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La dinamica della litosfera (T1)
Tutte le teorie fatte sui movimenti ella terra a causa di fenomeni di isostasia ancora agli inizi ‘900 non erano creduti, le uniche teorie accettate erano quelle Fissiste.
Il modello fissista era quello di una terra in contraddizione e ancora in via di raffreddamento, stratificata in base ai diversi materia e alla densità di questi:
SIAL SIMA OSOL NIFE
*Strato superficiale *Strato sottostante *strato *Strato finale
*Formato da Silicati di *formato da silicati di *formato da *formato da alluminio magnesio ossidi e nichel e ferro solfuri
La parte superficiale del SIAL per effetto della contrazione si sarebbe corrugata formando le catene montuose. Nel modello inoltre venivano ammessi movimenti verticali di sollevamento di porzioni oceaniche per formare terre emerse , e di sprofondamento di porzioni continentali. Questa teoria portò a tre punti che sono rimasti in sospeso:
- Se le catene montuose si fossero originate da una contrazione che avrebbe quindi ridotto il volume della Terra, queste si sarebbero dovute distribuire omogeneamente su tutta la superficie
- Per giustificare catene montuose molto elevate, la Terra si sarebbe dovuta raffreddare partendo da temperature molto alte, in disaccordo con gli studi sul calore.
- Le masse continentali più leggere avrebbero dovuto galleggiare e non sprofondare in un substrato più denso.
Isostasia: In geologia è un fenomeno di equilibrio gravitazionale che si verifica tra litosfera e astenosfera. Teoria secondo cui le masse rigide di SIAL galleggerebbero in equilibrio sul SIMA.
La teoria della deriva dei continenti.
L’esploratore WEGENER espose la teoria della deriva dei continenti riprendendo le teorie mobiliste tenute in considerazione dai scienziati del tempo. Egli ipotizzò l’esistenza di un unico super-continente Pangea, circondato da un unico
grande oceano Panthalassa. All’interno della Pangea si potevano dividere:
A. Una zona settentrionale chiamata Laurasia B. Una zona meridionale chiama Gondwana separato da un ampio golfo che si estandeva da Ovest a Est chiamato Tetide.
Successivamente secondo Wegener la Pangea si fratturò e i continenti andarono alla deriva. Questa teoria è supportata da una seria di prove:
A. Prove Geologiche osservando la corrispondenza di forma fra le linee di costa (piattaforme continentali) Americana e Africana, ipotizzò che i continenti potessero essere uniti tra loro (Pangea) Questo venne criticato poiché le coste sono continuamente modificate dall’erosione. B. Prove Paleontologiche Secondo Wegener c’era molta somiglianza di flora e di fauna fossile nella parte a Est e a Ovest dell’Oceano Atlantico. Gli scienziati credevano che questi fossero rinvenuti nei diversi continente grazie ai ponti continentali che collegavano le terre Questi ponti sarebbero poi sprofondati al di sotto degli oceani. SECONDO Wegener basandosi sull’isostasia mostrò l’impossibilità di questi ponti naturali, giustificando tale distribuzione con il contatto che doveva esserci stato in passato tra i continenti. C. Prove Paleoclimatiche Wegener, i quanto meteorologo studiò gli antichi climi e le rocce che ne derivano. a) Carbone : roccia sedimentaria sviluppatasi in ambiente caldo-umido b) Evaporiti : sviluppatasi in ambiente arido c) Tilliti : depositi rocciosi sviluppatosi in ambiente glaciale.
Wegener osservò che gli strati di Tilliti erano presenti in modo sparso in Africa, In Sudamerica, India e Australia. La maggior parte delle terre che presentano le tracce della glaciazione si trovano oggi in una fascia dove il clima è semi-tropicale. Poiché è difficile credere che ci sia stato un periodo così freddo da estendere il ghiaccio fino ai tropici, Wegene sostenne che l’evento era più facilmente spiegabile ipotizzando che i continenti fossero stati unti in un solo blocco vicino al Polo Sud e poi si fossero staccati.
D. Prove Geofisiche Secondo il principio dell’isostasia, i continenti potessero spostarsi anche lateralmente oltre che verticalmente su un substrati più fluido. Wegener cercò di rilevare questi spostamenti mediate delle
solcata da numerosi canyon sottomarini che sono percorsi da frane di sedimenti. Il materiale frenato si dispone a ventaglio formando un conoide alla base della scarpata formando così sequenze di strati chiamati torbiditi. Sulla piana abissale (area pianeggiante che forma gran parte della superficie dei fondali) rimangono i resti organici di gusci o sedimenti argillosi.
Melme calcaree sono composte dai gusci e si trovano nella zona umida dell’equatore Melme silicee derivano dalla decomposizione dei gusci si trovano nella fascia dell’Antartide. Le melme al contrario dei carbonati si trovano a profondità minore rispetto a questi che in profondità si scioglierebbero.
GLI STUDI DI PALEOMAGNETISMO
Questi studi contribuiscono a rivalutare le teorie mobiliste. Lo studio dei minerali magnetici elle rocce consente infatti di ricostruire il campo magnetico terrestre (c.m.t) del passato. Dai risultati emerse infatti che nelle rocce ignee si può ricavare: L’INTENSITA’, LA DELCINAZIONE (= è il valore dell’angolo sul piano orizzontale dell’ago magnetico e la direzione del meridiano. E’ la distanza angolare tra Nord Geografico e il Nord Magnetico) E L’INCLINAZIONE DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE, nelle rocce sedimentarie invece si può calcolare con precisione solo la DECLINAZIONE MAGNETICA. Da questi studi si può risalire alla posizione dei poli magnetici del passato. Le rocce continentali situate nella medesima zona, ma di età differente presentavano un orientamento magnetico differente; da qui si dedusse che il Polo Nord magnetico era migrato da tempo da una posizione vicina all’equatore sino alla posizione attuale.
La possibilità dell’inversione dei poli era già presente poiché nel corso della storia il campo magnetico terrestre (c.m.t) ha avuto i poli coincidenti con quelli attuali (polarità normale) oppure invertiti (polarità inversa)
Il professor Harry Hess ipotizzò che la deriva de continenti avvenisse a causa dell’espansione dei fondali oceanici e pensò che motore dell’espansione potessero essere le correnti convettive. Secondo Hess la presenza di materiale caldo in risalita al di sotto delle dorsali provocherebbe la formazione di nuova litosfera oceanica. I continenti avrebbero così un ruolo passivo nello spostamento in quanto trasportati dall’ astenosfera , da qui Hess ipotizzò che man mano che la litosfera si andava a cerare, la crosta più vecchia venisse assorbita all’interno dell’astenosfera. La prova decisiva che confermava l’espansione dei fondali furono le anomalie magnetiche ossia a differenza tra l’intensità del campo magnetico terrestre e la misura
reale. Se si registra un valore di intensità reale superiore a quella teorica siamo in presenza di un’ ANOMALIA MAGNETICA POSITIVA, in caso contrario un’ ANOMALIA MAGNETICA NEGATIVA. Le rocce che originano le anomalie sono i basalti.
LA STRUTTURA DELLE DORSALI OCEANICHE
Le dorsali medio-oceaniche sono imponenti catene montuose sottomarine costituite da basalti ricoperti da sedimenti. L’asse centrale è formato da una zona depressa allungata chiamata Rift Valley (o fossa tettonica). Questa struttura è delimitata da pareti quasi verticali che si raccordano verso l’esterno con rilievi che gradualmente si collegano con il fondale oceanico. La Rift Valley è caratterizzata da un valore molto alto di flusso di calore, dalla presenza di un’intensa attività sismica e vulcanica alimentata da magmi in risalita che portano alla formazione di camere magmatiche che inarcano la litosfera facendo assumere alla dorsale una struttura convessa a grande sala. La rift però non è una struttura continua poiché è fittamente spezzettata in segmenti di varia dimensione, dislocati da faglie. Tuzo Wilson decise per questo di classificare queste strutture tettoniche come faglie trasformi. Queste faglie trasformi sono diverse dalle altre faglie; sono infatti zone di frattura di dimensioni limitate, comprese fra due segmenti di una dorsale
TETTONICA A PLACCHE E OROGENESI (T2)
La teoria della deriva dei continenti di Wegener ha avuto un’importanza notevole per la formulazione di quella che oggi è la tettonica a placche. L’idea è che l’involucro più esterno del pianeta, la litosfera sia suddivisa in porzioni più piccole le placche ognuna incastrata nell’altra. Il contatto tra di loro provoca fenomeni sismici localizzati lungo i bordi delle placche che sono detti margini di placca e possono essere tre:
- MARGINI COSTRUTTIVI O DIVERGENTI Le placche si allontanano formando frattura nella zona di rift lungo la dorsale provocando terremoti con ipocentri poco profondi e attività vulcanica che con il magma basico in risalita forma nuova crosta che andrà a costituire il fondale oceanico.
- MARGINI DISTRUTTIVI O CONVERGENTI Le placche premono una contro l’altra provocando lo scivolamento verso il basso di quella con litosfera più densa, che si immerge in un piano inclinato chiamato piano di Benjoff.
COME SI FORMANO GLI OCEANI?
I margini trasformi e attivi si trovano ai lati di un oceano in espansione che si forma a ausa della separazione continentale. La formazione di un oceano inizia quindi quando nel mantello si forma una cella convettiva : il materiale caldo in risalita provoca un inarcamento della litosfera che essendo fragile tende a fratturarsi formando faglie parallele che si sviluppano lungo la direzione della Rift Valley. Dopo un periodo queste faglie interessando tutto lo spessore del materiale fragile, per queste pezzi di rocce sprofondando formeranno un’ampia zona depressiva chiamata rift continentale caratterizzata da eruzioni che daranno origine alla Rift Valley. Questa raggiungendo il livello del mare può essere inondata da acque salmastre formando laghi , se la frattura si estende di più si formerà un proto-oceano e se continua si ha l’apertura di un oceano.
I SISTEMI ARCO-FOSSA
I sistemi arco-fossa si formano nelle zone di convergenza tra due placche e sono la tipica struttura tettonica prodotta per subduzione. Questi sono composti da: una fossa oceanica in cui la litosfera della placca più densa si immerge in profondità nella zona di subduzione. La placca in subduzione forma la parte esterna della fossa e trasporta sedimenti oceanici che vengono asportati e accumulati sul lato interno della fossa ovvero quello più ripido. Se i sedimenti sono molti questi raggiungono il livello del mare emergendo e formando arcipelaghi di isole che vengono chiamati complessi di accrezione L’intervallo arco fossa quindi separa la fossa dall’arco vulcanico, è una zona pianeggiante e serve da raccordo con una serie di rilievi ossia l’arco vulcanico. Questo per quanto riguarda la superficie, se si scende più all’interno se l’arco vulcanico è insulare, si trova una zona depressa che forma dei profondi bacini chiamati bacini marginali.
I PUNTI CALDI
La maggior parte delle attività vulcaniche sono presenti in zone centrali e interne alla placche ecco perché si parla di vulcanismo intraplacca come per le isole Hawaii. Queste aree, caratterizzate da intense effusione di lava prevalentemente basaltica e inarcamento litosferico vengono chiamate punti caldi. La causa di questa attività va ricercata nella presenza dei pennacchi in profondità ossia colonne di roccia calda che risalgono verso la superficie dal mantello. Essi mantengono una posizione relativamente fissa tanto da permettere ai geologi di ricostruire la direzione del movimento della placca.
In corrispondenza di un punto caldo si formano allineamenti di vulcani di età diversa dove sono il più recente è attivo. Sono infatti le isole Hawaii ha testimoniare lo spostamento delle placche nonché la presenza di un punto caldo che alimenta ancora i vulcani attivi nell’isola.
IL MECCANISMO CHE MUOVE LE PLACCHE
Non esistendo una prova certa che confermi il movimento delle placche, hanno pensato a delle ipotesi:
A. Una prima ipotesi suggerisce che le intrusioni di materiale esercitino una pressione laterale tale da spingere per subduzione la placca che viene trascinata verso il basso B. Una seconda ipotesi vede come protagonisti i moti convettivi che trascinano le placche per attrito C. Una terza ipotesi sono i punti caldi che con il meccanismo dei pennacchi generano delle spinte D. Una quarta ipotesi considera le placche come una parte superiore di una cella convettiva
COME SI FORMANO LE MONTAGNE?
Le montagne si formano grazie al processo dell’ orogenesi , secondo il quale una montagna si forma in prossimità di margini convergenti quando almeno uno dei due margini è formato da crosta continentale. Nella zona di subduzione convergono rocce di varia origine che si piegano, si accavallano e sovrascorrono le uno sulle altre subendo trasformazioni. La collisione che avviene tra due masse continentali porta alla chiusura dell’oceano interposto con l’innalzamento della montagna. Questo oceano lascia però la prova della sua esistenza grazie alle rocce piegate e metamorfosate chiamate ofioliti che appartengono alla sequenza ofiolitica. Le ofioliti vengono considerate come dei frammenti di fondali oceanici riportati alla luce a causa della collisione e dell’orogenesi. Si possono inoltre trovare i mélange tettonici ossia associazioni caotiche di rocce che appartengono ai fondali e che vengono deformate e accumulate in subduzione.
