il tempo geologico

Cognome ....................................................................... Nome ............................................................................ IL TEMPO GEOLOGICO L’inizio della nostra civiltà viene fissato intorno 10.000 fa. Quando parliamo delle vicende della nostra storia è perciò naturale considerare il passare del tempo in termini di secoli o millenni. Durante questi intervalli di tempo anche il paesaggio può avere subito una serie di cambiamenti dovuti all’azione di fenomeni geologici. Per fare un esempio, la città di Adria, da cui prende il nome il mare Adriatico, al tempo dei Romani sorgeva sulle sponde del mare. Oggi questa cittadina veneta si trova a qualche decina di chilometri dal mare, le cui rive sono avanzate verso est a causa dei sedimenti trasportati dal fiume Po. Nelle due immagini a sinistra sono state rappresentate le possibili modificazioni di un paesaggio nel corso di circa 10.000 anni. Come si può notare, questi cambiamenti, dovuti essenzialmente a fenomeni di erosione e di sedimentazione oltre che climatici, cioè collegati a forze esogene, non hanno prodotto uno sconvolgimento nello scenario geologico complessivo. Le cose cambiano se proviamo a retrocedere nel tempo di milioni di anni. Per esempio, 4 milioni di anni fa la penisola italiana sarebbe apparsa decisamente diversa, per buona parte sommersa dal mare, anche se il profilo delle Alpi e degli Appennini è chiaramente individuabile. Ora dobbiamo pensare che 4 milioni di anni rappresentano a malapena un millesimo dell’età del nostro pianeta, corrispondenti a meno di un mese della vita di un uomo di 80 anni. Se ci spostassimo con un balzo nel tempo a circa 135 milioni di anni fa, non troveremmo né Alpi né Appennini: al posto del Mediterraneo si estendeva probabilmente un oceano ininterrotto fino ai confini dell’Asia meridionale, dove ora si trova l’Indonesia (Laurasia e Gondwana). Pensare in termini di tempo geologico significa quindi considerare come “normali” intervalli di tempo di decine e centinaia di milioni , se non di miliardi, di anni: solo con queste durate si possono valutare fenomeni spesso lentissimi, che hanno profondamente trasformato (e continueranno a farlo nei millenni a venire) il volto della Terra. A. Cesana COME SI ESPRIME LA SCALA DEL TEMPO GEOLOGICO In che modo si possono suddividere i 4,6 miliardi di anni di età della Terra per potere stabilire una cronologia della storia del nostro pianeta? Prima del XX secolo gli studiosi si basavano sul ritrovamento di fossili, resti pietrificati di organismi vissuti nel passato, rinvenuti in certi tipi di rocce, dette sedimentarie, che possono presentarsi in strati depositatisi gli uni sugli altri in periodi successivi; il ragionamento era il seguente: gli strati di rocce più recenti si accumulano al di sopra di quelli precedenti, perciò i fossili che si trovano in strati sempre più profondi devono essere via via più antichi. In questo modo, i geologi e i paleontologi (studiosi dei fossili) poterono stabilire una datazione relativa (per esempio, affermare che le rocce che contengono un fossile A sono più recenti o antiche delle rocce che contengono un fossile B e così via). In seguito fu scoperto il fenomeno della radioattività e si comprese che poteva essere sfruttato per stabilire, in base a certi calcoli, l’età effettiva, cioè la datazione assoluta della roccia stessa (per esempio, affermare che una roccia si è formata 2 miliardi di anni fa). Combinando queste tecniche di datazione, si è arrivati a fissare una scala del tempo geologico: questa è suddivisa in 5 grandi intervalli di tempo detti ere, di estensione differente, a loro volta divise in intervalli minori detti periodi ed epoche, come indicato nella tabella sottostante che può servire come “calendario” di riferimento. L’ATTUALISMO, CHIAVE PER CAPIRE IL PRESENTE Non è necessario invocare catastrofi per spiegare l’origine dei grandi fenomeni geologici come il sollevamento delle catene montuose o l’apertura degli oceani. Il lunghissimo corso della storia del nostro pianeta rende assolutamente plausibile un’idea formulata nel XIX secolo, nota come principio dell’attualismo. Secondo questo principio, le leggi chimiche e fisiche, le forze agenti ora e quindi visibili e studiabili nel presente, sono le stesse che, prolungando i loro effetti in tempi dell’ordine dei milioni di anni, hanno provocato grandiosi risultati, come montagne, oceani, pianure. Accettare il principio dell’attualismo consente alla ricerca geologica un ribaltamento di prospettiva: invece di aspettare a studiare nello stesso luogo le fasi di un fenomeno geologico, che durerebbe tempi estremamente lunghi, ben al di là dell’esistenza umana, i geologi possono studiare i vari stadi di uno stesso fenomeno contemporaneamente in luoghi diversi. Ad esempio, un accumulo di sedimenti su una spiaggia può essere interpretato come la prima fase nella formazione di una roccia sedimentaria; analogamente, l’erosione subita da una roccia può far pensare che tali frammenti potranno in seguito sedimentare in una spiaggia. LA SUPERFICIE DELLA TERRA: UNA PANORAMICA La superficie terrestre, pari a circa 510 milioni di km2, è ricoperta per circa il 70% (360 milioni di km2) dall’acqua di mari e oceani e per il restante 30% (150 milioni di km2) dalle terre emerse suddivise in grandi blocchi continentali. Il profilo in altezza delle terre emerse, caratterizzato dall’alternarsi di zone pianeggianti, rilievi e avvallamento, varia dal livello del mare fino alla punta massima di 8848 m del monte Everest; il profilo dei fondali oceanici è caratterizzato, oltre che da zone pianeggianti e rilievi, da fosse, che raggiungono la massima profondità nella fossa delle Marianne, situata nell’oceano Pacifico a ‐11.020 m. In media, le terre emerse hanno un’altezza di 820 m, gli oceani una profondità di 3.800 m. Nelle terre emerse e nei fondali oceanici si possono distinguere alcune particolari strutture. STRUTTURE CONTINENTALI La superficie delle terre emerse presenta un andamento assai vario e complesso, tuttavia vi si possono individuare almeno due elementi strutturali fondamentali, formati dalla crosta continentale: i cratoni e gli orogeni. I cratoni costituiscono il nucleo centrale dei continenti, formato dalle rocce più antiche, di età compresa fra 3,8 miliardi e 600 milioni di anni fa. I cratoni (il termine deriva da una parola greca che significa “elementi forti”) sono molto stabili dal punto di vista geologico e comprendono gli scudi, aree pressoché pianeggianti o poco rilevate, come risultato della prolungata azione erosiva delle forze esogene che hanno “spianato” antiche montagne. Ne sono esempi lo scudo canadese, lo scudo brasiliano, lo scudo africano, lo scudo baltico, lo scudo cino‐siberiano e lo scudo australiano. Gli orogeni sono zone instabili, dove agiscono forze endogene che determinano il fenomeno dell’orogenesi, cioè la “formazione di montagne”. Gli orogeni si presentano come fasce di imponenti catene montuose; quelle di più antica origine hanno rilievi non eccessivamente elevati, perché soggetti a una più prolungata opera demolitrice da parte degli agenti esogeni: ne sono esempi i monti della Scozia e della Scandinavia, gli Urali, la catena del Giura tra Francia e Svizzera, i monti Appalachi negli Stati Uniti orientali; gli orogeni più recenti, che hanno iniziato a formarsi circa 70 milioni di anni fa, hanno invece rilievi elevati e forme aspre e aguzze, perché l’erosione ha agito su di essi per tempi più brevi: comprendono le catene montuose più alte del mondo, tra cui le Alpi, l’Himalaya, le Ande e le Montagne Rocciose; in tutte queste zone le forze di deformazione e sollevamento sono ancora in atto. STRUTTURE OCEANICHE Gli elementi strutturali del fondo degli oceani comprendono la piattaforma e la scarpata continentali, le piane abissale, le dorsali e le fosse oceaniche. La piattaforma continentale è la parte dei continenti che, oltre la linea di costa, prosegue in lieve pendio sommersa dal mare, fino a circa 200 m di profondità; è larga in media 70 km (in certi casi si estende per diverse centinaia di chilometri, in altri casi è quasi inesistente); procedendo verso il largo la piattaforma continentale continua con la scarpata continentale, che sprofonda più ripida verso il basso, fino a una profondità di 2000‐3500 m; la piattaforma e la scarpata sono costituite dalla crosta continentale e sono ricoperte da uno strato di sedimenti. Oltre la scarpata continentale inizia la piana abissale (o pianura abissale), che rappresenta il fondo vero e proprio dell’oceano, formato dalla crosta oceanica, anch’essa ricoperta da sedimenti. Lungo la piana abissale si elevano rilievi montuosi isolati, che possono essere di origine vulcanica, talvolta affioranti alla superficie come isole. Le più imponenti strutture dei fondali sono le dorsali medio‐oceaniche, sistemi di montagne o meglio di vulcani, lunghi complessivamente quasi 70.000 km, che si snodano lungo gli oceani Pacifico, Atlantico e Indiano e tutti collegati tra loro. Le dorsali, che si elevano mediamente per 1500‐2000 m dal fondo, in qualche punto arrivano a emergere dall’oceano, formando isole come l’Islanda nell’Atlantico. I vulcani delle dorsali sono in attività e la lava che essi riversano in superficie va a formare continuamente nuova crosta oceanica: i fondali oceanici sono cioè in espansione. Le fosse oceaniche sono depressioni che si aprono nelle piane abissali, sprofondando verso il basso in media per altri circa 5000‐7000 m, raggiungendo profondità anche superiori ai 10 000 m. Possono formarsi lungo il bordo di un continente oppure al largo e in questo caso sono associate ad archi di isole vulcaniche (archi insulari), come il Giappone e le Filippine nel Pacifico o le Antille nell’Atlantico. Le fosse oceaniche rappresentano zone dove la crosta oceanica sprofonda sotto la crosta continentale. VERIFICA DELLE CONOSCENZE LE CARATTERISTICHE FISICHE DELLA TERRA Esercizio 1: scegli il completamento corretto. La litosfera è formata da: †
Crosta terrestre; †
Mantello; †
Parte superiore del mantello e crosta terrestre; †
Parte inferiore del mantello e superiore del nucleo. L’astenosfera è la parte: †
Inferiore della crosta terrestre; †
Inferiore della crosta e superiore del mantello; †
Plastica del mantello; †
Rigida del mantello. Esercizio 2: completa le frasi scegliendo i termini corretti tra quelli elencati sotto. Secondo il principio dell’…………………………………., i blocchi che formano la ………………………………….terrestre galleggiano sulla …………………………………. Fluida e affondano o si innalzano in continuazione per raggiungere una condizione di ………………………………….. [astenosfera – isostasia – crosta ‐ equilibrio] IL MODELLAMENTO DELLA SUPERFICIE TERRESTRE Esercizio 3: scegli il completamento corretto. Le forze esogene si originano dall’energia: Le forze endogene si originano: †
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Dei vulcani; Dell’acqua; Solare; Del vento. Dalle eruzioni dei vulcani; Dall’energia solare; Dal calore interno della Terra; Dai terremoti. Esercizio 4: Associa a ciascuna delle definizioni il termine corrispondente, scegliendolo tra quelli sotto elencati. a.
b.
c.
d.
e.
Zone stabili, nucleo centrale più antico dei continenti. ................................................................................................ Aree pianeggianti all’interno dei cratoni. ....................................................................................................................... Zone instabili dove si formano le montagne. ................................................................................................................. Parte del continente sommersa dagli oceani. ................................................................................................................ Sistemi di montagne e vulcani sottomarini .................................................................................................................... [scudi – dorsali oceaniche – orogeni – piattaforma continentale ‐ cratoni] IL TEMPO GEOLOGICO Esercizio 5: per ciascuna affermazione indica Vero (V) o Falso (F). a.
b.
c.
d.
e.
I fenomeni geologici si manifestano nell’arco di tempi che possono estendersi per milioni di anni. I fossili più antichi si trovano negli strati più superficiali. La Terra si è formata circa 4,5 miliardi di anni fa. La datazione assoluta di una roccia si basa sulla misura di alcuni isotopi radioattivi presenti nella roccia. La scala del tempo geologico è suddivisa in 10 ere. Esercizio 4: realizza lo schema della teoria contenuta in questa dispensa. V V V F F F V V F F