Tesina terza media sui Vulcani

Tesina di 3° media

Anno 2011/2012

Giorgia Cariati

Classe: 3° D

Scuola media F. Cazzulani

Materie e argomenti

Scienze: i vulcani – le rocce – deriva dei continenti – terremoti – tettonica a placche – fusione fissione e struttura dell’atomo

Educazione tecnica: la geotermia

Storia: Plinio il Giovane

Geografia: il Giappone

Religione: scintoismo e buddismo

Francese: La Reunion

Inglese: Is alternative energy a possibility?

Arte: l’impressionismo

Educazione fisica: nuoto - stile dorso

I vulcani

La vulcanologia è la scienza che studia i vulcani e le loro azioni.

Un vulcano è una struttura geologica complessa.

Il vulcano è una frattura della crosta terrestre dalla quale fuoriesce ad intervalli più o meno regolari il magma.

Noi però possiamo osservare solo la parte esterna del vulcano, ovvero il rilievo montuoso più o meno conico (chiamato cono o edificio vulcanico), 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.

Struttura del vulcano

Il vulcano è formato da:

• Una camera magmatica o bacino magmatico, dove è contenuto il magma, la camera magmatica si trova tra i 10 e i 50 km di profondità.
• Un camino o condotto vulcanico principale, dove transita il magma (dalla camera magmatica verso la superficie).
• Un cratere sommitale, dove sgorga il condotto vulcanico principale.
• Uno o più condotti secondari, i quali, sgorgando dai fianchi del vulcano o dalla stessa base, danno vita a dei coni secondari.
• Crateri secondari, provocati dalla pressione del magma.

Vulcani attivi, quiescenti e spenti

• Attivi: sono considerati attivi tutti quei vulcani attualmente in eruzione o che lo sono stati fino a tempi recenti, e che possono in qualsiasi momento riprendere l’eruzione.
• Quiescenti: sono vulcani che possono emettere gas o vapori ma da molti secoli non danno segno di attività eruttiva.
• Spenti: sono vulcani che da secoli non emettono né gas né vapori e naturalmente non danno segno di attività eruttiva (non è detto però che non possano riprendere la loro attività eruttiva nonostante siano passati secoli, un esempio è il vulcano La Soufrière nei Caraibi che nel 1997 dopo 4 secoli ha ripreso attività).

Il magma

Il magma è una miscela costituita da roccia fusa, in quantità variabile, ossidi di silicio, alluminio, ferro, calcio, magnesio, potassio, sodio e titanio; minerali, e da gas disciolti, soprattutto acqua, ma anche anidride carbonica, acido fluoridrico, acido cloridrico, idrogeno solforato, che sono molto pericolosi. La sua temperatura è molto elevata, compresa tra i 1000 e i 1200 °C.

Il magma può essere più o meno viscoso, la viscosità del magma dipende dal contenuto di silicio. Il silicio si lega all'ossigeno e forma molecole che tendono continuamente a legarsi tra loro e a formare catene indistruttibili.

Il magma diventa lava (materiale fluido) quando esce dal vulcano e perde tutto il suo contenuto di gas e la sua temperatura diminuisce.

Se il magma e/o la lava hanno molta silice sono considerati viscosi, se invece il magma e/o la lava hanno meno silice saranno più fluidi.

Gas e materiali solidi

• Gas: idrogeno, anidride carbonica e anidride solforosa oltre a vapore acqueo.
• Materiali solidi: ceneri (particelle fini e leggere), lapilli (con diametro tra 1 e 4 cm), bombe (blocchi) il cui diametro va da qualche centimetro a qualche metro.

Classificazione dei vulcani

I vulcani possono essere classificati in base al tipo di apparato vulcanico esterno o al tipo di attività eruttiva.

1. In base al tipo di apparato vulcanico esterno

Considerando il tipo di cono vulcanico si hanno 2 tipi di vulcani:

• Vulcani a scudo
• Vulcani a cono (o stratovulcani)

Vulcani a scudo

Un vulcano a scudo presenta fianchi con pendenza moderata, ed è costruito dall'eruzione di lava basaltica fluida. La lava basaltica tende a costruire enormi coni a bassa pendenza, in quanto la sua fluidità le consente di scorrere agevolmente sul terreno o sotto di esso, nei tubi di lava, fino ad arrivare a molti km di distanza senza consistente raffreddamento. 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.

Il più grande vulcano a scudo del mondo si trova nelle Hawaii, il suo nome è Mauna Loa. È alto circa 4000 m s.l.m. ma la sua base è situata 5000 metri sotto il livello del mare, perciò la sua altezza effettiva è di 9000 metri, mentre il suo diametro alla base è di circa 250 km.

Vulcani a cono

Le lave di un vulcano a cono sono molto acide. In questi casi il magma è molto viscoso e trova difficoltà nel risalire, solidificando velocemente una volta fuori. Alle emissioni laviche si alternano emissioni di materiale solido (lapilli, ceneri e bombe) che viene sparato fuori e che, alternandosi con le colate, forma gli strati dell'edificio. Eruzioni di questo tipo possono essere molto violente (come quella del Vesuvio che seppellì Pompei).

Il Vesuvio in Italia è un classico esempio di vulcano a cono. Il monte Vesuvio è un vulcano esplosivo attivo (in stato di quiescenza dal 1944), situato in Campania. La sua altezza è di 1.281 m.

2. In base al tipo di attività eruttiva

Nello specifico, considerando il tipo e la potenza dell'attività eruttiva di un vulcano si hanno:

• Vulcani ad eruzioni effusive
• Vulcani ad eruzione esplosiva

Vulcani ad eruzione effusiva

Nella eruzione effusiva il magma viene espulso dal vulcano sotto forma di fiumi di lava, detti anche colate laviche. Il magma è molto fluido e non incontra ostacoli, i gas contenuti sono stati espulsi tramite le fumarole, non c’è pressione quindi la lava scivola dalle pendici, senza esplosioni. Un esempio è il vulcano hawaiano.

Vulcani ad eruzione esplosiva

Nella eruzione esplosiva il magma è molto viscoso e gassoso, questa è caratterizzata dalla emissione a intervalli regolari di fontane e brandelli di lava, che raggiungono centinaia di metri d'altezza, e dal lancio di lapilli e bombe vulcaniche.

I vulcani possono anche essere classificati in altro modo:

Il vulcanismo secondario

Il vulcanismo secondario rappresenta una serie di fenomeni che sono la manifestazione secondaria dell'attività di un vulcano. Questi fenomeni prendono origine a causa della presenza di magma in prossimità del suolo che, raffreddandosi, determina la liberazione di gas o il riscaldamento delle acque del sottosuolo, con conseguente emissione di gas e vapor d'acqua. Esempi sono le fumarole, i geyser, le sorgenti termali, i soffioni, le mofete, le solfatare, ecc. Un altro fenomeno di vulcanismo secondario è il bradisismo, che consiste nel movimento verticale del terreno veloce dal punto di vista geologico ma lento per noi poiché impercettibile.

Grandi caldere: non sono dei veri e propri vulcani, infatti queste strutture si caratterizzano per non avere un edificio vulcanico ma una depressione di origine vulcanica (detta caldera), che ricopre un'area molto vasta, oltre i 10–15 km. All'interno della caldera è possibile notare lo sviluppo di vari crateri più o meno formati. Queste aree sono soggette solo ad un vulcanismo di tipo secondario (geyser, fumarole, sorgenti termali,...). L’esempio più noto di questo tipo di apparati è il parco dello Yellowstone.

I terremoti

Il terremoto o sisma è una rapida e improvvisa vibrazione della crosta terrestre, causata da deformazioni e rotture che si verificano nelle rocce. Le fratture che si determinano nelle rocce a seguito del terremoto vengono chiamate faglie.

La sismologia è la scienza che studia i terremoti, la loro origine e gli effetti.

L’ipocentro è il punto al di sotto della superficie terrestre dove si origina il terremoto.

L’epicentro è il punto sulla superficie terrestre posto sopra l’ipocentro dove si avverte il terremoto, e poi si propaga nelle aree circostanti.

Il maremoto o tsunami è quando l’epicentro è sul fondale marino, le onde sismiche fanno muovere l’acqua che forma onde, le onde del mare più si avvicinano alla costa più diventano alte (anche 30 metri) e la loro potenza aumenta.

Le onde sismiche che si originano dall’ipocentro possono essere longitudinali e trasversali. Le onde longitudinali si propagano nei solidi, nei liquidi e nei gas, vibrano nella direzione di propagazione facendo oscillare avanti e indietro le particelle di ciò che attraversano. Le onde trasversali non si propagano nei liquidi. Esse vibrano perpendicolarmente alla loro direzione di propagazione e le particelle di ciò che attraversano oscillano su e giù rispetto alla direzione dell’onda.

Le onde superficiali invece si propagano dall’epicentro sulla superficie terrestre facendola sussultare e provocando danni alle costruzioni.

I terremoti possono essere classificati e misurati riferendosi a due diverse scale:

Scala Mercalli indica l’intensità di un terremoto, valutata sulla base degli effetti che provoca sulle costruzioni e paesaggi, è suddivisa in dodici gradi, dove il primo grado è quello di minore intensità e il dodicesimo quello che ha effetti catastrofici.

Scala Richter misura la magnitudo ovvero l’energia che esso sprigiona. I valori vanno da 0 a 8.7 ma purtroppo il limite maggiore è aperto poiché già la magnitudo 8.25 sviluppa un’energia che si può paragonare alla bomba atomica.

Il sismografo è lo strumento con il quale l’uomo può misurare le onde sismiche.

Per monitorare il terremoto si appoggia la base del sismografo a terra. Si collega la molla alla base. Alla molla è collegata una massa con un pennino. Quando sopraggiunge un’onda sismica la base si muove, la molla oscilla e il pennino traccia la linea su un cilindro rotante.

Sulla Terra le aree sismiche e vulcaniche nella maggior parte dei casi coincidono e possiamo supporre che tra i due fenomeni esista una relazione.

Gli studiosi, analizzando i fenomeni sismici e vulcanici, sono arrivati alla conclusione che la Terra è formata da gusci concentrici, ognuno con una composizione e con caratteristiche diverse tra loro.

Quindi possiamo immaginare che la Terra sia suddivisa in questo modo:

• Crosta terrestre: è il sottile strato esterno, composto da materiale allo stato solido, le rocce. La crosta si suddivide in crosta continentale e oceanica. La crosta continentale forma i continenti, è spessa 35 km e raggiunge anche i 60/70 km in corrispondenza delle catene montuose. La crosta oceanica forma i fondali ed è spessa in media 10 km.
• Litosfera: la parte tra crosta e mantello.
• L’astenosfera: la parte del mantello superiore.
• Mantello: sotto la litosfera ha uno spessore di 2900 km, formato da rocce fuse da cui si origina il magma.
• Nucleo: il centro della Terra ha uno spessore di 3470 km, contiene nickel e ferro, anch’esso è diviso in due parti: la parte interna probabilmente solida e la parte esterna fluida.

Procedendo dalla crosta al nucleo aumenta la densità dei materiali, la temperatura e la pressione.

La deriva dei continenti

Quando si osserva la Terra dall’alto si vedono gli oceani e i continenti, ma se la osserviamo meglio ci accorgiamo che alcune delle zone della Terra si incastrano tra loro. L’America meridionale si incastra con l’Africa, questo ci fa pensare che inizialmente tutte le terre emerse fossero unite, e che poi si siano divise. Lo studioso Alfred Wegener nel Novecento formulò la teoria della deriva dei continenti, ma non riusciva a capire come riuscivano a muoversi le placche (moti convettivi).

Circa 250 milioni di anni fa tutte le terre erano emerse e formavano la Pangea ed era circondata da un unico bacino, la Panthalassa.

Circa 180 milioni di anni fa la Pangea comincia a dividersi in due parti: la Laurasia a nord (Nord America, Europa e parte dell’Asia) e Gondwana a sud (Sud America, Africa, India, Australia e Antartide) e tra le due parti si formò il grande bacino, la Tetide.

Laurasia e Gondwana iniziano a spostarsi lentamente e si spaccano fino ad arrivare all’aspetto attuale, la Phantalassa invece si riduce ed arriva ad essere l’attuale Oceano Pacifico e si estendono l’Atlantico e l’Indiano.

Molti scienziati contemporanei a Wegener non accettarono la sua teoria sulla deriva dei continenti, la sua teoria fu studiata e compresa solo tra gli anni 50 e 60. Lo studioso sosteneva che, nonostante i continenti si trovassero a migliaia di km tra loro, su di essi erano stati trovati i resti degli stessi organismi, rocce dello stesso tipo e della stessa età, e questo fatto si può spiegare ipotizzando che un tempo tutto fosse unito e quando è iniziata la divisione ognuno di essi ha portato gli stessi organismi viventi, le stesse rocce e i vegetali.

Tettonica a placche

Esplorando i fondali oceanici gli studiosi hanno raccolto molte informazioni sul passato della Terra, infatti negli anni 60 si prende in considerazione la teoria di Wagener. Gli scienziati Morgan e McKenzie formularono la teoria della tettonica delle placche. Questi studiosi hanno scoperto che la litosfera non è tutta unita ma presenta una serie di placche che galleggiano sull’astenosfera e sono mobili. I movimenti delle placche spiegherebbero la deriva dei continenti, quindi i movimenti delle catene montuose, dei fondali oceanici, dei vulcani ecc. Sono state individuate 20 placche, alcune sono costituite solo di litosfera oceanica, altre sono di litosfera oceanica e continentale. Se guardiamo la distribuzione dei vulcani e dei terremoti sulla Terra ci accorgiamo che sono in corrispondenza coi confini delle placche.

Il mantello è composto da materiale fluido, il magma, e nel mantello si verificano dei moti convettivi di materiale provocati dal calore. Quindi ci sono correnti ascendenti e discendenti della materia, le correnti ascendenti trascinano in superficie il magma che spacca la litosfera, il magma muovendosi trascina le placche, le correnti discendenti permettono il ritorno della materia verso l’astenosfera.

Le placche si possono muovere in diversi modi: allontanarsi l’una dall’altra, scorrere in direzioni opposte oppure scontrarsi.

Quando le placche si allontanano si forma nuova crosta terrestre grazie alla solidificazione del magma che diventa roccia. Le placche eurasiatica e africana e quella nord e sud americana si stanno allontanando. I margini di queste placche vengono chiamati divergenti perché le placche si allontanano.

Quando le placche scorrono in direzioni opposte lungo le faglie provocano i terremoti, fratturazione delle rocce ed attriti. I margini di queste placche vengono chiamati margini conservativi poiché la crosta non accresce né viene distrutta. Lo scorrimento della placca del Pacifico e quella nordamericana ha provocato la formazione della faglia di Sant’Andrea in California, tutt’ora è sede di frequenti terremoti.

La collisione tra due placche avviene tra due margini convergenti. Quando entrano in collisione la placca oceanica con quella continentale, la placca oceanica è più densa e scivola sotto quella continentale e ritorna nel mantello. Il fenomeno è detto subduzione, e parte della crosta viene distrutta. Il materiale della placca oceanica che è affondato nell’astenosfera si fonde e risalendo in superficie forma i vulcani, e si forma anche una fossa oceanica, le rocce si corrugano e formano le catene montuose, questo fenomeno è chiamato orogenesi. Se invece si scontrano due placche oceaniche si formano vulcani sottomarini e fosse oceaniche come la fossa delle Marianne profonda 11000 metri. Quando entrano in collisione le placche continentali si formano le catene montuose, fratture e terremoti e fenomeni vulcanici.

Le rocce

Le rocce principalmente sono miscugli eterogenei formati da minerali diversi, però alcune rocce possono essere formate da un solo tipo di minerale.

Possiamo classificare le rocce in tre principali gruppi a seconda della loro origine, cioè al processo che ha portato alla loro formazione:

• Rocce ignee o magmatiche: sono quelle rocce che derivano dal raffreddamento e dalla solidificazione delle masse di magma. Possiamo inoltre distinguere le rocce ignee in intrusive e effusive. Le rocce ignee intrusive si hanno quando il magma si è solidificato all’interno della crosta terrestre (granito), le rocce ignee effusive quando il magma si è solidificato all’esterno (porfido e basalti).
• Rocce sedimentarie: formate in seguito alla sedimentazione, ovvero al deposito e accumulo di materiale roccioso o organico che avviene negli ambienti marini, fluviali o lacustri. Molte di queste rocce contengono fossili.