in nucleo esterno fuso e in nucleo interno solido. Nel nucleo esterno la velocità delle onde P aumenta improvvisamente mentre le onde S non riescono a passare. Il nucleo interno subisce una forte pressione per cui le rocce che lo costituiscono dovrebbero essere liquide invece sono solide, anche perché nella discontinuità di Lehmann la velocità delle onde P aumenta e le onde S vengono trasmesse a velocità bassa. Questa suddivisione della Terra è basata fondamentalmente su differenze nella costituzione chimica e mineralogica dei vari involucri. Però si possono anche considerare le proprietà reologiche e da questo punto di vista i materiali possono avere un comportamento elastico e fragile cioè si frantumano facilmente oppure elastico e duttile cioè si deformano senza fratturarsi. Possiamo quindi distinguere in litosfera, astenosfera e mesosfera: -La litosfera è il guscio più superficiale, rigido e che reagisce in modo elastico. Comprende la crosta e la porzione più esterna del mantello superiore, il cosiddetto lid, fino alla zona di bassa velocità. -L’astenosfera è lo stato composto da materiali allo stato parzialmente fuso in cui le onde sismiche si propagano a bassa velocità ed ha un comportamento plastico. -La mesosfera è la parte del mantello, rigida e poco deformabile, compresa tra astenosfera e nucleo. La deriva dei continenti: Il geofisico Alfred Wegener, nel 1915, formulò una teoria sulla formazione dei continenti e degli oceani. Wegener presuppose che le terre attualmente emerse costituissero all'inizio dell'Era mesozoica, circa 200 milioni di anni fa, un blocco unico che chiamò Pangea, circondato da un unico vastissimo mare che chiamò Pantalassa. In seguito a colossali fratture, la Pangea sarebbe stata spezzata in molte zolle cioè continenti e isole. Il super continente chiamato Pangea cominciò a fratturarsi circa 200 milioni di anni fa. La Pangea si divise in Laurasia, Gondwana, Antartide, Australia, India circa 180 milioni di anni fa. Laurasia e terra di Gondwana, spostandosi, si fratturarono ulteriormente formando Nord America e Eurasia a nord; e Sud America, Africa, India, Antartide e Australia a sud. Circa 50 milioni di anni fa, la Pantalassa si ridusse fino all’attuale Pacifico e nello stesso tempo l’Atlantico e l’Indiano si estesero. Circa un milione di anni fa furono definite le posizioni attuali. Prove teoria di Wegener: A sostegno della propria teoria, Wegener portò una serie di prove: -Prove geografiche e geologiche: i continenti presentano una corrispondenza nelle linee di costa, specialmente l'Africa e l'America Meridionale. Si nota anche la formazione dei corrugamenti montuosi ai margini occidentali delle zolle in movimento. -Prove paleontologiche: All'inizio del secolo i paleontologici, per spiegare una similarità nella flora e nella fauna tra continenti differenti, ammettevano che tra essi potessero essere esistiti dei legami detti ponti continentali, successivamente sprofondati nell'oceano. Secondo Wegener i continenti si sono staccati spostandosi lateralmente da un unico originario Supercontinente. -Prove paleoclimatiche: Conducendo ricerche sulla distribuzione dei climi del passato, rilevò in Sudamerica, Australia, Africa ed India, rocce sedimentarie paleozoiche deposte in ambiente glaciale, le tilliti o morene fossili; mentre in Siberia, America settentrionale ed Europa trovò dei carboni fossili della stessa età delle tilliti, ma formate da resti vegetali tipici di climi tropicali. La particolare distribuzione di queste rocce poteva essere spiegata solo ammettendo che al momento della loro deposizione le terre soggette al clima glaciale fossero tutte unite tra di loro, così come dovevano esserlo quelle dove il clima era invece tropicale. -Prove geofisiche: partendo dal concetto di isostasia si assunse che il substrato della crosta terrestre agisca come un fluido altamente viscoso. Ed allora, come i blocchi possono spostarsi verticalmente, così lo possono fare anche orizzontalmente: E' quindi una compressione orizzontale quella necessaria alla formazione delle catene montuose. Limiti teoria di Wegener: Pur portando numerose prove a sostegno della sua teoria, la deriva dei continenti, Wegener non fu creduto dagli studiosi dell’epoca perché non riuscì a spiegare né come potessero muoversi i continenti, né quale fosse la causa di tale moto. Formulò tuttavia alcune ipotesi indicando due possibili componenti. Una cosiddetta forza di fuga dai poli che doveva spiegare i movimenti dei continenti verso l'equatore e una sorta di forza di marea per spiegare la deriva verso ovest dei continenti americani. Oggi la teoria della tettonica delle placche spiega come i continenti si spostano e chiarisce che la causa del movimento delle placche è da ricercarsi nelle correnti convettive. Isostasia: Per isostasia si intende la tendenza della crosta a raggiungere una posizione di equilibrio attraverso il fenomeno del galleggiamento. Ad esempio, il mantello si comporta come un fluido ad elevata densità, nonostante abbia una composizione rigida. Infatti la crosta continentale galleggia sul mantello grazie alla minore densità dei materiali di cui è costituita. Le masse rocciose sono in equilibrio al di sopra della massa del mantello e aumentando il peso, per poter mantenere l’equilibrio, è necessario che una parte di crosta sprofondi nel mantello. Inseguito a fenomeni di erosione, la catena montuosa viene alleggerita e a questo punto la parte di crosta sprofondata nel mantello risale, ritornando alla sua posizione originale. Teoria tettonica delle placche: La parte superficiale della Terra è costituita da un involucro sostanzialmente rigido, la cosiddetta litosfera, suddivisa in un certo numero di frammenti o placche che sono in continuo movimento l’uno rispetto all’altro in senso orizzontale. Le placche litosferiche sono piastre a forma irregolare di solida roccia, generalmente composte sia di litosfera continentale che oceanica. Questa recente teoria, chiamata tettonica a zolle o a placche, convalida l’potesi di Wegner della deriva dei continenti. Essa afferma che la crosta terrestre è suddivisa in zolle che spostandosi provocano la formazione di montagne e oceani e danno origine a terremoti e fenomeni vulcanici. Il motore degli spostamenti delle zolle oceaniche e continentali è costituito dai moti convettivi del mantello. Il mantello infatti è formato da materiali densi, semiliquidi che, a contatto col nucleo sottostante caldissimo, si comportano in modo simile all'acqua che bolle in una pentola posta sul fuoco. I materiali più profondi del mantello si riscaldano, diventano più leggeri e salgono, prendendo il posto dei materiali più freddi e densi, che, al contrario, scendono. Il magma riscaldato nel mantello risale verso la litosfera generando tensioni che ne provocano la rottura in placche e la formazione di spaccature (dorsali oceaniche e rift continentali), da cui il magma stesso fuoriesce. Prima di incominciare la sua discesa di nuovo verso il nucleo, il magma si sposta orizzontalmente e provoca lo spostamento delle placche che galleggiano su di esso. Sarebbe dunque questo il meccanismo che avrebbe provocato la fratturazione della Pangea, i cui frammenti, spostati dalle correnti convettive sottostanti, vanno alla deriva e tendono a convergere e scontrarsi dove le correnti convettive ridiscendono verso il basso. Margini delle placche: Secondo la teoria della tettonica delle placche, le fasce sismiche della Terra corrispondono alle zone di contatto tra le placche, chiamate margini di placca. Le zone sismiche definiscono un mosaico di placche in movimento relativo tra loro, delimitate da tre tipi di margini: -Margini conservativi: Lungo le grandi fratture oceaniche e le grandi faglie continentali a scorrimento orizzontale, cioè i margini conservativi, le placche scivolano l’una accanto all’altra. -Margini divergenti: Lungo l’asse delle dorsali oceaniche, che costituiscono margini divergenti, le placche si separano mentre tra l’una e l’altra si genera continuamente nuova crosta oceanica. Nelle zone in cui avviene questo fenomeno i magmi profondi risalgono lungo le grandi fratturazioni che vengono a crearsi e danno origine ad una intensa attività vulcanica, hanno origine le rift valley. Quando il fondo della fossa raggiunge il livello del mare, le acque la invadono e si genera un oceano in espansione. La lunga linea di vulcani che è caratteristica di questa struttura viene chiamata dorsale. -Margini convergenti: Nelle zone di subduzione le placche convergono e una di esse sprofonda nell’astenosfera e si consuma. Quando le placche litosferiche vanno in subduzione al di sotto di altre si determinano margini convergenti, ma gli effetti che derivano dal contatto dipendono dalla natura delle due placche. Possiamo avere tre situazioni differenti tra loro: 1. Scontro di crosta oceanica con crosta oceanica: anche se in questo caso non esiste sostanziale differenza di densità di materiali, una delle due placche si infossa sotto l’altra, con un fenomeno chiamato subduzione. 2. Scontro di crosta oceanica con crosta continentale: la notevole differenza di densità tra le due placche fa sì che sia la placca oceanica ad essere subdotta. Nasce in questo modo il fenomeno della orogenesi che vede catene di rilievi allineate lungo le coste. Si formano le fosse oceaniche. 3. Scontro di crosta continentale con crosta continentale: La corrispondenza di densità tra le due placche fa sì che non ci sia subduzione. I margini delle zolle si sovrappongono e si accavallano l’uno all’altro, dando così origine a catene montuose interne ai continenti. Placche e terremoti: I terremoti di origine tettonica, si verificano lungo i margini delle zolle litosferiche, in corrispondenza delle quali le forze di tensione di origine tettonica comprimono le rocce delle placche adiacenti fino a quando liberano l’energia accumulata e scatenano il terremoto. A seconda del tipo di margine interessato, i terremoti hanno caratteristiche diverse. -Quelli che si verificano in corrispondenza dei margini convergenti, in particolare delle zone di subduzione, nelle quali avviene lo scorrimento di una placca litosfera sotto un’altra, liberano circa il 75% di tutta l'energia sismica e hanno ipocentro molto profondo. I sismi sono distribuiti su una fascia detta Piano di Benioff.