I movimenti
della
litosfera
La struttura interna
della Terra
La disomogeneità interna della
Terra è dovuta a rocce di diversa
densità e composizione
Attraverso lo studio
delle onde sismiche
conosciamo le modalità
con cui le onde si
propagano e
attraversano il pianeta
ed ipotizziamo la sua
struttura interna.
Come si può esplorare l’interno della
Terra?
Unità 14 - Lezione 1
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Come si può esplorare l’interno della
Terra?
• L’interno della Terra viene studiato
principalmente tramite indagini geofisiche
indirette basate su misure di
•
velocità
•
direzione
• di propagazione delle onde sismiche, che sono
correlate a composizione, densità e proprietà
elastiche delle rocce attraversate
Unità 14 - Lezione 1
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Che cosa sono le superfici di
discontinuità?
• Le superfici di discontinuità sono superfici sferiche
all’interno della Terra in corrispondenza delle quali si
verificano brusche variazioni nella velocità e nella
direzione di propagazione delle onde sismiche
• Le superfici di discontinuità separano due strati con
proprietà fisiche e/o composizione chimica differenti
Unità 14 - Lezione 1
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Che cosa sono le superfici di
discontinuità?
• In base alla composizione chimica si distinguono tre
principali strati
•
crosta
•
mantello
•
nucleo
Unità 14 - Lezione 1
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Che cosa sono le superfici di
discontinuità?
• In base alle caratteristiche fisiche si distinguono
•
litosfera
•
astenosfera
•
mantello inferiore
•
nucleo esterno
•
nucleo interno
Unità 14 - Lezione 1
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Unità 14 - Lezione 1
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La crosta terrestre
La crosta terrestre corrisponde allo strato superficiale
solido che si trova sopra il mantello. Ha uno spessore
medio che varia dai 7 km ai 40 km
La crosta continentale, in corrispondenza dei continenti, è
costituita da rocce metamorfiche e ignee, ricoperte da
rocce sedimentarie.
Sotto gli oceani la crosta oceanica è più sottile e uniforme,
in corrispondenza dei continenti, è costituita da rocce
basaltiche.
Al di sotto della crosta terrestre si
trova uno spesso strato di rocce in
parte fuse chiamate mantello
Il mantello si estende fino
a 2900 km ed è costituito
da rocce che contengono
ferro e magnesio.
La crosta e la parte
superiore del mantello
costituisce la litosfera.
Il nucleo è costituito
prevalentemente da metalli pesanti
La parte più interna del nostro pianeta è chiamata nucleo.
La superficie che separa la parte interna dalla parte
esterna del nucleo si chiama discontinuità di Lehmann.
Analizzando frammenti di diversi meteoriti, ricca di ferro e
nichel, si ritiene che la composizione interna possa essere
simile.
Come varia la temperatura
all’interno della Terra, in relazione
alla profondità?
• La temperatura della Terra aumenta dalla superficie
(in media 0 °C) al centro (in media 5500 °C), e perciò
il calore si trasferisce continuamente dalle zone
più interne a quelle più esterne
• Questo
andamento
della
temperatura
è
definito
gradiente geotermico
• La curva che lo descrive è chiamata geoterma
Unità 14 - Lezione 1
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Unità 14 - Lezione 1
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Qual è l’origine del campo
magnetico terrestre?
Secondo l’ipotesi più accettata, il
campo magnetico terrestre sarebbe
originato dal movimento dei materiali
metallici e fluidi del nucleo esterno
che, attraverso il meccanismo della
geodinamo, producono un campo
magnetico dipolare
Unità 14 - Lezione 1
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Wegener e la teoria
della Deriva dei
continenti
Secondo Alfred Wegener i
continenti si sono spostati nel corso
del tempo
Wegener nel 1912 propose le teoria della
deriva dei continenti.
In passato esisteva un unico
supercontinente, che egli chiamò Pangéa
circondato da un grande mare, la
Pantalàssa.
In seguito i continenti si sarebbero
allontanati gli uni dagli altri, comportandosi
come zattere.
Le prove palentologiche e
paleoclimatiche della teoria di
Weger
Wegener raccolse prove a sostegno della sua ipotesi.
Le prove paleontologiche mettevano in relazione tra loro
alcuni fossili (felci e rettili) trovati in aree geografiche molto
distanti tra loro.
Le prove palentologiche e
paleoclimatiche della teoria di Weger
Le prove geologiche mettevano in relazione le
successioni litologiche che ricorrono sulle coste dell’Africa
meridionale e del Brasile.
Le prove paleoclimatiche mettevano in relazione le zone
del Brasile, dell’India e dell’Africa Occidentale dove
affioravano rocce erose da ghiacciai nonostante il clima
caldo di queste regioni.
Non arrivò mai a dimostrare con certezza la sua teoria.
Gli studi dei fondali oceanici hanno
rivelato la presenza di depressioni e
rilievi sottomarini
Numerosi rilevamenti dei fondali
oceanici furono eseguiti con
l’utilizzo di ecoscandagli, che
permisero di costruire un’immagine
del fondo marino, riproducendo con
precisione vallate e montagne
sottomarine.
Lo studio dei fondali e dei sedimenti
fornisce altre informazioni sulla
formazione dei continenti
Nel 1968 la Glomar Challanger attraversò gli oceani
trivellando il fondale marino per prelevare campioni
cilindrici, chiamati carote.
Dall’analisi delle carote è emerso che più ci si allontana dalla
dorsale più l’età dei basalti aumenta e che aumenta anche lo
spessore dei sedimenti che lo ricopre. Da ciò si deduce che i
fondali oceanici si formano a partire dalle dorsali.
Lo studio del magnetismo delle
rocce fornisce informazioni
sull’epoca della loro formazione
Quando la lava o il magma solidificano, i minerali ferrosi in
essi contenuti tendono ad orientarsi parallelamente al campo
magnetico terrestre. Una volta che la roccia è solidificata, i
minerali restano bloccati nella loro posizione.
Studiando l’orientamento delle particelle ferrose è possibile
ricavare informazioni sul campo magnetico presente al
momento della formazione delle rocce, cioè sul loro
paleomagnetismo.
Sul nostro pianeta, i vulcani e i
terremoti sono concentrati in zone
particolari
Spesso nelle regioni in cui avvengono i terremoti sono presenti
anche vulcani attivi, come se fossero aree di instabilità.
La teoria della
tettonica delle placche
La teoria della tettonica delle placche
spiega gli attuali fenomeni geologici
Le informazioni raccolte permisero di stabilire che frammenti di
litosfera di grandi proporzioni, chiamate placche, si spostano.
La teoria della tettonica delle placche sostiene che le
rigide placche litosferiche poggiano sulla astenosfera e sono
libere di muoversi e spostarsi in senso orizzontale.
Le placche si possono muovere indipendentemente,
possono avvicinarsi o allontanarsi.
I moti convettivi dell’astenosfera
sono il motore che fa muovere le
placche litosferiche
Nelle sostanze fluide il trasferimento di calore
avviene per convenzione: la parte di fluido che si
trova in basso tende a salire perché scaldandosi
diminuisce di densità, e viceversa.
Questo fenomeno si riscontra nelle dorsali oceaniche che
rappresentano una lunghissima fascia di litosfera oceanica
inarcata verso l’alto, che si accresce per la fuoriuscita di lava
da una spaccatura della crosta, chiamata rift.
I moti convettivi dell’astenosfera
sono il motore che fa muovere le
placche litosferiche
I moti convettivi dell’astenosfera
sono il motore che fa muovere le
placche litosferiche
Due placche litosferiche si allontanano l’una dall’altra e i loro
margini divergono (margini divergenti).
Le fratture che si formano perpendicolarmente alla dorsale
sono dette faglie trasformi.
Lungo i margini divergenti c’è una
risalita di magma e si forma una
nuova litosfera
I moti convettivi nel mantello spingono verso l’alto la
litosfera e, dalle spaccature, inizia ad uscire magma.
Lo stiramento della
litosfera provoca una
grande depressione
chiamata fossa
tettonica o rift valley.
L’incontro delle placche e il
fenomeno della subduzione
Se una placca oceanica collide con una placca continentale,
la litosfera oceanica si flette verso il basso, si immerge ed
entra a far parte del mantello.
Questo fenomeno prende il nome di subduzione.
Le aree delle due placche interessate da questo fenomeno
sono dette margini convergenti.
L’incontro delle placche e il
fenomeno della subduzione
Nella zona di subduzione, il margine della placca oceanica
che si piega verso il basso dà luogo ad un profondo solco che
corrisponde ad una fossa oceanica.
Quando la litosfera oceanica sprofonda sotto quella
continentale, subisce un riscaldamento. Il magma formato
tende a risalire e in superficie origina fenomeni vulcanici
formando un arco vulcanico e catene montuose
(orogenesi).
Tre tipi di
convergenza
tra placca oceanica e
placca continentale
tra due placche
oceaniche
tra due placche
continentali
Le prove a conferma della
validità della teoria della
tettonica delle placche
sono
le inversioni
di polarità
magnetica…
la distribuzione di vulcani e terremoti…
l’età dei fondi oceanici man mano che ci si allontana dalla dorsale
Le catene montuose si possono
formare in seguito allo scontro di due
placche continentali
La collisione tra due placche continentali non porta alla
formazione di una zona di subduzione, perché hanno la
stessa densità e lo stesso spessore. Se le forze sono molto
intense le due placche penetreranno l’una nell’altra e danno
origine a catene montuose. Come l’Himalaya, per esempio.
Le catene montuose si possono
formare in seguito allo scontro di due
placche continentali
L’orogenesi delle Alpi.
L’orogenesi
(nascita delle montagne)
I terremoti e il rischio
sismico in Italia
I terremoti avvengono in genere
lungo i margini delle placche
La distribuzione dei terremoti, o sismi, non è omogenea
sulla superficie terrestre.
Alcune placche si muovono
parallelamente ma in direzione opposta
lungo i margini trascorrenti.
A causa del forte attrito il movimento procede per scatti, se la
forza supera l’attrito si generano terremoti.
I terremoti avvengono in genere
lungo i margini delle placche
Il punto all’interno della
litosfera si chiama ipocentro;
dall’ipocentro partono le
vibrazioni dette onde
sismiche.
Il punto in verticale che si trova sulla superficie terrestre
che viene raggiunto per primo dalle onde sismiche viene
detto epicentro.
Un terremoto dà origine a diverse
onde sismiche
Le onde longidutinali sono chiamate onde
prime (onde P) e si propagano producendo
compressioni e dilatazioni.
Le onde trasversali dette anche
onde secondarie (onde). Le
particelle oscillano su e giù in
direzione perpendicolare
Un terremoto dà origine a diverse
onde sismiche
Quando le vibrazioni prodotte dal terremoto raggiungono la
superficie della Terra generano altri tipi di onde, le onde
superficiali, che si propagano anche per migliaia di
kilometri.
Queste onde sono le più lente a propagarsi, ma
provocando movimenti sussultori e ondulatori del terreno,
sono le responsabili del crollo degli edifici.
Il sismografo è uno strumento in
grado di registrare le onde sismiche
Le onde sismiche partono dal punto di origine del
terremoto, attraversano l’interno della terra e sono captate
da speciali strumenti chiamati sismografi.
Il sismogramma è la traccia lasciata dal pennino sulla
carta. Riproduce l’andamento delle vibrazioni.
Per valutare la forza di un terremoto
si possono utilizzare la scala Mercalli
e la scala Richter
L’intensità di un terremoto corrisponde alla misura degli effetti
che il terremoto ha prodotto sull’uomo, sugli edifici e
sull’ambiente.
La scala Mercalli si basa su questo principio ed è suddivisa
in 12 gradi. Non fornisce indicazioni sull’energia
effettivamente sprigionata dal terremoto.
La scala Mercalli è utile per valutare l’intensità dei terremoti
avvenuti nel passato (quando non era ancora misurabile
l’energia sprigionata)
Per valutare la forza di un terremoto
si possono utilizzare la scala Mercalli
e la scala Richter
La scala Richter, detta scala della magnitudine, si basa
sull’energia sprigionata dal terremoto. Il valore della
magnitudine si ottiene confrontando l’ampiezza delle
oscillazioni prodotte dal sisma in esame con l’ampiezza
delle oscillazioni prodotte da un terremoto campione.
A causa della posizione geografica,
l’Italia è una zona a elevato rischio
sismico
La penisola italiana è interessata da un’intensa attività
sismica concentrata in particolare lungo la catena alpina,
appenninica e dell’arco calabro, cioè in corrispondenza delle
zone di interazione tra la placca africana e quella
euroasiatica.
La struttura e
l’attività dei vulcani
Un vulcano è una struttura geologica complessa, che si genera all'interno
della crosta terrestre per la risalita, in seguito ad attività eruttiva, di massa
rocciosa fusa (chiamata magma) formatasi al di sotto o all'interno della
crosta terrestre.
Comunemente con il termine vulcano ci si
riferisce solo alla parte esterna e visibile
dell'apparato vulcanico ossia proprio al
rilievo, più o meno conico, formato
dall'accumulo di tutti quei materiali liquidi,
solidi o gassosi, che sono stati emessi dai
crateri durante le varie fasi eruttive del
vulcano stesso. La fuoriuscita di materiale
è detta eruzione e i materiali eruttati sono
lava, cenere, lapilli, gas, scorie varie e
vapore acqueo.
La forma e l'altezza di un vulcano
dipendono da vari fattori tra cui l'età
del vulcano, il tipo di attività eruttiva,
la tipologia di magma emesso e le
caratteristiche della struttura vulcanica
sottostante al rilievo vulcanico.
Immagine dal satellite durante
l'eruzione dell'Etna nel 2002.
Spettacolare eruzione del Mount St. Helens,
Stato di Washington (18 maggio 1980).
Il magma è un sistema complesso di roccia fusa, comprensivo
anche di acqua, altri fluidi e sostanze gassose in esso disciolte, e
talvolta cristalli.
Dal punto di vista geochimico il magma è distinto dalla lava, poiché
possiede ancora la componente gassosa disciolta.
Magmi primari, basici si formano per fusione parziale del mantello
terrestre. La roccia madre che entra in fusione parziale è una roccia
povera in silice. Questo magma è fluido e pertanto veloce
nell'attraversare la crosta terrestre e da esso deriva la lava basica.
L'elevata velocità di risalita di questi magmi impedisce il loro
raffreddamento quindi la temperatura al momento dell'eruzione può
aggirarsi anche attorno ai 1200
1200°C.
C. L’eruzione è solitamente di tipo
effusivo.
Magmi secondari, acidi si formano in condizioni particolari di
subduzione della crosta terrestre: porzioni di crosta vengono spinte in
profondità e fondono. Il magma acido (ricco cioè in silice) risulta
particolarmente viscoso e tende a solidificare all'interno della crosta
terrestre formando un plutone. Raramente raggiunge la superficie
terrestre e quando ciò accade, avviene in modo violento ed
esplosivo.
Se la lava che si raffredda è molto fluida, alla sua superficie si forma una crosta di aspetto
regolare, liscio e levigato:lava pahoehoe (in hawaiiano significa: «ci si può camminare sopra a piedi nudi»)
Se la lava è viscosa, la superficie della colata, più rigida, si frantuma in numerosi
frammenti spigolosi e taglienti: lava aa (non si può camminare a piedi nudi)
Le Piroclastiti sono frammenti solidi o semisolidi, di composizione e dimensioni
varie, eiettati dal vulcano nell’atmosfera durante una fase di attività esplosiva.
Derivano da materiali strappati alle rocce dell’apparato vulcanico, oppure da lave solide
che ostruiscono i condotti e vengono frantumate durante l’esplosione
In base alle dimensioni si classificano in:
Ceneri
Lapilli
Bombe
I vulcani possono essere classificati in base al tipo di apparato vulcanico esterno o al
tipo di attività eruttiva: entrambe queste caratteristiche sono strettamente legate alla
composizione del magma (e quindi della lava che emettono).
Un vulcano a scudo presenta fianchi con pendenza
moderata, ed è costruito dall'eruzione di lava
basaltica fluida. I maggiori vulcani del pianeta sono
vulcani a scudo. Il nome viene dalla geometria degli
stessi, che li fa assomigliare a scudi appoggiati al
terreno.
Un vulcano a cono è caratterizzato da lave acide.
In questi casi il magma è molto viscoso e trova
difficoltà nel risalire, solidificando velocemente una
volta fuori.
Quando alle emissioni laviche si alternano emissioni
di piroclastiti, si parla di stratovulcani.
Eruzioni di questo tipo possono essere molto
violente (come quella del Vesuvio che seppellì
Pompei ed Ercolano), poiché il magma tende ad
ostruire il camino vulcanico creando un “tappo” che
verrà distrutto da un’esplosione.
Violente eruzioni possono
causare lo svuotamento parziale
della camera magmatica ed il
collasso dell’edificio vulcanico.
Si forma in questi casi un’ampia
depressione: la caldera
Vulcanismo secondario
