Geologia marina

TETTONICA DELLE PLACCHE

Secondo la teoria della tettonica a placche:

1. La terra è costituita da un involucro libero, la litosfera, suddiviso in una zona

di placche o zolle di notevoli dimensioni e di spessore variabile. 7 sono

maggiori, 6 le intermedie e 20 le minori.

2. Le zolle litosferiche galleggiano e si muovono passivamente su uno strato

plastico, l’astenosfera

3. Il principale motore delle zolle sono i moti convettivi del mantello

4. I movimenti di deriva generano instabilità lungo i margini, che possono essere

divergenti, convergenti, trascorrenti, a seconda di come le due zolle adiacenti

interagiscono tra di loro.

Inizialmente la Terra era costituita da un unico continente, la Pangea, spezzatosi poi

180 milioni di anni fa, a causa proprio del processo della tettonica delle placche,

dando luogo ad altri due supercontinenti:

• La Laurasia (supercontiente del nord)

• La Gondwana (supercontinente del sud)

e dalla loro ulteriore frammentazione deriverebbero gli attuali continenti.

La velocità di espansione delle placche può essere calcolata in base a quanto

distando dalla cresta delle dorsali le varie anomalie magnetiche. I dati mostrano che

tali velocità sono comprese tra 1 – 2 e 6 – 8 cm all’anno, e che esse variano in zone

di uno stesso oceano.

Lo studio delle complesse relazioni tra i movimenti che avvengono tra le differenti

placche sulla superficie terrestre è la geodinamica. Il risultato di questi movimenti è

la deformazione causata dalla continua trasformazione della litosfera.

A seconda di come le due zolle adiacenti interagiscono tra di loro, i margini possono

essere divergenti, convergenti, trasformi:

• Divergenti, in corrispondenza delle dorsali oceaniche in cui le placche si

allontanano le une dalle altre e viene creata nuova litosfera attraverso un

processo conosciuto come espansione dei fondali

• Convergenti, nelle aree di subduzione dove le placche si muovono l'una

contro l'altra e viene continuamente riciclata litosfera nel mantello

• Trasformi, che si sviluppano in corrispondenza di faglie trasformi dove le

placche scorrono trasversalmente l'una rispetto all'altra.

Le zone in cui i 3 tipi di margine si incontrano sono dette giunzioni triple.

Le zolle litosferiche comunque, possono essere formate da crosta in parte oceanica,

in parte continentale o solamente formata da un tipo di crosta.

Il movimento delle placche solide attorno ad una superficie complessivamente

sferica come la terra è considerato come una rotazione attorno ad un asse che

intercorre la superficie terrestre e se tale movimento viene considerato velocità

angolare, quest’ultimo risulta massimo all’equatore e minimo ai poli.

Le forza che muovono le zolle viene chiamato Trazione di lembi di zolla che è il

complesso di forza generato dalla discesa delle placche ormai più fredde e più dense

nel mantello.

Si ritiene che la sub-duzione delle zolle verso occidente sia più difficoltosa e richiede

più forza rispetto a quella orientata verso est, a causa della rotazione terrestre da

ovest ad est.

Comunque le forze che muovono le zolle sono causate da moti convettivi che

interessano l’interno della terra a causa dello spostamento di materiale solido.

Vi sono due modelli radicalmente opposti riguardanti i modi convettivi:

• Il primo, per cui le placche sono trasportate passivamente sul loro corso da

correnti superficiali

• Il secondo, per cui i moti sono causati proprio dalla discesa di lembi litosferici

nel mantello in zone di sub-duzione, a causa di un aumento di densità durante

la discesa con conseguente appesantimento della placca.

CICLO DI WILSON

Le placche possono divergere, collidere, sovrapporsi o muoversi orizzontalmente

l’una affianco all’altra. Pare che tali movimenti nella storia della Terra si siano

sempre ripetuti ciclicamente, prendendo il nome di ciclo di Wilson.

Lo studioso partì dall’origine di un unico supercontinente, la Pangea, che, a causa di

fratturazioni della crosta dovute a moti convettivi nel mantello, si divise in due

supercontinenti, Eurasia (Nord) e Gondwana (Sud), che, in seguito ad altre

fratturazioni, abbia portato all’attuale divisione in continenti.

Inoltre, la fratturazione della crosta terrestre a causa di risalita del magma metallico

porterebbe alla allontanamento delle due parti di continente con formazione di una

depressione intermedia in cui si formerà nuova crosta oceanica intercorsa da una

lunga dorsale.

I fusi metallici si accumulano in camere magmatiche formando prevalentemente

Gabbri, o raggiungendo il fondo marino formando basalti.

Gli oceani che vengono a formarsi possono avere un estensione limitata oppure

stendersi su larghe aree. Un esempio di oceano in espansione è il Mar Rosso in cui la

separazione e l'allontanamento dell'Africa e della Arabia sembrano coincidere con la

risalita di magma mantellico.

Comunque la trasformazione di margini divergenti in convergenti di uno dei due

margini di placca comporta la scomparsa degli oceani stessi. In pratica parte della

litosfera oceanica viene inglobata nel mantello in zone di subduzione.

Pare dunque che tale eventi si ripetano ciclicamente nel corso della terra da cui il

nome di ciclo di Wilson che fa riferimento anche alla variazione subite dal livello del

mare che avrebbero che avrebbe avuto massima depressione nel periodo

SCOPERTA DEGLI HOTSPOT

L’ Hot-Spot è un punto caldo della superficie terrestre interessato da un'anomala

risalita del mantello verso la superficie terrestre e che presenta attività vulcanica da

un lunghissimo periodo di tempo.

Una caratteristica di queste aree vulcaniche, è quella di essere collocate entro le

placche tettoniche, anziché ai confini di esse come avviene con le aree vulcaniche

che si sviluppano lungo i margini divergenti o convergenti della teoria generale della

tettonica a placche.

L’ipotesi di questi punti caldi venne avanzata per spiegare il fenomeno del

vulcanismo non contenuto nella dinamica della tettonica a zolle, in quanto l’attività

vulcanica ha riscontrato origine non lungo i margini di placca, bensì al loro interno.

Venne così avanzata l’ipotesi di questi punti fissi all’interno del mantello detto

“hotspot”, caratterizzati da un flusso più elevato di calore e risalita magmatica più

lenta. Pare che abbiano origine nella zona in cui il mantello viene a contatto con il

nucleo (strato D).

Da qui si originerebbero delle colonne magmatiche sottili e isolate dette

“Pennacchi”. Sono stati riconosciuti sulla terra 42 punti caldi

Essendo questi dei punti fissi del mantello il risultato del movimento delle placche

sovrastanti, dovrebbero essere un allineamento di prodotti vulcanici (vulcani)

formati da rocce sempre più antiche man mano che ci si allontana dal punto di

origine.

Tali allineamenti sono stati trovati soprattutto nelle dorsali asismiche degli oceani.

La più famosa è la “dorsale dell'imperatore hawaiano”.

Comunque i punti caldi sono stati sfruttati anche per ricostruire i movimenti delle

zolle tettoniche nel tempo, dato che esse sono sempre i mobili.

DERIVA DEI CONTINENTI SECONDO WEGHENER

La deriva dei continenti è una teoria geologica secondo la quale i continenti si

muoverebbero l'uno rispetto all'altro. Fu introdotta da Weghener.

Egli pensava che la deriva dei continenti fosse stata causata dalle forza di repulsione

dei poli, tendenti a spingere i continenti verso l’equatore, e che le altre forza, come

quella luni-solare, fossero causa della deriva verso ovest.

Ma tali considerazioni risultarono insufficienti in quanto se la causa della deriva

fossero state delle forza, esse sarebbero dovute risultare all’interno della terra.

Una possibile causa della deriva venne individuata nel 900 dai moti convettivi del

mantello e una conferma si ebbe con il paleomagnetismo secondo cui il magnetismo

è presente nelle rocce. Vennero di fatti analizzate le anomalie magnetiche del

campo terrestre lungo le dorsali oceaniche e si ebbe conferma dell’espansione dei

continenti.

Tali anomalie magnetiche vennero associate ad un’inversione del campo terrestre

passato. E fu cosi possibile una prima ricostruzione dei blocchi (terranes) di cui sono

formati i continenti

Riepilogo delle tape fondamentali nello sviluppo delle conoscenze relative

all'elaborazione e a perfezionamento del modello di evoluzione della crosta

terrestre

Negli anni 60 una rete mondiale sismica ha portato all'elaborazione della carta

mondiale della distribuzione di terremoti degli ipocentri che riconosce i limiti della

struttura dei contatti tra le placche.

La teoria delle tettoniche a zolle è la causa di gran parte delle manifestazioni

vulcaniche. I punti caldi possono aver giocato un ruolo fondamentale per la

fratturazione continentale con la quale ha inizio il ciclo di Wilson che permettono di

valutare i movimenti delle placche rispetto al mantello.

Con la tomografia sismica sembra risultare che i lembi delle placche freddi

discendenti nel mantello conservino una loro individualità fino a considerevoli

profondità.

La deriva dei continenti e la formazione dei rilievi oceanici sono la causa dei cicli di

variazione del livello marino.

Teorie alternative si sono state create come lo spostamento verticale di settori di

crosta terrestre, ma sono in pochi a credere ’in questa teoria in quanto il raggio

terrestre non aumenterebbe continuamente.

Geologia strutturale

Lo studio della deformazione delle rocce provocate dalle forze esistenti all’interno

della crosta terrestre è chiamato Geologia strutturale.

Gli effetti di tali forze, o movimenti tettonici, sono conservati nelle rocce sottoforma

di fratture, pieghe e fagli

La deformazione permanete è di due tipi:

• fragile, in cui si ha la formazione di faglie

• duttile, in cui si ha la formazione di pieghe.

FAGLIE

La faglia è una frattura avvenuta entro un volume di roccia della crosta terrestre che

mostra evidenze di movimento relativo tra le due masse rocciose da essa divise. La

superficie lungo cui si è verificata la frattura si chiama superficie di faglia oppure

piano di faglia.

Le rocce in prossimità di una faglia risultano spesso intensamente frantumate e si

parla in questo caso di rocce di faglia quali le cataclasiti o le miloniti. L'energia

rilasciata dopo il movimento lungo il piano di faglia è la causa della maggior parte

dei terremoti. Il piano di faglia può essere determinato mediante la misura

dell'immersione dell'inclinazione.

Movimento analoghi lungo i piani di faglia sono detti rigetto. Esistono varie

componenti del rigetto misurate lungo direzioni par