Teoria della tettonica
delle placche
Nel XIX era già noto il fenomeno dell’isostasia (sollevamenti e abbassamenti di
grandi aree continentali, causati, ad esempio, dall’alternarsi delle glaciazioni),
per cui la crosta sarebbe divisa in blocchi prismatici galleggianti come iceberg
su una base solida più densa.
L’idea di una “Terra mobile” nasce, tuttavia, intorno al 1910 ad opera di Wegener
che comncluse i suoi studi teorizzando “deriva dei continenti” (1915) Egli si
basò essenzialmente su tre prove :
• “la concordanza delle coste atlantiche” (incastro tra Africa occidentale ed
america sud-orientale sia per forma [già evidenziata nel ‘600da Francis Bacon]
che per struttura e composizione rocciosa.
• Lo studio dei paleoclimi (circa 200/250 milioni di anni fa, nelle due coste,
c’era lo stesso clima caldo umico, il che fa pensare che i continenti fossero
molto vicini e situati nella fascia intertropicale)
• Lo studio dei paleomagnetismi (l’orientamento magnetico del ferro ritrovato
nelle varie miniere, e datato 200/250 milioni di anni, è comprensibile solo
ammettendo che le rocce avessero una posizione differente da quella attuale).
Basandosi sulle prove sopradette, Wegner ipotizzò l’esistenza, 200/250
milioni di anni fa, di un unico supercontinente: la PANGEA,
frammentatasi, poi, negli attuali continenti alla deriva.
Le “zattere galleggianti”
Secondo Wegener, le aree continentali sarebbero zattere
galleggianti alla “deriva” sulle aree sottostanti aventi
densità più alta.
Per la precisione definiva sial le aree continentali (da Si e
Al, elementi più presenti nelle rocce continentali) e
sima il materiale sottostante più denso (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 velocità differenziale terrestre avrebbe causato lo scorrimento
del sial sul sima.
Il lavoro di Wegener risultò interessante, ma la sua spiegazione sul
meccanismo del suo funzionamento venne considerato poco
convincente.
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, si
forma e si distrugge in continuazione.
Due importanti strutture
L’idea del fondale in evoluzione nasce dallo studio di due
tipi di formazioni geologiche:
• le dorsali oceaniche
• Le fosse oceaniche (o fosse di subduzione)
Dorsali e Fosse di subduzione
La dorsale medio-atlantica
Era noto ai geologi, da oltre un secolo, che esiste 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 ripresa e analizzata, a
partire dai primi anni '50, in varie spedizioni con
sommergibili attrezzati.
Già sin dai primi studi e rilievi, si rilevarono segni di
eruzioni recenti.
Si evidenziò da subito, inoltre, che
le dorsali non hanno una struttura
paragonabile alle catene montuose
continentali:
• Sono invece un’ampia fascia di
crosta oceanica larga dai 1000 ai
4000 Km che si inarca verso
l’alto (Può raggiungere i
3000m)
• Tale fascia è quasi ovunque
segnata da un solco
longitudinale largo qualche
decina di Km e profondo 20003000m, tale solco è detto rift
valley, e da numerosi solchi
trasversali a distanza pressochè
uguali.
La struttura delle
dorsali oceaniche
Esse sono anche un’attiva fascia
sismica (ovvero sede di terremoti).
Espansione dei fondali
Negli ‘60 del secolo scrorso, Hess osservò che il fondale oceanico
si muove allontanandosi ai due lati della dorsale.
Ciò è dovuto alla risalita di magma femico dalla rift valley e dai
solchi trasversali.
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.
• Nel tempo, le colate più giovani spingono lontano
dalla dorsale i prodotti delle colate più antiche
causando l’Espansione del fondale stesso.
• I fondali che si espandono, partendo dalla dorsale, si
dirigono verso i continenti che, a causa della loro
spinta, vanno alla “deriva”.
Dho… ho capito! Le
placche si spostano
perché il fondale
marino si espande!
È proprio così papi ed
eccoti le prove…
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 residuo nelle rocce
contenenti materiali ferrosi dei 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 alternate 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, presenta differenti anomalie
magnetiche.
• Se il campo magnetico terrestre si è invertito nell'intervallo
di tempo intercorso tra varie 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
Come è possibile però?!
Scusa Lisa se fosse così
allora il fondale marino e la
Terra si espanderebbero
all’infinito?
DHO!
No papi perché ci
sono le fosse di
subduzione!
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
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 solo una superficie di separazione
(discotinuità), ma rappresenta un intero pezzo di litosfera che
si immerge ed ha un proprio spessore.
• 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
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 il fatto 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
trasversalmente 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 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.
Tettonica a
zolle
Essa afferma, in poche parole, che la crosta
terrestre è suddivisa in zolle che spostandosi
provocano la formazione di montagne e oceani e
danno origine a terremoti e fenomeni vulcanici.
Il motore degli
spostamenti delle
zolle oceaniche e
continentali è
costituito dai
moti convettivi
del mantello
MARGINI di AVVICIMAMENTO
Quando due zolle si scontrano, si consuma una
parte della crosta terrestre.
Si può verificare:
 Scontro tra due zolle continentali con
formazione di montagne
 Scontro tra due zolle oceaniche con
formazione di fosse oceaniche
e archi insulari vulcanici.
 Scontro tra zolle continentali e
oceaniche, con formazione di zone di
subduzione, fosse e vulcani costieri.
Scontro di due zolle continentali:
• Conseguenza dello
scontro di due
zolle continentali è
l’ OROGENESI.
• La collisione tra
l’India e l’Asia ha
formato la catena
dell’Himalaya,
quella tra Africa
ed Europa le Alpi.
Scontro tra due zolle oceaniche
si ha una subduzione e la formazione di una fossa e di
un arco vulcanico insulare; in questo modo si sono
formate le fosse delle Filippine e delle Marianne e si è
formato l’arcipelago giapponese.
Scontro tra zolle continentali e
oceaniche
• Si ottiene una zona di
subduzione con
formazione di fosse.
• Le rocce oceaniche più
pesanti sprofondano nel
mantello e dilatandosi
creano pressioni che
determinano la risalita del
magma attraverso vulcani
costieri . Un esempio è la
fossa del Cile con la
Cordigliera delle Ande.
MARGINI di ALLONTANAMENTO
 Quando due zolle si allontanano si forma
nuova crosta e nasce un nuovo oceano.
 Dalle dorsali oceaniche fuoriesce magma che,
solidificandosi, forma nuova crosta oceanica.
 L’oceano Atlantico si è formato in questo
modo 200 milioni di anni fa. Oggi la Rift
Valley è l’esempio di un oceano nascente.
MARGINI DI SLITTAMENTO
tra due zolle continentali,
Due zolle
possono
scorrere l’una
accanto
all’altra senza
avvicinarsi o
allontanarsi.
Le tensioni determinate dal
movimento di slittamento
causano violenti terremoti.
La linea di
frattura si
chiama faglia
La faglia è una
frattura della
crosta
terrestre,
originata da
forze
tettoniche, in
corrispondenza
della quale si
verifica un
moto di
scorrimento
parallelo al
piano di
frattura
Nella foto possiamo vedere la
faglia di San Andreas in
California
fine