Tettonica delle Placche

La Tettonica delle placche: un modello globale
26 dicembre 2004: uno dei maggiori terremoti
degli ultimi 100 anni colpisce l’Asia sudorientale. L’ipocentro è localizzato poco al
largo dell’Isola di Sumatra, nell’Oceano
Indiano, a una profondità di circa 10-20 km; il
sisma ha raggiunto magnitudo 9,3 Richter, con
numerose repliche molto forti.
Mentre dall’ipocentro le onde sismiche si sono
propagate veloci, facendo risentire i loro
pesanti effetti sulla vicina terraferma, nella
zona più superficiale il meccanismo del
«rimbalzo elastico» ha fatto sollevare di oltre 2
metri un ampio settore del fondo marino. Il
movimento, trasmesso alla massa d’acqua
sovrastante, ha innescato un gigantesco
tsunami: le onde marine si sono propagate
nell’Oceano indiano, rovesciandosi infine su
Indonesia, Thailandia, India e arrivando
addirittura sulle coste della Somalia, a 5000 km
di distanza. (M. Pearson / Alamy)
Copyright © 2008 Zanichelli editore
Lo studio dei terremoti
Il Lago Baikal, il più profondo del mondo, riempie una profonda «fossa
tettonica» (graben) lungo una spaccatura della crosta terrestre. (NASA)
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Alla ricerca di un «modello»
I principali involucri
concentrici nella
struttura interna della
Terra.
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Alla ricerca di un «modello»
Il diverso spessore della crosta sotto gli oceani e sotto i continenti, messo
in evidenza dall’andamento della superficie di discontinuità sismica di
Mohorovičić (Moho).
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Alla ricerca di un «modello»
Curve che rappresentano la velocità di propagazione di onde meccaniche (come
sono quelle sismiche) in alcuni tipi di materiali.
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Alla ricerca di un «modello»
Esempio di xenolite proveniente dal mantello: un nodulo di peridotite (verde
chiaro) avvolto da una crosta nera di basalto. (L. Spinozzi)
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Un segno dell’energia interna della Terra: il flusso di calore
Carta del flusso termico della Terra, basata su oltre 5000 misure effettuate
su tutta la superficie (terre emerse e fondi oceanici).
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Un segno dell’energia interna della Terra: il flusso di calore
La geoterma (curva rossa) descrive l’aumento della temperatura con
la profondità.
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Il campo magnetico terrestre: Dinamo ad autoeccitazione
Un disco di materiale metallico (es. il nucleo esterno) che si muove attraverso un
flusso magnetico esterno(es. generato dal sole), genera una corrente elettrica che a
sua volta genera un campo magnetico, finché il conduttore viene tenuto in
movimento.
Per l’innesco della dinamo è necessario un
campo magnetico esterno.
Dopo l’avvio il sistema continua a
generare il campo finché il conduttore si
muove
Il campo magnetico terrestre
Il campo magnetico terrestre è molto simile, per l’andamento delle sue linee di
flusso, al campo che verrebbe prodotto se al centro della Terra fosse posta una
gigantesca barra magnetica, inclinata di 11° rispetto all’asse di rotazione.
Il campo geomagnetico è la regione dello spazio nella quale sono presenti
interazioni magnetiche.
Il campo magnetico terrestre: il Paleomagnetismo
Molte rocce contengono dei minerali (es. la magnetite) che sono sensibili alla
presenza del campo magnetico terrestre. Questi conservano la propria
magnetizzazione indotta dal campo magnetico al momento della loro formazione.
Questi minerali, se soggetti ad un campo magnetico, diventano minuscole calamite
quando si raffreddano al di sotto di una specifica temperatura (detto punto di
Curie). Il loro campo si orienta quindi secondo quello terrestre.
Il campo magnetico terrestre: il Paleomagnetismo
Il paleomagnetismo studia le variazioni del campo magnetico nel passato.
Evidenza: La direzione della magnetizzazione in antiche rocce è diversa da quella
del campo geomagnetico attuale, come se il Polo nord magnetico avesse cambiato
posizione.
Teoria: Non sono i Poli magnetici a spostarsi ma i continenti a muoversi.
I Poli magnetici sono rimasti all’incirca nella stessa posizione
Variazioni del campo magnetico dal 1590 al 1990.
Il campo magnetico e le inversioni di polarità
Evidenza: molte rocce recenti mostrano la direzione di
magnetizzazione esattamente opposta a quella attuale.
Teoria: il campo magnetico terrestre passa da
“normale” (come oggi) a “inverso”. Queste inversioni di
polarità si ripetono nel tempo.
Scala paleomagnetica delle inversioni magnetiche
«registrate» negli ultimi 5 milioni di anni.
La struttura della crosta
Crosta oceanica e crosta continentale: confronto tra spessori, struttura e
natura.
La struttura della crosta
Distribuzione degli scudi, e relativi tavolati, e delle grandi fasce orogeniche.
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La struttura della crosta
La spinta isostatica è paragonabile, concettualmente, a quella che consente
il galleggiamento di un iceberg.
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La struttura della crosta
Esempio di aggiustamento isostatico in corso: il caso della penisola baltica. La carta
riporta i valori (in metri sul l.d.m.) del sollevamento della Fennoscandia (la regione
che comprende la Penisola scandinava e la Finlandia) negli ultimi 5000 anni.
L’espansione dei fondi oceanici
Schema semplificato del sistema globale di dorsali, fosse e faglie
trasformi.
L’espansione dei fondi oceanici
Ricostruzione della Pangèa e del suo
successivo smembramento secondo
Wegener.
L’espansione dei fondi oceanici
Prove paleontologiche della deriva dei
continenti: la separazione tra Africa e
America Meridionale.
A. Distribuzione attuale dei resti fossili
della pianta Glossopteris (in verde) e del
Mesosaurus (puntinato)
B. Unendo insieme i continenti in cui si
trovano resti della flora a Glossopteris, si
ricompone una grande terra emersa (che i
geologi hanno chiamato continente
Gondwana, dal nome di una provincia
dell’India).
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L’espansione dei fondi oceanici
La Dorsale Medio-atlantica emerge in Islanda. (Icelandic Photo / ZEFA)
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L’espansione dei fondi oceanici
Struttura della litosfera in corrispondenza di una dorsale oceanica.
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L’espansione dei fondi oceanici
Struttura della litosfera in corrispondenza di una fossa oceanica, come
lungo l’arcipelago delle Isole Marianne.
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Le anomalie magnetiche sui fondi oceanici
Un rilevamento sulla Dorsale medio-atlantica a Sudovest dell’Islanda, ha messo in luce uno
schema particolare nella distribuzione dell’intensità del campo.
Le anomalie magnetiche sui fondi oceanici
Lo schema mondiale dell’espansione dei fondi oceanici è messo in evidenza dall’età
dello strato 2 della crosta oceanica (le lave basaltiche sotto i sedimenti), che è stata
determinata in base alle anomalie magnetiche, e controllata in più punti con sondaggi.
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La Tettonica delle placche
Il mosaico di
placche in cui è
suddivisa la
litosfera.
Ogni placca è
delimitata
da una
combinazione di
dorsali, fosse
oceaniche
e faglie trasformi.
(Rielaborato da Press e Siever)
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La Tettonica delle placche
Orogenesi della catena andina, come conseguenza della subduzione della
Placca di Nazca al di sotto della Placca sudamericana.
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La Tettonica delle placche
Un’immagine spettacolare del batolite granitico che affiora in Patagonia, lungo
il tratto più meridionale delle Ande.
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La Tettonica delle placche
Collisione tra due continenti.
A. La parte oceanica di una placca
che trasporta un continente
entra in subduzione sotto una
placca continentale.
B. I due continenti entrano in
collisione.
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La Tettonica delle placche
Un esempio spettacolare delle deformazioni provocate nelle rocce dalle collisioni
tra frammenti di crosta nel corso di un’orogenesi per accrescimento crostale.
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La Tettonica delle placche
Le principali fasi che
caratterizzano l’apertura di un
nuovo oceano.
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La verifica del modello
Il mosaico delle placche e la distribuzione dei vulcani e dei terremoti.
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La verifica del modello
Schema dei rapporti tra vulcanismo e struttura della litosfera.
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La verifica del modello
Confronto schematico fra strutture della litosfera in movimento
e localizzazione degli ipocentri dei terremoti.
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Moti convettivi e punti caldi
Vulcanismo da punto caldo.
Lo schema mostra come si può formare una catena di vulcani in una placca che si
muova sopra l’estremità di un pennacchio ritenuto fisso per tempi lunghissimi.
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