Litosfera: tettonica, terremoti e
vulcani
• La teoria della deriva dei continenti
• La struttura interna della Terra
• La teoria della tettonica
• I terremoti e il rischio sismico in Italia
• Cenni sulla struttura e sull’attività dei
vulcani
Secondo Alfred Wegener i
continenti si sono spostati nel corso
del tempo
Wegener nel 1912 formulò la teoria della deriva dei continenti.
In passato esisteva un unico supercontinente, che egli chiamò
Pangèa circondato da un grande mare, la Pantalàssa.
In seguito i continenti
si sarebbero
allontanati gli uni dagli
altri, comportandosi
come zattere.
2. Le dorsali oceaniche sono
spaccature da cui esce la lava
I fondali oceanici non sono affatto
piatti e lisci, ma presentano vaste
zone pianeggianti intervallate a
lunghe catene montuose chiamate
dorsali oceaniche e a profonde
depressioni, dette fosse.
Le dorsali sono sede di intensa
attività vulcanica, con fuoriuscita di
lava basaltica (fluida).
2. Le dorsali oceaniche sono
spaccature da cui esce la lava
3. La Terra è formata da crosta,
mantello e nucleo
La conoscenza diretta che abbiamo
dell’interno della Terra è limitata a
poche migliaia di metri. Abbiamo
soprattutto prove indirette della
struttura terrestre.
Lo strato più esterno e sottile è la crosta, costituita soprattutto
da silicati di alluminio.
Sotto la crosta c’è il mantello, uno strato prevalentemente
solido formato soprattutto da silicati di ferro e magnesio.
Al centro della Terra vi è il nucleo, in parte allo stato liquido,
composto soprattutto da ferro e nichel.
4. La crosta terrestre può essere
oceanica o continentale
La crosta terrestre corrisponde allo strato superficiale solido
che si trova sopra il mantello.
• La crosta continentale è costituita prevalentemente da
rocce metamorfiche e ignee, ricoperte da rocce
sedimentarie.
• La crosta oceanica è molto più sottile e uniforme ed è
costituita soprattutto da rocce basaltiche.
5. Il mantello è uno strato di rocce
in parte fuse
Il mantello si estende in profondità fino a circa 2900 km ed è
costituito da rocce che contengono ferro e magnesio.
La crosta e la
parte superiore
del mantello
costituiscono la
litosfera.
6. Il nucleo è la parte più interna
della Terra
Il nucleo è il “nocciolo” del pianeta e ha un raggio di circa
3500 km. È costituito da una regione più interna solida,
mentre quella più esterna è liquida.
La composizione chimica
del nucleo è stata ricostruita
analizzando frammenti di
diversi meteoriti.
7. Le discontinuità
discontinuità sismiche: indicano cambiamenti netti di
proprietà fisiche e chimiche
discontinuità di Mohorovičič, o Moho,
separa la crosta terrestre dal mantello litosferico: qui la
velocità delle onde sismiche cambia bruscamente,
indicando un aumento della densità
È a una profondità media di 35-40 km sotto i continenti e di
8-10 km sotto gli oceani.
7. Le discontinuità
discontinuità di Gutenberg
divide il mantello dal nucleo e si trova a circa 2900Km di
profondità
discontinuità di Lehmann
all'interno del nucleo, alla profondità di circa 5000 km
separa il nucleo esterno "fuso" dal nucleo interno "solido”
La sua presenza è dimostrata dall'esistenza di una zona
d'ombra, cioè un'ampia fascia che si estende sulla superficie
del globo nella quale arriva solo una piccola parte dell'energia
delle onde P e dove non si registrano le onde S. Questi
risultati si possono spiegare ammettendo l'esistenza di un
nucleo formato, almeno nella parte esterna, da materiali allo
stato fuso, in cui le onde P perdono velocità e le onde S non
possono propagarsi.
La tettonica delle placche spiega i
fenomeni geologici
I dati raccolti fino alla metà del secolo scorso permisero di
stabilire che non erano i continenti a spostarsi, bensì dei
grandi blocchi di litosfera, chiamati placche.
La teoria della tettonica delle placche sostiene che le rigide
placche della litosfera poggiano sull’astenosfera, sulla quale
sono libere di muoversi e spostarsi in senso orizzontale.
Le placche sono tutte a contatto tra loro, ma possono muoversi
indipendentemente.
La tettonica delle placche spiega i
fenomeni geologici
I moti convettivi sono la causa degli
spostamenti delle placche
Attualmente gli scienziati ritengono che la causa dei
movimenti delle placche litosferiche sia un trasferimento di
calore che avviene all’interno della Terra; poiché le rocce che
formano l’astenosfera sono fuse, il calore proveniente dallo
strato sottostante si trasmette per convezione.
All’interno dell’astenosfera si
formano dei movimenti circolari (celle
convettive) che, come se fossero dei
grandi rulli, spostano le rigide
placche soprastanti.
I moti convettivi sono la causa degli
spostamenti delle placche
Lungo le dorsali oceaniche si forma
nuova crosta terrestre
La spinta laterale generata dalle correnti convettive
dell’astenosfera e la risalita in superficie di magma provocano
uno «stiramento» della litosfera e un progressivo
allontanamento delle due placche vicine. Si formano così i
margini divergenti.
Attualmente i margini divergenti sono soprattutto sottomarini:
la dorsale medio-atlantica, per esempio, si estende per
migliaia di kilometri nell’Oceano Atlantico e determina tuttora
l’allontanamento delle Americhe dall’Africa e dall’Europa.
Lungo le dorsali oceaniche si forma
nuova crosta terrestre
Lungo i margini convergenti si
verifica la subduzione
Quando si ha uno scontro tra una placca oceanica e una
placca continentale, la litosfera oceanica si piega verso il
basso, si immerge nell’astenosfera ed entra lentamente a far
parte del mantello; questo fenomeno si chiama subduzione.
Lungo i margini convergenti si
verifica la subduzione
Poiché la litosfera continentale posta sopra alla zona di
subduzione subisce una forte spinta verso l’alto, sulla sua
superficie si formano pieghe e corrugamenti che danno
origine a catene montuose. Questo processo prende il nome
di orogenesi.
Margini
convergenti
Due placche a
crosta oceanica
Due placche a
crosta continentale
Una placca
continentale e una
oceanica
Margini
divergenti
Allonatanamento di
due placche
litosferiche
Margini
trascorrenti
Le placche scorrono
parallelamente, in
direzioni opposte
I terremoti avvengono lungo i margini
delle placche
La distribuzione dei terremoti, o sismi, non è omogenea su
tutta la superficie terrestre.
Alcune placche si muovono
parallelamente tra loro, ma in
verso opposto, lungo i
margini trascorrenti.
I terremoti avvengono lungo i margini
delle placche
Il punto all’interno della
litosfera dal quale ha origine il
terremoto si chiama
ipocentro; dall’ipocentro
partono le vibrazioni elastiche
dette onde sismiche.
Il punto della superficie terrestre che si trova sulla verticale
dell’ipocentro e che viene raggiunto per primo dalle onde
sismiche viene detto epicentro.
Ci sono diversi tipi di onde sismiche
Le onde longitudinali sono chiamate onde prime (o onde P)
e si propagano producendo compressioni e dilatazioni.
Al passaggio delle onde trasversali, dette anche onde
secondarie (o onde S), le particelle del mezzo attraversato
oscillano su e giù, in direzione perpendicolare rispetto alla
direzione di propagazione dell’onda.
Comportamento plastico della roccia
Applicazione di distensione o di compressione
Distensione
Compressione
Stato di riposo della roccia
Roccia sottoposta ad azione compressiva
Onde P , di compressione o longitudinali (si sviluppano nella direzione di
propagazione)
Se la roccia subisce una deformazione nel senso delle frecce, si generano
onde di taglio che deformano la roccia nel modo seguente:
Onde S, di taglio o trasversali (si sviluppano perpendicolarmente alla direzione
di propagazione)
Onde P (prime, si propagano nei
solidi e nei liquidi)
Onde S (seconde, si propagano
solo nei solidi)
Onde L (longae, superficiali)
le onde di Love (anche dette onde Q (Quer: in tedesco laterale,
di traverso)) sono onde sismiche superficiali che causano uno
spostamento orizzontale della terra durante un terremoto
Le Onde di Rayleigh sono un tipo onde elastiche superficiali che
viaggiano nei solidi. Si generano per fenomeni di interferenza tra
onde P e S.
Al passaggio di un’onda R le particelle di terreno compiono orbite
ellittiche retrograde su un piano verticale lungo la direzione di
propagazione.
Viaggiano solo alla superficie del mezzo.
Tipi di onde sismiche
Quando le vibrazioni prodotte dal terremoto giungono in
superficie, cioè all’epicentro, generano un altro tipo di onde,
le onde superficiali, che si propagano anche per migliaia di
kilometri facendo compiere alle particelle del suolo ampie
oscillazioni sia orizzontali sia verticali.
Queste onde sono le più lente a propagarsi, ma provocando
movimenti sussultori e ondulatori del terreno, sono le
principali responsabili del crollo degli edifici e delle strade.
La forza di un terremoto è
classificata in base alle scale
Mercalli e Richter
L’intensità di un terremoto può essere valutata in base agli
effetti prodotti dal sisma sull’uomo, sugli edifici e, in generale,
sull’area colpita. La scala Mercalli, ideata dal geologo
Giuseppe Mercalli (1850-1914), è suddivisa in 12 livelli, o
gradi, e si basa proprio su questo principio empirico.
La forza di un terremoto è
classificata in base alle scale
Mercalli e Richter
La forza di un terremoto è
classificata in base alle scale
Mercalli e Richter
La scala Richter, detta anche «scala delle magnitudo», si
basa sulla misura dell’energia sprigionata dal terremoto nel
suo ipocentro. Il valore della magnitudo si ottiene
confrontando l’ampiezza delle oscillazioni prodotte dal
sisma in esame con l’ampiezza delle oscillazioni prodotte
da un terremoto campione.
La forza di un terremoto è
classificata in base alle scale
Mercalli e Richter
Altri tipi di terremoto
I terremoti dovuti a movimenti lungo faglie, o terremoti
tettonici sono i più importanti ma non sono gli unici.
•I terremoti vulcanici, legati all'attività vulcanica, sono
dovuti alla risalita del magma entro la crosta terrestre e nel
camino vulcanico; meno frequenti dei precedenti, hanno
ipocentro molto superficiale e si manifestano con sciami di
piccole scosse su aree limitate.
•I terremoti di crollo sono piccole scosse che avvengono
per crollo della volta di grotte o per la caduta di frane (fra i
terremoti di origine naturale, sono i meno frequenti, i più
superficiali e quelli più localizzati).
•I terremoti da esplosione, di origine artificiale, sono
prodotti dalla detonazione di dispositivi chimici o nucleari
L’interno della Terra produce calore
che raggiunge la superficie
A mano a mano che si scende nella litosfera si avverte un
aumento della temperatura; tale variazione, che dipende dalla
profondità, è chiamata gradiente geotermico ed è pari a circa
3°C ogni 100 metri per le prime decine di kilometri.
L’energia che deriva dal
calore interno della
Terra si chiama
energia geotermica.
Gran parte dei vulcani si trova lungo
i margini delle placche
La roccia fusa, o magma, è meno densa della roccia solida;
essa quindi tende a salire in superficie e ad accumularsi
all’interno della crosta terrestre in un serbatoio detto camera
magmatica. Dalla camera magmatica, il magma si dirige
verso l’alto lungo un condotto, il camino, e fuoriesce
attraverso una spaccatura della crosta chiamata cratere.
Quando il magma fuoriesce all’esterno della crosta, prende il
nome di lava, la quale si accumula nella zona circostante il
cratere formando l’edificio vulcanico.
Gran parte dei vulcani si trova lungo
i margini delle placche
