Capitolo 1 – Fondamenti di Geologia Generale

Capitolo 1- Fondamenti di Geologia Generale
Capitolo 1 – Fondamenti di
Geologia Generale
MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
TERRA: sferoide con raggio medio 6370 km
Struttura non omogenea:
- Densità media 55 kN/m3
- Densità rocce superficiali 20-30 kN/m3
Indagine geologica diretta: limitata solo alla parte
superficiale, pertanto la struttura interna della Terra è nota in
base a metodi indiretti, in particolare in base allo studio della
propagazione delle onde elastiche generate dai terremoti
1 kN = 102 kgf (kg forza)
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MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
Onde longitudinali (P o di compressione): moto delle
particelle nella stessa direzione di propagazione delle onde; si
propagano sia nei solidi che nei fluidi
Onde trasversali (S o di taglio): moto particelle
perpendicolare alla direzione di propagazione delle onde; si
propagano solo nei solidi, con velocità inferiore alle onde P
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MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
Le onde percorrono traiettorie concave e ritornano in
superficie: in base ai tempi intercorsi ed alle distanze
percorse, è stato possibile calcolare le velocità nei vari strati,
le quali sono funzione della densità dei materiali attraversati,
ricavando così un modello costitutivo della Terra
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MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
La velocità delle onde
sismiche varia con la
profondità in funzione
della densità del mezzo
che le attraversa
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Capitolo 1- Fondamenti di Geologia Generale
MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
Crosta: spessore da pochi km a 60 km
Mantello: mantello superiore e inferiore, spessore totale circa
2900 km
Nucleo: nucleo esterno e interno, spessore totale circa 3470 km
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MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
Crosta: spessore da pochi
km a 60 km
Mantello: mantello superiore
e inferiore, spessore totale
circa 2900 km
Nucleo: nucleo esterno e
interno, spessore totale circa
3470 km
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Capitolo 1- Fondamenti di Geologia Generale
MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
Discontinuità:
- Mohorovicic (Moho):
separa crosta e mantello
- Gutenberg: separa
mantello e nucleo
Individuazione delle
discontinuità basata su
variazioni delle
caratteristiche di
propagazione delle onde
sismiche
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MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
Litosfera: crosta terrestre e spessore di mantello di circa
60 km rigido (mantello litosferico)
Astenosfera: rimanente parte del mantello superiore con
comportamento viscoelastico
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MODELLO COSTITUTIVO DELLA TERRA
Crosta oceanica: spessore di circa 6-7 km, composizione:
sedimenti fini e basalti
Crosta continentale: spessore variabile da 20 a 60 km
(massimo sotto catene montuose), composizione variabile
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TETTONICA A PLACCHE
Litosfera divisa in circa 15 placche che variano forma e
posizione a causa di correnti convettive all’interno
dell’astenosfera dovute a differenze di temperatura che
provocano il movimento passivo delle placche tra loro
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Capitolo 1- Fondamenti di Geologia Generale
TETTONICA A PLACCHE
Deriva dei continenti: spostamenti subiti dai continenti nel
passato e che subiscono attualmente
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TETTONICA A PLACCHE
Wegner indicò come evidenza geologica della deriva dei
continenti la distribuzione, nel tardo Paleozoico (Permiano),
dei depositi glaciali e delle piante fossili conosciute
collettivamente come Successione di Gondwana (in onore
tribù Gond dell’India centrale, la cui regione contiene molti di
questi fossili)
Antiche piante terrestri e depositi glaciali a loro associati si
trovano solo in Sud America, Africa, India, Australia e
Antartide, che occupavano la parte meridionale della Pangea
(dal greco “tutta la Terra”)
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Capitolo 1- Fondamenti di Geologia Generale
(a) La direzione delle strie glaciali
conservate sui continenti nelle rocce
in posto mostra la direzione del
movimento dei ghiacciai durante il
Permiano (Successione di
Gondwana); (b) le direzioni delle strie
sono spiegate con l’unificazione dei
continenti e con una calotta glaciale
su un Polo Sud situato in
corrispondenza dell’attuale Sud Africa;
(c) strie glaciali (Australia) formate nel
Permiano (più di 200 milioni di anni).
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TETTONICA A PLACCHE
Correnti convettive risalgono in corrispondenza delle dorsali
oceaniche. Poiché non si ha accrescimento del volume della
Terra, esistono zone in cui si ha compensazione: zone di
subduzione o zone di obduzione.
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TETTONICA A PLACCHE
La maniera più efficace per liberare calore dall’interno della
Terra è mediante il rimescolamento convettivo di roccia nel
mantello, come avviene in una pentola scaldata su di un
fornello
Convezione (a) in una pentola su di un
fornello; (b) nel mantello, con
rimescolamento dell’intero mantello; (c) un
modello alternativo di convezione del mantello che interessa più strati,
ipotesi probabilmente più verosimile rispetto ad (a)
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TETTONICA A PLACCHE
Dorsali oceaniche
La fuoriuscita di materiale in corrispondenza delle dorsali
oceaniche determina un progressivo fenomeno di
espansione degli oceani (strisce di diversi colori: aree con
la stessa età)
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TETTONICA A PLACCHE
I geofisici hanno scoperto che ogni qualche centinaio di migliaia o pochi
milioni di anni accade i poli magnetici si scambiano reciprocamente le
loro posizioni. Si definisce “normale” l’attuale campo magnetico ed
“inverso” quello di altre epoche.
Le rocce magmatiche effusive registrano il campo magnetico, a seguito
dell’allineamento di piccoli grani di minerali contenenti ferro che si ha
quando una lava raffreddandosi forma una roccia all’interno del campo
magnetico terrestre: i minerali si comportano come minuscoli aghi di una
bussola naturale e registrano la direzione del polo nord magnetico che
esisteva al momento della solidificazione della lava.
Si arrivò alla conclusione che se l’espansione dei fondi oceanici era
effettivamente avvenuta, in questi si dovevano registrare strisce di
anomalie magnetiche con distribuzione simmetrica rispetto alla dorsale.
E’ stato effettivamente dimostrato che vi sono state 170 inversioni negli
ultimi 76 milioni di anni.
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Le inversioni del campo magnetico sono
avvenute periodicamente lasciando un
magnetismo “fossile” nelle rocce dei fondali
oceanici
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TETTONICA A PLACCHE
Il processo di subduzione consiste nello sprofondamento del fondo
oceanico e dello spesso strato di rocce sottostanti verso l’interno del
pianeta. Questo processo può scatenare terremoti violentissimi e produrre
il magma che alimenta la catena di vulcani in prossimità del margine della
massa continentale in sovrascorrimento. Mentre l’espansione dei fondi
oceanici nelle dorsali medio-oceaniche crea nuova crosta oceanica, la
subduzione la distrugge.
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TETTONICA A PLACCHE
Modello della tettonica a placche. Sono mostrati margini
divergenti e convergenti e le loro relazioni con i fondi
oceanici e i vulcani continentali.
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Capitolo 1- Fondamenti di Geologia Generale
TETTONICA A PLACCHE
Zone di subduzione: una delle placche si inflette sotto l’altra
e viene riassorbita dal mantello. Possono essere di due tipi:
1. Arco-fossa: placca oceanica che immerge sotto una
placca formata da zona continentale (arco magmatico) e
zona oceanica (bacino retroarco)
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TETTONICA A PLACCHE
Zone di subduzione:
2. Arco-cordigliera: placca oceanica che immerge sotto
placca continentale
In entrambi i casi si formano le fosse oceaniche, zone molto
profonde dove si accumulano sedimenti
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Capitolo 1- Fondamenti di Geologia Generale
TETTONICA A PLACCHE
Zone di obduzione: due placche continentali non possono
essere subdotte, avendo densità simile, quindi si accavallano
l’una sull’altra
Orogenesi: insieme dei processi che portano alla formazione
delle catene montuose
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