Litosfera - Crosta terrestre, vulcanismo, terremoti

La litosfera

Come già accennato la litosfera è lo strato del nostro pianeta che comprende la crosta terrestre e la porzione superiore del sottostante mantello. Poggia su una fascia “di debolezza” chiamata astenosfera, rispetto alla quale può muoversi per via della diversa densità.

La litosfera rispecchia in linea di massima le proprietà della crosta terrestre, dunque è sottile, omogenea e relativamente giovane al di sotto degli oceani; più spessa, difforme e antica in corrispondenza della terraferma.

I vasti fondali marini sono solcati da estesi rilievi noti come dorsali oceaniche. Non si tratta di catene montuose sommerse, ma di veri e propri inarcamenti della litosfera oceanica (lì estremamente sottile), talvolta abbastanza elevati da affiorare in superficie. Le dorsali sono quasi ovunque segnate da un netto solco longitudinale chiamato rift valley, e frammentate in segmenti consecutivi da fratture trasversali dette faglie trasformi. Sono sede di violenti fenomeni di natura vulcanica e sismica.

Altre strutture caratteristiche dei fondali marini sono le fosse abissali, profonde depressioni a cui si associano violenti fenomeni sismici e vulcanici. Le agitazioni non sono tuttavia localizzate nella fossa stessa, ma in genere lungo l’arco vulcanico che si origina nei dintorni. Tale sistema può assumere l’aspetto di una catena montuosa quando sorge in prossimità della costa (es: Ande), o carattere insulare se situato in mare aperto.

Le dorsali oceaniche con le faglie trasformi e le stesse fosse abissali tracciano sulla superficie della litosfera un reticolo di circa 20 maglie irregolari. Si tratta delle cosiddette placche (o meno propriamente zolle), i cui margini si distinguono per caratteristiche. Le dorsali oceaniche sono margini costruttivi (o divergenti), poiché danno origine, attraverso l’intenso vulcanismo, a nuova litosfera. Le fosse abissali sono margini distruttivi (o di convergenza), lungo i quali la litosfera viene distrutta dai processi di subduzione (sovrascorrimento delle placche). Le faglie trasformi, infine, sono margini conservativi, dove i lembi della litosfera scorrono l’uno accanto all’altro in direzioni opposte.

L’evoluzione della crosta terrestre

orso del XX secolo si è giunti a formulare una teoria globale sull’evoluzione della Terra, nota come Tettonica delle placche. Tale teoria contempla l’ipotesi dell’espansione dei fondi oceanici, dovuta, appunto, alla natura costruttiva delle dorsali. Si crede, tuttavia, che la superficie del nostro pianeta non subisca, nel complesso, variazioni significative, in quanto all’azione produttiva delle dorsali si affianca il fenomeno di subduzione delle fosse abissali. Le placche, insomma, si espandono l’una a spese dell’altra e viceversa, in un complesso gioco di incastri.

Se ciò è vero, va comunque considerato il ruolo della crosta continentale, che segue i movimenti della litosfera oceanica a cui è saldamente vincolata. Questo legame si manifesta nel processo chiamato orogenesi, che ha dato origine alle grandi catene montuose ed è il “motore” dell’evoluzione dei continenti. Tale processo è in continuo svolgimento, ed è possibile individuare sulla terraferma aree diversamente coinvolte da esso. Le formazioni più antiche e stabili sono dette aree cratoniche (o cratoni), mentre le zone più recenti e attive hanno il nome di fasce orogeniche (o orogeni).

Il vulcanismo e i terremoti

I fenomeni vulcanici e sismici che si verificano sul nostro pianeta sono strettamente associati ai moti delle placche litosferiche.

Il vulcanismo consiste nella risalita, dall’interno della Terra alla superficie, di magmi, cioè di materiale roccioso allo stato fuso mescolato a gas e vapori. Dalla viscosità di tale sostanza si classificano le diverse eruzioni vulcaniche che hanno luogo sul nostro pianeta: magmi molto fluidi danno origine ad attività prevalentemente effusiva, mentre magmi più viscosi sono spesso associati ad attività esplosiva. In entrambi i casi l’attività dà origine, in superficie, ai cosiddetti edifici vulcanici, cumuli di materiale eruttivo solidificatosi per raffreddamento attorno all’apertura (camino o condotto) da cui è fuoriuscito. Spesso i materiali aeriformi (gas e vapori) che accompagnano le eruzioni si perdono nell’atmosfera, alla cui formazione contribuiscono da sempre. Peraltro favoriscono la risalita dei materiali eruttivi solidi: rocce effusive (risultato del raffreddamento delle lave) e piroclastiti (scorie, lapilli, ceneri e polveri). I magmi impoveriti della tipica componente aeriforme si dicono lave.

Il vulcanismo essenzialmente effusivo è diffuso lungo l’asse delle dorsali oceaniche. È caratterizzato dall’abbondante emissione di lave fluide, derivanti dalla parziale fusione del sottostante mantello terrestre. Il materiale caldo risale in superficie provocando l’inarcamento della litosfera.

Il vulcanismo di tipo esplosivo è, invece, tipico dei sistemi vulcanici associati alle fosse abissali, siano essi localizzati lungo la costa continentale o in mare aperto. È altresì legato al processo di subduzione delle placche litosferiche, nel quale la zolla assorbita si fonde progressivamente. Ciò dà origine a materiale fuso ricco di sedimenti (e dunque viscoso), a causa del quale l’eruzione si manifesta con violente emissioni di nubi ardenti di gas e polveri.

Va infine precisato che, sebbene il vulcanismo sia principalmente localizzato lungo i margini delle placche litosferiche, esistono considerevoli centri eruttivi anche nel mezzo di queste ultime, in pieno oceano come nelle aree continentali. In genere questi fenomeni sono legati ad una qualche spaccatura della crosta terrestre, o alla presenza dei cosiddetti punti caldi. Si tratta di particolari luoghi contraddistinti dalla risalita di materiale caldo di origine molto profonda. E a quanto sembra non sono causati dai meccanismi delle placche.

I dati relativi alla distribuzione dei fenomeni sismici sulla superficie terrestre dimostrano quanto anch’essi siano legati ai moti della litosfera. In pratica si identificano, lungo i margini delle placche, fasce di elevata sismicità, che delimitano vaste aree asismiche.

I terremoti (o sismi) si manifestano con movimenti più o meno intensi di settori della superficie terrestre, in conseguenza all’improvvisa liberazione di energia da un punto all’interno della Terra (ipocentro o fuoco). In corrispondenza di tale punto gli sforzi in atto nella litosfera provocano, anche per lungo tempo, la deformazione di grossi volumi di roccia, fino alla loro rottura. Quando ciò avviene le rocce riassumono bruscamente il proprio equilibrio, con un rimbalzo elastico che si ripercuote nell’area circostante. Questo processo costituisce un ciclo sismico, e può ripetersi anche sistematicamente nella stessa area.

Le onde con cui un terremoto si propaga nella litosfera si classificano secondo gli effetti e la velocità:

• le onde di contrazione (o longitudinali), sono le più veloci (onde P, prime);
• le onde di taglio (o trasversali), sono più lente e non si propagano nei fluidi (onde S, seconde);
• le onde superficiali, si formano quando le onde P ed S raggiungono la superficie e si propagano orizzontalmente

Alle dorsali oceaniche si associano numerosi fenomeni sismici di modesta entità, causati dalle forze che inducono l’allontanamento dei margini dalla dorsale. Alle fosse oceaniche sono, invece, associati fenomeni decisamente più intensi, risultato del processo di subduzione che lì ha luogo.

Alcuni terremoti si verificano anche in corrispondenza delle catene montuose di recente formazione, dove la spinta dell’orogenesi non si è ancora esaurita del tutto. Infine una minima percentuale di fenomeni sismici si verifica anche entro le placche litosferiche, in aree sostanzialmente asismiche. Si pensa che questi ultimi fenomeni siano dovuti alla propagazione degli sforzi che coinvolgono in primo luogo le fasce di maggiore sismicità.