SCIENZE INTEGRATE
LEZIONE N.
8
Slide N. 28
ISIS “Mattei” Rosignano
Prof. Fabrizio Carmignani
La LITOSFERA
I Istituto Tecnico Industriale
Prof. Fabrizio CARMIGNANI
IISS “Mattei”” – Rosignano S. (LI)
[email protected]
www.fabriziocarmignani.com
slide 33
La LITOSFERA
La LITOSFERA (dal greco "sfera rocciosa") è la parte più
esterna della Terra che comprende la CROSTA TERRESTRE
e la porzione più superficiale del MANTELLO SUPERIORE
La litosfera è per lo più composta da materiali allo stato
solido; essa poggia sull'ASTENOSFERA la quale, a causa
della temperatura che si avvicina al punto di fusione
dei materiali che la compongono, ha un
comportamento plastico
La conseguenza di tale differenza di densità comporta un
processo nel quale la litosfera, suddivisa in blocchi
(PLACCHE o ZOLLE), “galleggia” sull'astenosfera con
conseguenti movimenti verticali
LITOSFERA
ASTENOSFERA
INTERNO
della TERRA
ASTENOSFERA
L'ASTENOSFERA (dal greco: sfera debole) è una fascia
superficiale del mantello superiore terrestre, compresa tra
100 - 250 km di profondità in cui le rocce sono
parzialmente fuse (circa 20%)
La presenza di materiale che
si comporta come un fluido
ad altissima viscosità è
provata dai
MOVIMENTI
ISOSTATICI
della superficie terrestre
Si tratta di movimenti
verticali conseguenti a
variazioni di peso della
crosta, interpretabili come
fenomeni di galleggiamento
(ISOSTASIA)
LITOSFERA e ASTENOSFERA
ASTENOSFERA e TETTONICA delle PLACCHE
Sull’ASTENOSFERA (low velocity layer: strato basse velocità) si
muovono orizzontalmente le placche litosferiche
TERREMOTI: solo nella Litosfera
I terremoti, come abbiamo già visto, sono provocati da movimenti
relativi tra blocchi di roccia e avvengono solo nella LITOSFERA
FOSSA
poco profondi
La CROSTA TERRESTRE
La CROSTA TERRESTRE è uno
degli involucri concentrici in
cui è suddivisa la Terra
Si intende lo strato più esterno
avente uno spessore medio
variabile fra:
5 km
(CROSTA OCEANICA)
35 km
(CROSTA CONTINENTALE)
La CROSTA si distingue dal
MANTELLO perché le sue
rocce cristalline sono
prevalentemente acide o
basiche, mentre quelle del
mantello sono ultrabasiche ANTARTIDE: spessore CROSTA
Spessore della CROSTA TERRESTRE (km)
A) CROSTA OCEANICA
Spessore: 2-10 km (in media 7 km)
Crosta Continentale
Crosta Oceanica
Stratigrafia relativamente uniforme
serie OFIOLITICA
SEDIMENTI di MARE
PROFONDO
LAVE a CUSCINO
(PILLOW LAVAS BASALTS)
RIFT CENTRALE
Lave a cuscino
Sedimenti
DICCHI BASALTICI
GABBRI MASSIVI
PERIDOTITI (MANTELLO)
DICCHI
BASALTICI
GABBRI
massivi
Peridotite
(Mantello)
CAMERA MAGMATICA
Formazione della CROSTA OCEANICA
La CROSTA OCEANICA si forma a partire dalle dorsali mediooceaniche, dalle quali fuoriesce in continuazione magma
basaltico proveniente dalla fusione parziale delle
PERIDOTITI del sottostante mantello
Le OFIOLITI sono sezioni di crosta
oceanica e del sottostante mantello che
sono state sollevate o sovrapposte alla
crosta continentale fino ad affiorare
serie
OFIOLITICA
B) CROSTA CONTINENTALE
 Spessore: 20-70 km
(in media ~ 35 km)
Crosta Continentale
Crosta Oceanica
 Composizione molto
variabile (~ granodiorite)
La CROSTA CONTINENTALE si può dividere in:
 CROSTA SUPERIORE: più leggera, più ricca in SiO2 e povera in
MgO. Max velocità onde sismiche: 6,5 Km/sec
 CROSTA INFERIORE: più pesante, meno ricca in SiO2 e più
ricca in MgO. Max velocità onde sismiche: 6,5 – 7,6 Km/sec
Separate dalla discontinuità di CONRAD (1925)
Eterogeneità della CROSTA CONTINENTALE
Mentre nella CROSTA OCEANICA predominano i BASALTI,
la presenza di rocce vulcaniche intrusive e/o metamorfiche
che formano la parte superiore della CROSTA
CONTINENTALE fa si che prevalgano i tipi:
A. GRANITOIDE (graniti, grano-dioriti)
B. METAMORFICO (gneiss)
Inoltre in molte aree è presente una copertura
sedimentaria, con spessori anche di qualche Km
La grande varietà di associazioni di rocce si manifesta con
una caratteristica eterogeneità della crosta continentale,
che contrasta con la relativa omogeneità
della crosta oceanica
Le principali MORFOSTRUTTURE della CROSTA
CONTINENTALE sono:
1. CRATONI
A.SCUDI
B. TAVOLATI
2. FOSSE TETTONICHE
3. ARCHI INSULARI
4. MARGINI CONTINENTALI
1. CRATONI
Un CRATONE (dal greco, forza) è una parte antica e stabile
della crosta continentale che non ha subito modificazioni e
che è sopravvissuta alla fusione e separazione di continenti
e supercontinenti per almeno 500 milioni di anni
I CRATONI si trovano generalmente all'interno dei continenti e possono
estendersi fino a profondità di 200 km
CRATONI
Età geologica dei CRATONI
I CRATONI sono suddivisi geograficamente in province, in
relazione all'età geologica. Queste possono essere:
1.ARCHON: parte di rocce risalenti all'Archeano
(più di 2,5 mld di anni fa)
2.PROTON: parte di rocce formatesi tra l'inizio e la metà del
Proterozoico (più di 1,6 mld di anni fa)
3.TECTON: parte di rocce risalente all'ultima parte del
Proterozoico (tra 1,6 mld e 800 mil di anni fa)
I CRATONI più antichi rivestono grande interesse per le
compagnie minerarie, in quanto vi si possono trovare
preziosi depositi di minerali e diamanti
A. SCUDI - B. TAVOLATI
In ogni CRATONE, si distinguono poi, 2 zone:
A) SCUDI: con rocce molto antiche
B) TAVOLATI: si estendono intorno agli scudi e sono costituiti
oltre che da un substrato di rocce metamorfiche e magmatiche
anche da una copertura sedimentaria
OROGENESI
SCUDI
Immagine del CRATONE individuato nell'area siberiana
2. FOSSE TETTONICHE
Per FOSSA TETTONICA o RIFT (dall'inglese: «frattura,
spaccatura») si intende un’area in cui la crosta terrestre e la
litosfera vengono separate sotto l'azione di forze di trazione
Caratteristiche tipiche sono:
- una depressione centrale detta GRABEN (in tedesco: «fossa»)
- dei fianchi laterali detti HORST (in tedesco: «pilastro»)
I blocchi ribassati scorrono su fratture dette FAGLIE.
In questo caso la distensione determina la formazione di
FAGLIE NORMALI o DIRETTE
AREE di FRATTURA
All’interno delle fosse tettoniche vi è un’attività vulcanica
con magmi basici (es. Kilimangiaro)
OROGENI
Il termine OROGENESI (dal greco ὄρος = rilievo + γένεσις = origine)
si riferisce ai processi che sono coinvolti nella
formazione di qualsiasi rilievo
Nel linguaggio geologico, il termine OROGENI indica
quelle catene montuose le cui masse rocciose hanno
subito una deformazione
Gli OROGENI sono fasce lunghe che si estendono
intorno ai CRATONI
Queste fasce presentano un’intensa attività magmatica e
metamorfica. Gli OROGENI si formano ai margini dei
CRATONI quando questi sono coinvolti in fenomeni di
collisione tra placche litosferiche
SCUDO
TAVOLATO
OROGENI
3. ARCHI INSULARI
Si formano quando una porzione di crosta oceanica
subduce (va sotto) ad altra crosta oceanica
Nella zona di subduzione il materiale terrestre della crosta
subdotta provoca una fusione parziale del mantello
sovrastante, generando dei fusi la cui alcalinità aumenta
all'aumentare della distanza dalla fossa.
Il magma così creato risale la crosta e causa l'attività
vulcanica degli archi
4. MARGINI CONTINENTALI
I margini dei continenti si estendono sino al limite della
PIATTAFORMA CONTINENTALE che può distare anche
centinaia di chilometri dalla linea costiera
La piattaforma termina nel punto in cui il pendio
aumenta fortemente la sua inclinazione e questo punto di
"rottura" è detto SCARPATA CONTINENTALE
Quest’ultima termina poi nella parte più bassa degli oceani,
detta anche PIANA ABISSALE
CURVA IPSOGRAFICA della superficie terrestre
E’ una curva cumulativa in cui, per ogni punto, il valore
sull'ascissa indica l'estensione della superficie terrestre
compresa fra la quota del valore riportato sull'ordinata è
l'altitudine massima della superficie terrestre
In ascisse sono riportati sia i valori assoluti che la percentuale rispetto
all'estensione totale
Lettura della CURVA IPSOGRAFICA
Dalla CURVA IPSOGRAFICA si ricava che:
 7%: della superficie sottomarina è occupato dalla PIATTAFORMA
CONTINENTALE (zona di raccordo tra la zona subaerea e la scarpata
continentale che si estende dal livello marino a circa 200 m di
profondità)
 9%: della superficie sottomarina è interessato da SCARPATE
CONTINENTALI (più ripida rispetto alla piattaforma e rappresenta la
zona di raccordo tra la piattaforma continentale e i fondali oceanici
raggiungendo circa i 2.000 m di profondità)
 83%: della superficie sottomarina è occupato dai FONDALI
OCEANICI la cui profondità media è di -3.800 m e si estendono fino ad
una profondità di - 6.000 m
 1%: della superficie sottomarina riguarda le FOSSE o ABISSI
OCEANICI che comprendono tutte le depressioni oltre i 6.000 m di
profondità
Altezza media della CROSTA CONTINENTALE:
820 m
Profondità media della CROSTA OCEANICA:
-3.800 m
Queste differenze sono dovute alla differente composizione e
quindi densità media delle due porzioni più esterne della
Terra che portano ad un differente "livello di
galleggiamento" sul mantello
 DENSITÀ media della CROSTA CONTINENTALE:
2,2 - 2,3 g/cm3
 DENSITÀ media della CROSTA OCEANICA:
3,2 - 3,3 g/cm3
CALORE INTERNO della TERRA
Il calore generato dalla Terra è maggiore del calore che
proviene dal Sole per cui la fonte di questo calore va
cercata all’interno della Terra stessa
PROVE: prodotti dell’attività vulcanica, temperature crescenti con la
profondità rilevabili nelle miniere ed i fenomeni di vulcanismo
secondario
IPOTESI sull’origine del calore terrestre:
1) energia immagazzinata durante la formazione della Terra:
le temperature molto elevate hanno portato alla fusione di
Fe e altri metalli che si sono accumulati nelle parti più
interne (nucleo) mentre gli elementi più leggeri (rocce
silicatiche) sono migrate verso la superficie (crosta)
2) energia emessa durante il decadimento radioattivo:
isotopi instabili (U, Th) presenti nella crosta e nel mantello
GRADIENTE
GEOTERMICO
Andando in profondità la
temperatura aumenta di
3°C ogni 100 metri
Questo gradiente non è
costante e diminuisce
andando in profondità
Nel nucleo interno la
temperatura non supera i
4.300°C
FINE della LEZIONE N. 8
La LITOSFERA
Grazie per l’attenzione!
… e ricordatevi:
… Considerate la vostra semenza
fatti non foste a viver come bruti
ma per seguir virtute e canoscenza…
DANTE ALIGHIERI
La Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI, 118-120
Prof. CARMIGNANI FABRIZIO
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fabriziocarmignani.jimdo.com