TETTONICA DELLE PLACCHE

TETTONICA DELLE PLACCHE
Appunti di geografia per gli studenti della sezione C D a cura
della prof.ssa A. Pulvirenti (tratti dalla tesina di esame di
maturità di G. Pilastro a.s.1999/2000)
Le immagini presenti in questo file sono state reperite in rete o modificate da
testi cartacei e vengono utilizzate solo per l’elevato contenuto didattico.
TEORIA FISSSISTA
• All’
All’inizio del secolo i geologi erano convinti
che bacini e continenti fossero forme
stabili della superficie terrestre la quale
s’ipotizzava in progressiva contrazione;
• La struttura interna della Terra veniva
suddivisa in 4 strati geologici ordinati
secondo la densità
densità e indicativi della
composizione chimica del materiale (visione
proposta da Goldschmith).
Goldschmith).
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INTERNO DELLA TERRA
INTERNO DELLA TERRA
Continente
Bacino oceanico
r. sedimentarie, basalti e gabbri ~ 6 km
r. granitiche, sedimentarie e
metamorfiche ~35 Km
Aumento V propagazione onde sismiche
Peridotite, olivina e pirosseni
Viscoso, parzialmente fuso
2
GLI ERRORI DELLA TEORIA FISSISTA
teoria della contrazione
• In base al grado di compressione subito dagli
strati nelle catene montuose, la Terra avrebbe
dovuto raffreddarsi di migliaia di gradi,
gradi,
ipotesi questa improbabile anche visto l’l’elevata
capacità
capacità termica della diffusa radioattività
radioattività delle
rocce;
• La non uniforme distribuzione delle
montagne;
montagne;
LA DERIVA DEI CONTINENTI
• Nel 1915 il meteorologo tedesco A. Wegener
ipotizzò che un tempo fosse esistito un
supercontinente da lui battezzato Pangè
Pangèa
(dal greco: “tutto terra”
terra”);
• Wegener suddivise la Pangè
Pangèa in 2 blocchi:
blocchi:
quello boreale (Laurasia
(Laurasia)) e quello australe
(Gondwana);
Gondwana);
• Circa 200 milioni d’
d’anni fa la Pangè
Pangèa
avrebbe iniziato a frammentarsi in continenti
più
più piccoli che sarebbero “andati alla
deriva”
deriva” verso le posizioni attuali.
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“TUTTO TERRA”
210 milioni di anni fa (Triassico)
135 milioni di anni fa (Giurassico)
DERIVA DEI
CONTINENTI
65 milioni di anni fa (Cretacico)
Oggi
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MOTORE DELLA DERIVA
Forze di marea tendono a far rallentare la rotazione delle parti
superficiali della superficie rispetto alle parti profonde (la
rotazione avviene verso est, ritardo del SIAL rispetto al SIMA
che si manifesta con una deriva verso ovest.
Repulsione dai poli, dovuta alla simmetria,
non perfettamente sferica, del campo
gravitazionale per cui la verticale relativa ad
un punto superficiale non è una retta ma
una curva concava verso il polo.
I continenti , zattere sialiche sul SIMA, sono soggetti ad una
spinta idrostatica diretta perpendicolarmente alla superficie
terrestre. Gravità
Gravità e spinta non sono coassiali e non si
annullano. La componente residua diretta verso l’l’equatore
LE PROVE
• PROVE GEOMORFOLOGICHE
le coste continentali sono fra loro
complementari
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LE PROVE
• PROVE PALEONTOLOGICHE
Identità
Identità di flora e fauna fossile in distretti
geografici separati dall’
dall’oceano. Ponti
continentali
LE PROVE
• PROVE PALEOCLIMATICHE
La testimonianza delle tilliti del Carbonifero
e del Permiano
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LE CRITICHE
• Molte linee di costa erano state interessate da
movimenti verticali, che potevano averle distorte.
• Le somiglianze litologiche delle aree affacciate
sull’
sull’atlantico erano dubbie.
• Non si spiega perché
perché la Pangea,
Pangea, rimasta unita fino
al Paleozoico, si sia scissa nel giro di pochi
milioni di anni.
• Le forze chiamate in causa, come responsabili dei
movimenti, erano di piccola entità
entità, non potevano
avere effetti sui pesanti blocchi crostali.
crostali.
I SOSTENITORI
• Holmes accettò l’
l’ipotesi della deriva ma
suggerì
suggerì un meccanismo per il trasporto
della crosta. (convezione del mantello).
• Du Toit suggerì
suggerì l’ipotesi di non
considerare le linee di costa ma i margini
delle piattaforme continentali.
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LO STUDIO DEI FONDALI OCEANICI
• Alla fine degli anni ‘40 gli oceani venivano
ancora considerati, secondo l’l’ottica fissista,
fissista,
strutture primordiali;
primordiali;
• All’
All’inizio degli anni ‘50 l’oceanografia geologica
e la geofisica progredirono considerevolmente,
fornendo sempre più
più precise cartografie dei
fondali;
fondali;
• Tali informazioni permisero di mettere in
evidenza fenomeni allora sconosciuti come
l’espansione dei fondali e il
paleomagnetismo.
paleomagnetismo.
LA CARTOGRAFIA DEI FONDALI
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LA MORFOLOGIA DEI FONDALI OCEANICI
LA MORFOLOGIA DEI FONDALI OCEANICI
ELEMENTI MORFOLOGICI DEL PIANO
ABISSALE:
•DORSALI
•FOSSE
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DORSALI
LE FAGLIE TRASFORMI
• La rift valley viene interrotta da delle zone di frattura
che rompono la linearità
linearità e la continuità
continuità dell’
dell’asse delle
dorsali: questi siti prendono il nome di faglie
trasformi e sono costituite da zone, altamente
sismiche, di scorrimento relativo e opposto di flussi di
lava fuoriuscenti da due tronconi di dorsali.
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FOSSE
LA TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI
OCEANICI
• Nel 1962 l’l’americano H.H. Hess ipotizzò che le
dorsali fossero grandi fratture,
fratture, in
corrispondenza di moti ascensionali del
mantello, dalle quali fuoriesce materiale
magmatico che va a creare nuova crosta
oceanica;
oceanica;
• Poiché
Poiché le dimensioni della Terra restano
costanti, ipotizzò l’l’esistenza di zone (fosse
(fosse
oceaniche)
oceaniche) in cui la crosta più
più antica fosse
reinglobata nel mantello.
mantello. Tale fenomeno
prende il nome di subduzione.
subduzione.
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LA TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI
OCEANICI
L’ipotesi dell’
dell’americano H.H. Hess
I MERITI DELLA TEORIA DI H.H.HESS
• La teoria spiega perché
perché sui fondali oceanici
non si trovano rocce di età
età superiore a 200
milioni di anni;
anni;
• La teoria spiega inoltre il diverso flusso di
calore a livello delle dorsali (>) e nelle fosse
oceaniche (<);
• La teoria offre una spiegazione
dell’
dell’instabilità
instabilità che si osserva nelle aree della
crosta prossima alle dorsali,
dorsali, dove si originano
molti terremoti e intense attività
attività vulcaniche.
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PROVE DELLA TEORIA DI H.H.HESS
• Formulata per spiegare le caratteristiche dei
fondali oceanici, la teoria di H.H. Hess ha
trovato conferma definitiva nello studio del
paleomagnetismo delle anomalie
magnetiche rilevate su tutti i fondali con
estrema regolarità
regolarità e simmetria.
IL PALEOMAGNETISMO
• Certe rocce ricche di minerali ferrosi
(magnetite), possiedono una suscettibilità
suscettibilità
magnetica ovvero la capacità
capacità di acquistare una
magnetizzazione permanente che ha la stessa
direzione del campo magnetico esistente
nell’
nell’atto del loro consolidamento;
• Rocce che solidificarono migliaia o anche milioni
di anni fa conservano così
così una “registrazione”
registrazione”
della posizione dei poli magnetici terrestri al
tempo della loro formazione;
• Queste rocce si dicono possedere un
magnetismo fossile o paleomagnetismo.
paleomagnetismo.
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MIGRAZIONE DEI POLI
• All’
All’inizio degli anni ‘50
si osservò che rocce
della stessa età
età, in
continenti diversi,
diversi,
variavano in polarità
polarità
magnetica,
magnetica, come se
nello stesso momento
fossero stati presenti
sulla Terra distinti assi
magnetici;
• Osservando inoltre la magnetizzazione di rocce di età
età
successiva nella stessa regione risultò evidente una
variazione della direzione del polo nord magnetico.
magnetico.
MIGRAZIONE DEI POLI
• Dai dati dati ricavati dalle
rocce del Nordamerica e dalle
rocce europee, si sono potute
tracciare 2 curve distinte che
rappresentano il percorso
apparente seguito dal polo
nord magnetico negli ultimi
600 milioni di anni
• Per interpretare questi dati
sono possibili 2
alternative:
alternative: o sono i
continenti a migrare
oppure migrano i poli
mentre rimangono fissi i
continenti.
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L’IMPROBABILITÀ DELLA MIGRAZIONE DEI POLI
• Per la coincidenza d’
d’improbabili condizioni fisiche
che si dovrebbero presupporre nel caso di un’
un’effettiva
migrazione dei poli magnetici,
magnetici, la sola alternativa
possibile rimane quella della deriva dei continenti;
• Appare infatti più
più probabile che i 2 continenti in
questione, originariamente uniti, si siano allontanati
nel tempo fino alla posizione attuale:
attuale: l’l’andamento
della curva di migrazione consentirebbe di definire il
tragitto di deriva;
• Ad avvalorare questa tesi, vi è l’osservazione che i
due itinerari di migrazione,
migrazione, notevolmente separati,
presentano però andamenti similari se non del tutto
sovrapponibili.
sovrapponibili.
INVERSIONI DI POLARITÀ
• Studi sul paleomagnetismo hanno
evidenziato che nel corso della storia della
Terra la posizione dei poli magnetici si è
invertita più
più volte;
volte;
• Dal momento che è impossibile che le
rocce invertano da sole il proprio
magnetismo,
magnetismo, dobbiamo concludere che il
campo magnetico terrestre inverte la sua
polarità
polarità;
• Le cause di questa inversione sembrano
dipendere da variazioni d’
d’intensità
intensità del
campo.
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INVERSIONE DI POLARITÀ
• Le rocce che presentano direzione di
magnetizzazione uguale a quella del
campo magnetico attuale sono dette a
POLARITÀ
POLARITÀ NORMALE
• Le rocce che presentano direzione di
magnetizzazione opposta a quella del
campo magnetico attuale,
attuale, sono dette a
POLARITÀ
POLARITÀ INVERSA
INVERSIONE DI POLARITÀ
• Utilizzando metodi
radiometrici,
radiometrici, è stato
possibile costruire una
SCALA
PALEOMAGNETICA nella
quale si distinguono 4
lunghi intervalli di tempo
definiti EPOCHE DI
POLARITÀ
POLARITÀ, al cui interno
sono stati riconosciuti brevi
periodi di cambiamento di
polarità
polarità detti EVENTI DI
POLARITÀ
POLARITÀ.
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L’INVERSIONE DI POLARITÀ
POLARITÀ E L’
L’ESPANSIONE DEI FONDALI
OCEANICI
• Nel 1963 i geofisici inglesi Vine e Mathews
supposero che la lava basaltica,
basaltica, uscendo dalla
fenditura centrale delle dorsali, si magnetizzasse
durante il raffreddamento;
raffreddamento;
• Secondo la teoria di H.H. Hess,
Hess, man mano che
nuovo materiale viene aggiunto lungo la dorsale, le
lave solidificate, e già
già magnetizzate sono
allontanate dalla rift valley;
valley;
• Dopo un certo periodo dunque il fondo oceanico
risulta costituito da bande a magnetizzazione
alternativamente normale e inversa,
inversa,
specularmente rispetto alla rift valley.
valley.
L’INVERSIONE DI POLARITÀ
POLARITÀ E L’
L’ESPANSIONE DEI FONDALI
OCEANICI
L’ipotesi dei geofisici inglesi Vine e Mathews
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LA TETTONICA DELLE PLACCHE
• La terra presenta un involucro rigido,
rigido, la
LITOSFERA,
LITOSFERA, che galleggia sulla sottostante
astenosfera;
astenosfera;
• La litosfera non è un guscio continuo ma costituito da
circa 20 frammenti rigidi di dimensioni notevoli
chiamati PLACCHE;
PLACCHE;
• La placche si muovono sull’
sull’astenosfera,
astenosfera, trascinate
passivamente da MOTI CONVETTIVI del mantello;
• Le placche presentano zone di accrescimento, zone
di distruzione e zone di scorrimento:
scorrimento: i MARGINI DI
PLACCA;
PLACCA;
• Ogni placca si muove come UNITÀ
UNITÀ A SE STANTE
rispetto alle altre.
UN MONDO FATTO DI PLACCHE
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I MARGINI DELLE PLACCHE
• MARGINI DIVERGENTI o COSTRUTTIVI,
COSTRUTTIVI, lungo i
quali due placche si allontanano l’l’una dall’
dall’altra,
lasciando spazio per la risalita di magma dal mantello
che forma nuova crosta (dorsali
);
(dorsali);
• MARGINI CONVERGENTI o DISTRUTTIVI,
DISTRUTTIVI, lungo i
quali due placche si muovono l’l’una verso l’l’altra,
provocando o l’l’immersione di una placca sotto l’l’altra
(fosse oceaniche)
oceaniche) oppure l’l’accavallamento di una
sull’
sull’altra (orogenesi
(orogenesi da collisione continente continente);
continente);
• MARGINI TRASCORRENTI o CONSERVATIVI,
CONSERVATIVI, lungo
i quali due placche scivolano orizzontalmente l’l’una
rispetto l’l’altra (faglie
(faglie trascorrenti).
trascorrenti).
MARGINI DIVERGENTI
• CENTRO D’
D’ESPANSIONE INETERPOSTA FRA DUE
PLACCHE: nelle dorsali avviene la creazione di
nuova crosta oceanica che va a riempire lo spazio
lasciato libero dalle due placche in lento
allontanamento.
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MARGINI DIVERGENTI
• CENTRO D’
D’ESPANSIONE ALL’
ALL’INTERNO DI UN
CONTINENTE: si creano zone di frattura da dove
fuoriesce magma che spinge i due tronconi di
continente a divergere l’l’uno dall’
dall’altro come Wegener
aveva suggerito per la Pangè
Pangèa.
MARGINI DIVERGENTI
• Una veduta da satellite del Sinai mostra i due bracci
del Mar Rosso che altro non sono che due centri di
espansione esposti sulla superficie terrestre
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MARGINI CONVERGENTI
• Anche se tutte tutte le zone di convergenza
sono sostanzialmente simili, la collisione tra
due placche dà risultati diversi a seconda
del tipo di litosfera coinvolta nel meccanismo.
3 MODULAZIONI DI CONVERGENZA
placca oceanica - placca continentale
placca oceanica - placca oceanica
placca continentale - placca continentale
PLACCA OCEANICA - PLACCA CONTINENTALE
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PLACCA OCEANICA - PLACCA CONTINENTALE
La litosfera oceanica viene incurvata verso il basso con un angolo di
circa 45°. La placca che scende e i sedimenti saturi d’acqua
cominciano a fondere. Il magma che si forma è meno denso delle
rocce del mantello circostante: ricomincia a risalire lentamente.
(ANDE)
SISTEMA ARCO - FOSSA CONTINENTALE
Intervallo arco fossa
Arco magmatico parallelo alla
linea di costa
Fossa oceanica, con
deposizione di
sedimenti, con
conseguente
migrazione verso
l’Oceano
Retroarco,
Retroarco, o bacino
di avampaese con
depressioni(Rio delle
Amazzoni)
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PLACCA OCEANICA - PLACCA OCEANICA
SISTEMA ARCO - FOSSA INSULARE
Intervallo arco
– fossa, dove
c’è un bacino
sedimentario
Arco magmatico
intraoceanico
Fossa oceanica,
profonda + di 6 km
Bacino
marginale,
si apre
sempre più
più
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PLACCA CONTINENTALE - PLACCA CONTINENTALE
La collisione
fra India e
Asia , circa 45
milioni di anni
fa , ha portato
alla nascita
dell’Himalaya
PLACCA CONTINENTALE - PLACCA CONTINENTALE
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MARGINI TRASCORRENTI
• Il terzo tipo di margine di
placca è la faglia
trascorrente,
trascorrente, che si ha
dove due placche
scivolano l’
l’una rispetto
all’
all’altra,
altra, senza che vi sia
né produzione di crosta
né distruzione di crosta;
• Le faglie trascorrenti, che
si sviluppano più
più o meno
parallelamente alla
direzione del movimento
della placca, sono zone
di alta sismicità
sismicità .
Esempio della faglia di
San Andreas
MARGINI
Costruttivi o divergenti
Distruttivi o convergenti
Conservativi
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IL MOTORE DELLA TETTONICA
• Nel tentativo di spiegare qual è il meccanismo che
aziona il moto di deriva delle placche, le loro scissioni
e le loro collisioni, sono state formulate diverse ipotesi.
3 IPOTESI
• CELLE CONVETTIVE ESTESE A TUTTO IL
MANTELLO
• CELLE CONVETTIVE LOCALIZZATE NELLA PARTE
ALTA DEL MANTELLO
• IL MODELLO DEI PUNTI CALDI
CELLE CONVETTIVE ESTESE A TUTTO IL MANTELLO
• Alcuni ritengono che alla
radice del movimento vi
sia una disomogenea
distribuzione del calore
all’
all’interno della Terra
che provoca la formazione
di grandi celle
convettive nel mantello.
mantello.
• L’apice dei rami
ascendenti corrisponde
con le dorsali mentre
quello dei rami
discendenti corrisponde
con le fosse.
fosse.
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CELLE CONVETTIVE LOCALIZZATE NELLA PARTE ALTE DEL
MANTELLO
• Anche questa teoria
prevede una struttura a
celle di convezione
solamente però localizzate
nello strato alto del
mantello;
mantello;
• Quando infatti subduce nel
mantello, la placca migra
verso le dorsali;
dorsali;
• Non è generalizzabile in
quanto non spiega il moto
di placca in assenza di
fosse.
fosse.
PUNTI CALDI o “HOT SPOT”
• Il termine punto caldo viene utilizzato per indicare
tutti i fenomeni vulcanici isolati e svincolati dal
sistema delle dorsali,
dorsali, che non sono originati
dall’
dall’intersezione dei margini di due placche contigue;
• Sono aree oceaniche o continentali con un flusso
termico particolarmente elevato, nelle quali si verifica
un’
un’emissione di lava basaltica proveniente dal
mantello profondo;
profondo;
• In corrispondenza dei punti caldi s’
s’innalzano
formazioni vulcaniche generate da giganteschi
pennacchi,
pennacchi, colonne di materiale magmatico caldo,
caldo,
che con il loro movimento ascensionale inarcano la
crosta formando gli apparati eruttivi.
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PUNTI CALDI o “HOT SPOT”
IL MODELLO DEI PUNTI CALDI
• Secondo questa teoria il
moto di placca
troverebbe origine nei
moti ascensionali dei
pennacchi che
innescherebbero moti
orizzontali;
• Questo modello
spiegherebbe la struttura
discontinua delle
placche,
placche, la presenza
delle faglie trasformi ed il
loro andamento parallelo
al movimento di placca.
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MOTORE DELLA TETTONICA
• Nonostante le intense ricerche tuttora in atto, la soluzione
completa ed univoca del problema sfugge ancora;
ancora;
• Ma, forse, si può già
già concludere che il movimento globale
delle placche potrebbe essere dovuto ad una o più
più
combinazioni dei vari meccanismi proposti.
UNO SGUARDO AL FUTURO
L’Africa procede verso l’Eurasia, chiudendo il Mediterraneo fino alla collisione
fra i due continenti.L’India continuerà la collisione con l’Asia provocando
faglie che porteranno al distacco della Cina che se ne andrà alla deriva verso
Est. L’atlantico e il Pacifico si stanno espandendo: uno dei due inghiottirà
l’altro.(Il pacifico). Fra 250 milioni di anni l’Africa occuperà il posto
dell’Europa, Australia ed Antartide aderiranno al Sud Africa, la Cina sarà
attaccata all’America del Nord e quest’ultima saldata all’Africa.
Chi vivrà vedrà….
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