Tettonica a zolle
Gaetano Festa
La Terra come sistema
• La tettonica a zolle è una teoria cinematica
– Essa tiene conto del momento delle placche ed individua regioni
dove la deformazione, la sismicità ed il vulcanismo si
manifestano
– Essa è espressione in superficie della Terra come macchina
termica
• La Terra è il solo pianeta ad avere una tettonica
– Questa richiede un appropriato budget energetico interno (è
principalmente un problema di dimensioni)
– … e la giusta reologia
• La superficie deve essere abbastanza rigida da creare delle
zolle
• Ma abbastanza debole da localizzare la deformazione
Perché le placche
• La litosfera è rigida e si poggia su uno strato viscoso
(astenosfera)
E’ dunque possibile il galleggiamento di placche, che si muovono
relativamente le une alle altre
• La litosfera è suddivisa in un numero limitato di
placche
La maggior parte della deformazione si concentra ai bordi di queste
Mappa di sismicità mondiale
Placche
7 placche principali ed una serie di placche più piccole
Meccanismi cinematici
• Nuova litosfera viene generata lungo i ridge
oceanici
• La litosfera creata forma parte della placca rigida
• La superficie totale della Terra resta costante,
dunque altrove la litosfera deve essere
consumata
• La litosfera è elastica, trasmette lo sforzo su
grandi distanze orizzontali: il moto relativo
avviene principalmente lungo i bordi delle
placche
Margini divergenti
dove le placche si allontanano le une dalle altre e nuova litosfera
viene creata (ridge medio-oceanici e rift continentali)
Margini convergenti
dove le placche si muovono le une verso le altre sovrascorrendo e
consumando parte della litosfera. Sono le zone di subduzione,
dove si verificano anche fenomeni di fagliazione e orogenesi
Margini trascorrenti
Il moto delle placche è parallelo al margine, dunque la litosfera
non viene creata né distrutta.
Faglie
La risposta della litosfera alla sforzo è la localizzazione della
deformazione attraverso la generazione di faglie
Margini divergenti
Medio-ocenici - rift
Margini trascorrenti
Ridge oceanici; intercontinentali
Margini convergenti
oceano->oceano
oceano-> continente
continente-> continente
Terra piatta
AvB
Velocità della placca B rispetto ad A
Margini divergenti (doppia linea); si
misura la velocità di allontanamento
dal margine
Margini convergenti: le frecce
indicano la direzione di subduzione
Margini trascorrenti (o trasformi o
strike-slip) : le mezze frecce indicano
la direzione del moto (trascorrente
destra e sinistra)
Calcolare i moti relativi
Caso (1) : Due placche
Margini divergenti : velocità di moto
dal margine di 2 cm/yr.
Qual è la velocità relativa AvB ?
Che succede agli altri tre margini della
placca B ?
Calcolare i moti relativi
Caso (1) AvB = 4 cm/yr (vs destra)
I margini sup. e inf. Sono trascorrenti,
ci sono due possibilità di subduzione
A-> B e B-> A
Quali sono le velocità di moto nei due
casi ? Che succede alle placche ?
Calcolare i moti relativi
Caso (1) AvB = 4 cm/yr (vs destra)
(c) A -> B ad una velocità di 4 cm/yr, le
dimensioni di B crescono ad una
velocità di 2 cm/yr
(d) B-> A ad una velocità di 4 cm/yr, le
dimensioni di B diminuisicono ad una
velocità di 2 cm/yr, B scompare
Tre placche
Caso (1) : Due placche
Margini divergenti e convergenti:
velocità di moto dal margine di 2
cm/yr, CvA =6 cm/yr
Qual è la velocità relativa CvB ?
CvB
= 10 cm/yr
E se i moti non sono allineati …
CvB
= 5 cm/yr
Geometria sferica
• Teorema del punto fisso di Eulero:
Lo spostamento di un corpo rigido con un punto fisso è equivalente ad
una rotazione intorno ad un asse passante per quel punto fisso.
Interpretazione di Bullard (1965)
Una placca è un corpo rigido che ruota intorno al centro della Terra,
punto fisso… Dunque un moto di una placca può essere rappresentato
come una rotazione intorno ad un asse passante per il centro della
Terra.
v = ω R sin θ
Calcolo dei poli di rotazione relativi
(1) Misura ai ridge:
Determinazione del polo
• Per le faglie trascorrenti il moto è parallelo
al margine, dunque queste faglie sono archi di
circonferenze con centro sull’asse di rotazione.
• Il polo si trova su di una circonferenza massima
ortogonale alla faglia.
•
Basta intersecare due o più circonferenze massime per
determinare il polo.
Calcolo dei poli di rotazione relativi
(2) Misura ai ridge:
Calcolo della velocità di rotazione
• La velocità lineare si può calcolare misurando
la velocità di apertura al ridge (dalle anomalie
magnetiche)
• La velocità è legata al seno dell’angolo rispetto al polo di rotazione
(3) Misure a terra:
•
Le velocità possono essere misurate attraverso analisi satellitari
(VLBI) o misure GPS.
Velocità relative
• (2)
Giunzioni triple
•
Una giunzione tripla è stabile se i moti relativi e l’orientazione dei
bordi non cambia con il tempo
Giunzioni triple instabili
Giunzioni triple
•
Significativi cambiamenti nelle proprietà della litosfera nel tempo
Moti assoluti delle placche
Mappa dei moti assoluti
Mappa d sforzo
Interplate coupling
