a cura di S. Furlani
LO STUDIO DELLE FORME
Anno accademico 2016 - 2017
ARGOMENTI DELLA LEZIONE
LE FORME DELLA TERRA
L’interno della Terra
La composizione della Crosta Terrestre
Concetti base nello studio della terra:
Attualismo
Il
tempo geologico
Processi morfogenetici endogeni ed esogeni
La scala temporale e spaziale
I paesaggi nel mondo
STUDI GEOGRAFICI E FORMA DELLA TERRA
Le forme della superficie terrestre sono
solitamente campo di studi della geografia fisica
L’interno è studiato da geofisici e petrografi
Le conoscenze dell’interno della Terra sono
principalmente desunte da prove indirette*
Quelle della superficie terrestre sono desunte sia
da prove indirette che da osservazioni e rilievi in
campagna
La miniera più profonda raggiunge i 3.8 km, il sondaggio più profondo max 11 km
FORZE ENDOGENE
Le forze endogene sono i principali agenti del
modellamento che agiscono sulla Terra
L’energia sprigionata dall’interno della Terra è in
grado di modificare la superficie della litosfera in
diversi modi:
Fratturazione
Piegamento
Fusione
solidificazione
Questi processi avvengono spesso
simultaneamente
L’INTERNO DELLA TERRA
L’INTERNO DELLA TERRA
La struttura della Terra può essere definita
chimicamente o attraverso le proprietà
meccaniche e reologiche.
Chimica:
crosta, mantello superiore, mantello
inferiore, nucleo esterno, nucleo interno;
Proprietà meccaniche: litosfera, astenosfera,
mesosfera, nucleo esterno, nucleo interno.
GLI STUDI DELL’INTERNO DELLA TERRA
La stratificazione della Terra è stata dedotta indirettamente
misurando i tempi di propagazione delle onde sismiche
rifratte e riflesse create dai terremoti.
La parte fluida del nucleo non permette alle onde trasversali
di passarvi, mentre la velocità di propagazione delle onde
sismiche è differente negli altri strati.
I cambiamenti nella velocità sismica tra differenti strati
causa una rifrazione.
Le riflessioni sono causate da un grande incremento nella
velocità sismica.
IL MODELLO A 4 STRATI
Crosta terrestre:
La crosta terrestre è composta da diversi tipi di
rocce . Lo spessore della crosta varia da 8-10 km
sotto gli oceani, mentre sotto i continenti può
raggiungere i 30-35 km. Essa costituisce solo il 1%
del volume terreste e lo 0.4% della massa. La
densità aumenta con la profondità
Alla base della crosta si trova una zona detta
discontinuità di Mohorovicic (Moho) in cui cambia la
composizione mineralogica
IL MODELLO A 4 STRATI
Mantello:
Il mantello arriva fino a 2900 km di profondità.
Costituisce il più grosso involucro dal punto di vista
volumetrico (84%) ed è circa metà del raggio terrestre. E’
diviso in tre zone:
Litosfera: La porzione superiore del mantello, dura e
rigida, si estende tra i 40 e gli 80 km di profondità
Astenosfera: si trova sotto la litosfera fino a 350 km
di profondità. E’ più plastica
Mesosfera: da 350 km a 2900 km, comportamento
rigido
IL MODELLO A 4 STRATI
Nucleo esterno: si trova allo stato liquido e si
estende fino a 5000 km di profondità. E’
composto da Fe, Ni, silicati
Nucleo interno: si estende con un raggio di 1450
km circa, è presumibilmente solido e molto denso.
Stessa composizione del nucleo esterno
15% del volume, 32% in peso della Terra
LA SUPERFICIE TERRESTRE
La geografia fisica (e la geomorfologia) si
occupano della porzione dell’ambiente che si
trova sulla superficie terrestre e delle sue
interazioni con l’interno della Terra, che
producono le forme strutturali, e l’atmosfera,
specie inteso come effetti sul clima, che
modificano la superficie attraverso processi
esogeni.
TETTONICA, EROSIONE, CLIMA
Da Pollard, feedback loop
(http://pangea.stanford.edu/~dpollard/NSF/main.html)
DISTRIBUZIONE DEI VULCANI NEL MONDO
DISTRIBUZIONE DEI TERREMOTI NEL MONDO
Da Vallee (Nature Communications)
Processi e forme
LA COMPOSIZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE
COMPOSIZIONE DELLA CROSTA TERRESTRE
All’interno della crosta si trovano circa 90
elementi, isolati o combinati in minerali
Si tratta di sostanze allo stato solido con una
specifica composizione chimica ed una
particolare struttura cristallina
20 minerali compongono il 95% delle rocce
ESEMPI DI MINERALI
LE ROCCE
Nell’interno della Terra è presente una certa
quantità di minerali fusi, detta magma
Sulla superficie terrestre però la litosfera è
costituita da rocce, corpi solidi generalmente
costituiti da aggregati di minerali
ESEMPI DI ROCCE
AFFIORAMENTO E SUBSTRATO ROCCIOSO
La roccia solida esposta in superficie è detta
affioramento.
La superficie rocciosa è detta substrato
roccioso, o substrato (bedrock).
Micene, Grecia)
SUOLO E REGOLITE
Generalmente il substrato è ricoperto da uno
strato di regolite o sedimenti sciolti. La
porzione superiore del regolite può essere
costituita dal suolo.
LE ROCCE
Rocce ignee
Rocce sedimentarie
Rocce metamorfiche
LE ROCCE IGNEE
Sono rocce dovute al raffreddamento e la
conseguente solidificazione del magma.
Si formano tuttora a causa delle forze
endogene che fanno fuoriuscire il magma verso
la superficie. Si dividono in:
Rocce
effusive: eruttate in superficie allo stato fuso
e si solidificano rapidamente in contatto con aria o
acqua
Rocce intrusive: si raffreddano e solidificano sotto
la superficie terrestre. La più comune è il granito.
…ALCUNI ESEMPI
LE ROCCE SEDIMENTARIE
Le rocce esposte in superficie vengono erose
ed il materiale viene allontanato da agenti
(acqua, vento, ecc) che ridepositano i materiali
altrove, di solito sul fondo del mare (sedimenti).
Quando i sedimenti vengono compattati e
cementati, tale processo è detto litificazione, o
diagenesi. Tale processo trasforma i sedimenti
in rocce sedimentarie.
AMBIENTI E FORMAZIONE
Da Lombardo
(http://www.scienzeascuola.it/lezioni/scienze-della-terra/329-le-rocce-sedimentarie)
DISTRIBUZIONE DELLE ROCCE SEDIMENTARIE
Distribuzione percentuale
delle rocce sedimentarie
Calcari: 22%
Arenarie: 32%
Argille: 45%
Altre rocce: 1%
SEDIMENTAZIONE
I materiali si depositano a seconda delle
dimensioni dei clasti:
Le particelle più fini sono portate più lontano di
quelle più grossolane e più pesanti
I depositi appaiono solitamente disposti a
seconda delle in livelli orizzontali, detti strati.
ROCCE STRATIFICATE (MALTA)
ROCCE STRATIFICATE (GRAN CANYON, USA)
ROCCE STRATIFICATE (ARCHES PARK, USA)
La stratificazione è un elemento distintivo nella
maggior parte delle rocce sedimentarie.
Anche se inizialmente la deposizione i
sedimenti sono deposti in giacitura orizzontale,
gli strati possono successivamente essere
sollevati, inclinati e deformati dai movimenti
della Terra.
STRATIFICAZIONE (NEVADA, USA)
STRATIFICAZIONE FAGLIATA (ARIZONA, USA)
STRATIFICAZIONE PIEGATA (CALIFORNIA, USA)
LE ROCCE METAMORFICHE
Le rocce metamorfiche sono rocce (dei tipi
precedenti o anche metamorfiche) che hanno
subito modifiche nella struttura, tessitura e
composizione per effetto di alte temperature o alte
pressioni
Gli effetti del metamorfismo possono essere molto
complessi e sono influenzati dalla presenza di
fluidi nelle rocce e dalla durata dei processi
metamorfici
ROCCE METAMORFICHE
Terminologia e paradigmi della geologia e della geografia fisica
CONCETTI BASE
LA CURVA IPSOGRAFICA
Rappresenta la distribuzione della percentuale
delle quote sulla Terra
da: Enciclopedia Treccani
TOPOGRAFIA, FORMA, GEOMORFOLOGIA
Lo studio delle forme superficiali è diretta in primo
luogo alla topografia.
Una forma (landform) può essere definita come un
preciso elemento topografico (falesia, duna,
kamenitza, ecc)
La geomorfologia studia l’origine, l’evoluzione e le
caratteristiche delle forme e del paesaggio
(landscape)
COS’È UNA FORMA (LANDFORM)?
Pianura
Plateau
Collina
Montagna
Valle
Depressione
Canyon
Grotta
Penisola
Isola
Arcipelago
Costa
Lago
Fiume
Golfo
Baia
Canale
SCHEMA DELLE FORME DEL PAESAGGIO
ATTUALISMO
L’attualismo (uniformitarianism) è uno dei
paradigmi fondamentali in geologia. Sostiene che
«il presente è la chiave per capire il passato»
..cioè i processi che hanno modellato le forme nel
passato sono gli stessi che modellano la superficie
attuale
I processi coinvolti sono lenti e persistenti, salvo
improvvisi cataclismi
EVENTI CATASTROFICI
Da Garcia-Castellanos et al. (2009), Nature
Da NOVA
L’EQUILIBRIO INSTABILE DELLE FORME
Le forme vengono generate,
modificate e distrutte continuamente,
cosicché la superficie topografica
rappresenta una situazione
provvisoria di equilibrio, soggetta
continuamente a cambiamenti
IL TEMPO IN GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA
Il tempo geologico è ben diverso dal tempo
«umano»
L’ETÀ DELLA TERRA
A partire dalla seconda metà del ‘600 l’età
della Terra è aumentata, seguendo i
cambiamenti paradigmatici che hanno
interessato la storia della geologia (passaggio
dal diluvialismo al glacialismo, ecc).
L’analogia è l’unico metodo in grado di
predisporre la mente a concepire tempi
antichissimi e processi passati
Principi generali nello studio delle forme
LE FORME
FORME TERRESTRI E FORME SOTTOMARINE
La superficie emersa è di circa 150 milioni di
kmq (29.2%)
La superficie sommersa è di circa 361 milioni
di kmq (70.8%)
La maggior parte della superficie terrestre è
coperta da vegetazione, suolo e manufatti
antropici
LA STRUTTURA (STRUCTURE)
Si riferisce alla natura, alla disposizione e
l’orientazione dei materiali, cioè le
caratteristiche geologiche della forma
Che
tipo di substrato?
Quale assetto?
Natura dei materiali?
Disposizione?
I PROCESSI (PROCESSES)
Sono le azioni che hanno creato la
forma (tettonica, idrologia, clima,
biologia, ecc)
IL PENDIO (SLOPE)
E’ un carattere fondamentale di ogni forma.
L’angolo di acclività è il risultato dell’equilibrio
dinamico tra struttura e processi
IL DRENAGGIO
Per drenaggio si intende sia il movimento dell’acqua
sulla superficie (pioggia, neve), sia il movimento
dell’acqua nel substrato
I caratteri del drenaggio, ramificazioni del ruscellamento
sui versanti, il flusso d’acqua, il reticolo idrografico, ecc
costituiscono fattori fondamentali nello studio delle
forme
Caratteri dei processi fondamentali
PROCESSI ENDOGENI ED ESOGENI
PROCESSI ENDOGENI
Per processo endogeno si intendono tutti i
processi che avvengono all’interno della
Riorganizzazione
della crosta (tettonica a placche)
Magmatismo (effusivo, intrusivo)
Diastrofismo (piegamento, fagliazione)
Si tratta di forze di carattere costruttivo,
sollevamento della crosta
PROCESSI ESOGENI
I processi esogeni sono subaerei e sono
originati da forze esterne alla terra (sole, ecc)
Sono controllati dalla topografia
Sono forze tendenzialmente distruttive, che
tendono ad abbassare le irregolarità
topografiche
RELAZIONE TRA PROCESSI ENDOGENI ED ESOGENI
I processi endogeni ed esogeni sono
generalmente opposti
Palumbo, L’equilibrio tra gli opposti
Processi e relazione con la scala
IL PROBLEMA DELLA SCALA
SCALE E RAPPORTI
Processi endogeni ed esogeni sono poco numerosi, ma
diversi nella scala del tempo e dello spazio e nelle
modalità di azione
Spesso si sovrappongono tra loro
Possono produrre forme diverse alle varie scale
Compito del geologo e del geomorfologo è quello di
analizzare modalità, tempi e tipologie di azione dei
processi
STUDIO DEI PROCESSI
Fenomeni e forme in Italia e nel mondo
DISTRIBUZIONE DEI PAESAGGI NEL MONDO
DISTRIBUZIONE DEI
PESAGGI IN ITALIA
Untà territoriale:
Unità fisiografica di
paesaggio
37 tipi fisiografici di
paesaggio
Carta in scala
1:250.000 dei tipi
fisiografici
Carta costruita
mediante
telerilevamento
DISTRIBUZIONE DEI PAESAGGI ANTROPICI
