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SCIENZE DELLA TERRA
VULCANISMO
- L'origine del magma
le rocce magmatiche sono le rocce che derivano dal magma (roccia fusa).
Il magma - miscele complesse di silicati ricchi di gas- si forma nel mantello o nella
crosta dove si fonde a seconda di diverse condizioni chimiche e fisiche. Una volta
raffreddato , la roccia magmatica risultante può essere:
A. Roccia intrusiva —> magma solidificato in profondità. Il raffreddamento avviene in
tempi molto lunghi e perciò si creano grandi cristalli —> Struttura granulare cristallina.
A causa di movimenti della crosta queste masse possono arrivare in superficie
B. Roccia effusiva—> magma spinto dai gas, sale in superficie sfruttando le fratture
nella crosta e si raffredda in superficie —> forte sbalzo di temperatura e pressione che
porta alla dispersione dei gas = LAVA. Una parte della massa si cristallizza durante la
salita, il resto lo fa in superficie in un tempo breve —> struttura purifica ( piccolissimi
cristalli)
CLASSIFICAZIONE DEI MAGMI
i magmi hanno composizioni diverse in base al loro contenuto di Silice SiO2:
• MAGMI ACIDI O SIALICI —>^ ricchi di silice e Aluminio -^ densità^ ≈2,7 g/cm3º —>^ rocce
sialiche
• MAGNI NEUTRI —>^ neutri con densità > dei sialici—>^ rocce neutre
• MAGMI BASICI O FEMICI —>^ poveri di Sio2 , ma ricchi di Fe, Mg e Ca -^ densità^ ≈3 g/
cm3º —> rocce basiche o femiche
• MAGMI ULTRABASICI—>^ colore molto scuro-^ densità^ elevata- composti solo da Fe e
Mg —> rocce ultrabasiche
CLASSIFICAZIONE DEI ROCCE MAGMATICHE
- GRANITI ( rocce acide)
- DIORITI (rocce neutre)
- GABBRI ( rocce basiche - basalti)
- PERIDOTITI (ultrabasiche)
- ROCCE ALCALINE (rocce ricche di potassio) L’ORIGINE DEI MAGMI Rocce intrusive —> 95% presentano composizione sialica (graniti) Rocce effusive —> 98% presentano composizione fenica o neutra (basalti) Tali distribuzione dipende appunto dalla provenienza del magma: Magma Primario —> magma che fonde nel mantello ( oltre 35km di profondità ) che ha composizione tipo Basalto. Ad alte temp, il magma é fluido e risale in superficie prima di cristallizzarsi —> rocce effusive Magma Secondario o Anatettico —> magma che fonde nella crosta ( a minore profondità) attraverso il processo di Anatessi ==> fusione della crosta ( a circa 10km) dove solo i minerali sialici si fondono (diventa un composto fluido-solido). —> se la fusione nn é completa la parte fluida si cristallizza e forma Rocce Migmatiche. —> se le temp salgono e la fusione si completa nascono le rocce intrusive ( graniti) I Magmi Anatettici = sono molto viscosi perché costituiti da una parte fusa che avvolge residui solidi ad alto punto di fusione, e perciò nn riescono a risalire e cristallizzano in profondità —> formano Batoliti Granitici Magmi primari e magmi analettici possono mescolarsi e produrre magmi intermedi QUINDI MAGMI BASICI —> fusione parziale rocce del mantello, danno origine ai basalti MAGMI ACIDI —> fusione della crosta , danno origine ai graniti NB! più é alta la temp , più il magma é ricco di componenti femici perché sono quelli che sono più restii a fondere LA FUSIONE DEI MAGMI
L’ATTIVITÀ VULCANICA La velocità di risalita del magma dipende da diversi fattori: ✤ La viscosità —> legata alla composizione chimica, temp e gas ✤ Il volume ✤ La profondità nella quale si origina il magma ✤ La tempera delle rocce attraverso cui risale La risalita può anche essere interrotta e riprendere ( ad ogni arresto la composizione cambia) I VULCANI Sono il manifestarsi dell energia interna della terra 1. Edifici vulcanici possono essere
- Centrali^ —> forma cilindrica
- Lineari —> spaccature che penetrano nell’ interno della terra **2. Due tipi di vulcano
- Vulcani-strato—>**^ tipiche del vulcanismo esplosivo, i frammenti si depositano intorno al cratere formando un edificio a cono. Es.Stromboli - Vulcani a scudo—>^ tipiche del vulcanismo effusivo , con lave molto fluide che scorrono per molti km prima di consolidarsi Es. Hawaii 3. Prodotti dell’Attività Vulcanica
- Ceneri
- Lapilli
- Scorie
- Bombe
DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEI VULCANI 600 vulcani attivi, che si concentrano in alcune fasce:
1. ATTIVITÀ EFFUSIVA ( magma caldo fluido e femico, forma lineare). - Edifici lineari lungo le dorsali oceaniche , il più diffuso é il vulcanismo sottomarino—> emissione continua di magmi da fessure che producono Pillow lava. - Negli oceani & continenti—> PUNTI CALDI ( vulcani a scudo) : come l’Etna o la Great Riff Valley 2. ATTIVITÀ ESPLOSIVA ( magma viscoso e acido, forma centrale, a cono). - Fosse abissali—>depressioni sul fondo oceanico, vicino le coste. 60% di questi vulcani si trovano nell’ oceano pacifico , nella CINTURA DI FUOCO,
CICLO SISMICO FASI CHE SI RIPETONO IN UN AREA
1. STADIO INTERSISMICO —> più lungo é il tempo tra un terremoto ed un altro, più energia elastica di incamera e più forte sarà 2. STADIO PRESISMICO —> prima della rottura ci sono dei “segnali” : la roccia scricchiola, ovvero microfratture/microterremoti, liberazione di gas ecc… 3. STADIO COSISMICO —> rottura= terremoto vero e proprio 4. STADIO POSTSISMICO —> in seguito al terremoto c’è una fase si riassestamento, dove avvengono piccoli terremoti per qualche settimana LE ONDE SISMICHE Le onde sismiche sono onde prodotte da un sisma di natura elastica in quanto provocano una trasformazione dinamica dei materiali che attraversano, i quali dopo il loro passaggio tornano nella loro posizione iniziale. Man mano che ci si allontana dall’ipocentro il sisma diminuisce l’intensità. Le onde sismiche possono essere :
- ONDE DI VOLUME—> Le onde longitudinali sono onde di compressione, che si originano dall'ipocentro e sono chiamate onde longitudinali perché le particelle oscillano nella stessa direzione della propagazione. La roccia subisce variazioni di volume Sono anche dette onde P (primarie), perché sono le prime a giungere in superficie e a essere registrate dai sismografi, a seconda della densità dei materiali che attraversano; possono propagarsi sia attraverso la roccia solida, sia attraverso un materiale liquido (magma o acqua).
Le onde trasversali si propagano dall'ipocentro, sono generate da forze di taglio e provocano nelle rocce variazioni di forma, ma non di volume ; sono dette trasversali perché provocano oscillazioni delle particelle delle rocce dal basso verso l'alto e viceversa, perpendicolarmente alla direzione di propagazione. Vengono anche chiamate onde S (secondarie) perché, essendo più lente delle onde P giungono in superficie per seconde. Le onde S non si propagano nei liquidi e questa circostanza ha permesso di ipotizzare la presenza all'interno della Terra di un nucleo esterno liquido.
- ONDE SUPERFICIALI —>^ si originano nell'epicentro, si propagano appunto in superficie e sono responsabili dei danni maggiori; possono essere distinte in due tipi: onde L (di Love), la cui propagazione provoca oscillazioni delle particelle delle rocce, trasversali alla direzione di propagazione, ma solo nel piano orizzontale, parallelo alla superficie terrestre. onde R (di Rayleigh), che provocano un moto ellittico delle particelle delle rocce, in un piano verticale alla direzione di propagazione delle onde.
1.la riflessione è un fenomeno fisico per cui le onde vengono rimandate indietro, ovvero subiscono riflessione, quando incidono su una superficie che si interpone nel mezzo in cui si propagano. Le riflessioni sismiche dipendono, oltre che dalle proprietà fisiche del materiale attraversato, anche dalla potenza e dalla frequenza del segnale emesso.
- la rifrazione è un fenomeno che si verifica quando un'onda, propagandosi, incontra la superficie di separazione di due mezzi diversi e la attraversa. Si ha allora generalmente una variazione della direzione di propagazione dell'onda con la diminuzione o l'aumento dell'angolo formato da questa e dalla normale alla superficie. —> si può spiegare la zona d’ombra grazie ad essa Grazie allo studio della propagazione delle onde si è scoperto che il nucleo è liquidò ( le S non si propagano nei liquidi) La densità della terra é 5,5 g/cm3 —> La crosta continentale è 2,7 g/cm3, quella oceanica 3,0, il mantello 3,5 il nucleo esterno 9,7 è quello interno 13. La media di tutto é 5,5. Sappiamo che il nucleo é liquido perché nessuno roccia ha la densità maggiore del mantello, perciò nel nucleo ci sono metalli fusi ( questo spiega anche il campo magnetico) Perforazioni, Zeno liti e meteoriti?.?
COME SI MISURA UN TERREMOTO
- Scala MSC ( mercalli)—> i n base ai danni del territorio. C’è un margine di soggettività che dipende da come sono costruiti i palazzi ecc..
- Scala Richter (magnitudo) —> misura l’ampiezza delle onde. Si misura la più grande onda s e si prende la sua ampiezza massima , poi si stabilisce un terremoto standard ( con epicentro a 100km e ampiezza a 0,001 mmm) E poi si moltiplica nella scala logaritmica, quindi per esempio x10–> terremoto con magnitudo 3 é 100 volte più grande di uno da 6 (x2) DISTRIBUZIONE DEI TERREMOTI La distribuzione dei terremoti sulla terra non è casuale ma gli epicentri sono allineati su fasce ben precise geograficamente e geologicamente. — > si distribuiscono secondo il PIANO DI BENIOFF:
lGli epicentri sono localizzati soprattutto lungo le fosse oceaniche, le catene
montuose recenti, le dorsali oceaniche e le fosse tettoniche continentali; e
coincidono con aree con vulcani attivi
—> Circa l'80% dei terremoti si verifica in corrispondenza della Cintura di Fuoco circumpacifica ed è legata al fenomeno della subduzione (l'immersione di una placca al di sotto di un'altra). sono caratterizzate dalla presenza di profonde fosse oceaniche e archi magmatici continentali; —> 20% dei terremoti è localizzato lungo le catene montuose di origine recente, in corrispondenza del sistema montuoso che si estende dalle Alpi fino all'Himalaya: l'origine dei sismi è in questo caso legata allo scontro tra placche continentali.
—>Infine, una sismicità significativa, anche se non intensa, si manifesta in
corrispondenza delle dorsali oceaniche e della fossa tettonica dell'Africa orientale:
legati ai movimenti di divergenza tra le placche, i terremoti hanno in questo caso
ipocentri superficiali.
IL CALORE INTERNO DELLA TERRA il flusso termico terrestre é molto basso—>0,06 W/m Ma… è molto imponente poiché l’energia liberata in un anno e 50 volte maggiore dell’energia liberata da tutti i vulcani o terremoti Quale é l’origine del calore. Tra i materiali che compongono la terra ci sono isotopi radioattivi—> energia cinetica di questo particelle trasforma in calore Però sono zone tipo le dorsali oceaniche con un flusso molto più elevato a causa dei MOTI CONVETTIVI nel mantello —> spostamento di materiale caldo (quindi meno denso) che risale dalle zone profonde, dove parte del calore si libera in superficie e poi riascende con il materiale Anche nei solidi ci possono essere correnti :nel mantello masse di rocce divenute più calde del materiale circostante ,a causa del decadimento degli isotopi, tende a risalire verso la crosta e si raffredda e poi scende tornando a riscaldarsi. Flusso di calore basso =parte interne di continenti antichi es Sud America. Flusso di calore alto = dorsali oceaniche es California GEOTERMA
- La litosfera è rigida perché la sua temperatura è inferiore alla temperatura di fusione.
- L'astenosfera è più molle e plastica, perché le sue rocce sono prossime alla temperatura di fusione e in alcuni punti parzialmente fuse. Per questo
l'astenosfera è deformabile, un po' come succede alla cera fusa che, si può plasmare.
- Il^ mantello inferiore , per effetto delle elevate pressioni, è uno strato prevalentemente rigido, tranne che alla base, dove la temperatura siavvicina nuovamente a quella di fusione.
- Nel^ nucleo^ la temperatura aumenta molto più lentamente rispetto alla pressione. Il ferro presente nel nucleo interno, anche se a una temperatura altissima, resta allo stato solido perché anche la pressione é alta CROSTA CONTINENTALE E OCEANICA CONTINENTALE OCEANICA Dove? Corrisponde ai continenti e alla loro prosecuzione sotto il livello del mare comprende la piattaforma e la scarpata continentale Il fondo dell’oceano Spessore Il più spesso Arriva a 35 km e dove ci sono le catene montuose a 60 /70 km Il meno spesso arriva a 6km e si assottiglia in corrispondenza delle dorsali Quote medie superficie
- orogeni (catene montuose) —> 8000m
- cratoni —> zone pianeggianti
- Piattaforma cont .—> 0-200m sotto mare
- dorsali —> -1000/2000m
- Piane abissali —> -5000m
- Fosse oceanich e —> -10.000 m Età rocce + antiche + giovani le rocce più antiche di sono formate nell’ ultimo 4% della storia Densità ≈ 2,7 g/cm3 meno densa ≈ 3 g/cm3 più densa Natura roccia Si sono evolute con la orogenesi (rocce metamorfiche!magmatiche, sedimentarie)
- Sedimenti
- Basalto
- Gabbro
ISOSTASIA ISOSTASIA = EQUILIBRIO DI DIVERSI SETTORI DELLA CROSTA TERRESTRE. Ci spiega perché la crosta oceanica si trova sotto e quella continentale sopra e perché sono formate da rocce diverse: La crosta “galleggia” sul mantello a causa della sua densità La densità della crosta oceanica é 3,0 g/cm3 , quella della continentale é 2,7 e quella del mantello in prossimità della Moho è 3,3 g/cm Se si osserva un’area cratonica, si nota che la affiorano ampie aree con rocce metamorfiche (che per natura sono formate dallo sprofondamento di rocce antiche nella crosta) —> quindi questo ci dice che i materiali originali sono sprofondati e poi sono risaliti verso la superficie Perché? —> La risposta viene dal principio dell'isostasia, che mette in relazione le quote di continenti e oceani con la densità delle rocce della crosta e del mantello. Secondo questo principio, le zolle in cui la litosfera è suddivisa galleggiano, per la loro relativa leggerezza, sull'astenosfera, che si comporta come un fluido particolarmente denso e pesante. L' isostasia è basata sul principio di Archimede, secondo il quale "ogni corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto, uguale al peso al peso del fluido spostato", , qua il fluido sarebbe il mantello * Quando manca l’equilibrio, la terra compie degli Aggiustamenti Isostatici ( movimenti verticali) che portano la crosta ad inarcarsi fino a formare una catena montuosa. Con il tempo questo settore aumenta di spessore e diviene più pesante, sprofondando nel mantello finché la spinta di galleggiamento non ne compensa il peso. Le catene montuose rimangono sollevate grazie alle RADICI, Man mano che le montagne vengono erose, le radici si riducono e la montagna torna come prima. La moho indica la posizione di equilibrio raggiunta dalle w croste nel loro “galleggiare” nel mantello
*** SE IL MANTELLO É SOLIDO COME FA A GALLEGGIARE?** Si comporta come la cera lacca: un solido sollecitato bruscamente risponde rigidamente, se invece viene sottoposto a una forza minore ma per un tempo più lungo si deforma come fosse viscoso. —> in questo caso la forza Del suo peso verso il basso, esercitata per milioni di anni fa reagire il mantello come fosse viscoso TEORIA DEI CONTINENTI DI WAGNER
circa 500 milioni di anni fa i continenti erano tutti riuniti in un unico grande
continente chiamato Pangea circondato da un unico oceano chiamato
Pantalassa.
Il Pangea si sarebbe smembrato gradualmente e i continenti si sarebbero divisi fino a diventare come sono oggi. La Pangea non è lo stato iniziale perché la terra si è formata 4 miliardi di anni fa e quindi continenti erano diversi inizialmente. I continenti si sono allontanati secondo il meccanismo che si chiama “ deriva dei continenti”. Che si basa su una serie di prove:
- Prove geografiche —> I bordi di alcuni continenti sono concordanti come un puzzle come per esempio l’Africa e il Sud America, dove non solo le coste sono adiacenti ma anche il bordo della scarpata continentale
- Prove geologiche—> ci sono catene montuose che presentano diversi strati, e sembra come se una si interrompesse nell’oceano e riprendesse in un altro continente. Inoltre gli strati delle montagne di diversi paesi sono molto simili a catene di altri continenti. Es Himalaya
- Prove paleoclimatiche —> sono stati trovati in alcune rocce, tracce di un clima che non coincide con la fascia climatica di un paese. Ad Esempio hanno trovato resti di ghiacciai in Sudafrica.
dell’astenosfera. All’interno di questa zona si verificherebbero, infatti, moti convettivi Zone di distensione sono quelle nelle quali le placche si allontanano tra di loro fino a formare bacini oceanici; zone di compressione sono quelle lungo le quali le placche si scontrano finendo per formare catene montuose. Lungo i margini delle placche è concentrata la maggior parte dei terremoti e dei vulcani terrestri. I margini delle placche possono essere di tre tipi:
- margini divergenti, si trovano in corrispondenza delle dorsali oceaniche (dorsale medio-atlantica che si sviluppa dal Polo Nord al Polo Sud) dove le placche si separano creando un buco, dove il magma in risalita entra e crea una nuova crosta oceanica.
- i margini convergenti , dove le placche si avvicinano e la crosta si consuma, si trovano in corrispondenza delle fosse oceaniche (sistema arco-fossa) (Pacifico occidentale) e delle zone di subduzione.
- subduzione ==>lo scorrimento di una placca litosferica sotto un’altra ed il suo conseguente riassorbimento nella astenosfera (come è accaduto lungo le coste pacifiche del sud- america, portando alla formazione della catena montuosa delle Ande);
- i margini trasformi, dove le placche coincidono con una grande zona di frattura —> faglie trasformi, e scivolano semplicemente l’una accanto all’altra senza produrre né distruggere la litosfera. No vulcanismo
La teoria della tettonica delle placche spiega il perché di quasi tutti i fenomeni geologici e la loro distribuzione: Ad esempio l’ espansione degli oceani 1.Moti convettivi sotto la crosta continentale che, sottoposta a tensione e a sforzi di taglio si rompe
- La crosta continentale si separa dal centro affiora nuova crosta oceanica ( magma basaltico che si solidifica): questa struttura viene detta fossa tettonica o Rift valley
- Le due croste continuano ad allontanarsi e le acque marine invadono la Rift creando un bacino oceanografico iniziale che si espanderà.
- Le croste si allontanano sempre di più e si forma la dorsale medio oceanica
