10. 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 velocemente, facendo risentire i loro
pesanti effetti sulla vicina terraferma, nella
zona più superficiale il meccanismo del
«rimbalzo elastico» (elastic rebound) ha fatto
sollevare di oltre 2 m 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 perfinosulle coste della Somalia
(Africa), a 5000 km di distanza. (M. Pearson / Alamy)
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Classificazione dei sismi: Scala Richter, energia, Scala Mercalli ed effetti
1 oncia di TNT esplosa sotto terra
produce 640 milioni di erg di
energia dell'onda sismica.
•1 J (Joule) = 1 N m = 1 kg m2/s2
•1 oncia = 28,3495231 g
•1 erg = 10-7 J = 10-7 N m = 1 g cm2·s-2
= 1 dyn·cm = 10-7 W·s
•1 W (Watt) = 1 J/s = 1 (kg m2) /s3 =
1 (N m)/s = 1 V A (voltampère)
•1 dyn (dyne) = 1 g·cm/s² = 10−5
kg·m/s² = 10 µN = 10−5 N
•1 N = 1 kg·m/s²
Per i sismi a 100 km di distanza, la
formula della Magnitudo è:
ML= log A = log A/A0, con A pari
all’ampiezza massima (mm) registrata sul
sismogramma.
In Europa occidentale è in uso la scala
MCS (Mercalli, Cancani, Sieberg),
mentre in Europa orientale si utilizza la
scala MKS (Medvedv, Karnik,
Sponheuer).
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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 (di colore
verde chiaro) avvolto da una crosta nera di basalto. (L. Spinozzi)
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Alla ricerca di un «modello»
Vedute attuali sulla struttura e sulla natura dei 700 km più esterni della Terra.
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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’incremento della temperatura in relazione
all’aumento della profondità.
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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 (dipolo), inclinata di 11° rispetto all’asse di rotazione.
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Il campo magnetico terrestre
Curve della «migrazione» apparente del Polo Nord magnetico, costruite in base
all’analisi di rocce prelevate da diversi continenti.
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Il campo magnetico terrestre
Scala paleomagnetica, costruita in base all’età
delle inversioni magnetiche «registrate» in colate
di lava degli ultimi 5 milioni di anni.
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La struttura della crosta
Crosta oceanica e crosta continentale: confronto tra spessori, struttura e litologia.
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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, secondo il Principio di Archimede
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La struttura della crosta
Esempio di aggiustamento isostatico in
corso: il caso della Penisola Baltica.
La carta riporta i valori (espressi in
metri rispetto al livello medio marino)
del sollevamento della Fennoscandia
(la regione che comprende la Penisola
Scandinava e la Finlandia) negli ultimi
5000 anni.
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L’espansione dei fondi oceanici
Schema semplificato del sistema globale di dorsali, fosse e faglie trasformi.
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L’espansione dei fondi oceanici
Ricostruzione palinspastica della Pangèa e del
suo progressivo smembramento in vari
continenti negli ultimi 300 milioni di anni,
secondo la teoria di Wegener.
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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 rettile Mesosaurus
(puntinato)
B. Unendo insieme i continenti in cui
si rinvengono i 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 ed attraversa l’slanda. (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 oceanografico sulla Dorsale di Reykjanes, una parte della
Dorsale medio-atlantica a Sudovest dell’Islanda, ha messo in luce uno schema
particolare nella
distribuzione
dell’intensità
del campo
della Terra.
(Rielaborato da Press
e Siever)
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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 al di sotto dei
sedimenti), che è stata determinata in base alla registrazione delle anomalie
magnetiche e controllata in più punti mediante sondaggi.
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La Tettonica delle placche
Il complesso
mosaico di
placche (o zolle)
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 della catena montuosa 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 globale dei vulcani e dei sismi.
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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 (Piano di Benioff).
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Moti convettivi e punti caldi
La tomografia sismica descrive la struttura tridimensionale del mantello. La sezione
della Terra mostra le variazioni di velocità delle onde S ricavate dalla tomografia
sismica. Regioni con onde S più veloci indicano rocce relativamente più fredde e più
dense.
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Moti convettivi e punti caldi
Temperature a varie profondità nel mantello, dedotte da variazioni della velocità
delle onde S.
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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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