Fisica per scienze biologiche

La teoria della tettonica a placche non ha ne un padre ne una data di nascita precisa→ gli studi e le ricerche

si sono protratti per decenni e hanno aggiunto gradualmente tasselli fondamentali per la sua

formulazione.

Essa è stata definita esplicitamente in alcuni articoli pubblicati fra il 1967-1968 e ha il merito di riuscire a

spiegare ed a collegare in modo semplice e organico tutti i fenomeni geologici che riguardano la dinamica

della litosfera e la dinamica terrestre.

L’idea fondamentale della teoria è che l’involucro rigido più esterno del pianeta, ovvero la litosfera, sia

suddiviso in porzioni più piccole (le placche), ognuna incastrata nell’altra come tessere di un puzzle. →

Al contatto tra una placca e l’altra si formano le condizioni necessarie per la genesi di fenomenici sismici

le zone sismiche sono localizzate lungo i bordi delle placche, sono detti margini di placca e possono essere

di tre tipi:

1. Margini costruttivi o divergenti→ Le placche a contatto si allontanano formando fratture nelle

zone di Rift lungo l’asse delle dorsali oceaniche.

NB In queste zone si verificano terremoti con ipocentri poco profondi (massimo 70 km) associati ad

un’intensa attività vulcanica, il cui magma basico in risalita forma una nuova crosta che andrà a costituire

il fondale di nuovi oceani (i basalti prodotti sono ricchi di calcio e poveri di potassio e sono noti con il nome

di basalti tholeitici)

2. Margini distruttivi o convergenti→ le placche a contatto premono l'una contro l'altra provocando

lo scivolamento verso il basso della placca composta da litosfera più densa, che si immerge lungo

un piano inclinato chiamato piano di Benjoff, sprofondando nel mantello per centinaia di

chilometri. →

NB l'enorme attrito provoca terremoti di elevata intensità con centri distribuiti lungo tale piano il

fenomeno che porta la placca più densa scorrere sotto quella meno densa e sprofondare per essere

assorbita nel mantello, viene chiamato subduzione (in corrispondenza delle fosse oceaniche si verifica la

distruzione della crosta oceanica generata dalla dorsale e l'evoluzione di questo tipo di margine porta alla

formazione di catene montuose che indicano la fine del fenomeno di subduzione ma non dei fenomeni

sismici causati dai fenomeni di comprensione)

3. Margini conservativi→ sono margini in cui non si ha né distruzione né formazione di una nuova

crosta ma si registra solo il movimento relativo orizzontale tra le placche adiacenti, in

corrispondenza di estese faglie, che genera terremoti con ipocentri poco profondi ma con assenza

di attività vulcanica →

il modello proposto oggi prevede la suddivisione in 12 placche principali e numerose altre secondarie

non sono piatte ma seguono la curvatura terrestre

La composizione delle placche è variabile e alcune sono composte da crosta oceanica (placca pacifica) e

altre da crosta continentale (placca dell’Iran); altre in egual misura da crosta oceanica e crosta

continentale, per esempio la placca africana

NB anche le loro dimensioni sono variabili, infatti, esistono placche molto estese come quella pacifica che

comprende quasi tutto l'oceano omonimo e placche con superficie ridotta come quella ellenica che

comprende parte della penisola balcanica e del Mar egeo

Non sempre le placche sono delimitate dai tre tipi di margine descritti poiché esistono placche

caratterizzate da margini divergenti come quella africana, destinata ad aumentare la sua superficie; altre

placche, come quella pacifica, sono delimitate da margini convergenti e sono destinate a diminuire la loro

superficie

NB Le dorsali o le fosse di subduzione possono essere sormontate da placche in espansione come accade

nella zona occidentale del Nord America

inoltre, la direzione del movimento relativo di una placca rispetto a quella adiacente non è

necessariamente perpendicolare alla Rift Valley della dorsale o alla fossa oceanica→ è individuabile solo in

prossimità delle faglie trasformi poiché si tratta dell'unica zona in cui il moto della placca è parallelo alla

direzione della faglia

NB la velocità di separazione delle placche si può calcolare studiando l'andamento simmetrico rispetto alla

dorsale delle anomalie magnetiche dei fondali

Un criterio fondamentale che viene utilizzato per la classificazione dei margini continentali è la presenza

con l'assenza di fenomeni sismici e vulcanici.

• Margini continentali passivi→ si trovano all’interno delle placche, seguono il limite tra crosta

oceanica e continentale e sono caratterizzati dall’assenza di fenomeni sismici e vulcani e

dall’abbondante sedimentazione di detriti sulla piattaforma continentale

• Margini continentali trasformi→ formano ripide scarpate continentali a ridosso della linea di

costa che impediscono lo sviluppo della piattaforma continentale (sono tipici di oceani in via di

espansione)

• Margini continentali attivi→ si trovano in corrispondenza dei margini convergenti, si sviluppano in

direzione dello spostamento della placca e sono caratterizzati da un’intensa attività vulcani e

sismica (molte zone di subduzione presentano margini continentali attivi)

NB i margini passivi e trasformi si formano come conseguenza della fratturazione continentale che darà

→

origine all’apertura di un nuovo oceano i margini attivi sono invece principalmente legati a strutture

caratterizzate da intensa attività tettonica, chiamate sistemi arco-fossa

I margini continentali passivi e trasformi si trovano ai lati di un oceano in espansione che si forma a causa

della separazione continentale→ il processo inizia quando nel mantello si instaura una nuova cella

convettiva con materiale caldo in risalita che provoca un inarcamento della litosfera

La litosfera, avendo un comportamento fragile, si frattura formando faglie parallele che si sviluppano lungo

la futura direzione della rift valley.

NB se i moti convettivi che innescano il fenomeno non sono allineati, producono una dislocazione originaria

nelle zone di frattura e quindi la formazione di margini continentali trasformi

Man mano che le spinte dal basso e lo stiramento della litosfera proseguono, le faglie che si sono formate

arrivano ad interessare tutto lo spessore→ prismi di roccia sprofondano verso il basso formando un’ampia

zona allungata depressa (rift continentale), caratterizzata nella sua parte assiale da eruzioni vulcaniche che

daranno origine alla rift valley oceanica.

Quando la zona centrale della rift valley soggetta subsidenza, raggiunge quote topografiche al di sotto del

livello del mare può essere invasa da acque salmastre formando laghi.

La frattura continentale può estendersi fino a formare un proto-oceano collegato ai principali bacini marini

già esistenti, ma il cui fondale è ancora costituito da litosfera continentale.

NB Se i movimenti distensivi proseguono, si ha l’apertura di un vero e proprio oceano

I margini continentali attivi sono spesso associati a sistemi arco-fossa che si sviluppano nelle zone di

convergenza tra due placche e sono la tipica struttura tettonica prodotta dal fenomeno di subduzione.

NB Le fosse oceaniche sono i luoghi dove la placca più densa, formata da crosta oceanica, si immerge in

profondità nella zona di subduzione.

La placca in subduzione forma la parte esterna della fossa e trasporta sulla sua superficie sedimenti che

vengono asportati dall'azione complessiva esercitata dal margine dell'altra placca che li accumula sul lato

interno della fossa→ Se la quantità di sedimenti accumulati è considerevole, essi possono arrivare a

emergere sopra il livello del mare, formando arcipelaghi che prendono il nome di complessi di accrezione

(es: isola di Nias).

Procedendo verso l'interno della struttura, si trova un'area pianeggiante in cui prevalgono sedimenti poco

deformati, chiamata intervallo arco-fossa e questa zona funge da raccordo con una serie di rilievi di origine

vulcanica (arco vulcanico), che possono porre le basi e accrescersi su crosta oceanica emergendo dalla

superficie del mare per formare arcipelaghi, oppure su crosta continentale formando catene montuose di

origine vulcanica.

NB Le sacche magmatiche che provocano i movimenti vulcanici sono originate dalla fusione parziale della

→

litosfera oceanica in subduzione il materiale fuso più leggero risale in superficie formando vulcani con

attività esplosiva ed in parte e dà origine a corpi magmatici che rimangono intrappolati nella crosta

Ancora più all'interno, se l'arco vulcanico è insulare, si trova una zona depressa soggetta a distensione, che

forma dei profondi bacini impostati su crosta oceanica, chiamati bacini marginali (ES: si possono trovare a

ridosso degli arcipelaghi del Giappone, Delle Filippine, delle curili, e delle aleutine)

Nonostante la maggior parte delle attività tettoniche si svolga nelle vicinanze dei margini di placca, l'attività

vulcanica è presente anche in zone centrali e interne alle placche stesse (vulcanismo intra placca) come

nelle Hawaii→ queste aree sono caratterizzate da intense effusioni laviche e da notevole inarcamento

litosferico e vengono chiamate punti caldi.

NB le lave sono di tipo basaltico ma ricche di alcalini e la causa di questa attività è la presenza, al di sotto

delle placche litosferiche, di pennacchi, ovvero di colonne di roccia molto calda che vi salgono verso la

superficie da parti profonde del mantello.

I pennacchi del mantello possono trovarsi all'interno delle placche ma anche i loro margini, soprattutto in

prossimità delle dorsali medio oceaniche, e possono restare attive per decine di milioni di anni

mantenendo una posizione fissa nel tempo→ ne consegue che l'attività vulcanica si sposterà nel tempo in

una direzione opposta a quella del movimento effettivo della placca formando una catena lineare di

vulcani

Il concetto di punto caldo fu introdotto nel 1963 da Wilson, il quale studiò l’arcipelago delle isole Hawaii.

NB Attualmente il punto caldo alimenta i vulcani attivi di tale isola tra cui il Mauna Loa e il Kilauea.

Le altre isole non possiedono vulcani attivi e hanno una superficie più ridotta man mano che si procede

verso la parte nordoccidentale della catena→ Proseguendo l'analisi del fondale oceanico lungo questa

direzione si nota la presenza di guyot, ovvero montagne sottomarine dalla cima piatta, che testimoniano

che in quella zona l'attività vulcanica si è estinta da tempo.

La presenza dei pennacchi non è mai stata osservata direttamente ma è testimoniata da valori alti del

campo gravitazionale misurato da satellite

Non esiste nessuna prova certa di quale sia il meccanismo che fa muovere le placche litosferiche ma

sembra evidente che le celle convettive g