fosse di subduzione

Teoria della
tettonica delle
placche
Che la crosta terrestre non fosse «statica», ma in
evoluzione è un’idea abbastanza recente. Nel XIX
secolo geologi come Lyell, Clarence studiano i
processi di orogenesi, erosione individuando il
fenomeno dell’ Isostasia (movimenti verticali
della crosta).
Tuttavia la vera idea una “Terra mobile” (anche in
orizzontale) nasce intorno al 1910 ad opera di
Wegener teorizzando la “deriva dei continenti”
(1915)
Ad oggi tale teoria è cornferma da tre tipi di
prova:
La concordanza delle coste atlantiche: “incastro” tra
Africa occidentale ed america sud-orientale sia per forma
[già evidenziata nel ‘600 da Francis Bacon] che per
struttura e composizione rocciosa.
Lo studio dei paleoclimi: circa 200/250 milioni di anni
fa, nelle due coste, c’era lo stesso clima caldo umico.
Lo studio dei paleomagnetismi: Le anomalie magnetiche
del ferro in rocce datate 200/250 milioni di anni, porta ad
ammettere una relativa differente posizione
Basandosi sulle prove sopradette, Wegner ipotizzò l’esistenza,
200/250 milioni di anni fa, di un unico supercontinente: la
PANGEA, frammentatasi, poi, negli attuali continenti alla deriva.
Le “zattere galleggianti”
Secondo Wegener, le aree continentali sarebbero
zattere galleggianti alla “deriva” sulle aree
sottostanti aventi densità più alta.
Wegener definiva sial le aree continentali (da Si e
Al, elementi più presenti nelle rocce continentali)
e sima il materiale sottostante più denso (Si e Mg)
che affiorava nei fondali oceanici e che, a suo
parere, costituiva un involucro continuo.
Il meccanismo della deriva
Secondo Wegener, la deriva sarebbe causata dal moto di rotazione
della Terra.
la differente inerzia, dovuta alla diversa densità di crosta e
mantello, permetterebbe velocità di rotazione non uguali.
Tale velocità differenziale causerebbe l’apparente «scorrimento»
del sial sul sima.
Il lavoro di Wegener risultò interessante, ma la sua spiegazione
sulle cause e sul meccanismo del suo venne considerato poco
convincente:
Lo scorrimento avverebbe secondo versi prevedibili, mentre la
deriva dei continenti sembra causata da moti «casuali»
Le scoperte degli anni Sessanta
Grazie a nuovi strumenti e ad avanzate tecniche d’indagine, fu possibile
studiare in maniera innovativa i fondali oceanici.
Ci si accorse che il fondo degli oceani non è stabile ma in continua
evoluzione: la crosta oceanica, si forma e si distrugge in continuazione.
L’idea del fondale in evoluzione nasce proprio dallo studio di due tipi di formazioni
geologiche nei fondali marini:
• Le dorsali oceaniche
• Le fosse oceaniche (o fosse di subduzione)
Dorsali e Fosse di subduzione
Si evidenziò da subito, inoltre, che le dorsali
non hanno una struttura paragonabile alle
catene montuose continentali:
• Sono un’ampia fascia di crosta oceanica
larga dai 1000 ai 4000 Km che si inarca
verso l’alto (Può raggiungere i 3000m)
• Tale fascia è quasi ovunque segnata da un
solco longitudinale largo qualche decina di
Km e profondo 2000-3000m, tale solco è
detto rift valley, e da numerosi solchi
trasversali a distanza pressochè uguali
(faglie trascorrenti).
• Complessivamente, le dorsali, in lunghezza
si estendono per circa 40000km
•
Sono sedi di intensa attività
sismica. Oltre che vulcanica.
La struttura delle
dorsali oceaniche
Espansione dei fondali
Negli ‘60 del secolo scorso, Hess osservò che il fondale oceanico si muove
allontanandosi dai due lati della dorsale.
Ciò fu spiegato con la dimostrazione della risalita di magma femico dalla rift
valley e dai solchi trasversali.
L’osservazione fu confermata da diverse prove
Dho… ho capito!
Le placche si
spostano perché il
fondale marino si
espande!
È proprio così
papi ed eccoti le
prove…
Il fondale ha varie età
• Gli studi sulle dorsali hanno rivelato che lo strato di sedimenti che ricopre il
fondo oceanico aumenta gradualmente di spessore allontanandosi dalla
dorsale.
Questo dato suggerisce che il fondo oceanico sia più vecchio ai margini (dove
si accumula più materiale sedimentario) e più giovane al centro
• Tale ipotesi è confermata anche dalle datazioni paleontologiche dei sedimenti.
Il fondale ha varie temperature
Più caldo in vicinanza delle dorsali, allontanandosi via via si raffredda. Anche
questo è un indizio di «movimento» di espansione
La prova indipendente
Gli ultimi dubbi sulla correttezza del meccanismo di espansione dei fondali
oceanici come base per spiegare la dinamica delle placche fu apportate dal
paleomagnetismo.
Studiando il campo magnetico residuo nelle rocce contenenti materiali ferrosi dei
fondali degli oceani, sono state rilevate anomalie positive e negative. Sono
spiegabili ammettendo i cambiamenti, nel tempo, del magnetismo terrestre
(inversioni periodiche di polarità)
Una volta mappate, le anomalie producono una figura a bande parallele alternate.
Le bande
paleomagnetiche
La causa dell’alternarsi anomalie magnetiche alternate è da
ricercarsi nelle inversioni del campo magnetico terrestre.
• Il materiale lavico ferroso, solidificando, assume un orientamento
dettato dal magnetismo terrestre del momento e lo manterrà invariato
nel tempo.
• Se, poi, il campo magnetico terrestre varia (ad esempio si inverte) la
successiva eruzione porterà a formazione di nuovo fondale con
magnetismo differente (ad esempio invertito) rispetto al precedente.
• Riscontrare quindi bande parallele ai due lati del rift con differenti
anomalie magnetiche indica che il fondale si è indiscutibilmente
formato (e si sta ancora formando) in tempi diversi.
Tutto ciò è noto come prova indipendente
Spiegazione della “Deriva”
• Le colate di lava, fuoriuscendo, scendono dal rilievo della
dorsale nella piana abissale dove, solidificando, formano la
crosta oceanica che ricopre i fondali degli oceani.
• Nel tempo, le colate più giovani spingono lontano dalla
dorsale i prodotti delle colate più antiche causando
l’Espansione del fondale stesso.
• I fondali che si espandono, partendo dalla dorsale, si
dirigono verso i continenti che, a causa della loro spinta,
vanno alla “deriva”.
Come è possibile però?!
Scusa Lisa se fosse così allora il
fondale marino e la Terra si
espanderebbero all’infinito?
DHO!
No papi perché
ci sono le fosse
di subduzione!
Le fosse di subduzione
I fondali oceanici presentano anche le così dette fosse di
subduzione
• Una fossa è una depressione del fondale oceanico relativamente
stretta ma molto profonda (anche più di 10.000 metri).
• Man mano che la crosta oceanica si allontana dalla dorsale essa
diviene sempre più fredda e più pesante e ciò causa la sua
discesa in profondità nella fossa che così si viene a formare
• In queste strutture, quindi, il fondale oceanico tende a
sprofondare (movimento di subduzione) cosa che ne causa la
sua rifusione a causa dell’aumento di pressione e temperatura.
Subduzione
Piano di
Benioff
Il piano di subduzione prende il nome di piano di Benioff e può avere inclinazione
compresa tra 30° e 60°.
Il processo di subduzione avviene con velocità variabile, da pochi millimetri a una
decina di centimetri l'anno.
La crosta oceanica, continuamente formata ai lati delle dorsali viene, quindi,
continuamente distrutta a livello dei margini di subduzione.
Conseguenze del processo di
subduzione
La subduzione implica importanti conseguenze:
– Sismicità: il sottoscorrimento di una placca in un’altra
causa enormi attriti che determinano terremoti (le
regioni vicine alle fosse di subduzione sono altamente
sismiche)
– Vulcanesimo: il materiale in fusione risale sotto forma
di magma e ciò provoca la comparsa di archi vulcanici o
isole vulcaniche
Archi
vulcanici
Se la fossa fiancheggia il margine di un continente lungo questo
margine si innalza una catena di vulcani che individua un arco
vulcanico (es. Ande parallele alla fossa del Perù-Cile)
Isole
vulcaniche
Se la fossa si sviluppa in pieno oceano si forma, parallelamente,
una arco di isole vulcaniche (es. isole Marianne lungo l’omonima
fossa)
1 km
(Faglia di San Andreas)
• Lungo le dorsali oceaniche il magma non
fuoriesce nello stesso tempo e neanche alla
stessa velocità
• Contemporaneamente, quindi, alcune zone sono
attive, con formazione di nuova crosta oceanica,
mentre altre inattive.
• Questa disomogeneità nella dinamica dei
fondali, causa la formazione di numerose
fratture su tutta la crosta: Le faglie trasformi.
Le faglie
Le placche
Tettonica a zolle
La presenza di dorsali oceaniche,
fosse di subduzione e faglie
trasformi dividono tutta la
litosfera in placche (circa 20
delle quali 6 molto grandi)
La teoria della tettonica a zolle sostanzialmente afferma che la crosta terrestre
è suddivisa in zolle le quali, spostate dall’espansione dei fondali oceanici, si
avvicinandosi e allontanano provocando la formazione di rilievi (catene montuose) e
depressioni (oceani) accompagnati da eventi drastici: fenomeni sismici (terremoti e
tsunami) e fenomeni vulcanici.
Il motore della dinamica
terrestre costituito dai
moti convettivi dei vari
strati interni in
particolare del mantello
I moti convettivi del mantello
• La masse calde profonde, tendono a salire verso la superficie
spostando verso il basso il materiale meno caldo, formando, in
questo modo, grandi correnti convettive organizzate in celle
cilindriche.
• Quando una corrente convettiva raggiunge la crosta, la solleva.
La crosta sollevata si assottiglia fino a fessurarsi lasciando
fluire verso l'esterno il magma. Il magma che giunge all'esterno
si raffredda e consolidandosi chiude la fessura.
Le celle convettive
IL meccanismo relativo alla crosta si deve a masse rocciose fuse che, a
livello delle dorsali, si solidificano. Una volta giunte sui fondali marini,
migrano su di essi, sprofondano nelle fosse di subduzione, tornano a
fondersi e riemergono a livello delle dorsali.
•
1
km
•
(Faglia di San Andreas)
•
Le faglie
Lungo le dorsali oceaniche il magma non
fuoriesce nello stesso tempo ed alla
stessa velocità
Questo determina il fatto che, mentre in
una certa zona della dorsale esso causa la
formazione di nuova crosta oceanica in
un’altra si ha un periodo di stasi
Per accomodare gli sforzi generati da
diseguali velocità di espansione dei
fondali si formano, lungo la dorsale e
trasversalmente ad essa, delle fratture
dette faglie trasformi (famosa quella di
S. Andrea dove la zolla pacifica scivola
lungo la zolla americana alla velocità di
circa 5 cm all’anno)