Teoria della tettonica
delle placche
Un po’ di storia…
• L’idea di una “Terra mobile” nasce nel 1910 ad
opera di Wegener (pubblicazione in forma
completa 1915)
• Egli osservò “la concordanza delle coste
atlantiche” (incastro tra Africa occidentale ed
america sud-orientale) e maturò l’dea di una
“deriva dei continenti”
Le “zattere galleggianti”
• Wegener riteneva che le aree continentali
fossero come delle zattere che galleggiavano
sulle aree sottostanti
• Per la precisione definiva sial le aree
continentali (da Si e Al, elementi più presenti
nelle rocce continentali) e sima il materiale
sottostante (Si e Mg) che affiorava nei fondali
oceanici e che a suo parere costituiva un
involucro continuo
Il meccanismo della deriva
• Secondo Wegener la deriva sarebbe stata causata
dal moto di rotazione della Terra
• La rotazione terrestre avrebbe quindi causato lo
scorrimento del sial sul sima
• Il lavoro di Wegener risultò interessante ma il
meccanismo del suo funzionamento venne
considerato poco convincente
• Per il perfezionamento della teoria si dovranno
aspettare gli anni Sessanta
Le scoperte degli anni Sessanta
• Grazie alla comparsa di nuovi strumenti e di
più avanzate tecniche d’indagine fu
possibile studiare in maniera innovativa i
fondali oceanici
• Ci si accorse che il fondo degli oceani non è
stabile ma in continua evoluzione
• La crosta oceanica, cioè, si forma e si
distrugge in continuazione
Due importanti strutture
• La formazione della nuova crosta è permessa
dalla presenza delle dorsali oceaniche (oltre
60.000 Km)
• La sua distruzione, invece, dalle fosse di
subduzione
• Il meccanismo che tali strutture permettono è
detto “Espansione dei fondali oceanici”
Dorsali e fosse di subduzione
La dorsale medio-atlantica
• Era noto ai geologi, da oltre un secolo, che
esisteva una dorsale nel centro dell’Oceano
Atlantico, la dorsale medio-atlantica che si erge
fino a 2000 metri al di sopra del fondale.
• La dorsale medio-atlantica è stata osservata, a
partire dai primi anni '50, in varie spedizioni
con sommergibili attrezzati.
• Tali studi hanno evidenziato segni di eruzioni
recenti
• Le dorsali non sono
La struttura delle
come le catene montuose
continentali
dorsali oceaniche
• Sono invece un’ampia
fascia di crosta oceani
larga dai 1000 ai 4000
Km che si inarca verso
l’alto
• Può raggiungere i 20003000 m di altezza
• È quasi ovunque segnata
da un solco longitudinale
largo qualche decina di
Km e profondo 2000Esse sono anche un’attiva fascia
3000 m, tale solco è
sismica (ovvero sede di terremoti).
detto rift valley
Espansioni dei fondali
• Nel 1962 Harry Hess
osservò che nei rift si
forma nuovo fondale
oceanico con magma
che risale dai livelli
più profondi.
• Hess osservò inoltre
che il fondo oceanico
si muove lateralmente
allontanandosi dalla
dorsale
•Contemporaneamente Robert
Dietz proponeva un modello per la
deriva dei continenti chiamato
espansione dei fondali oceanici il
quale presupponeva che la
superficie scorrevole fosse alla
base della litosfera, non alla base
della crosta (come aveva proposto
Wegener)
Quindi…
• Le colate di lava che fuoriescono scendono dal
rilievo della dorsale si espandono nella piana
abissale, dove formano la crosta oceanica che
ricopre i fondali degli oceani.
• Le colate più giovani spingono lontano dalla dorsale
i prodotti delle colate più antiche e, in questo modo,
gli oceani si allargano.
• Il fenomeno procede con la continua risalita del
magma che continua ad espandere la crosta
oceanica e ad allontanare sempre di più le placche.
È proprio così papi ed
eccoti le prove…
Dho… ho capito! Le
placche si spostano
perché il fondale
marino si espande!
Il fondale ha varie età
• Gli studi sulle dorsali hanno rivelato che lo
strato di sedimenti che ricopre il fondo
oceanico aumenta gradualmente di spessore
allontanandosi dalla dorsale.
• Questo dato suggerisce che il fondo oceanico
sia più vecchio ai margini (dove si accumula
più materiale sedimentario) e più giovane al
centro
• Tale ipotesi è confermata anche dalle datazioni
paleontologiche dei sedimenti.
Una prova inconfutabile
• Gli ultimi dubbi sulla correttezza del
meccanismo di espansione dei fondali oceanici
come base per spiegare la dinamica delle placche
fu apportate dal paleomagnetismo
• Studiando il campo magnetico generato da rocce
sui fondali degli oceani sono state rilevate
anomalie positive e negative.
• Una volta mappate, le anomalie producono una
figura a strisce di bande parallele.
Le bande
paleomagnetiche
Le inversioni del campo magnetico danno luogo alle
anomalie magnetiche che si riscontrano sui fondali
oceanici
La prova indipendente
• La lava eruttata in differenti periodi lungo il rift e la cresta
delle dorsali medio atlantiche conservava differenti anomalie
magnetiche ossia quelle relative al periodo durante il quale è
avvenuta l’eruzione
• Se il campo magnetico terrestre si è invertito nell'intervallo
di tempo intercorso tra due eruzioni, i flussi di lava avranno
conservato un set di bande parallele con proprietà
magnetiche differenti.
• Riscontrare quindi bande parallele ai due lati del rift con
differenti proprietà magnetiche indica che il fondale si è
indiscutibilmente formato (e si sta ancora formando) in
tempi diversi
• Tutto ciò è noto come prova indipendente
No papi perché ci
sono le fosse di
subduzione!
DHO!
Come è possibile però?!
Scusa Lisina se fosse così
allora il fondale marino e la
Terra si espanderebbero
all’infinito?
Le fosse di subduzione
• I fondali oceanici presentano anche le così dette fosse di
subduzione
• Una fossa è una depressione del fondale oceanico
relativamente stretta ma molto profonda (anche più di
10.000 metri).
• Man mano che la crosta oceanica si allontana dalla
dorsale essa diviene sempre più fredda e più pesante e
ciò causa la sua discesa in profondità nella fossa che così
si viene a formare
• In queste strutture, quindi, il fondale oceanico tende a
sprofondare (movimento di subduzione) cosa che ne
causa la sua rifusione a causa dell’aumento di pressione
e temperatura
Subduzione
Come avviene la subduzione
• Dove avviene la subduzione, dunque, si creano
in profondità condizioni che favoriscono la
formazione di magma.
• Questo risale provocando eruzioni
prevalentemente di tipo esplosivo.
• Gran parte dei vulcani attivi sulla superficie della
terra si trovano in corrispondenza delle zone di
subduzione.
• Il processo di subduzione avviene con velocità
variabile, da pochi millimetri a una decina di
centimetri l'anno.
I margini di subduzione
• Il lembo della crosta terrestre adiacente alla fossa di
subduzione è detto margine di subduzione
• Nei margini di subduzione si possono riscontrare:
– placche entrambe oceaniche (tipo Marianne),
– oppure una placca oceanica che si immerge sotto una
continentale (tipo Andino o Cileno).
• La crosta oceanica viene quindi continuamente distrutta
a livello dei margini di subduzione e continuamente
formata ai lati delle dorsali
• Questo è il motivo per il quale la crosta oceanica è
molto più recente di quella continentale
Piano di
Benioff
• Il piano di subduzione prende il nome di piano di Benioff
e può avere inclinazione compresa tra 30° e 60°.
• Il piano di Benioff non è una superficie di separazione ma
un intero pezzo di litosfera che si immerge ed ha un
proprio spessore.
Conseguenze del processo di
subduzione
• La subduzione implica importanti
conseguenze:
– Sismicità: il sottoscorrimento di una placca in
un’altra causa enormi attriti che determinano
terremoti (le regioni vicine alle fosse di
subduzione sono altamente sismiche)
– Vulcanesimo: il materiale in fusione risale sotto
forma di magma e ciò provoca la comparsa di
archi vulcanici o isole vulcaniche
Archi
vulcanici
Se la fossa fiancheggia il margine di un continente lungo
questo margine si innalza una catena di vulcani che
individua un arco vulcanico (es Ande parallele alla fossa
del Perù-Cile)
Isole
vulcaniche
Se la fossa si sviluppa in pieno oceano si forma,
parallelamente, una arco di isole vulcaniche (es. isole
Marianne lungo l’omonima fossa)
Il sistema arco-fossa
Poiché, quindi, le fosse di subduzione sono
accompagnati da archi vulcanici si parla di
sistema arco-fossa
I moti convettivi del mantello
• Queste ed altre scoperte portarono ad ipotizzare l’esistenza
di profondi moti convettivi che trasportano in superficie, in
corrispondenza delle dorsali medio-oceaniche, materiale
roccioso fuso.
• Il magma tende a salire verso la superficie spostando verso
il basso il materiale meno caldo e formando in questo modo
grandi correnti convettive organizzate in celle cilindriche.
• Quando una corrente convettiva urta la crosta, la solleva. La
crosta sollevata si assottiglia fino a fessurarsi lasciando
fluire verso l'esterno il magma. Il magma che giunge
all'esterno si raffredda e consolidandosi chiude la fessura.
Le celle convettive
• L’intero meccanismo si deve, quindi, a masse rocciose fuse
che, a livello delle dorsali, si solidificano una volta giunte
sui fondali marini, migrano su di essi, sprofondano nelle
fosse di subduzione, tornano a fondersi e riemergono a
livello delle dorsali
• Per fare spazio alla continua aggiunta di nuova crosta le
placche che si trovano sui due versanti vengono lentamente
ma continuamente allontanate.
1
km
(Faglia di San Andreas)
Le faglie
• Lungo le dorsali oceaniche il magma
non fuoriesce nello stesso tempo ed
alla stessa velocità
• Questo determina che mentre in una
certa zona della dorsale esso causa la
formazione di nuova crosta oceanica in
un’altra si ha un periodo di stasi
• Per accomodare gli sforzi generati da
diseguali velocità di espansione dei
fondali si formano, lungo la dorsale e
trasversalemente ad essa, delle fratture
dette faglie trasformi (famosa quella di
S. Andrea dove la zolla pacifica scivola
lungo la zolla americana alla velocità
di circa 5 cm all’anno)
La Tettonica delle Placche
• Alla fine degli anni Sessanta si è quindi giunti
alla elaborazione della teoria globale della
Tettonica delle Placche
• Si parla di teoria globale perché tramite essa si
dà spiegazione di gran parte degli eventi che
riguardano la litosfera: “deriva dei continenti”,
espansione dei fondali oceanici, vulcanesimo,
terremoti, processi orogenetici.
Le placche
• La presenza di dorsali oceaniche, fosse di
subduzione e faglie trasformi delineano
un’immensa rete su tutta la litosfera dividendola
in placche (circa 20 delle quali 6 molto grandi)
• I margini delle singole placche possono essere
suddivisi in:
– Margini costruttivi (o divergenti)
– Margini distruttivi (o convergenti)
– Margini conservativi
Le placche
Placche principali
1.Placca Nord Americana - Nord America, Nord-Ovest Atlantico e
Groenlandia
2.Placca Sud Americana - Sud America e Sud-Ovest Atlantico
3.Placca Antartica - Antartide e "Mari del Sud“
4.Placca Euroasiatica -Nord-Est Atlantico, Europe e Asia ad
eccezione dell'India
5.Placca Africana - Africa, Sud-Est Atlantico e Oceano Indiano
Occidentale
6.Placca Indo-Australiana - India, Australia, Nuova Zelanda e gran
parte dell'Oceano
7.Placca di Nazca - Oceano Pacifico Orientale adiacente al Sud
America
8.Placca Pacifica - Gran parte dell'Oceano Pacifico e costa
meridionale della California
9. Altre placche di media grandezza: Arabica, Cocos, Filippine.
Attività lungo i margini
• Margini costruttivi: sono rappresentati dalle dorsali oceaniche;
qui si forma nuova litosfera oceanica che si allontana dalla
dorsale. Si osserva sismicità e vulcanesimo effusivo.
• Margini distruttivi: sono rappresentati dalle fosse di subduzione
dove la litosfera divenuta più fredda e pesante tende a
sprofondare. Le placche interessate da margini convergenti
possono essere entrambe oceaniche, entrambe continentali oppure
una oceanica ed una continentale. Si osserva grande attività
sismica e vulcanesimo esplosivo.
• Margini conservativi: sono rappresentati da grandi faglie
trasformi dove la litosfera si muove trasversalmente ma senza
variazioni di volume. Si osserva forte sismicità e fenomeni di
metamorfismo.
Le placche tettoniche
• I continenti non devono essere pensati erranti
attraverso la crosta oceanica, ma si devono
considerare come parte di placche che si
muovono sulla soffice e plastica astenosfera.
• Le placche sono mosse dalle correnti convettive
del mantello, che costituiscono una sorta di forza
motrice.
• Tutta la crosta terrestre è quindi divisa in un
certo numero di placche o zolle semirigide.
Processi orogenetici
• Quando le due placche che entrano in contatto sono
entrambe continentali non si verifica la subduzione
perché la crosta continentale ha densità inferiore a quella
dell'astenosfera e quindi le placche non possono
"affondare" in essa
• Il marine di collisione tra due placche continentali è
detto di collisione.
• Ciò è alla base dei processi orogenetici che portano alla
formazione dei rilievi montuosi
• L’Himalaia ad esempio si è formato a seguito dello
scontro tra la placca indo-australiana e quella asiatica.