Due modelli per spiegare la dinamica della litosfera

DUE MODELLI PER SPIEGARE LA DINAMICA

DELLA LITOSFERA

SLIDE 1 – DUE MODELLI PER SPIEGARE LA DINAMICA

DELLA LITOSFERA

La parte superficiale della Terra è costituita da un involucro rigido definito

litosfera, esso è suddiviso in un certo numero di frammenti o placche che sono

in continuo movimento l'uno rispetto all'altro. La litosfera è la parte più esterna

della Terra e costituisce un complesso sistema con scambi di energia e di

materia tra diversi settori della Terra. È formata da due strati, la crosta e il

mantello, ed è limitata verso l’interno dall’astenosfera. Il suo spessore non è

uniforme, ma presenta zone più sottili negli oceani.

La manifestazione più vistosa della mobilità delle placche è la presenza di fasce

attive della crosta, interessate da fenomeni sismici o magmatici.

La prima teoria riguardante lo spostamento dei continenti fu proposta e

presentata nel 1912 da Alfred Wegener. Secondo questo scienziato circa 200

milioni di anni fa le masse continentali erano unite in un unico supercontinente

chiamato pangea e circondato da un oceano chiamato panthalassa. A ridosso

dell'equatore vi era un braccio di mare poco profondo chiamato tetide che

separava parzialmente la pangea.

Nel corso della storia delle scienze della Terra, gli studiosi hanno formulato

diverse ipotesi, ma solo recentemente è stato possibile elaborare, grazie alla

teoria delle tettoniche delle zolle, un modello globale, che spiega in modo

appagante i fenomeni connessi alla dinamica endogena. Lo sviluppo di questo

modello è stato possibile anche grazie ai tentativi precedenti: ognuna delle

ipotesi proposte in passato ha, infatti, introdotto un concetto, un’idea, una

riflessione per comprendere qualche aspetto della dinamica interna del nostro

pianeta.

SLIDE 2 – LA TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI

OCEANICI – LA MORFOLOGIA DEI FONDALI

Gli elementi più significativi dei fondali oceanici dal punto di vista morfologico

sono le dorsali, le pianure abissali, le fosse oceaniche e gli archi vulcanici.

DORSALI OCEANICHE = Le dorsali oceaniche sono un sistema di rilievi che

attraversa gli oceani Atlantico, Pacifico Indiano e Antartico, il Mare Glaciale

Artico e il Mare di Norvegia, con una lunghezza totale di quasi 70 000km.

Le dorsali non occupano ovunque posizioni equidistanti dai margini continentali

e in certe zone, come in corrispondenza del Mar Rosso, penetrano nei

continenti. In alcune zone oceaniche affiorano dando origine a isole vulcaniche,

come l’Islanda e le Azzorre. Le dorsali sembrano essere zone in cui la crosta si

inarca. Le creste delle dorsali presentano un avvallamento centrale, detto rift

valley, ampio e molto profondo che segue l’asse della dorsale per tutta la sua

lunghezza. Le pareti del rift presentano una struttura a gradini, ripidi, delimitati

da profonde faglie, lungo le quali fuoriescono continuamente lave basaltiche,

molto calde e fluide. Si registrano frequenti terremoti con ipocentro superficiale

e un flusso termico decisamente superiore alla media. La dorsale non è una

struttura continua, ma è formata da una successione di segmenti separati da

fratture trasversali, dette faglie trasformi, lungo le quali si verifica uno

scorrimento reciproco dei blocchi di litosfera che separano; esse sono

perpendicolari al rift e interessano tutto lo spessore della litosfera. Lo spessore

della crosta a livello delle dorsali è minimo e non supera i 5-7 km

PIANURE ABISSALI = Ai due lati della dorsale, il fondale oceanico si estende

formando le pianure abissali, regioni pianeggianti molto estese, situate fra

4000 e 6000 m di profondità e ricoperte da un sottile velo di sedimenti. Le

pianure abissali si estendono fino alla scarpata continentale. Sulle pianure

abissali si elevano rilievi isolati di origine generalmente vulcanica (Seamounts),

alcuni dei quali presentano una superficie tronca (guyot)

FOSSE OCEANICHE E ARCHI VULCANICI = Le fosse oceaniche sono profonde

depressioni, lunghe e strette, in genere localizzate vicino ai continenti. Hanno

una lunghezza di migliaia di chilometri, larghezza da 100 a 200 km e

raggiungono una profondità che supera almeno i 6000 m. Le fosse

assomigliano a incisioni con il profilo a V, asimmetrico, con il fianco più

inclinato verso il continente e l'altro meno ripido, verso il mare aperto. Un tipico

allineamento di queste strutture è presente lungo il bordo occidentale

dell'Oceano Pacifico. Le fosse si allenano dallo stretto di Bering alla Nuova

Zelanda, al largo di Giava e Sumatra e lungo le coste del Sudamerica, dove

però sono parzialmente riempite di sedimenti.

In corrispondenza delle fosse si osserva un flusso termico molto ridotto rispetto

a quello che si rileva lungo le dorsali e minore anche di quello registrato sulle

pianure abissali. A una certa distanza dalla fossa e lungo una fascia parallela a

questa, si osserva sempre un intensa attività vulcanica, che genera una catena

di coni vulcanici, detta Arco Vulcanico o magmatico, disposti lungo il margine di

un continente o a formare una catena di isole. Il vulcanesimo associato alle

fosse è spesso altamente esplosivo, alimentato da magmi solitamente

andesitici, ricchi di gas e vapore. Lungo le fosse e gli archi vulcanici si

verificano frequentemente terremoti sia superficiali sia profondi. L'insieme della

fossa e dell'Arco Vulcanico a essa associato prende il nome di sistema arco-

fossa

SLIDE 3 – L’ESPLORAZIONE DEI FONDALI

Lo studio dei fondali oceanici subì ulteriori impulsi a partire dal 1968, anno in

cui il Columbia University's Lamont Geological Observatory avviò una

campagna di ricerca utilizzando una nave oceanografica, la Glomar Challenger,

dotata di apparecchiature in grado di effettuare perforazioni sui fondali e di

estrarre campioni di crosta oceanica.

I dati raccolti dimostrarono che la crosta oceanica è ovunque formata da tre

strati: sedimenti, basalti e gabbri. I basalti dei fondali hanno la stessa

composizione della lava emesso dalle dorsali. I sedimenti che si accumulano

nello strato basaltico sono in parte resti di minuscoli organismi marini, in parte

detriti, trasportati dalla terraferma negli oceani a opera dei corsi d'acqua e del

vento. L'analisi dei sedimenti prelevati da diverse regioni oceaniche ha

permesso di rilevare che: in nessuno oceano I sedimenti hanno un'età

superiore ai 200 milioni di anni; la coltre di sedimenti è molto ridotta, ma

aumenta regolarmente di spessore a mano a mano che ci si allontana dalla

dorsale; più ci si allontana dalla dorsale più i sedimenti sono antichi. Questi dati

dimostrano che gli attuali fondali oceanici si sono formati in tempi recenti.

Infatti, se i fondali si fossero formati contemporaneamente ai continenti, oggi

sarebbero coperti da uno strato di sedimenti ben più consistente di quello che

si osserva. Quindi, i fondali oceanici non hanno un'età superiore a 150-200

milioni di anni. In ogni oceano il fondale non si è originato tutto

contemporaneamente: per esempio nell' Oceano Atlantico sedimenti più vecchi

di 60 milioni di anni sono stati rinvenuti a oltre 1200 km dalla dorsale, mentre

lungo tutto l'asse della dorsale la crosta è più "giovane" e non è ancora

ricoperta da sedimenti

SLIDE 4 – LA TEORIA DELL’ESPANSIONE DEI

FONDALI OCEANICI

Nel 1962, l'americano Hess propose un'ipotesi che sfidava l'idea di un fondale

oceanico stabile e non soggetto a cambiamenti. Hess sosteneva che le dorsali

oceaniche sono grandi fratture attraverso le quali i materiali caldi e plastici

risalgono dal mantello, fondono in prossimità della superficie, fuoriescono, si

espandono e solidificano, generando nuova crosta oceanica, che sospinge

lateralmente quella vecchia. Nel mantello si verificano movimenti convettivi e

le dorsali rappresentano la via d'uscita delle colonne ascendenti. Il fondale

degli oceani si rinnova continuamente, ma poiché le dimensioni della Terra

restano costanti, bisogna ammettere che in qualche luogo una parte della

crosta più antica venga eliminata. Questo si verifica in corrispondenza delle

fosse oceaniche, dove la crosta si immerge nuovamente e fonda a una certa

profondità, tornando a far parte del mantello. Il fenomeno prende il nome di

subduzione. Le fosse sono, quindi, le aree in cui si consuma la crosta e sono

regioni estremamente instabili, mentre le dorsali sono le zone in cui si ha

formazione di nuova crosta. La teoria di Hess, nota come teoria dell'espansione

dei fondali oceanici, spiega adeguatamente le osservazioni compiute sui

fondali. Ad esempio, spiega perché sui fondali oceanici non si trovino rocce di

età superiore ai 200 milioni di anni e perché i sentimenti depositati sui fondali

abbiano spessore così ridotto ed età che aumenta progressivamente e in modo

simmetrico allontanandosi dalla dorsale. In questa teoria, i continenti non

hanno un ruolo rilevante: sono strutture permanenti, che possono essere

modificate solo in corrispondenza dei loro margini, trascinate passivamente dai

moti convettivi del mantello. La teoria di Hess fornisce una spiegazione

adeguata del moto di deriva dei continenti e ha trovato una conferma definitiva

nello studio del paleomagnetismo.

SLIDE 5 – LA PROVA DELL’ESPANSIONE: IL

PALEOMAGNETISMO DEI FONDALI

Lo studio del paleomagnetismo dei fondali oceanici mise in evidenza un fatto

sorprendente: su ognuno di essi si registrano anomalie magnetiche positive e

negative, disposte in bande simmetriche ai lati delle dorsali. Le bande

occupano tutta la superficie dei fondali e si alternano con estrema regolarità.

L’alternanza di anomalie positive e negative dimostra in modo inequivocabile

che il pavimento basaltico dei fondali non si è formato tutto

contemporaneamente: le porzioni di crosta che presentano un’anomalia

magnetica positiva si sono formate in epoche di polarità diretta, mentre quelle

che hanno anomalia negativa risalgono a un’epoca di polarità inversa rispetto a

quella attuale. La simmetria nella disposizione delle anomalie ai lati della

dorsale può essere interpretata soltanto ammettendo che lungo le dorsali

venga emesso in continuazione materiale fuso e semifuso, che solidifica

gradualmente; assumendo e registrando il campo geomagnetico esistente al

momento della solidificazione. Durante ogni effusione ai lati della dorsale si

formeranno due corpi rocciosi con lo stesso tipo di anomalia magnetica. Una

volta solidificati in modo definitivo, essi verranno spinti lateralmente, mentre

dal rift uscirà nuova lava. Se nel frattempo il campo magnetico ha invertito la

polarità, le due nuove bande avranno anomalia opposta alle precedenti. Si

o