La struttura della Terra

Prof.ssa S. Di Giulio
La nascita della Terra
si
può
collocare
intorno ai 4,5 miliardi
di anni fa, quando
piccoli corpi solidi
orbitanti intorno al
Sole
(planetesimi)
cominciarono
ad
aggregarsi
attratti
dalla forza di gravità
Dopo aver raggiunto una massa sufficiente, la Terra cominciò ad attrarre
nella sua orbita vari frammenti (meteoriti)
Il «bombardamento
meteorico» (da 4,5 a 3,8
miliardi di anni fa)
insieme all’azione i
sostanze radioattive e
alla contrazione della
massa dovuta
all’attrazione
gravitazionale,
provocarono un forte
surriscaldamento del
pianeta
Il riscaldamento provocò la fusione dei
materiali solidi che si stratificarono in
base al loro peso specifico: i più
pesanti al centro e i più leggeri in
superficie
Si formò dunque una struttura simile a
quella attuale con un nucleo metallico,
un mantello ricco di silicio ed una
crosta superficiale formata da
materiali più leggeri
Con il passare del tempo la
crosta cominciò a raffreddarsi e a
fratturarsi in diversi punti,
formando i vulcani dai quali
fuoriusciva il materiale
incandescente proveniente dagli
strati più profondi, formando
così nuove rocce, e portando in
superficie diversi gas come
acqua, anidride carbonica ed
azoto.
Questi gas diedero luogo all’ATMOSFERA
PRIMITIVA della Terra , ancora priva di
ossigeno
Il lento raffreddamento della Terra portò alla condensazione dell’acqua
presente sotto forma di vapore e alla comparsa delle prime precipitazioni.
Nacquero così i primi oceani primitivi
Secondo altre ipotesi l’acqua sarebbe arrivata sulla Terra dallo spazio,
durante il periodo di bombardamento meteorico
La conoscenza della struttura interna della Terra è stato possibile grazie
all’integrazione di dati provenienti da diversi ambiti di studio:
 Trivellazioni: con esse si riesce ad arrivare a circa 15 Km di profondità;
 Eruzioni vulcaniche, che riportano in superficie materiali provenienti
dagli strati più profondi
• Propagazione delle onde sismiche:
esse si propagano in modo diverso a
seconda del materiale che attraversano
(solido, fluido), variando in
direzione
velocità
intensità
Esiste un GRADIENTE GEOTERMICO che consiste in un aumento progressivo
della temperatura interna della Terra: esso è pressoché costante per il
primi 40 Km (30°C/Km) per poi continuare ad aumentare ma in modo
discontinuo.
Uno dei modelli (MODELLO COMPOSIZIONALE) della struttura della Terra prevede che
essa sia costituita da «gusci concentrici» o strati:
 CROSTA TERRESTRE: sottile strato superficiale costituito da rocce solide non
troppo dense. Essa varia in composizione, densità e spessore a seconda che si
tratti di crosta continentale (più leggera e spessa in media 40Km) e crosta
oceanica (più pesante e spessa agli 8 ai 10 Km)
• MANTELLO: è formato da rocce più dense,
in uno stato fisico intermedio tra il solido
e il liquido. Arriva fino alla profondità di
2900mKm
• NUCLEO: è formato da materiali molto
densi (soprattutto ferro e nichel). È
suddiviso in nucleo esterno (allo stato
fuso) e nucleo interno (allo stato
solido)Qui la temperatura può arrivare
fino ai 6000°C e la profondità supera i
6300 Km
Il MODELLO REOLOGICO (basato sullo stato fisico) prevede la seguente suddivisione:

LITOSFERA: raggiunge i 700 Km di profondità ed è costituito dalla crosta terrestre e da un
sottile strato del mantello, piuttosto rigido e denso, che vi aderisce perfettamente

ASTENOSFERA: lo strato sottostante del mantello formato da rocce in uno stato più liquido

MESOSFERA: lo stato più interno del mantello che raggiunge i 2900 Km di profondità e
dove le rocce tornano gradualmente ad uno stato solido
Agli inizi dell’Ottocento l’idea che la Terra avesse assunto sin da subito la forma attuale
cominciò ad essere messa in discussione. Nel 1912 il fisico tedesco Alfred Wegener formulò
la TEORIA DELLA DERIVA DEI CONTINENTI:
•
•
•
Un tempo le terre emerse formavano
un unico continente, la PANGEA ,
circondato da un unico mare,
PANTHALASSA
La Pangea si sarebbe successivamente
in due super continenti, L AURASIA e
GONDWANA, separate da un mare, la
tetide
I due super continenti hanno
continuato a smembrarsi in più parti,
formando i continenti attuali, che
sono andati alla deriva, allontanandosi
tra loro
Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria:
 PROVE MORFOLOGICHE
La straordinaria somiglianza di alcune
coste dei continenti (ad esempio
quella del sud America e dell’Africa) fu
una delle prime osservazioni che
spinse Wegener a formulare la sua
teoria
Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria:
 PROVE PALEONTOLOGICHE
Ritrovamenti fossili di specie (sia
animali che vegetali) identiche in
continenti oggi molto lontani tra loro,
come ad esempio il Mesosaurus, il
Lytrosaurus, il Cynognathus e la
Glossopterix.
Questi organismi non avrebbero
potuto diffondersi in zone così
distanti le une dalle altre e con climi
tanto diversi
Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria:
 PROVE GEOLOGICHE
Le rocce che si trovano lungo i margini dei continenti che idealmente si incastrano
sono identiche anche nella sovrapposizione degli strati geologici. L’africa
meridionale, ad esempio, ha un paesaggio simile a quello dell’America
meridionale, con rocce di uguale natura
Prove presentate da Wegener a sostegno della sua teoria:
 PROVE PALEOCLIMATICHE
Alla fine del Paleozoico coltri di
ghiaccio
coprivano
vaste
aree
dell’emisfero meridionale. Lo studio
dei depositi fossili glaciali fossili,
mostra la presenza di strati
contemporanei di tillite glaciale in
America meridionale, in India e
Australia, tutte zone attualmente
situate in zone tropicali. Queste zone
dovevano quindi trovarsi tutte
spostate più a sud e unite, in modo
da spiegare lo sviluppo delle calotte
glaciali nell’emisfero meridionale.
La teoria di Wegener fu accolta con scetticismo
soprattutto perché egli non riusciva a spiegare come
e perché i «pezzi» di Pangea si fossero staccati e
allontanati.
Oggi la teoria è universalmente accettata in quanto la
scienza ne ha dato la più completa spiegazione
attraverso la TEORIA DELLA TETTONICA A ZOLLE
A partire dagli anni 50 del secolo scorso, il perfezionamento di sofisticate
apparecchiature e l’intensificarsi degli studi sui fondali oceanici, ha messo in
evidenza come questi non siano affatto patti come pianure ma estremamente
accidentati, presentando alte cime e grandi depressioni. In particolare è possibile
individuare due tipi di strutture: le DORSALI OCEANICHE e le FOSSE OCEANICHE
Le DORSALI OCEANICHE sono lunghe catene montuose sottomarine che presentano
un’intensa attività vulcanica. Solo di tanto in tanto emergono in superficie
formando isole come l’Islanda o le Azzorre
Dorsale medio-atlantica nel sud dell’Islanda
Le FOSSE OCEANICHE sono avvallamenti del fondo lunghi e stretti, spesso presenti in
prossimità di arcipelaghi vulcanici detti archi insulari. Possono essere lunghe
migliaia di chilometri e profonde fino a 11000m
Fossa delle Marianne – Oceano Pacifico
profonda 10994 m
Fossa di Porto Rico– Oceano Atlantico - profonda 8300 m
La teoria della tettonica a zolle afferma che:
 la litosfera risulta suddivisa in un certo numero di placche (o zolle)
 ogni placca rappresenta una zona relativamente tranquilla di litosfera, mentre i
suoi margini sono zone attive, interessate da fenomeni vulcanici e sismici
 le placche della litosfera si muovono lentamente sulla sottostante astenosfera,
più fluida
La litosfera terrestre è formata da 6 grandi placche e numerose placche più
piccole
1. NORD E SUD AMERICANA
2. EUROASIATICA
3. AFRICANA
4. INDIANA
5. PACIFICA
6. ANTARTICA
Ma a cosa è dovuto il movimento delle placche?
Alle CORRENTI CONVETTIVE DEL MANTELLO
I materiali del mantello profondo si riscaldano, diventano più leggeri e salgono
(correnti ascendenti), prendendo il posto dei materiali più freddi e densi, che, al
contrario, scendono (correnti discendenti). Una volta giunti in profondità anche
questi materiali si riscaldano e risalgono, completando il ciclo
In corrispondenza delle correnti ascendenti si formano le dorsali, dalle cui
spaccature fuoriesce il magma che risale e in cui si forma continuamente nuova
crosta terrestre
In corrispondenza delle correnti discendenti si formano le fosse, originate da una
placca che, trascinata verso il basso, si incunea sotto l’altra (subduzione)
In superficie, in
corrispondenza della zona
di subduzione si formano
generalmente degli archi
vulcanici e si verificano
terremoti lungo il piano di
Benioff (allineamento degli
ipocentri dei sismi)
In corrispondenza dei movimenti orizzontali del mantello si verifica lo
scorrimento della placca e una intensa attività sismica
Le placche sono in continuo movimento l’una rispetto all’altra
I loro margini possono:
allontanarsi
MARGINI DIVERGENTI
(margini costruttivi)
avvicinarsi
scivolare uno di fianco all’altro
MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE
MARGINI CONVERGENTI
(margini conservativi)
(margini distruttivi e margini orogenetici)
MARGINI DIVERGENTI
L’allontanamento reciproco di due placche provoca una spaccatura nella crosta e la
fuoriuscita di magma sottostante, e conseguente formazione di nuova crosta.
Se l’allontanamento è di breve durata si forma una FOSSA TETTONICA (valle di Rift), una
grande frattura caratterizzata da ripide pareti a gradinata
Questa situazione è osservabile nel grande sistema di fratture dell’Africa Orientale, detto
Great Rift Valley, (Ethiopia'sGreat Rift Valley) che si estende dal Mar Rosso ai grandi laghi
dell’Africa Meridionale
MARGINI DIVERGENTI
Se l’allontanamento si prolunga per tempi più lunghi, lo spazio fra le due zolle può portare
alla formazione di un mare o di un oceano. Questo sta accadendo tra la zolla sudamericana
e quella africana, che si allontanano ad una velocità di 2 cm l’anno
MARGINI CONVERGENTI
L’avvicinamento delle zolle può essere di tre tipi a seconda se le zolle coinvolte siano
oceaniche o continentali:
1. ZOLLA OCEANICA– ZOLLA OCEANICA
2. ZOLLA OCEANICA – ZOLLA CONTINENTALE
3. ZOLLA CONTINENTALE – ZOLLA CONTINENTALE
MARGINI CONVERGENTI
ZOLLA OCEANICA– ZOLLA OCEANICA
Quando due zolle oceaniche si scontrano accade che una delle due si piega e si incunea
sotto l’altra, trascinata dalle correnti del mantello. Questo fenomeno è chiamato SUBDUZIONE
e fa sì che parte del magma ritorni nel mantello e parte possa riemergere dando origine a
dei vulcani, che con il tempo possono riemergere dando luogo ad un ARCO INSULARE. Ne
sono un esempio le Isole delle Marianne nell’oceano Pacifico occidentale e le Piccole Antille
dell’oceano Atlantico occidentale
MARGINI CONVERGENTI
ZOLLA OCEANICA– ZOLLA CONTINENTALE
Quando lo scontro avviene tra una zolla continentale ed una oceanica, quest’ultima
sprofonda sotto quella continentale, in quanto è costituita da materiali più densi. Per
subduzione si ha la formazione di fosse oceaniche e di cordigliere vulcaniche, con il verificarsi
di fenomeni vulcanici e sismici.
MARGINI CONVERGENTI
ZOLLA OCEANICA– ZOLLA CONTINENTALE
Un esempio di cordigliera vulcanica è rappresentato
dalle Ande. Quando la zolla continentale ha una
piattaforma continentale abbastanza ampia e la placca
oceanica sprofonda sotto di essa con un angolo
abbastanza grande, si forma un arcipelago, chiamato
arco insulare. Ne è un esempio il Giappone, formatosi
dallo scontro della placca Eurasiatica con la placca del
Pacifico
MARGINI CONVERGENTI
ZOLLA CONTINENTALE– ZOLLA CONTINENTALE
Quando le due placche che si scontrano sono di densità simile (continentale – continentale)
nessuna sprofonda sotto l’altra ma, al contrario, i margini delle due placche subiscono delle
compressioni, dei piegamenti e degli accavallamenti, così da formare delle catene montuose.
Questo fenomeno, detto orogenesi, è quello che ha portato, ad esempio, alla formazione della
catena dell’Himalaia e delle Alpi
Dolomiti orientali
Valle Brembana
MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE
Quando le due placche scorrono l’una accanto all’altra, lungo una linea di contatto detta FAGLIA,
non si costruisce né distrugge crosta terrestre, ma lo scorrimento avviene a scatti e questo può
provocare terremoti.
Una delle faglie più grandi è quella di San Andreas in California, dove la zolla pacifica slitta a
fianco della zolla americana alla velocità di 5 cm all’anno.
A seconda del tipo di movimento reciproco tra le zolle, le faglie sono classificate in:
FAGLIE ORIZZONTALI
(trascorrenti e trasformi)
FAGLIE DIRETTE
FAGLIE INVERSE
MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE
FAGLIE ORIZZONTALI
Le FAGLIE TRASCORRENTI si verificano in ambito continentale e si definiscono destre o sinistre a
seconda se, stando posizionati su un affioramento, il corrispondente affioramento oltre il piano
di fascia è spostato a destra o a sinistra
Faglia trascorrente destra – Nevada (USA)
MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE
FAGLIE ORIZZONTALI
Le FAGLIE TRASFORMI sono particolari tipi di faglie
trascorrenti, che si verificano trasversalmente
rispetto ad una dorsale. Le faglie trasformi
rappresentano la conseguenza dell’espansione
dei fondali oceanici, avvenuta in modo separato
per ciascun troncone di dorsale
Faglia di San Andreas – California (USA)
MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE
FAGLIE DIRETTE
Le FAGLIE DIRETTE, dette anche faglie di distensione, si verificano quando forze tettoniche di
distensione spingono i due labbri delle masse rocciose in direzioni opposte
Faglia diretta– Monte Vulture (PT- Italia)
Faglia diretta– El Salvador
Faglia diretta– Utah (USA)
MARGINI A SCORRIMENTO LATERALE
FAGLIE INVERSE
Le FAGLIE INVERSE, dette anche faglie di compressione, si verificano quando forze tettoniche di
compressione spingono i due labbri delle masse rocciose nella stessa direzione, una contro
l’altra
Faglia inversa– Appennino Umbro-marchigiano
Faglia inversa– Montana (USA)
Faglia inversa– Aubeans (Francia)