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La Tettonica delle placche

geografia astronomica


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La Tettonica delle placche

Per le scienze della Terra, questi ultimi decenni hanno rappresentato un periodo assai importante e stimolante. Teorie rivoluzionarie sulla struttura e sull'evoluzione del nostro pianeta sono state formulate, verificate e infine accettate da tutta la comunità scientifica, e di conseguenza si sono dovute rivedere o addirittura abbandonare molte idee ormai superate nell'ambito della Geologia. L'immagine di una Terra rigida, con continenti e bacini oceanici eternamente immobili, è completamente sorpassata. Ormai è generalmente accetta l'idea che la litosfera è frazionata in circa una dozzina di placche o zolle, le quali si muovono al di sopra dell'astenosfera.

La storia della Geologia può essere considerata una successione di tentativi di spiegare l'origine e la distribuzione delle catene montuose. Le ipotesi proposte dagli scienziati sono state numerose e si sono succedute l'una all'altra.

Durante tutto l'800, le idee sull'evoluzione della Terra furono dominate da un modello secondo cui essa era ancora in progressiva solidificazione e contrazione da un'originaria massa fusa. In base a questa teoria le catene montuose sarebbero state il risultato del raffreddamento. Questa ipotesi fu poi scartata perché non riusciva a spiegare il fatto che le catene montuose non fossero distribuite sulla superficie terrestre in modo casuale, ma localizzate in particolari aree ristrette.



Una tappa importante nella storia d 454f57e elle teorie orogenetiche viene dalla teoria dell'isostasia, prposta alla fine del XIX secolo da G.B. Hairy. Questa teoria nella sua versione originale affermava che i materiali della crosta terrestre, di composizione e densità simili al granito, "galleggiano" sul materiale sottostante più denso e più plastico, avente una composizione simile al basalto. La teoria dell'isostasia ha favorito il sorgere di una serie di ipotesi secondo le quali la formazione delle catene montuose sarebbe dovuta a una serie di movimenti della crosta in senso verticale per ristabilire l'equilibrio isostatico alterato dagli agenti esogeni.

WEGENER E LA TEORIA DELLA "DERIVA DEI CONTINENTI"

Sebbene l'isostasia sia oggi ritenuta valida solo a livello locale, l'aver accettato l'idea che la crosta terrestre potesse compiere movimenti verticali ha permesso di immaginare che vi potessero essere anche dei movimenti in senso orizzontale e che la crosta terrestre potesse scorrere al di sopra del materiale sottostante. Secondo questa ipotesi le catene montuose avrebbero potuto formarsi dallo scontro tra due porzioni di crosta terrestre che si muovevano in senso contrario oppure a causa dell'attrito che la parte anteriore di una porzione della crosta incontrava nel suo movimento attraverso il materiale sottostante. Fu il geofisico tedesco Alfred Wegener (1880-1930) a dare organicità e a fornire le prime prove a sostegno di questa idea. Egli, nel 1910, propose per la prima volta la sua teoria che va sotto il nome di deriva dei continenti, la quale ipotizzava che i continenti sono giunti nella loro attuale posizione spinti da un movimento di deriva, seguito alla frantumazione di un unico "supercontinente".

Wegener, come i geologi del suo tempo, pensava che i continenti fossero costituiti da rocce più leggere, di composizione chimica simile al granito, e che galleggiassero sul sima sottostante di composizione chimica simile al basalto. In base a una serie di prove Wegener propose l'idea che circa 200 milioni di anni fa, all'inizio del Secondario, tutti gli attuali continenti fossero radunati in un unico "supercontinente" che chiamò Pangea. Esisteva perciò anche un unico oceano che chiamò Panthalassa. A cominciare da circa 180 milioni di anni fa, nel Giurassico, si cominciò a formare una prima grande frattura in senso E-W che divise il Pangea in due continenti: quello del nord, detto Laurasia, e quello del sud, detto Gondwana, separati da un mare che Wegener chiamò Tetide. Circa 135 milioni di anni fa,  ancora ne secondario e alla fine del Giurassico, si è aperta una frattura in senso N-S, che dapprima ha staccato dal Gondwana il continente sudamericano e più tardi dalla Laurasia quello nordamericano. Nel frattempo le regioni del sud del Gondwana si sono frantumate, dando origine al Decan (India), che è migrato verso nord e ha poi cozzato contro l'Asia, originando la catena himalayana. L'attuale Antartide, invece, si è mossa verso sud, mentre l'Australia si è spostata verso est. Si sarebbe così giunti alla situazione attuale, ovviamente non definitiva. Disponendo dell'ipotesi della deriva dei continenti. Wegener poteva abbastanza facilmente spiegare l'origine delle attuali catene montuose. Le Ande e le Montagne Rocciose si sarebbero originate a causa dell'attrito che le due Americhe avrebbero incontrato nel loro movimento verso ovest. Il sorgere di tutte le altre catene del sistema alpino-himalayano sarebbe dovuto alla chiusura della Tetide.

PROVE A FAVORE DELLA DERIVA DEI CONTINENTI

A sostegno della sua teoria Wegener ha fornito tutta una serie di prove.

PROVE MORFOLOGICHE

Sono legate soprattutto all'evidente corrispondenza speculare tra le coste americane e quelle dell'Africa e dell'Europa.

PROVE GEOFISICHE

Basandosi sulla teoria dell'isostasia, Wegener fece osservare che, se i blocchi continentali possono muoversi verticalmente per compensare la loro differenza di spessore, essi si potranno spostare anche orizzontalmente.

PROVE GEOLOGICHE

Qualunque geologo può facilmente osservare come vi sia continuità tra diverse strutture geologiche che oggi sono spartite tra il continente africano e quello sudamericano, come pure tra l'Europa  e il Nord America.

PROVE PALEONTOLOGICHE

All'inizio del XX secolo esisteva l'idea che nel passato tra l'Africa, l'Europa e le Americhe fossero esistiti diversi "ponti continentali", cioè delle lingue di terra che attraversavano l'Atlantico. Questi ponti erano stati ipotizzati per dare ragione delle notevoli affinità tra fossili di esseri viventi terrestri coevi ritrovati a occidente e a oriente dell'Atlantico. Wegener, basandosi su semplici dati geofisicie sui principi di isostasia, dimostrò che l'esistenza dei ponti continentali non era possibile. Era invece più plausibile l'idea che i continenti, un tempo uniti, si fossero successivamente separati, tanto più che esistevano prove dirette a favore di questa ipotesi. Infatti i fossili di rettili del Secondario trovati in Africa, Sud America e Australia sono simili tra loro ma si differenziano notevolmente dal Terziario in poi, quando prese avvio lo smembramento del Gondwana in senso E-W.

DALL' "ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI" ALLA "TETTONICA DELLE PLACCHE"

Alla fine degli anni '50 la teoria di Wegener fu nuovamente portata alla ribalta grazie alla scoperta del paleomagnetismo.

Nel 1963, F.J. Vine e D.H. Mettews proposero la teoria dell'espansione dei fondali oceanic, riprendendo un'ipotesi già formulata nel 1960 da H.H. Hess e partendo dagli studi sull'età recente dei sedimenti presenti sui fondali stessi. Secondo la teoria dell'espansione dei fondali oceanici, la risalita di materiale magmatico profondo al di sotto delle dorsali medio-oceaniche crea continuamente nuova crosta oceanica. Questa si espande ai lati della dorsale facendo estendere gli oceani. Negli anni immediatamente seguenti, grazie al contributo di varie istituzioni scientifiche che realizzarono numerosi progetti di ricerca, vi fu un notevole incremento degli studi oceanografici e giunsero numerose altre conferme relativamente alla teoria dell'espansione dei fondali.



Ben presto si giunse, con il contributo di diversi ricercatori, alla formulazione di una teoria tettonica globale, oggi ampiamente accettata dalla comunità scientifica, detta teoria della tettonica delle zolle o della tettonica delle placche.

PROVE A SOSTEGNO DELLA TETTONICA DELLE PLACCHE

Va innanzi tutto ricordato che i settori della ricerca geologica in cui Wagener aveva cercato le prove della deriva dei continenti non sono stati trascurati dai ricercatori che, invece, hanno aggiunto alle scoperte di Wegener numerose altre conferme. Valga come esempio la dimostrazione, ottenuta negli anni '70, che ammassi di rocce intrusive affioranti in Africa e nel nord-est del Brasile appartengano alla stessa formazione, cioè si sono costituite nello stesso luogo e nello stesso tempo.

Per poter pensare a movimenti laterali dei continenti, come previsto dalla deriva dei continenti e dalla tettonica delle placche, bisogna essere in condizione di sapere esattamente quali spessori di rocce terrestri sono in movimento, su cosa scorrono e da quali forze possono essere spinti.

I geofisici hanno scoperto che la crosta è collegata rigidamente al mantello superiore,  in modo tale che si comportano come un corpo unico. Gli studiosi hanno così individuato l'esistenza della litosfera, formata dalla crosta terrestre e dalla parte superiore del mantello, il cosiddetto mantello litosferico. La litosfera è separata, tramite uno strato a bassa velocità o LVL, dalla sottostante astenosfera.

Il settore della ricerca scientifica che ha fornito le prove più convincenti per la teoria della tettonica delle placche è certamente lo studio dei fondali. È possibile suddividere il fondo di un oceano in tre grandi aree: i margini continentali, presenti in prossimità dei continenti e compresi tra la linea di costa e la scarpata continentale, i fondali oceanici, corrispondenti alle platee abissali che sono le aree più profonde degli oceani e, infine, le dorsali medio-oceaniche, che occupano grosso modo il centro degli oceani.

LA TEORIA DELLA TETTONICA DELLE PLACCHE

La teoria della tettonica delle placche è in grado di collegare in un quadro coerente tutte le scoperte che si sono accumulate in questi ultimi decenni e di dare ragione delle grandi strutture tettoniche presenti sulla superficie terrestre. Secondo tale teoria la litosfera è soggetta a un lento movimento prodotto, a sua volta, da moti convettivi all'interno del mantello. La litosfera non è costituita da un blocco unico, ma è suddivisa in un certo numero di zolle o placche rigide, curvate in modo da seguire la forma della Terra. Il bordo delle zolle è riconoscibile in base alla distribuzione sulla superficie terrestre delle aree sismiche e/o vulcaniche. La maggior parte dei terremoti e dei vulcani, infatti, è attiva  lungo fasce piuttosto ristrette della superficie terrestre, che si congiungono tra loro circoscrivendo aree molto più ampie, poco attive dal punto di vista sismico e vulcanico.Questo criterio non sempre è sufficiente per determinare i margini delle placche, per cui risulta difficile definire con precisione il numero delle placche presenti sulla superficie terrestre. Tuttavia, secondo il modello generalmente accettato, le principali placche sono sei: nordamericana, sudamericana, eurasiatica, africana, indoaustraliana, pacifica e antartica. E' nota poi l'esistenza di numerose placche più piccole, come la placca Arabica e quelle delle Filippine, dei Carabi, delle Cocos, di Nazca e di Juan de Fuca; inoltre si discute ancora sulla presenza o meno di "microzolle", per esempio nell'area mediterranea. I margini delle placche non coincidono necessariamente con i margini continentali. Per esempio, la placca nordamericana ha come margine orientale la dorsale medio-atlantica mentre quello occidentale coincide circa con la costa pacifica. La placca africana è invece delimitata a oriente dalla dorsale medio-indiana e a occidente dalla parte meridionale della dorsale medio-atlantica. Nel caso della placca delle Filippine entrambi i margini si trovano in oceano. Le placche si muovono l'una rispetto all'altra spostandosi sulla superficie terrestre. Essendo rigide e in movimento sulla Terra che è sferica, esse possono scorrere, o verso est o verso ovest, soltanto lungo una direzione che sia perpendicolare alla congiungente dei cosiddetti "poli di espansione" e non possono mai compiere traslazioni o cambiamenti di latitudine rispetto ad essi. Ciò è dimostrato dagli studi eseguiti sull'insieme delle dorsali e delle zolle in movimento, dal Pacifico all'Artico, dall'Atlantico all'Antartico. Anche se è difficile ridurre in uno schema unico la varietà delle situazioni presenti sulla Terra, di solito si ritiene che le diverse placche in movimento vengano a contatto tra loro mediante tre possibili tipi di margini. Il primo è costituito dall'asse delle dorsali medio-oceaniche, dove le placche si allontano l'una dall'altra perché vi si genera nuova crosta oceanica. In questo caso si parla di margini costruttivi o in accrescimento. Il secondo tipo di margine è caratteristico delle zone di subduzione, dove la convergenza di due placche fa sì che una delle due sprofondi sotto l'altra, consumandosi. Si originano perciò i cosiddetti margini distruttivi o in consunzione. Infine l'ultimo tipo di margine è costituito da lunghe faglie orizzontali, dove le placche "scivolano" le une accanto alle altre mentre le superfici in gioco rimangono immutate. Questi margini sono definiti margini conservativi o trasformi.






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