Riassunto esame Geografia, prof. Ugolini, libro consigliato Il globo terrestre e la sua evoluzione

Riassunti per l’esame di geografia e didattica della geografia

Libro adottato: Il globo terrestre e la sua evoluzione.

Capitolo 7: La giacitura e le deformazioni delle rocce

La stratigrafia e la tettonica nello studio delle scienze della Terra

Le rocce sulla superficie terrestre mostrano tra loro dei complessi rapporti geometrici che, per numerose applicazioni, è necessario conoscere e indagare.

Stratigrafia: fornisce gli strumenti per risalire alle giaciture originarie delle rocce e all’ordine con cui si sono formate.

Tettonica: studia invece le deformazioni che interessano le rocce dopo la loro formazione, in conseguenza dei movimenti della crosta terrestre.

Elementi di stratigrafia

L’oggetto di studio della Stratigrafia è la formazione geologica. Una formazione geologica è un corpo roccioso di natura complessivamente uniforme, originato in un ambiente rimasto a lungo costante.

Lo strato è l’unità più piccola di una formazione rocciosa sedimentaria: è, in genere, di modesto spessore ma di grande estensione.

La facies indica l’insieme delle caratteristiche litologiche di una roccia e dipende dall’ambiente di formazione. Determinando la facies di una roccia, è possibile risalire all’ambiente in cui si è formata.

Tra le facies sedimentarie sono comuni le facies continentali (glaciali, fluviali, desertiche ecc.), di transizione (palustri, lagunari, costiere) e marine (litorali, pelagiche ecc.).

La stratigrafia ha elaborato alcuni principi per stabilire, in base all’osservazione sul terreno, la cronologia relativa secondo la quale si sono formati i diversi corpi rocciosi:

• Principio di orizzontalità originaria: i sedimenti si depositano, di regola, in strati pressoché orizzontali e, una volta divenuti rocce, dovrebbero continuare ad apparire come strati più o meno orizzontali. Quindi, se gli strati che stiamo osservando ci appaiono inclinati o addirittura verticali o incurvati, si deve concludere che essi hanno assunto la giacitura attuale come conseguenza di movimenti della crosta avvenuti dopo la loro formazione.
• Principio di sovrapposizione stratigrafica: se al di sopra di un certo spessore di strati si trovano altri strati, diversi da quelli sottostanti per natura, colore e fossili, essi si sono formati, evidentemente, in un ambiente diverso.
• Principio di intersezione: dice che intrusioni di magma che tagliano altre rocce, sono più giovani di queste.

Lo studio delle successioni di facies nel tempo mette in luce fenomeni di regressione, cioè di ritiro del mare da aree prima sommerse, e di ingressione (o trasgressione), cioè di avanzata del mare su aree continentali.

La trasgressione dà origine ad una discordanza che può essere:

• Semplice: se gli strati precedenti la trasgressione e quelli successivi sono tutti paralleli.
• Angolare: se gli strati precedenti la trasgressione formano un certo angolo con quelli successivi.

Alla discordanza, che descrive un aspetto geometrico, corrisponde una lacuna di sedimentazione. La presenza, all’interno di una serie di rocce, di una discordanza con lacuna di sedimentazione indica che si sono verificati in successione i seguenti eventi:

• Deformazione e sollevamento della crosta fino a emersione di una nuova terra (regressione).
• Erosione della nuova terra emersa.
• Ritorno del mare con ripresa di sedimentazione (trasgressione).

Elementi di tettonica

I corpi rocciosi appaiono più o meno deformati. Le deformazioni sono successive alla loro formazione e si devono all’azione delle forze che agiscono all’interno della crosta terrestre.

Le faglie sono lacerazioni della crosta lungo le quali alcuni corpi rocciosi scivolano rispetto a quelli contigui. Esistono diversi tipi di faglie:

• Dirette: determinano un allargamento della crosta.
• Inverse: provocano un raccorciamento della crosta.

Un insieme di faglie dirette può provocare uno sprofondamento locale della crosta, detto fossa tettonica, in cui i settori di crosta che rimangono rialzati sono chiamati pilastri.

Se le rocce si deformano incurvandosi senza rompersi si formano le pieghe.

Il ciclo geologico

La serie stratigrafica di un’area descrive la successione verticale delle formazioni che affiorano. La lettura e l’interpretazione delle serie stratigrafiche mette in luce delle ripetizioni cicliche di alcuni eventi.

Il ciclo geologico (o ciclo di Hutton) comprende tipicamente:

• Formazione di rocce, in genere sul fondo del mare.
• Deformazione tettonica di tali rocce per movimenti della crosta, con sviluppo di magmatismo e metamorfismo e con sollevamento di catene montuose.
• Demolizione e erosione delle strutture prodotte dalla deformazione tettonica, fino allo spianamento della superficie.

In seguito, nella stessa area, si può sviluppare un nuovo ciclo geologico, che inizia con una trasgressione marina e la formazione di nuove rocce sedimentarie, discordanti su quelle più antiche. Le tracce di numerosi cicli simili a quello descritto si riconoscono nelle rocce della crosta terrestre per miliardi di anni.

Le carte geologiche

Le carte geologiche sono un mezzo per registrare le informazioni sulla distribuzione e sulla struttura delle rocce che formano la superficie terrestre.

Nella superficie della carta sono riportati i significati dei colori e dei simboli utilizzati. Insieme a queste si riporta la colonna stratigrafica, uno schema grafico che rappresenta la serie stratigrafica, cioè la successione verticale delle formazioni rocciose.

Le sezioni geologiche, che spesso compaiono nella cornice della carta geologica, sono tagli verticali che si immagina di effettuare nella crosta allo scopo di rappresentare la prosecuzione in profondità dei corpi rocciosi.

Capitolo 8: I fenomeni vulcanici

Il vulcanismo

Sulla Terra esistono circa 600 vulcani attivi. A questa attività vulcanica visibile in superficie, si aggiungono le continue emissioni di lava sul fondo degli oceani lungo gli oltre 600.000 km di rilievi sottomarini, le dorsali oceaniche.

L’attività vulcanica può manifestarsi in modi molto diversi, ma si tratta di un fenomeno essenzialmente unitario, la cui distribuzione sulla superficie terrestre è tutt’altro che casuale. Il vulcanismo è un fenomeno che coinvolge, da miliardi di anni, l’intero pianeta. È dovuto alla risalita all’interno della Terra fino alla superficie di magmi, cioè di materiali rocciosi allo stato fuso, mescolati a gas e vapori.

I magmi si originano all’interno della crosta e nella parte alta del mantello, tra i 15 e i 100 km di profondità. Il processo di fusione si verifica in presenza di particolari condizioni chimiche e fisiche: come l’aumento di temperatura, la diminuzione di pressione, l’arrivo di fluidi.

Il processo di fusione delle rocce avviene gradualmente: materiale in origine molto caldo, ma ancora solido, si trasforma in una massa pastosa, al cui interno sono presenti minuscole gocce di magma che si separano dal residuo refrattario. Quando un volume pari al 5-20% del materiale originario è fuso, le singole gocce trovano spazio sufficiente per muoversi e fondersi con altre. La massa fusa si muove verso l’alto per la sua minore densità rispetto ai materiali circostanti.

La velocità di risalita di una massa di magma dipende dalla sua viscosità, dal volume, dalla profondità della zona in cui si origina e dalla temperatura delle rocce circostanti.

Effetti vulcanici, eruzioni e prodotti dell’attività vulcanica

Quando un magma fuoriesce dalla superficie terrestre perde gran parte dei gas e vapori che contiene e viene chiamato lava.

L’attività vulcanica sulla superficie terrestre dà origine a edifici vulcanici, che si accrescono al termine di un condotto vulcanico (vulcani centrali) o lungo grandi spaccature (vulcani lineari).

La forma dell’edificio vulcanico dipende dal tipo di materiale eruttato. Esistono:

• Vulcani-strato, dalla tipica forma a cono e caratterizzati da eruzioni esplosive.
• Vulcani a scudo, caratterizzati da eruzioni effusive.

Il tipo di eruzione dipende dal grado di viscosità del magma:

• Magmi poco viscosi, quindi poco fluidi, comportano attività effusiva.
• Magmi molto viscosi, quindi molto fluidi, comportano attività esplosiva.
• Magmi con caratteristiche intermedie determinano attività mista.

I prodotti emessi dalle eruzioni vulcaniche possono essere:

• Aeriformi: i materiali di questo tipo hanno contribuito alla formazione dell’atmosfera e favoriscono la risalita del magma e le eruzioni esplosive.
• Liquidi: danno origine alle colate di lava che solidificando formano le rocce effusive. Dai magmi che fuoriescono sott’acqua si formano le tipiche lave a cuscino.
• Solidi: vanno a costituire gli edifici vulcanici. L’accumulo di materiale vulcanico di varia dimensione e natura viene detto piroclastico.
• All’attività vulcanica sono ricollegabili anche i lahar (colate di fango) e le manifestazioni vulcaniche tardive.

Vulcanismo effusivo ed esplosivo

La distribuzione geografica dell’attività vulcanica non è né uniforme né casuale. I vulcani si distribuiscono per la maggior parte lungo fasce precise che percorrono la superficie terrestre. Inoltre, i due tipi principali di vulcanismo, effusivo ed esplosivo, hanno una distribuzione geografica diversa.

La manifestazione più imponente del vulcanismo effusivo è associata alle dorsali oceaniche. I magmi di questo vulcanismo risalgono direttamente dal mantello. Attività vulcanica effusiva è pure quella che si manifesta in corrispondenza dei punti caldi, zone ristrette della superficie terrestre con diametri di 100-200 km. Al di sotto dei punti caldi si verifica una continua fusione del materiale presente che viene rimpiazzato dalla risalita da grandi profondità nel mantello di colonne di materiale caldissimo.

I vulcani con attività esplosiva sono distribuiti lungo i margini dei continenti o lungo catene di isole che bordano le fosse oceaniche. Più del 60% di questi vulcani si trova lungo il margine dell’Oceano Pacifico, dove insieme costituiscono la “cintura di fuoco”. Il vulcanismo esplosivo è associato a magmi che provengono dalla crosta continentale, con processi di anatessi.

I vulcani e l’uomo

In Italia esistono numerosi edifici vulcanici concentrati soprattutto nel Centro-Sud. Molti di questi sono vulcani attivi quali l’Etna, il Vesuvio e i vulcani delle Isole Eolie.

L’estendersi delle aree urbanizzate determina un rischio vulcanico per le popolazioni che vivono nelle immediate vicinanze dei vulcani. Il rischio vulcanico è definito come il prodotto tra la probabilità che avvenga un certo fenomeno vulcanico e i danni che esso provocherebbe.

Nei confronti dei vulcani con attività esplosiva, l’unica difesa è rappresentata dalla prevenzione, con lo studio delle caratteristiche di un’eventuale eruzione di un vulcano e il monitoraggio di alcuni parametri chimici e fisici dell’area sorvegliata, per riconoscere l’avvicinarsi di un’eruzione. Nel caso dei vulcani effusivi, invece, è possibile mettere in atto una difesa attiva, durante l’eruzione.

Capitolo 9: I fenomeni sismici

Lo studio dei terremoti

Il terremoto è un fenomeno molto frequente nel tempo, ma localizzato nello spazio. I sismi si concentrano all’interno di fasce sismiche che delimitano aree sismiche.

Il terremoto si manifesta come un movimento più o meno forte di un settore della superficie terrestre in conseguenza alla liberazione improvvisa di energia da un punto interno della Terra, detto ipocentro. Gli sforzi in atto all’interno della Terra provocano la deformazione elastica dei corpi rocciosi. Se tali sforzi superano il limite di rottura, le rocce si fratturano e si genera, o si riattiva, una faglia.

Il terremoto avviene in quanto lungo la superficie di faglia le rocce deformate tornano bruscamente all’equilibrio con un meccanismo di rimbalzo elastico, caratterizzato da violente oscillazioni. Tale perturbazione si propaga nelle aree circostanti.

Il processo di deformazione elastica delle rocce, fino alla rottura, e il successivo rimbalzo elastico, costituiscono nell’insieme il ciclo sismico, che può ripetersi sistematicamente in una regione.

Propagazione e registrazione delle onde sismiche

Durante tutto il manifestarsi del rimbalzo elastico la perturbazione si propaga dall’ipocentro in ogni direzione per mezzo di onde elastiche. La zona posta in superficie sulla verticale dell’ipocentro è detta epicentro del terremoto.

Un terremoto genera onde elastiche di tre tipi:

• Onde longitudinali (o di compressione): al loro passaggio, una roccia subisce contrazioni e dilatazioni nella stessa direzione di propagazione dell’onda. Sono le onde più veloci e per questo sono dette anche onde P (prime).
• Onde trasversali (o di taglio): al loro passaggio una roccia oscilla in senso trasversale alla direzione di propagazione dell’onda. Sono meno veloci e per questo sono dette onde S (seconda). Le onde S non si propagano nei fluidi.
• Onde superficiali: si generano quando le onde interne raggiungono la superficie terrestre. Esse si propagano nella superficie ma si attenuano rapidamente in profondità. Esistono due tipi di onde superficiali: le onde di Rayleigh (onde R) e le onde di Love (onde L).

I movimenti del suolo durante un terremoto vengono raccolti dai sismografi e registrati in grafici chiamati sismogrammi. Grazie ai dati raccolti è possibile ricavare informazioni quali la durata e la forza del terremoto, la posizione dell’epicentro e dell’ipocentro ecc.

La forza di un terremoto

La forza di un terremoto viene valutata in termini di:

• Intensità: è la valutazione degli effetti prodotti da un sisma sulle persone, sui manufatti e sul territorio. La scala più usata in Europa e in America per valutare l’intensità dei sismi è la scala MCS, divisa in 12 gradi. I valori di intensità vengono usati anche per ottenere rappresentazioni cartografiche degli effetti di un terremoto. Le isosisme sono le linee che individuano fasce in cui il terremoto si è presentato con uguale intensità.
• Magnitudo: misura la forza di un terremoto a confronto con un terremoto standard preso come riferimento. Si calcola a partire dai sismogrammi misurando l’ampiezza massima delle onde registrate da un sismogramma relativa a quel terremoto con l’ampiezza massima delle onde fatte registrare da un terremoto preso come riferimento. Come riferimento si è scelto un terremoto che produce su un sismografo standard, posto a 100 km dall’epicentro, un sismogramma con oscillazioni massime uguali a 0,001 mm. La scala della magnitudo, detta scala Richter, è logaritmica: a un aumento di una unità della magnitudo corrisponde un aumento di un fattore 10 nell’ampiezza del movimento del terreno.

Gli effetti del terremoto

L’arrivo delle onde sismiche in superficie determina un’oscillazione complessa del terreno, che viene trasmessa agli oggetti sovrastanti. I danni principali agli edifici sono provocati soprattutto dai movimenti orizzontali del terreno e dipendono da diversi fattori:

• Durata delle oscillazioni.
• Tipo di costruzioni.
• Natura geologica del terreno su cui poggiano.

Se il terremoto si verifica sotto il fondo del mare, nelle zone costiere si possono risentire gli effetti di un maremoto, chiamato anche tsunami. Quando il movimento della faglia che provoca il terremoto fa sollevare o abbassare bruscamente un tratto del fondo del mare, l’oscillazione di quest’ultimo provoca nella massa d’acqua sovrastante onde molto lunghe, che si propagano a velocità elevatissime. Giunte in prossimità della costa, le onde possono raggiungere i 30 m di altezza.

I terremoti all’interno della Terra

Lo studio della propagazione delle onde sismiche permette di ricavare informazioni sulla struttura interna della Terra. Il pianeta è formato da involucri concentrici separati da discontinuità sismiche, attraversando le quali le onde cambiano bruscamente velocità. Si riconoscono tre involucri principali:

• Crosta: si estende dalla superficie fino a 10-35 km di profondità. Essa si presenta solida ed è separata dall’involucro sottostante dalla discontinuità di Moho.
• Mantello: che dalla Moho arriva fino a circa 2900 km di profondità. Esso è solido, anche se esiste una fascia, tra i 70 e i 250 km di profondità, detta astenosfera, che presenta comportamento più plastico. Al termine del mantello si ha la discontinuità di Gutenberg, che lo separa dall’involucro successivo.
• Nucleo: si divide in nucleo esterno, che è liquido, dai 2900 ai 5170 km di profondità, e il nucleo interno, che è solido, dai 5170 km al centro della Terra.

La parte rigida composta dalla crosta e dal mantello fino all’astenosfera viene chiamata litosfera.

La distribuzione geografica dei terremoti

Nella distribuzione geografica dei terremoti gli epicentri risultano allineati secondo fasce definite. Le fasce sismiche corrispondono a strutture specifiche della superficie terrestre:

• Dorsali oceaniche: caratterizzate da terremoti con ipocentri superficiali.
• Fosse oceaniche: con ipocentri allineati lungo la superficie di Benioff, da superficiali a profondi.
• Le catene montuose di recente formazione: con ipocentri da superficiali a intermedi.

Inoltre esiste una sismicità legata al vulcanismo. I terremoti vulcanici (tremori) sono vibrazioni del terreno p