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LEZIONE DI GEOLOGIA: LE FORZE ENDOGENE
Prof.ssa Ilaria Godoli
Obiettivi:
1) evidenziare la connessione tra fenomeni sismici, vulcanici e geografia della terra tramite la
tettonica a placche
2) Creare un semplice modello che permetta di interpretare gli spostamenti della crosta
terrestre.
3) Saper spiegare l'attuale conformazione della Terra con la teoria della tettonica a placche
4) Saper spiegare la distribuzione di fenomeni sismici e vulcanici in Italia con la teoria della
tettonica a placche
Domanda di partenza:
Dove si generano terremoti e vulcani nel mondo? Osserviamo le immagini:
localizzazione dei FENOMENI SISMICI negli ultimi 20 anni
La distribuzione dei terremoti e dei vulcani vi sembra casuale?
localizzazione dei VULCANI nel mondo
...cideve essere qualcosa che lega i due fenomeni..
Nel 1912 Wegner, un fisico tedesco osserva
1) che la forma dell'America meridionale e dell'Africa
sembra combaciare come i pezzi di un puzzle, ed inoltre
le rocce che si trovano nei margini dei continenti sono
identiche, anche nelle sovrapposizione degli strati.
2) Che sono avvenuti ritrovamenti fossili di specie identiche
di animali e vegetali in paesi che oggi sono molto distanti
tra loro e hanno climi diversi
3) Studiando la distribuzione di giacimenti di carbone (che
si formano in ambienti acquitrinosi), depositi evaporitici (tipici di un clima arido), sedimenti
calcarei (tipici di un clima tropicale) e delle tilliti (depositi che indicano la presenza di
antiche coltri glaciali) si può risalire alla distribuzione climatica del passato e capire se due
continenti che ora si trovano in aree climatiche differenti, anticamente si trovassero in una
stessa area climatica.
Quindi:
•
•
•
I continenti anticamente erano uniti e
formavano un unico grande continente
(Pangea)
La Pangea si è “spezzettata” e ciascun
“pezzo”, chiamato placca o zolla tettonica si
sta spostando per effetto di qualche forza
(che occorre scoprire)
Gli spostamenti producono degli effetti sulla
crosta terrestre: i fenomeni vulcanici e i
fenomeni sismici.
Osserviamo le placche:
Si evidenzia che delle zone di sismicità e dei vulcani si trovano in corrispondenza dei margini di
placca.
Si osserva che i margini di placca non coincidono con i continenti ma misurando la variazione di
distanza tra continenti si può verificare che la velocità di movimento delle placche non è la stessa
per tutte le placche ed è dell'ordine di 2-10 cm all'anno.
Ma quale forza è in grado di spostare masse di crosta?
Per rispondere occorre ripensare alla struttura interna della terra in cui la parte superiore del
mantello, l'astenosfera, è soggetta a correnti convettive. Infatti, come abbiamo visto studiando la
struttura interna della terra, la temperatura della terra cresce di circa 3°C ogni 100 metri, il calore
emesso dal nucleo della terra viene trasportato verso l'esterno. Quando incontra l'astenosfera,
che è parzialmente fusa si creano correnti convettive dovute a masse di materiale che, scaldandosi
aumentano di volume e dunque diminuiscono di densità e tendono a galleggiare salendo verso
l'alto. Il materiale, raffreddandosi poi scende nuovamente verso il nucleo da dove poi riparte il
ciclo.
Tali movimenti trascinano per attrito la crosta sovrastante in senso orizzontale provocando vari
fenomeni che andremo ad illustrare. Le forze in gioco si generano all'interno della terra, le
chiameremo dunque FORZE ENDOGENE (endo- dentro, -geno generato)
Per capire come possono agire le correnti convettive sperimentiamo un semplice modello:
Laboratorio (ricordare quello del libro di testo)
L'impasto rappresenta mantello e crosta
Il movimento dei bastoncini simula il movimento delle celle
convettive
Cosa osservi?
Nel primo caso l'impasto si spacca e tende a salire l'impasto
ancora morbido sottostante
Nel secondo caso l'impasto tende a corrugarsi accavallandosi e
innalzandosi.
Cosa si deduce?
Il movimento dei bastoncini che simula quello della placche ha
causato lo spaccamento della crosta e nel secondo caso la
formazione di un rilievo.
Un meccanismo analogo provocò, milioni di anni fa, la spaccatura
della Pangea, e ancora oggi determina l'espansione dei fondali
oceanici, l'allontanamento dei continenti e la formazione delle
montagne
Alcuni limiti del modello:
– non adatto a fare previsioni quantitative (ad esempio
quanto sarà alta la montagna)
– non tiene conto della composizione chimica della crosta e del mantello
– le forze di attrito in gioco sono di lievissima entità, quindi non si evidenziano i fenomeni
collegati (fenomeni sismici e vulcanici)
Ci sono dunque zone in cui si forma nuova crosta dal magma emerso, in particolare in
corrispondenza delle dorsali, fratture della crosta che si trovano in corrispondenza di margini di
placche che si stanno allontanando. In altre zone si dovrà dunque “fare spazio” a questa nuova
crosta: in tali zone, che corrispondono a margini tra placche che si stanno avvicinando, la crosta
può innalzarsi dando origine alle montagne, come abbiamo visto nel modellino oppure una delle
due croste che si “scontrano” sprofonda sotto l'altra e viene rifusa, tornando a far parte del
mantello.
Vediamo nel dettaglio, con qualche disegno in sezione, quello che accade ai margini di placca a
seconda delle correnti convettive sottostanti per la teoria della tettonica a placche (tectonĭcus dal
latino, “che riguarda l'arte di costruire”):
Margini divergenti: Le placche si allontanano reciprocamente, l’ attività eruttiva pressoché
permanente produce enormi volumi di rocce effusive, di cui le più diffuse sono i basalti (che hanno
composizione chimica molto simile a quella del mantello), cioè rocce che derivano dalla
solidificazione del magma attraverso un'eruzione. Esse che vanno a costituire nuova crosta
oceanica.
Si formano grandi catene di vulcani
(sommersi) dette dorsali medio-oceaniche.
(Planisfero asciutto)
Margini convergenti: sono margini
compressivi, in cui le placche generalmente si verifica il fenomeno della subduzione, ovvero della
flessione della litosfera oceanica che, essendo più densa, si incunea al di sotto di quella
continentale.
Oceano-continente (Es: Pacifico - Sud America)
In queste zone si verifica distruzione di crosta che rifonde e rientra a far parte del mantello.
La crosta oceanica è più densa di quella continentale perché più ricca di magnesio e ferro di quella
continentale (che è più ricca invece di alluminio, magnesio e calcio) e sprofonda sotto la crosta
continentale, assorbe calore dal mantello e viene rifusa dando origine a magma. Tale materiale
produce una fusione parziale della crosta continentale sovrastante che alimenta fenomeni
vulcanici.
Nella zona di subduzione quindi si trova una profonda fossa oceanica e nel continente si forma un
arco magmatico, cioè una catena montuosa vulcanica parallela alla costa del continente
(Cordigliera, come la Cordigliera delle Ande).
Nella zona di subduzione si verificano fenomeni sismici dovuti all'attrito fra le placche.
I fenomeni sismici che si registrano in queste zone hanno ipocentri sempre più profondi man mano
che ci si sposta verso il continente. Essi permettono di individuare il piano lungo cui la placca
oceanica “scivola” sotto a quella continentale. (Piano di Benioff 15°-75° rispetto all'orizzontale)
Dopo la completa subduzione di un fondale oceanico vengono a collidere due blocchi continentali.
La crosta continentale, essendo meno densa del mantello, non può essere subdotta e le due
placche tendono dunque ad accavallarsi lungo il margine, formando così una catena montuosa a
pieghe. (Es: Alpi)
continente-continente (Es: India Asia)
Quando la collisione
riguarda due placche
oceaniche, una delle
due viene subdotta
come nel caso Oceano-continente. La crosta subdotta arriva a fondere e risale, alimentando
vulcani che in un primo tempo sono sottomarini e poi giungono ad emergere. (Es: cintura di fuoco
del Pacifico)
Il magma è ancora una volta basaltico cioè ha la composizione chimica molto simile a quella della
crosta oceanica e quindi del mantello.
Oceano - Oceano (Es: Sumatra)
Si osserva che i fenomeni vulcanici e sismici saranno sempre presenti sulla terra, perché collegati al
continuo movimento delle placche tettoniche.
I margini trasformi: Il termine faglia trasforme (transform fault) si applica ai casi in cui lo
scorrimento orizzontale delimita due margini di zolla; esse infatti sono generalmente situate
trasversalmente alle dorsali medioceaniche, e ne interrompono la continuità conferendo loro un
tipico andamento a spezzata.
I margini trasformi costituiscono limiti di placca conservativi, limiti cioè dove le placche sono in
contatto tangenziale e subiscono scarsa o nulla subduzione o accrescimento.
Le faglie trasformi spostano la litosfera continentale (f.t. continentali) come la faglia destra di S.
Andrea ed il sistema di faglie sinistre del Mar Rosso.
...e l'Italia dove si trova?
Per capire qual è la dinamica endogena in Italia prendiamo
in considerazione una mappa che evidenzia i terremoti in
Italia: come sono distribuiti? C'è una regolarità?
(Terremoti nell'ultimo anno (magitudine >2) Fonte: ISIDe – data base italiano fenomeni simici )
I forti terremoti (Mw≥5.5) dall’anno 1000 al 2006 (http://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/).
Nessuna regione può essere considerata esente dal rischio sismico.
Questa distribuzione non è casuale, ma si può interpretare con la teoria della tettonica a placche.
(vedi video visto in classe)
Orogenesi in Europa:
Giovani
ALPI
APPENNINI
DINARIDI
ATLANTE
RIF
CAUCASO
Antiche:
ALPI SCANDINAVE
PIRENEI
CARPAZI
MASSICCIO CENTRALE
ARDENNE
Orogenesi nel mondo:
Orogenesi
Caledoniana: da circa 500 milioni di anni
Orogenesi Ercinica: da circa 300 milioni di anni
Orogenesi Alpina: da circa 100 milioni di anni
Per approfondire...
Sitografia:
http://cnt.rm.ingv.it/ - centro terremoti - istituto nazionale geofisica e vulcanologia
http://iside.rm.ingv.it/iside/standard/index.jsp – ISIDe – database terremoti in Italia
(registrandoti puoi accedere al data base e vedere dove si sono verificati terremoti in Italia in un
periodo da te inserito)
NB: La freccia indica come puoi
accedere al data base.
Per terremoti negli ultimi 20
anni i tempi di caricamento
erano lunghissimi perché i dati
erano 152099!
E' possibile però selezionare
l'intensità e verificare dove si
sono verificati i terremoti di
maggiore intensità.
http://ingvterremoti.wordpress.com/i-terremoti-in-italia/ - video visto (consigliata 2°parte)
http://www.google.it/intl/it/earth/index.html – Google Earth