Presentazione di PowerPoint

MOVIMENTI CHE
CARATTERIZZANO
IL PIANETA E IL
SUO SATELLITE
NATURALE; LUNA –
fasi ed eclissi -
STORIA DELLA
GEOLOGIA
LA TERRA E’ UN
PIANETA INSTABILE
-FENOMENI SISMICI
- FENOMENI
VULCANICI
- STRUTTURA
INTERNA DEL
PIANETA
STRATIGRAFIA E
TEMPO
GEOLOGICO: fossili
ed ere geologiche
ATMOSFERA: struttura e composizione;
circolazione
CARTOGRAFIA ( reticolo
geografico, proiezione
cartografico, costruzione di una
carta geografica )
IDROSFERA: oceani, mari e acque
continentali
BIOSFERA
LITOSFERA: minerali e rocce
TETTONICA A PLACCHE COME
TEORIA UNIFICANTE:
- e le forme che ne derivano
- e alcuni esempi di rapporto con le
Scienze della Terra
COME VALUTARE
PERICOLOSITA’ E
RISCHIO IN UN
EVENTO NATURALE
- tsunami
DINAMICA AMBIENTALE
- fattori endogeni
- fattori esogeni
MODELLAMENTO DELLA
SUPERFICIE TERRESTRE
AGENTI - FORME - PROCESSI - FATTORI
CHI
CHE COSA
COME
PERCHE’
• PRIME DISPUTE SULLA STRUTTURA DELLA TERRA
 Sir Francis Bacon
 G.B.Airy
 Antonio Snider-Pellegrini
 Edward Suess
 J.D.Dana
• A. WEGENER E LA TEORIA DELLA DERIVA DEI CONTINENTI
 Taylor e lo scorrimento crostale
 Wegener
 A. Holmes
 H.Benjoff
• HESS E L’IPOTESI DI ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI
o Harry Hammond Hess
• LA TETTONICA DELLE PLACCHE
 Tuzo Wilson
 Jason Morgan
 Fred Vine e Drummond Matthews
Nel 1620, l'astronomo Sir Francis Bacon,
scrisse di una sorprendente conformità dei
margini continentali che si presentava da
entrambi i lati dell’Oceano Atlantico,
concludendo che i due continenti erano come
le tessere di un puzzle, un tempo assemblate
ma che in un qualche modo si erano
successivamente smembrate ed allontanate.
Verso la metà del 1800, gli studi sulla gravità
indicavano che l’Himalaya apparentemente
esercitava un’attrazione gravitazionale molto
inferiore a quella che ci si sarebbe aspettati
dalla sua enorme massa. Divenne convinzione
comune che le rocce più leggere costituenti le
montagne, si spingessero in profondità nella
crosta sottostante
Nel 1855 G.B.Airy formulò l’ipotesi che sotto
la crosta solida della Terra ci sia uno strato di
materiale che si comporta come un fluido ed è
più denso della crosta solida e che può
considerarsi come se galleggiasse su di esso
Nel 1858, un altro studioso, Antonio SniderPellegrini, pubblicò un libro ("La création et
ses mystéres dévoilés") che includeva una
mappa in cui l’America e l’Africa erano
unite. Per la prima volta, su basi scientifiche,
Snider suggerì l’ipotesi che un tempo
l’Europa e le Americhe avessero fatto parte
di un unico continente; egli aveva studiato
fossili di alcune piante vissute 300.000 anni
prima ed aveva notato una certa somiglianza
tra quelli rinvenuti in entrambi i continenti
Nel 1885, un geologo austriaco di nome Edward
Suess fornì ulteriori prove alla teoria sviluppata
da Francis Bacon, attraverso l’analisi di fossili e
suggerì che i continenti dell’emisfero Sud un
tempo dovevano essere stati uniti, poiché
riportavano delle similitudini per quanto
riguardava i fossili rinvenuti; egli parlò di un
unico grande ammasso di terra che chiamò
Dato che, sia Bacon
Gondwana.
che Suess non
seppero spiegare il
meccanismo che
portò allo
smembramento della
massa di terra, la
comunità scientifica
non prese seriamente
in considerazione le
loro teorie.
J.D.Dana – E.Suess : l’orogenesi classica
Le prove che si accumulavano indicavano che i continenti erano costituiti da materiale
meno denso e più leggero rispetto a quello che costituiva i fondali.
Queste osservazioni portarono l’americano J.D.Dana a formulare l’ipotesi del
CONTRAZIONISMO secondo la quale la Terra si raffredda, si contrae per cui la
crosta si piega e si incurva formando le montagne.
Ciò avrebbe dato inizio all’erosione ed al trasporto di roccia dalle zone sollevate ed
alla sua deposizione come sedimento nelle depressioni.
Quindi i sedimenti delle montagne erose si accumulano nel mare, in grandi fosse, le
GEOSINCLINALI; qui si compattano (subsidenza) e sprofondano. Le pressioni
laterali dei continenti fanno riemergere i sedimenti che vengono piegati e aumentano
di spessore. Queste rocce subiscono metamorfismo a causa delle forti pressioni.
Anche E. Suess propose un modello della Terra analogo affermando inoltre che nel
corso della progressiva contrazione e solidificazione della massa fusa, i materiali più
leggeri venivano spostati verso la superficie dando origine a rocce metamorfiche
chiamate SIAL, mentre al di sotto vi erano rocce più dense dette SIMA, ricche di
magnesio, ferro e calcio.
Sia le formulazioni di Dana che quelle di Suess negavano però implicitamente la
possibilità di movimento laterale delle masse continentali attraverso gli oceani.
INDIETRO
Prima di Wegener, il geografo e geologo
americano F.B. Taylor, nel 1910 pubblicò un
articolo in cui sosteneva che l’ipotesi della
contrazione fosse inadeguata a spiegare in modo
soddisfacente la distribuzione delle catene
montuose del Terziario e la loro giovinezza.
Immaginò un massiccio movimento di
scorrimento della crosta terrestre da nord verso
la periferia dell’Asia.
La tesi di Taylor mancava di un punto
importante e cioè il meccanismo del movimento
che produceva lo spostamento delle masse
continentali.
(1880-1930)
L'idea della deriva dei continenti, scrive Wegener nella sua
trattazione "The Origin of Continent and Oceans", "mi si presentò
già nel 1910. Nell'esaminare la carta geografica dei due emisferi,
ebbi l'impressione immediata della concordanza delle coste
atlantiche, ma ritenendola improbabile non la presi per allora in
considerazione. Nell'autunno del 1911, essendomi capitata in mano
una relazione su un antico collegamento continentale tra il Brasile
e l'Africa, venni a conoscenza dei risultati paleontologici ottenuti, a
me ignoti fino allora. Ciò mi spinse a prendere in esame i dati
acquisiti nel campo geologico e paleontologico riferentesi a questa
questione: ora, le osservazioni fatte furono così notevoli che si
radicò in me la convinzione dell'esattezza fondamentale di
quell'idea. Idea che resi nota per la prima volta il 6 gennaio 1912, in
una conferenza tenuta alla Società Geologica di Francoforte sul
Meno su: "La formazione dei continenti e degli oceani in base alla
geofisica".(1) A questa conferenza ne seguì il 10 gennaio una
seconda su: "Gli spostamenti orizzontali dei continenti " che tenni
alla Società per il Progresso delle Scienze naturali di Marburgo."
Alfred Wegener intorno al 1912 inquadrò in una teoria organica i dati in
parte già noti e discussi : la “ Deriva dei continenti ”.
Egli osservò la forma dei continenti, in particolare dell’Africa e
dell’America del Sud: se noi ritagliassimo l’America meridionale e l’Africa
e le accostassimo, vedremmo che i due continenti combacerebbero
perfettamente come se fossero due enormi tessere di un puzzle.
Wegener ipotizzò che i due continenti un tempo fossero uniti in un unico
grande blocco.
Questa affermazione implicava una conseguenza molto importante: se un
tempo erano uniti, vuol dire che i continenti possono muoversi
orizzontalmente e andare alla deriva, come se fossero delle enormi zattere.
Egli propose quindi un’idea di superficie terrestre in movimento, in
evoluzione, con i continenti “alla deriva” negli oceani, come pezzi di un
primigenio, unico continente: questo supercontinente fu denominato
PANGEA.
Secondo lo scienziato tedesco, fino a 200 milioni di anni fa esisteva un unico
grande continente: la Pangea, circondato da un unico grande oceano: la
Pantalassa.
Wegener ricostruì la Pangea accostando fra loro le sagome dei continenti.
Secondo la sua teoria, 220 - 200 milioni di anni fa, il grande continente
Pangea cominciò a lacerarsi, seguendo un movimento distensivo che si
protrasse per qualche decina di milioni di anni, in due blocchi chiamati
rispettivamente Laurasia (formato da Europa, Asia e America
settentrionale) e Gondwana (costituito da America meridionale e Africa),
separati da un oceano chiamato Tetide. A partire da questa primordiale
scissione, la Laurasia andò alla deriva verso Nord, mentre il blocco AfricaAmerica del Sud si staccò dal blocco Australia-Antartide.
Intorno a 190 milioni di anni fa, un evento simile a quello che aveva diviso
in due la Pangea, interessò una zona del continente Gondwana e intorno a
80 milioni di anni fa, la frattura che aveva originato l'Atlantico meridionale
cominciò a propagarsi anche verso Nord. Il continente settentrionale venne
diviso in due blocchi: il Nord-America e l'Eurasia e fra i due continenti si
aprì l'Atlantico settentrionale.
INDIETRO
EPPUR SI MUOVE!
INDIETRO
PROVE DI WEGENER:
 Prove geologiche:
forme dei continenti combacianti; alcune catene montuose di un
continente sembrano la continuazione di quelle di un altro continente ora lontano.
 Prove paleontologiche: fossili di una stessa specie trovati in continenti oggi lontani tra loro
a testimoniare la loro passata unione, es. fossili del rettile Mesosaurus (vissuto circa 270 milioni di
anni fa) ritrovati sia in Sud America che in Africa; fossili della felce Glossopteris distribuiti in
regioni molto lontane (America del Sud, Sud Africa, India, Antartide, Australia) a testimoniare che
un tempo questi continenti erano uniti tra loro.
 Prove climatologiche: circa 250 milioni di anni fa c’erano ampie distese di ghiaccio nella
parte sud-orientale dell’America del Sud, nella parte meridionale dell’Africa, in alcune zone
dell’Australia e dell’India. L’ipotesi più semplice per spiegare questa distribuzione dei ghiacciai è
quella che in quel periodo i continenti erano uniti e tutte quelle zone si trovavano in corrispondenza
del Polo Sud.
Il limite della teoria di Wegener fu quello di non riuscire a definire
quale fosse il motore che muoveva i continenti portandoli “alla
deriva”.
…scrive egli stesso: “ Il Newton della teoria della deriva non è ancora apparso…è
probabile che la soluzione completa del problema delle forze motrici sia ancora lontana a
venire, perché significa districare un groviglio di fenomeni interdipendenti in cui spesso è
difficile distinguere la causa dall’effetto ”
Formulò tuttavia alcune
ipotesi indicando due
possibili componenti;
una forza di fuga dei
poli per spiegare i
movimenti dei
continenti verso
l’equatore e una forza di
marea per spiegare la
deriva verso ovest dei
continenti americani
L’obiezione più forte fu comunque quella che sottolineava
l’incompatibilità tra il movimento continentale e le idee accettate
sulla struttura della crosta.
ANCHE SE I CONTINENTI ERANO ZATTERE DI SIAL
GALLEGGIANTI SUL SIMA, QUALE FORZA ERA IN
GRADO DI SUPERARE L’ENORME ATTRITO E DI
SPINGERLI LUNGO LA SUPERFICIE TERRESTRE ?
Con l’aiuto delle onde sismiche, gli scienziati compresero
che il mantello non era costituito da roccia solida e che,
dunque, poteva muoversi e nel 1928, Arthur Holmes
propose un meccanismo che consentiva il movimento dei
continenti a seguito di questa nuova scoperta.
Egli ipotizzò che il calore intrappolato nella Terra
originasse delle correnti convettive, vale a dire aree dove i
fluidi al di sotto della crosta terrestre ascendono, si
spostano lateralmente e discendono; le correnti
ascenderebbero sotto i continenti, si espanderebbero ed
infine discenderebbero sotto gli oceani.
Sfortunatamente Wegener morì nel 1930 e non ebbe
l’opportunità di adattare la teoria sviluppata da Holmes
alle sue idee sulla deriva dei continenti ma nonostante
tutto la sua teoria e le prove da lui apportate non furono
completamente abbandonate nemmeno a seguito della sua
morte e per i successivi 40 anni l'idea della deriva dei
continenti fu oggetto di un "caldo" dibattito.
Nel 1940 Hugo Benjoff tracciò la posizione dei sismi profondi ai
margini dell'Oceano Pacifico. La sua carta indica una catena di
sismi che oggi è conosciuta come "Anello di fuoco del Pacifico"
ed a partire da essa gli scienziati hanno tracciato la
distribuzione dei vulcani e dei sismi nel mondo.
L’analisi sistematica dei sismi profondi permise di comprendere
che essi non avvenivano casualmente sopra la superficie
terrestre ma erano concentrati lungo vere e proprie linee,
localizzate sulla crosta terrestre e corrispondenti al sistema
mondiale delle dorsali e delle fosse oceaniche.
Il fatto che la distribuzione dei
sismi e dei vulcani fosse simile al
sistema di dorsali, indicò a
Benioff che la litosfera terrestre
era divisa in sezioni.
( Harry Hammond Hess 1906-1969 )
Nel 1962 pubblicò la propria ipotesi circa
l’espansione dei fondali oceanici in un
documento intitolato “ History of ocean basins ”
che contribuì a fornire ulteriori conferme alla
teoria della deriva dei continenti
“ Le dorsali medio oceaniche- scrive Hess in relazione al rapporto con la deriva- potrebbero
rappresentare i resti dei lembi ascendenti delle celle convettive, mentre la fascia circumpacifica di
deformazione e vulcanismo rappresenta i lembi discendenti. La Dorsale Medio-Atlantica è in posizione
mediana perché le aree continentali sui due lati si sono allontanate alla stessa velocità…Non è
esattamente la stessa cosa nella deriva dei continenti. I continenti non avanzano attraverso la crosta
oceanica spinti da forze ignote, ma piuttosto si lasciano trascinare passivamente sul materiale del
mantello (come se si trattasse di un nastro trasportatore) quando sale alla superficie in corrispondenza
della cresta della dorsale e se ne allontana muovendosi lateralmente. ”
Nel 1962, Harry Hess propose un'idea radicale per spiegare la topografia del fondale
oceanico e l'attività che esiste lungo le dorsali e le fosse, suggerendo che nuova crosta
oceanica si origina dalle rift (spaccature) delle dorsali oceaniche ed il fondale e la roccia
sottostante sono formati proprio dal magma che risale dalle profondità della Terra. Questo
spiegherebbe perché il sistema della dorsale è composto da rocce basaltiche, ovvero da rocce
di origine vulcanica.
Hess propose inoltre che il fondale muovendosi lateralmente si allontana dalla dorsale e
sprofonda in una fossa lungo il margine del continente; per esempio la crosta originatasi
dalla East Pacific Rise, una dorsale oceanica presente nel Pacifico orientale, affonda nella
fossa adiacente alle Ande nel lato occidentale del Sud America.
Nel modello di Hess, le correnti convettive nell'astenosfera spingono il fondale oceanico
dalle dorsali alle fosse; tuttavia queste correnti dovrebbero spostare anche i continenti
poiché sia i continenti sia l'oceano fanno parte della stessa litosfera.
La teoria dell'espansione dei fondali sviluppata da Hess ebbe successo dove Wegener fallì.
Non si pensò più che i continenti attraversassero la crosta oceanica ma furono considerati
parte di placche che si muovono sulla "soffice" e plastica astenosfera. Inoltre il movimento
di allontanamento del fondale dalla dorsale, contribuì anche a spiegare la distribuzione dei
sismi e dei vulcani scoperta da Benioff, infatti, quando la litosfera sprofonda a livello delle
fosse nell'astenosfera, si originano sismi e vulcani poiché le placche oceaniche dense (fatte
da rocce basaltiche) vengono spinte sotto le placche continentali meno dense (fatte di rocce
costituite per lo più di materiale granitico). L'immersione delle placche di subduzione,
motiva la distribuzione dei sismi e dei terremoti.
Nel 1965, le idee della deriva dei continenti e dell'espansione dei
fondali furono integrate nel concetto di Tettonica a placche da
Tuzo Wilson.
La tettonica divide lo strato superficiale della Terra in dodici
placche litosferiche distinte, ognuna di circa 45-65 miglia.
Queste placche
fluttuano sulla
sottostante
astenosfera che,
riscaldata dall'interno
della Terra e divenuta
plastica, si espande,
diventa meno densa e
si solleva.
Incontrando la
litosfera devia e
trascina le placche
lateralmente finché si
raffredda e si
condensa deviando
nuovamente per
completare il ciclo.
Wilson fu il primo ad utilizzare il
termine placche, ma la formulazione
teorica completa ed il suo sviluppo
furono opera del geofisico americano
Jason Morgan
Il movimento della placca è lento in termini di anni umani: circa 2 cm all'anno. Le
placche interagiscono allontanandosi una dall'altra, scorrendo lateralmente o
convergendo, cosa che comporta che una placca venga spinta sotto l'altra, oppure
si corrugano dando origine a catene montuose.
La teoria della tettonica a placche doveva essere verificata affinché venisse
accettata dalla comunità scientifica. La prova che il fondale oceanico si espandesse
arrivò dal rilevamento di particolari disegni magnetici e nel 1963 Fred Vine e
Drummond Matthews svilupparono una teoria per spiegare il pattern zebrato
delle anomalie magnetiche.
Proposero che i minerali ferrosi contenuti nella lava, eruttata in diversi momenti
lungo la rift della dorsale, conservassero e registrassero in modo permanente le
caratteristiche che il campo magnetico presentava in quel momento ed in quel
luogo; ad esempio la lava eruttata quando il Polo Nord si trovava nell'emisfero
Nord, riportava una polarità positiva, al contrario, lava eruttata quando il Nord
magnetico era nell'emisfero Sud riportava una polarità negativa.
Vine e Matthews proposero che la lava eruttata sul fondale oceanico in modo
simmetrico rispetto alla rift, si solidificasse e si allontanasse prima che venisse
eruttata nuova lava. Se il campo magnetico si è invertito nel tempo intercorso tra
le due eruzioni, le due colate di lava daranno origine ad una serie di bande
parallele caratterizzate da proprietà magnetiche differenti.
L'abilità di Vine e Matthews nello spiegare il pattern delle anomalie magnetiche
del fondale fornì la prova che il fondale si espandeva dalle dorsali.
TORNA ALL’INDICE
…è UNA LUNGA STORIA!
Terra
pianeta roccioso
rocce
litosfera
litosfera
involucro più esterno del globo
VIAGGIO
AL
CENTRO
DELLA
TERRA
Nucleo:
• alta densità
• metalli pesanti ( Fe, Ni )
• temperatura elevata
(migliaia di gradi)
• > press. Nel nucleo int.
• raggio 3500 Km
Mantello:
• silicati di tipo “pesante” (Si
e O + Fe e Mg)
• solido e rigido al di sotto
della crosta e per quasi tutto
il suo spessore ma tra 100 e
200 Km di profondità c’è una
fascia a comportamento più
fluido e plastico – astenosfera
• spessore di 2850 Km
Crosta:
• silicati di tipo “leggero” (Si e
O + Al)
• spessore variabile (tra i 5 e i
70 Km) mediamente 35 Km
• crosta + parte superiore del
mantello = litosfera (rigida e
fragile)
• la litosfera è divisa in
placche
PRINCIPALI ELEMENTI CHIMICI DELLA CROSTA TERRESTRE
Insieme di minerali
Spesso le masse rocciose non sono
visibili perché ricoperte dal suolo, il
sottilissimo manto superficiale che
separa la sfera rocciosa solida
dall’atmosfera; in genere è anche
presente la vegetazione che affonda
nel suolo le proprie radici e vela
ulteriormente le rocce.
Altre volte il suolo e la roccia sono
coperti dalle acque, come avviene
nei laghi, nei mari e negli oceani.
Nel loro complesso i processi che hanno portato
alla formazione delle rocce sono riconducibili a
tre tipi fondamentali dai quali derivano 3 gruppi
principali di rocce :
METAMORFICHE
IGNEE
Raffreddamento e
solidificazione di
rocce fuse (o
magmi) ad alta
temperatura (5001300 °C)
SEDIMENTARIE
Trasformazione di rocce
preesistenti che si vengono
Accumulo, consolidamento e
a trovare in condizioni
cementazione di materiali di
ambientali diverse da quelle
origine diversa, come frammenti
originarie. Aumento di
di altre rocce o resti di
temperatura e pressione che
organismi.
induce in rocce
Si formano sulla superficie
sedimentarie e ignee
terrestre a scarsa profondità
profonde modificazioni
(fino a circa 10 Km) dove
tanto da formare rocce
temperatura e pressione non
completamente diverse e
sono molto elevate
nuove
IGNEE + METAMORFICHE
> Parte della CROSTA
Le troveremo soprattutto in profondità
SEDIMENTARIE
Sono le più abbondanti in
affioramento cioè in
superficie dove spesso
ricoprono le altre rocce
Le sedimentarie sono spesso i principali costituenti
delle catene montuose, dove gli strati sedimentari
appaiono deformati, piegati e spezzati dalle forze che
li hanno sollevati
AMBIENTE GEODINAMICO DI
FORMAZIONE
ROCCE
Costituite da un solo tipo di
minerale (es. CALCARE --- spesso è formato solo da
CaCO3 che nella forma
cristallina si chiama
calcite)
Altre sono costituite da vari minerali (es.
GRANITO --- feldspato, mica, quarzo)
• se i minerali sono ben visibili a occhio
nudo ( ROCCIA
MACROCRISTALLINA; es.Granito)
• se i minerali non sono visibili a occhio
nudo (ROCCIA
MICROCRISTALLINA; es.Basalto)
La Terra ha circa 4,6 miliardi di
anni.
L’età media delle rocce della
superficie terrestre è di circa 1.8
miliardi di anni.
Come mai le diverse rocce che
troviamo sul nostro pianeta non
hanno la stessa età ?
Milioni di anni
5000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
4.600
età della Terra
vita media di una
roccia
comparsa
dell'uomo
vita media
dell'uomo
1.800
4
8 x 10 -5
eventi
Mentre gli elementi chimici che formano le rocce sono gli
stessi che erano presenti anche nella Terra primitiva, nel
corso delle ere geologiche le vecchie rocce si sono
trasformate (…e si trasformano continuamente ) in nuove
rocce, prendendo parte ad un grande ciclo continuo: il
CICLO DELLE ROCCE
FORZE CHE ALIMENTANO IL CICLO
Agenti atmosferici
Calore interno della Terra
FASI:
SEMPLIFICAZIONE ESTREMA DEL CICLO
1 2 3 4
DEGRADAZIONE ATMOSFERICA ED EROSIONE
Rocce ignee
vulcaniche
Deposizione negli oceani e sui continenti
Rocce sedimentarie
granito
arenaria
Rocce ignee
Rocce metamorfiche
sedimenti
metamorfismo
gneiss
Rocce ignee
plutoniche
CALORE E
PRESSIONE
mantello
TORNA ALL’INDICE
Calore interno
arenaria
gneiss
granito
TORNA ALL’INDICE
ANALIZZIAMO LE
SINGOLE ROCCE
Le rocce superficiali ( vulcaniche
e sedimentarie ) sottoposte
all’erosione dell’aria e dell’acqua,
gradatamente si sgretolano e si
trasformano in detriti. Questi
detriti, trasportati dai fiumi ,dai
ghiacciai, dal vento, sono
depositati nei mari, dove formano
sedimenti
PROCESSO SEDIMENTARIO
I sedimenti depositati sul
fondo e compressi dal peso
dei nuovi materiali che
vanno accumulandosi al di
sopra di essi, sono
compattati e cementati
assieme (diagenesi);
formano così una nuova
roccia sedimentaria
PROCESSO METAMORFICO
La nuova roccia viene
spinta dai movimenti della
litosfera più in profondità;
qui, sottoposta ad alte
temperature e pressioni, si
trasforma in roccia
metamorfica
PROCESSO MAGMATICO
Infine, se la roccia metamorfica
viene trasportata ad una
profondità tale da fondere per
effetto del calore, perde
completamente la sua
“fisionomia” originaria, per
diventare magma. Risalendo, il
magma potrà solidificare in
profondità nella crosta terrestre o
effondere in superficie. Si
formeranno così altre rocce ignee
e il ciclo si chiude
…da un punto di vista chimico
… da un punto di vista fisico
… alcuni esempi
TORNA AL CICLO LITOGENETICO
• sono fatte tutte da silicati
• soprattutto Si e O a cui si legano Al, Fe, Mg, Na, K
• silicio + ossigeno = SiO2 ( ossido di silicio o SILICE)
• % in silice > 65%
ROCCE IGNEE ACIDE
• dette anche sialiche (Si e Al)
• colore chiaro
• % in silice < 52%
ROCCE IGNEE BASICHE
• femiche ( Fe e Mg)
• colore scuro
ROCCE IGNEE NEUTRE
• % in silice intermedia
MAGMI ACIDI ( che danno origine alle rocce sialiche)
Sono
generalmente
più densi e
viscosi dei
MAGMI
BASICI
che danno
origine alle
rocce femiche
ROCCE IGNEE o MAGMATICHE ( si formano in seguito a
solidificazione del magma o delle lave)
65% delle rocce
della litosfera
PLUTONICHE
(o INTRUSIVE)
Se il consolidamento è
avvenuto per lento
raffreddamento di masse
magmatiche al di sotto
della superficie terrestre
(circa 500-600 metri di
profondità)
• hanno una grana più
grossolana con cristalli
ben visibili a occhio nudo
(quarzo,feldspati,miche,
anfiboli, pirosseni)
• cristallizzazione lenta che
darà origine a rocce con
struttura “olocristallina”
IPOABISSALI o
SUBVULCANICHE
Sono rocce che si
sono intruse a
livello superficiale
della crosta
terrestre sotto
forma di filoni,
camini(plugs) e
piccole masse
• profondità
intermedie tra le
rocce intrusive ed
effusive
• grana minuta e
cristalli delle
medesime
dimensioni
VULCANICHE
(o EFFUSIVE)
Se derivate da rapido
raffreddamento e degassazione di
lave defluite in superficie a seguito
di manifestazioni vulcaniche
• cristallizzazione rapida in cui si
formano cristalli piccoli
• rocce con struttura porfirica :
pochi cristalli ben formati
(fenocristalli) in una matrice
microcristallina o addirittura
abbiamo rocce con struttura
vetrosa (es. ossidiana)
• nel caso in cui vengano eruttate in
acqua i cristalli non si formano
affatto e il consolidamento avviene
allo stato vetroso
DIATREMI
PILLOWS- lava a cuscini
La Devil’s Tower si trova nel
Wyoming (USA): si tratta di una
formazione rocciosa costituita
da basalto con fessurazione
colonnare, risultato del
consolidamento del magma
all’interno di un camino
vulcanico.
Il raffreddamento della lava
produce spesso un tipo di
fessurazione detta prismatica o
colonnare: le foto mostrano un
insieme di colonne prismatiche
esagonali che si sono sviluppate in
una colata lavica.
Se la lava si
frantuma in grossi
blocchi poliedrici
viene chiamata "lava
a blocchi".
Se la superficie
delle colate è liscia,
con una
terminologia
hawaiana si parla
di lava "pahoehoe".
Quando la lava ristagna
in corrispondenza della
bocca vulcanica, si
formano accumuli di
varie forme e dimensioni,
detti duomi o cupole di
ristagno.
Quando la lava arriva a
contatto con l’acqua, per
esempio durante le effusioni
sottomarine, si formano
strutture particolari che, per la
loro forma tondeggiante,
vengono dette "a pillow"
(cuscino).
GRANITI : rocce sialiche più comuni;
rocce acide intrusive; macrocristalline;
principali minerali presenti:
feldspato,quarzo,mica
Monte Bianco
Monte Bianco
Adamello
BASALTI : rocce
femiche più
comuni, sono rocce
basiche effusive,
microcristalline
Sicilia – area
dell’ETNA : è
formata da
successive colate di
lave basaltiche
CROSTA CONTINENTALE : formata da
rocce più leggere e spesse con prevalenza di
rocce di tipo acido granitico
CROSTA OCEANICA : più pesante e sottile
con rocce prevalentemente di tipo basico
basaltico
SI POSSONO AVERE ANCHE ROCCE
INTRUSIVE BASICHE ED EFFUSIVE
ACIDE
Esempi:
GABBRI
Intrusive basiche
(stessa composizione
del basalto)
Grossi cristalli verdi ( minerali
chiamati pirosseni) e cristalli
chiari (minerali chiamati
plagioclasi)
Oppure…
PORFIDO
Usato ad esempio per
la pavimentazione
delle strade
Effusiva acida :
stessa composizione
del granito
In alcune rocce effusive derivate da magmi
particolarmente acidi e viscosi, la
cristallizzazione è stata talmente scarsa che in
pratica la roccia si è solidificata in una massa
omogenea a struttura vetrosa nella quale
manca una struttura cristallina
OSSIDIANA
POMICE : roccia effusiva acida
Cave di pomice - Lipari
• ambiente di origine: superficie terrestre o sottosuolo a bassa
profondità (pochi Km)
• si formano a T e P basse
• sono solo l’ 8% ma rappresentano i ¾ della copertura
superficiale della Terra … sono quindi quelle che vediamo più
frequentemente
• formano uno strato molto sottile mentre il resto dello
spessore della crosta è formato in prevalenza da rocce ignee e
metamorfiche
DIAGENESI
LITIFICAZIONE
compattazione e
formazione della
cementazione
roccia
Precipitazione tra i granuli di composti
Compressione dei sedimenti e conseguente
chimici che fanno da cemento (SiO2 e
riduzione degli spazi tra i granuli
CaCO3)
EROSIONE
TRASPORTO e
DEPOSITO
AMBIENTE DI SEDIMENTAZIONE
SILTITI (silt
cementato)
ARGILLITI
(argille
cementate)
PELITI o LUTITI (diam.
< 1/16 mm)
GHIAIA
Clasti non
cementati
PIETRISCO
CONGLOMERATI
(diametro clasti >
2mm)
ARENITI (diam. Clasti
tra 2 e 1/16 mm)
Clasti
cementati
BRECCE
(spigoli
arrotondati)
PUDDINGHE
(spigoli vivi)
SABBIE(clasti
non cementati)
da carbonato di
calcio (CaCO3)
Accumulo e
stratificazione di
cenere, lapilli, etc
provenienti dalle
eruzioni
vulcaniche
TUFO
da sali marini
(EVAPORITI)
ARENARIE(clasti
cementati)
TRAVERTINO
(ambiente fluviale)
ALABASTRO (caverne)
PIROCLASTICHE
ROCCE CARBONATICHE
(fossili+matrice di
CaCO3+cemento a
composizione variabile)
ROCCE SILICEE
(SiO2 – SELCI)
Dolomia
calcarea
Conchigliari (conchiglie di CALCARI ORGANOGENI
(prevale il
molluschi)
carbonato di
magnesio)
• ammonitici
Di scogliera (scheletri Calcari dolomitici (carbonato di
•nummulitici
di coralli)
calcio+ carbonato di magnesio)
STALATTITI e
STALAGMITI (grotte)
SALGEMMA (NaCl)
GESSO (solfato di calcio)
SPONGIOLITI (spugne)
RADIOLARITI (radiolariprotozoi)
DIATOMITI (diatomee-alghe)
CONGLOMERATI
BRECCIA
PUDDINGA
ARENARIE
ARGILLE
STALATTITI E STALAGMITI
GESSO
SALGEMMA
ALABASTRO
TRAVERTINO
TUFO
VULCANICO
SELCE
DOLOMITI
DOLOMIA del Trentino
ROCCE ORGANOGENE : barriera corallina(i reef)
LUMACHELLE
CALCARE
CALCARE A NUMMULITI
TORNA AL CICLO
LITOGENETICO
Sono rocce ignee o sedimentarie trasformate in altre rocce in
seguito all’aumento di P e T dovuto alla loro “sepoltura” e
“cottura” in profondità
Ambiente di formazione: all’interno della crosta terrestre a profondità
intermedia (alcune decine di Km) dove le T e P sono elevate ma la temperatura
non è ancora così alta da far fondere i minerali
METAMORFISMO REGIONALE
METAMORFISMO di CONTATTO
Legato a spinte prodotte dai moti
delle placche litosferiche e riguarda
masse rocciose di ampi territori
Deriva dal contatto di rocce preesistenti
con magma incandescente e riguarda
brevi strati di roccia
GNEISS
ARDESIE
derivano dal granito
derivano dalle argilliti
MARMO
da trasformazione
del calcare
assumono un aspetto lamellare detto anche SCISTOSO (nel corso del
metamorfismo i minerali tendono ad orientarsi su piani paralleli)
In altri casi, sempre a causa di variazioni di temperatura e pressione, i minerali
possono ricristallizzare formando granuli di grosse dimensioni. Es GNEISS
OCCHIADINI (con grossi granuli di feldspato di forma lenticolare)
GNEISS
GNEISS OCCHIADINI
MARMI
SCISTI
ALPI : masse di GNEISS
CERVINO
GRAN
PARADISO
MONTE ROSA
APPENNINO : Alpi Apuane
TORNA AL CICLO LITOGENETICO
• …e le forme che ne derivano
• …e alcuni esempi di rapporto con le Scienze
della Vita
Se immaginiamo di sezionare la Terra, è possibile riconoscere un sottilissimo
strato esterno detto CROSTA TERRESTRE , al di sotto del quale si trovano
MANTELLO e NUCLEO.
La crosta terrestre è lo strato più esterno, quello su cui noi camminiamo e su cui
si svolgono le attività degli organismi viventi. E’ composto da materiali solidi: le
rocce.
CONTINENTALE
CROSTA TERRESTRE
( forma i continenti; spessa mediamente 35 Km ma può
raggiungere 60-70 Km in corrispondenza delle catene
montuose)
OCEANICA
( forma i fondali degli oceani e dei mari; mediamente lo
spessore è di 10 Km ed è più densa rispetto alla
continentale)
Il passaggio dalla crosta al mantello è segnato dalla discontinuità di
Mohorovicic’ (legata al cambiamento di velocità delle onde P in
prossimità di questa superficie).
CROSTA TERRESTRE + PARTE SUPERFICIALE DEL
MANTELLO =
LITOSFERA
La Litosfera si comporta rigidamente se sottoposta a tensioni.
Il MANTELLO ha uno spessore di circa 2900 Km. E’ formato da
rocce parzialmente fuse che alimentano il magma.
La parte del mantello superiore a contatto con la litosfera
forma l’ ASTENOSFERA ( che ha un comportamento
plastico ).
Il passaggio da mantello a nucleo è segnato dalla
MANTELLO
discontinuità di Gutenberg.
Il nucleo ha uno spessore di circa 3470 Km ed è composto da
una parte esterna liquida e da una parte interna solida.
Nel passaggio dalla crosta al nucleo si osserva un
SUPERIORE
progressivo aumento della densità dei materiali, della
pressione e della temperatura.
Nel mantello, che ha un comportamento plastico,
avverrebbero fenomeni di CONVEZIONE tipici dei fluidi.
Se riscaldiamo un fluido esso si espande diventando meno
denso rispetto al materiale circostante e tende quindi a
salire. Il materiale più freddo tenderà invece a scendere
instaurando così un circolo che prende il nome di CELLA
CONVETTIVA.
Queste correnti sono responsabili della DERIVA DEI
CONTINENTI e della TETTONICA DELLE PLACCHE e
forniscono magma ai vulcani e alle dorsali oceaniche.
INFERIORE
Negli anni ’60 e ’70 si realizza quella rivoluzione scientifica delle
scienze della Terra che va sotto il nome di Tettonica a placche o più
propriamente TETTONICA GLOBALE, proprio perché cerca di
inquadrare e spiegare tutti i fenomeni geologici del pianeta
(continenti, oceani, catene montuose, vulcani, terremoti, dati
paleontologici, paleoclimatici, paleomagnetici, ecc…).
Furono gli scienziati Morgan e McKenzie che, nel 1967, formularono
questa teoria che è considerata una teoria unificante poiché permette
di spiegare molti fenomeni che apparentemente sembrano non avere
alcuna relazione tra loro: per esempio, la distribuzione dei fenomeni
vulcanici e sismici, la localizzazione delle catene montuose, ecc…
Secondo la teoria della tettonica delle placche (o zolle), la litosfera
non forma un guscio continuo, ma si presenta fratturata, divisa in
una serie di zolle o placche. Le zolle galleggiano sulla sottostante
astenosfera e sono in continuo movimento, trascinando con sé i
continenti.
Sono state individuate complessivamente una ventina di zolle, di cui
sette più grandi e le altre di minore estensione.
LA CROSTA TERRESTRE E’ IN CONTINUO MOVIMENTO,
IN CONTINUA EVOLUZIONE
Ma qual è il motore, la causa
che determina il movimento
di queste zolle e di
conseguenza dei continenti a
queste associati ?
La causa sono proprio quei moti
convettivi presenti nel mantello che
determinano la risalita del magma
verso la litosfera (più caldo e quindi
più leggero) e del suo ritorno verso
l’astenosfera (più freddo e quindi
più pesante).
Questi moti convettivi stabiliscono
nel mantello un movimento ciclico
nei materiali fluidi responsabile del
lento spostamento delle zolle.
Naturalmente il movimento delle
zolle è molto lento, dell’ordine di
pochi centimetri l’anno.
Tutti i margini tra le placche coincidono con le
principali zone sismicamente attive della Terra.
TRE TIPI DI MOVIMENTO
SCONTRO
SCORRIMENTO
ALLONTANAMENTO
ALLONTANAMENTO…
delle placche
SI FORMA NUOVA CROSTA
Lo spazio che si forma tra le due zolle che si allontanano, lascia posto
alla fuoriuscita del magma proveniente dal mantello che giunto in
superficie solidifica formando nuova crosta e determinando per
esempio l’espansione dei fondali oceanici. Questo allontanamento
porta alla formazione delle cosiddette dorsali oceaniche (es. dorsale
medio-atlantica).
I margini di queste zolle vengono detti margini di accrescimento o
costruttivi (perché si forma nuova crosta terrestre) o margini
divergenti (poiché lungo questi margini le zolle divergono, cioè si
allontanano)
SCONTRO…tra placche
LA LITOSFERA VIENE
CONSUMATA
SI FORMA UNA CATENA
MONTUOSA
Margini convergenti
o distruttivi
Possono verificarsi tre diversi
tipi di scontro che vengono di
seguito mostrati:
SCONTRO TRA UNA ZOLLA CONTINENTALE ED UNA
OCEANICA:
La zolla oceanica, più densa, si flette sotto la zolla continentale e ritorna
nel mantello (processo di subduzione). Parte della crosta terrestre viene
distrutta, nell’astenosfera la crosta oceanica fonde e il materiale fuso
risale in superficie formando dei vulcani sulla crosta continentale. Si
forma inoltre una fossa oceanica.
SCONTRO TRA DUE ZOLLE OCEANICHE:
La subduzione, in questo caso, avviene in pieno oceano e si formano
archi vulcanici insulari e profonde fosse oceaniche (ad es. la fossa delle
Marianne profonda 11.000 m).
SCONTRO TRA DUE ZOLLE CONTINENTALI:
In questo caso si assiste al processo di orogenesi in cui la litosfera si può
corrugare e sollevare fino a formare una nuova catena montuosa (le Alpi
e l’Himalaya sono esempi di catene montuose formatesi per questo
fenomeno e, in particolare, le Alpi si sono originate dall’impatto tra la
zolla africana e quella eurasiatica mentre l’Himalaya per l’impatto tra la
zolla indo-australiana e quella eurasiatica.
A questo tipo di eventi
sono legati i principali
fenomeni sismici che
normalmente si
verificano lungo i
margini di placca
SCORRIMENTO…delle zolle
I margini di placca soggetti allo scorrimento si dicono
margini conservativi.
Non si crea né
si distrugge
litosfera
Attriti e fratturazione delle rocce in profondità. Terremoti e risalita di
materiale fuso sono normalmente i fenomeni legati a questo tipo di
movimento
Le faglie trasformi sono le fratture che si formano quando due zolle scorrono l’una accanto
all’altra in direzioni opposte (famosa è la faglia di San Andreas in California dovuta allo
scorrimento, in direzioni opposte, della zolla del Pacifico accanto a quella nord-americana)
INDIETRO
La tettonica a placche
gioca un ruolo
importante nella
genesi e nel
mantenimento della
vita sul Pianeta
Se si fermasse a causa
Della diminuzione del calore generato
dal decadimento radioattivo
Dall’interruzione dei moti convettivi
nel mantello
Dall’ispessimento crostale o
dell’aumento di viscosità del mantello
Dall’interruzione dei fenomeni vulcanici
Dalla variazione delle caratteristiche
fondamentali di inclinazione/rotazione
del pianeta
SI VERIFICHEREBBE
Una drastica
diminuzione
della quantità di
CO2
nell’atmosfera,
che controlla la
temperatura
globale del
pianeta
La scomparsa del
campo magnetico
terrestre e la
conseguente
esposizione della
Terra alle radiazioni
cosmiche e al vento
solare
..un globo completamente sommerso
Diminuzione
degli habitat
attualmente
presenti con una
conseguente
diminuzione
della
biodiversità
Incremento dell’erosione
continentale, non più
contrastata dal
sollevamento vulcanico e
orogenetico, con il rischio
di un innalzamento del
mare fino alla completa
sommersione del globo
ACQUA, BIOSSIDO DI CARBONIO E TETTONICA DELLE PLACCHE
COSA HA PERMESSO
ALL’ACQUA DI CONSERVARSI
ALLO STATO LIQUIDO FINO
AD OGGI ?
DETERMINANTE E’ IL MANTENIMENTO DI UN
CAMPO DI TEMPERATURA COMPATIBILE CON LO
STATO LIQUIDO DELL’ACQUA ( TRA 0°C E 100°C ).
PER MANTENERE LE VARIAZIONI DI
TEMPERATURA IN TALE INTERVALLO DI VALORI E’
DETERMINANTE LA QUANTITA’ DI CO2 PRESENTE
NELL’ATMOSFERA
LA CO2 VIENE IMMESSA NELL’ATMOSFERA PER CIRCA IL 20% MEDIANTE
LE REAZIONI DI COMBUSTIONE E, PER IL RESTANTE 80%, MEDIANTE
REAZIONI LEGATE AL COSIDDETTO CICLO GEOCHIMICO DEL CARBONIO
Il CICLO GEOCHIMICO DEL CARBONIO regola il trasferimento del
carbonio tra la crosta, l’oceano e l’atmosfera
1.
La CO2 presente nel suolo reagisce con l’acqua producendo acido carbonico
2.
L’acido carbonico altera i minerali carbonatici e silicatici, producendo ioni
bicarbonato, ioni calcio e silice in soluzione
3.
Questi prodotti vengono trasportati dai fiumi fino agli oceani dove gli organismi viventi
li incorporano, combinandoli nuovamente in carbonato di calcio e liberando CO2 che
alla fine torna all’atmosfera
4.
Mentre il ciclo dei carbonati è in equilibrio, quello dei silicati comporta un deficit di
CO2 finale
…e allora?
La compensazione di CO2 avviene nelle
profondità della Terra, dove il carbonato di calcio
e la silice riscaldati reagiscono e danno silicato di
calcio e CO2.
La CO2 viene emessa nell’atmosfera da eruzioni
vulcaniche e sorgenti di acque minerali gassate,
completando il ciclo.
LA DINAMICA DELLA TETTONICA DELLE PLACCHE
RISULTA QUINDI FONDAMENTALE PER IL
MANTENIMENTO DEI LIVELLI DI CO2
NELL’ATMOSFERA.
LA CO2 ASSICURA LA PRESENZA DI ACQUA LIQUIDA
SULLA TERRA E PERMETTE QUINDI LO SVILUPPO
DELLA VITA NELLE FORME CHE TUTTI CONOSCIAMO
Dove nacquero i primi esseri
viventi?
Ci sono varie teorie.
Ultimamente una delle più
attendibili presuppone che le
prime cellule viventi abbiano
trovato un ambiente ideale nelle
bocche idrotermali nel fondo
degli oceani ( lungo le dorsali
oceaniche )
E’ un altro collegamento tra
le particolari caratteristiche
del nostro Pianeta e la
comparsa e lo sviluppo della
vita.
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Realizzato dal prof. Francesco Barberis