Didascalia alternativa:

prevedono un rilascio di energia dopo che si è accumulata sotto forma di energia elástica in molto tempo. Questo avviene perché le rocce sono sottoposte a delle deformazioni, grazie al fatto che possono avere un comportamento plastico. Quando si giunge al loro limite di elasticità si "rompono", liberando in modo dirompente l'energia, che si manifesta attraverso le onde sismiche. struttura della crosta messa in evidenza da vulcanismo ■ sismicità ■ campo magnetico ■ deformazioni crostali hanno portato alla teoria della Tettonica delle placche Come è stata scoperta la presenza di questi strati dato che non ci possiamo andare? Grazie alla densità. Già il fatto che attraverso l'attività vulcanica si osservi il magma, necessariamente all'interno ci dev'essere qualcosa del genere. E'esatta misura delle dimensioni del pianeta ha permesso di calcolarne il volume (1,083 x 10'm'; con la scoperta della forza gravitazionale si sono potuti fare dei calcoli sulla massa, 5,976 x 10 kg. Con questi due dati si può calcolare la densità media, che risulta superiore rispetto alle rocce della superficie. Quindi all'interno della Terra devono essere presenti dei materiali più densi, dunque ha una diversa composizione. RIPASSO: le onde •TRASVERSAL: oscillazione I direz. propagazio ne. Movimento alto basse - ONDE SECONDE (S) & DI TAGUO. Propagazione Sovo mei souse. Sono più lente. DI COMPRESSIONE: oscillazione // direz. propogazio me. Espondono e comprimano. ONDE PRIME (p)o+ veloci. Si propagand anche nei fluidi. PROFONDITA IPOCENTRO ↓ in superficie originano quel le superficiale Ci si è accorti che le onde P venivano sempre registrate, mentre le S venivano registrate solo da alcuni sismografi e solo in alcuni terremoti: se le onde S si bloccano vuol dire che hanno avuto la strada sbarrata da un fluido. Siccome accade questo, necessariamente ce uno strato all'interno della terra parzialmente fluido (il magma è fluido). Tutto ciò è stato affiancato dagli studi diretti, ma per una profondità limitata (Max 12 km circa). La parte parzialmente fusa di prima la troviamo nel mantello, quindi a seconda della profondità del terremoto si verificano situazioni diverse. Crosta Stato solido, con una temperatura non sufficientemente alta al passaggio di stato. Mantello Il primo strato, solidale con la crosta, si trova allo stato solido e insieme alla crosta costituisce la litosfera (è quella a cui ci si riferisce al frazionamento in placche). Queste placche poggiano su uno strato intermedio del mantello, l'astenosfera, che è parzialmente fusa. Questo strato permette il movimento delle placche. Poi è presente un'altro strato solido. Le superfici di demarcazione tra gli strati sono dette discontinuità. Quella tra crosta e mantello è il Moho (cambiamento di composizione) Nucleo esterno È fuso. La discontinuità tra mantello e nucleo esterno è la discontinuità di Gutenberg. Sono presenti metalli pesanti ma anche più leggeri Nucleo interno È solido, soprattutto a causa della pressione. Sono presenti quasi esclusivamente metalli pesanti (ferro, piombo). La discontinuità con il nucleo esterno è quella di Lehmann. •IL CALORE della TERRA Perché si sono formati questi strati? Perché abbiamo una determinata composizione dal punto di vista delle rocce? I materiali più densi si sono concentrati al centro, mentre esternamente sono presenti quelli meno densi. La terra deve aver attraversato un periodo in cui deve essere stata quasi totalmente allo strato fuso perché se fossero stati già allo stato solido, non si sarebbero spostati. Dopo un progressivo raffreddamento i materiali si sono stabilizzati in questo modo. Il fatto che la terra abbia attraversato questa fase ha lasciato qualcosa in eredità? Si, parte di questo calore primordiale è rimasto e solo in parte giustifica il fatto che la temperatura va aumentando sempre di più quando ci si avvicina al centro. In realtà il calore primordiale è in minima parte responsabile di questo fenomeno. IL FLUSSO GEOTERMICO A cosa è dovuto il fatto che avvicinandoci al centro c'è un'aumento di temperatura? Sulla superficie ci sono i raggi solari, ma sono marginali. Chi ha la vera responsabilità del flusso di calore interno? Gli isotopi radioattivi (elementi che occupano lo stesso posto nella tavola periodica, quindi hanno lo stesso numero atomico, ma si differenziano per il numero di neutroni, dunque hanno diverso numero di massa). Questi hanno comportamenti chimici diversi, e alcuni di essi hanno- la capacità di emettere radiazioni tramite un procedimento chiamato decadimento radioattivo: essi emettono energia anche come calore. Il continuo decadimento porta ad un continuo flusso termico all'interno della terra. Ma la distribuzione del flusso termico è molto disomogenea, situazione dovuta ad una disomogeneità della distribuzione degli isotopi. Essi si concentrano principalmente sotto le dorsali oceaniche ma in generale sotto i margini di placea, zone geologicamente attive, dove spesso quest'attività sotterranea è legata all'attività vulcanica. Dove il flusso interno è minore, ci sono le zone interne delle placche. flusso termico in mW/m² 30 40 50 60 70 80 90 100 110 CURVA GEOTERMA C'è inizialmente un aumento repentino della temperatura che poi si stabilizza e aumenta più dolcemente. Nel primo tratto (in verde) c'è la curva di inizio della fusione del mantello, che va a coincidere solo nel primo tratto con la geoterma (astenosfera, fusa). Nel tratto successivo (nucleo esterno) la geoterma è sopra al punto di fusione quindi questo strato è allo stato fuso, mentre nel nucleo interno è allo stato solido perché la geoterma è sotto la curva di fusione. •I MOTI. CONVETTIVI e IL CAMPO MAGNETICO Le conseguenze immediate della stratificazione si ritrovano negli strati fusi (astenosfera e nucleo esterno) con i moti convettivi. T min ( PROFONDITA -T max Procedendo verso il bassso aumenta la fempreratura, quindi c'è una dilatazione, dunque una minore densità e un minor effetto della forza di gravità che porta i materiali a risalire. Mentre il materiale risale cede calore al materiale adiacente e si dirige verso zone con una temperatura minore. A questo punto c'è una compattazione, un addensamento, quindi un aumento della densità e un maggior effetto della gravità che li fa andare verso il basso. I moti convettivi sono quindi movimenti di moto circolare che portano il materiale a scendere e risalire. Questo avviene nell'astenosfera in modo lento (è il motore del movimento delle placche), mentre nel nucleo esterno i movimenti sono molto più veloci e il fatto di avere dei metalli, che sono buoni conduttori elettrici, dà origine, oltre che a un campo elettrico, al campo magnetico terrestre. Questo è vero ma se facciamo un discorso che riguardi l'origine del campo magnetico terrestre si ha probabilmente perché è stato indotto dal contatto con un altro campo magnetico preesistente. Probabilmente l'inizio è dovuto al contatto con il campo magnetico solare. Dopodiché questi moti convettivi continuano a perpetuare e generare questo campo. È lo stesso che si ottiene con una dinamo ad autoeccitazione (non c'è necessità che ci sia uno stimolo esterno ma il campo è attivo per il movimento continuo delle cariche). Si ha un bipolarismo e cariche elettriche in movimento (n.b. la composizione metallica del nucleo esterno) che, oltre a generare un campo elettrico ne generano uno magnetico. Perché è importante il campo magnetico? Ci offre protezione nei confronti delle radiazioni cosmiche, quindi è importante che si mantenga con una certa intensità, che è variabile. Ultimamente sta calando e questo potrebbe costruire un problema ma in realtà si è riscontrata anche il passato prima di un inversione dei poli magneti. i Polo nord geografico/ord Nuclea interno Nude estemo /Polo/suc Pola sud magnético geografico linee di forza • IL PALEOMAGNETISMO È lo studio del campo magnetico del passato. I due aspetti + importanti sono l'inversione del campo magnetico e l'apparenza migrazione del polo nord magnetico. Inversione del campo magnetico: come si è arrivati a scoprire questo? Le rocce sono di 3 tipi: magmatiche, sedimentarie, metamorfiche (hanno origine dalle altre e subiscono dei mutamenti fisici). Parlando di quelle magmatiche bisogna fare una precisazione. Quando abbiamo delle rocce con dei minerali che le costituiscono magnetizzabili, con una temperatura superiore al punto di Curie, i minerali sono sparse e disordinata. Quando iniziano a raffreddarsi ma la roccia è ancora calda, i minerali iniziano ad orientarsi risentendo del campo terrestre. Sotto il punto di Curie la roccia si raffredda e la situazione precedente rimane cristallizzata, quindi possiamo ricavare dal loro orientamento quello del campo magnetico presente. Sui fondali oceanici ci sono delle strutture geologiche importantissime: le dorsali oceaniche, rilievi montuosi che sulla loro sommità presentano una spaccatura dalla quale fuoriesce il magma, che si solidifica, si raffredda e va a costituire la nuova crosta. Quindi i minerali si orienteranno e la situazione più antica della dorsale è quella che troviamo più lontana dal rift. Studiando la magnetizzazione delle rocce si sono riscontrate delle anomalie magnetiche speculari ai lati delle dorsali. C'erano zor con valori più alti rispetto a quelli che ci si sarebbe aspettati (anomalie positive), altre zone in cui l'intensità era inferiore (anomalie negative). Queste anomalie erano registrate a bande simmetriche rispetto alla dorsale, alternate e simmetriche rispetto alla rift. Quindi cosa è stato dedotto? Che le dorsali non si sono formate in maniera omogenea. Queste bande ci hanno fatto capire che periodicamente c'era un'inversione del campo magnetico: dove la l'anomalia era positiva significava che c'era un campo magnetico uguale a quello attuale (si sommano l'effetto della polarità delle rocce e quello del campo magnetico). Se la polarità è inversa, anche il campo magnetico terrestre era opposto a quello attuale (al valore del campo magnetico attuale bisogna sottrarre quello della polarità inversa di queste rocce). Grazie all'analisi di questi dati è stata creata la scala paleomagmetica. Si può notare che non c'è una legge che regola l'inversione del campo magnetico in maniera netta: può cambiare in ogni caso. polarità magnetica della lava scala cronologica delle inversioni magnetiche laramillo campo in gran parte dipolare prodotto da moti convettivi nel nucleo esterno (dinamo ad autoeccitazione) eventi Olduvai Reunion Cochiti -Nunivak Kaena -Mammotho Thvera milioni di anni fa Brunhes (epoca normale) Matuyama (epoca inversa) Gauss (epoca normale) Gilbert (epoca inversa) 0,0 0,73 1,0 TERRESTRE 2,0 2,48 3,0 3,36 4,0 5,0 Apparente migrazione del polo nord: deriva ancora dall'orientamento dei minerali nelle rocce. Si è osservato che rocce di età diverse puntavano verso direzioni diverse del polo nord. La prima interpretazione è stata che il polo nord nel tempo si è spostato. Poi si è scoperto che rocce della stessa età ma in continenti diversi puntavano in direzioni diverse: non è il polo nord che ha occupato posizioni diverse, ma sono i continenti che si sono spostati. A questo punto si può ripercorrere a ritroso la storia per riposizionare i continenti. Sono le zolle che si sono spostate, hanno cambiato direzione, ma il polo nord rimane sempre lì. CAMPO MAGNETICO campo normale campo inverso induce una magnetizzazione in molte rocce studio del migrazione apparente dei poli magnetici spiegata da paleomagnetismo deriva dei continenti inversioni di polarità magnetica ricostruite nella scala stratigrafica paleomagnetica IL MOVIMENTO DELLA CROSTA Guardando la mappa delle placche, non abbiamo un'equa suddivisione, ma le divisioni sono estremamente variabili. Alcune placche si trovano quasi solo sull'oceano, quindi i confini si troveranno in corrispondenza di faglie oceaniche, altre volte saranno costituite solo da crosta continentale, mentre in altri casi sono miste. I moti convettivi del nucleo esterno vanno a influenzare il campo magnetico, mentre quelli dell'astenosfera sono la causa del movimento della litosfera. Ma queste placche sono in movimento reciproco tra di loro: in alcuni casi le placche si allontanano tra loro (in questo caso come tipo di struttura c'è una dorsale) e margini di dicono divergenti. Se le placche si avvicinano invece abbiamo dei margini convergenti, in corrispondenza dei rilievi montuosi. Ci sono altri casi dove due placche scorrono reciprocamente tra loro (margine trascorrenti) come ad esempio dove si trova la faglia di San Andreas: sono zone soggette a un'enorme attività sismica. Questi tipi di faglia si trovano in perpendicolare lungo tutti i tratti di dorsali (dove i margini sono sfalsati). Le dimensioni delle placche possono mutare: alcune aumentano di dimensione, altre diminuiscono mentre altre rimangono pressoché uguali. Le frecce più lunghe nella mappa indicano una maggiore velocità di movimento delle placche (avremo un'espansione o riduzione del volume diversa). Questo è il motivo per cui verso i margini sono presenti zone più attive. geologicamente, mentre all'interno zone meno attive (soprattutto dove c'è crosta continentale). placca euroasiatica placca- Juan de Fuca faglia di San Andreas placca delle Cocos placca pacifica placca nordamericana AMERICA placca di Nazca livello del mare piana abissale placca caraibica Dorsale o margine placca divergente Zona di subduzione o margine di placca convergente -Margine trascorrente placca sudamericana crosta oceanica placca EUROPA arabica faglia trasforme AFRICA placca africana rift valley centrale Dorsali: sono rilievi montuosi sotto il livello del mare caratterizzati da un lunghezza e larghezza abbondante. Le due più importanti sono quella medioatlantica è quella pacifica. Quella più attiva ora è quella atlantica. Le placche si allontanano quindi si origina una spaccatura in cima alla catena montuosa, la Rift Valley, che ha un'attività di tipo effusivo (lenta e poco violenta). Essendoci una scarsa presenza di silice il magma è basico (collegato all'attività effusiva). Il fatto che le placche spingano verso i lati opposti la crosta che si è formata precedentemente fa sì che i fondali oceanici siano in continua espansione. Per la fuoriuscita di magma, in prossimità della dorsale troviamo rocce più giovani, mentre quanto più ci allontaniamo tanto più troviamo le rocce più antiche in maniera speculare. Proprio per questo motivo questi margini, oltre che essere definiti divergenti, vengono definiti costruttivi per il fatto che sono zone di formazione di nuova crosta oceanica. La crosta oceanica, per la sua composizione, è più densa di quella continentale. Le dorsali danno un valore ulteriore rispetto alla tettonica delle placche rispetto a quella della deriva dei continenti, andando a guardare solo le terre emerse (come se i continenti fossero delle zattere che si muovono sui fondali oceanici). Con la moderna scienza si è capito che i fondali non si sono formati tutti nello stesso momento e che sono solidali rispetto alle terre emerse, oltre ad essere in espansione continua.. placca antartica ANTARTIDE 4 dorsale in ansione ASIA placca -delle Filippine placca indoaustraliana OCEANIA piana abissale taglia trasforme crosta (comprende isediment) mantello Stosfera astenosfera Margini convergenti: Tra continentale e oceanica - tra oceanica e oceanica Nel primo caso quella oceanica è più più pesante e va in subduzione, quindi passa sotto quella continentale. Si crea una depressione sotto la costa nella litosfera (fossa). Proprio per la massa di quella oceanica, a causa dell'attrazione. gravitazionale, va in subduzione. Si forma così la fossa oceanica, una depressione in che indica il punto in cui inizia la subduzione. La superficie della placca in subduzione viene indicata come piano di Benioff, che identifica la superficie inclinata della placca in subduzione, dove troviamo gli ipocentri dei terremoti che si verificano. È stato scoperto attraverso la localizzazione degli ipocentri tramite cui è stata identificata l'inclinazione del piano di Benioff. Si genera infatti un attrito tale che poi l'energia deve essere sprigionata (superato il limite di resistenza). Mano a mano che la litosfera sprofonda si trova a contatto con temperature più elevate, cosa che porta alla fusione della litosfera che va in subduzione. Questo margini si possono definire quindi distruttivi (opposto di quelli divergenti). La fusione porta a una dilatazione, a una risalita del materiale e quindi, dove è possibile, si creano dei vulcani. Quindi a pochi. km. dalla fossa ritroviamo alla formazione di un arco vulcanico. Siccome però il magma è più ricco di silice, e siccome, per la costituzione delle rocce, si riempie di gas, si hanno vulcani con attività esplosiva. L'arco vulcanico è continentale se la placca con cui avviene la convergenza è continentale. Insulare se c'è la convergenza è tra due placche oceaniche. Si ferma così il sistema arco-fossa. Un esempio è la cordigliera delle Ande. Nel caso della convergenza oceanica-oceanica una va in subduzione; la più pesante. Un esempio è il Giappone. crosta oceanicastrato 2 Benioff no a profondità crosta Moho insulare mantello catena montuosa vulcano attivo Tra continentale e continentale Essendo sicuramente meno densa, dalla lieve subduzione nasce un rilievo, quindi le placche si scontrano e salgono (orogenesi). Nasce dunque una catena montuosa. Dato che la pressione delle rocce è altissima abbiamo la creazione di una catena montuosa, che cresce fin quando spingono i continenti. Ovviamente poi le montagne vanno incontro all'erosione del tempo. Portano con sé una grande attività sismica. Un esempio sono l'Himalaya, le Alpi e gli Appennini. Fino a pochi anni fa le Alpi erano considerate più giovani degli Appennini, per un'aspetto più grezzo è una maggior crescita in altezza. In realtà gli Appennini sono più giovani perché ancora stanno crescendo, oltre al fatto che per la loro posizione sono soggetti alle forme erosive. Le catene delineano degli antichi margini. Prima dell'Italia, al posto delle Alpi c'era un oceano, infatti in esse sono presenti degli ofioliti, rocce marine. fossa oceanica zona di subduzione Margini trascorrenti Non sono né in avvicinamento né in allontanamento ma scorrono semplicemente tra di loro. Generalmente hanno direzioni opposte: il forte attrito comporta un accumulo di energia elastica finché non si raggiunge il limite e con la frattura si libera tutta l'energia sotto forma di onde sismiche. I sismi in questione sono anche di notevole intensità, neanche paragonabili a quelli in prossimità delle dorsali. La più famosa è la faglia di San Andreas che va a toccare le maggiori città statunitensi della costa orientale. In passato è stata molto attiva causando terremoti di intensità elevatissima. Ora è da tanto tempo che non si verificano eventi sismici di un certo rilievo, ma siccome la faglia è ancora attiva, sta continuando ad accumulare energia dunque il prossimo terremoto sarà altamente sismico. o pocentri L'ISOSTASIA È sostanzialmente un tipo di movimento in verticale. Maggiore è il rilievo in superficie, maggiore è lo spessore della crosta in profondità (radice), come se andasse a pareggiare queste situazione. Ecco perché il confine tra crosta e mantello non è omogeneo (differentemente dagli altri confini più interni, che sono omogenei). La situazione però non è stabile: tanto cresce una catena all'esterno, tanto sprofonda verso il mantello. Questo richiede inoltre un periodo di assestamento. D'altra parte se degli agenti atmosferici livellano le catene, anche le radici risalgono. Questo galleggiamento, alla ricerca di questo equilibrio, è detto isostasia. Questo lo ritroviamo ai lati della dorsale dove si deposita nuovo materiale.questo risponde al principio di Archimede per il galleggiamento dei corpi in un liquido. radici di terremoti IL CICLO di WILSON Dalle prove che abbiamo, la morfologia della crosta nel tempo varia, ma alcune volte i fenomeni possono essere ciclici. Si parte da una crosta continentale antica (generalmente la crosta continentale è più antica dell'oceanica). Ad un certo punto può accadere che per un cambiamento dei moti convettivi del pianeta si possa creare una spinta che punta verso la superficie. Laddove trova spazio per "sfogare" quest'energia, la pressione interna porta a una spaccatura, il rift. Questo è l'inizio della formazione di una nuova dorsale. A questo punto inizia anche il movimento divergente delle due parti che si sono generate da questa frattura. Il materiale che fuoriesce incomincia a creare il rilievo tipico della dorsale, nel frattempo i mari e' i fiumi circostanti incominciano a riempire la faglia che si è creata. Si inizia a formare un oceano che pian piano si espande e che divide un continente. Ad un certo punto queste due placche in allontanamento si andranno a scontrare con altre placche e a formare una fossa oceanica. Dopo un po' la dorsale non sarà più attiva per un cambiamento dei moti convettivi, e la crosta oceanica più antica inizierà ad essere subdotta sotto una placca continentale andando a creare un arco vulcanico. Man mano che si prosegue con il tempo l'oceano inizia a chiudersi finché i continenti, scontrandosi, danno origine a una catena montuosa (orogenesi). Nel corso delle ere questa catena può essere livellata dagli agenti atmosferici fino alla creazione di una zona cratonica. Ne abbiamo le prove dalle rocce tipiche della crosta oceanica (come gli ofioliti) che però troviamo nelle montagne: sono le testimonianze che perima lì c'era un oceano. A quel punto riparte il ciclo. Questo è testimoniato da alcune zone del nostro pianeta: l'oceano pacifico, il più antico, destinato a richiudersi, quello Atlantico è destinato ad espandersi. Il mar rosso stesso è estremamente giovane e che si sta espandendo. In più in quella zona c'è la Great Rift Valley Africana che porterà a un distaccamento dell'Africa orientale, una frattura già segnata da grandi laghi (percorso della faglia che l'oceano seguirà). Altro fenomeno importante è quello dell'Islanda, che si trova proprio sopra una dorsale oceanica, 1 Un processo di rifting all'interno di un continente lo divide in due parti. 7 continente viene eroso, la crosta si assottiglia. Alla fine il processo potrebbe ricominciare. 6 Quando i continenti entrano in collisione l'orogenesi fa inspessire la crosta e costruisce catene montuose dando origine a un nuovo supercontinente. 5 Terreni di accrezione-derivati dal cuneo di accrezione sedimentario o come frammenti trasportati dalla placca che va in subduzione-si saldano al continente. Polo nord tracce di ghiacciai (calotta glaciale) 2 portando all'apertura di un nuovo bacino oceanico e alla formazione di nuova crosta oceanica: inizia LA TEORIA di WEGNER & LE NUOVE SCOPERTE Sono gli studi alla base della teoria della deriva dei continenti, oggi di quella dell'espansione dei fondali oceanici. Secondo Wegener i continenti non erano solidali con i fondali, bensì dei pezzi rocciosi "galleggianti" su quelli oceanici. All'inizio doveva esserci un super continente, la Pangea, e un super oceano, la Panthalassa. Poi questo supercontinente doveva essersi fratturato. Alcune prove sono evidenti: ad esempio il Sudamerica e l'Africa (golfo di Guinea) sono complementari. Questo accade molto più spesso di quanto si possa pensare. Inoltre lo studio di rocce, fossili e la loro età ha portato a una disposizione particolare dei continenti che ci permette di instaurare un legame anche tra reperti fossili oggi lontanissimi. Perfino lo studio dell'atmosfera è il clima del passato è stato importante: ritroviamo fossili di esseri viventi tipici di un clima tropicale in zone oggi in prossimità del polo sud. Ma se spostiamo i continenti li ritroviamo in zone tropicali. Cosa c'era però di sbagliato? Considerare i continenti un tutt'uno e gli oceani scollegati da essi. Inoltre secondo Wegener si erano spostati come effetto dell'inerzia della rotazione terrestre (impossibile perché la forza è poco resistente e c'è da considerare la relatività galileiana). depositi di carbone (foreste equatoriali) 3 Mentre continua l'espansione e si apre un oceano, i margini passivi si raffreddano e si accumulano grossi spessori di sedimenti (prismi sedimentari). 4 Inizia la convergenza; la crosta oceanica viene subdotta sotto un continente, dando origine a una catena montuosa vulcanica lungo un margine attivo. evaporiti sabbie desertiche (zone aride) Essendo prove circostanziali la teoria è stata accantonata fino agli anni '70. Grazie ai miglioramenti della tecnologia e l'ecoscandaglio si è trovato che gli oceani presentano fosse e dorsali. Inoltre si sono scoperte le anomalie magnetiche e l'andamento degli oceani. Quindi i continenti non possono trovarsi sopra il fondale oceanico: sono state scoperte le zolle formate da diversi tipi di crosta. In più gli studi di Wegener sono stati migliorati dai profili geografici: se prendiamo come limite non i continenti ma il limite oceanico tra crosta continentale e quella oceanica, i confini coincidono ancora meglio. E infine si scoprono gli studi convettivi e l'interno del pianeta. È il motivo per il movimento delle placche, trovata la causa ora si può enunciare una teoria.