Geodinamica

Geodinamica

Come per l’evoluzione degli animali, anche l’evoluzione della superficie terrestre fu spiegata mediante teorie fissiste, che ammettevano solo lo spostamento verticale dei continenti.
La teoria più accettata sosteneva che la contrazione terrestre dovuta al raffreddamento fosse all’origine delle catene montuose (effetto della “mela nel forno”).
Wegener, meteorologo tedesco, riprese varie teorie innovative e formulò la teoria della deriva dei continenti, che sostiene che 300 milioni di anni fa esistesse un unico grande continente (Pangea) circondato da un unico oceano (Panthalassa), che successivamente si divise in Laurasia a Nord e Gondwana a Sud, separati da un ampio golfo chiamato Tetide, per poi arrivare all’odierna disposizione dei continenti.

Deriva dei continenti
Prove portate da Wegener a favore della sua teoria:

• bordi dei continenti americani e di Europa e Africa apparentemente complementari
• prove geologiche: continuità di catene montuose composte da rocce dello stesso tipo tra continenti americani ed Europa
• prove paleontologiche: ritrovamento di fossili legati ad ambienti ristretti in continenti diversi (Mesosaurus, animale di acqua dolce, ritrovato in Sud Africa e Sud America)
• prove paleoclimatiche: ritrovamento di rocce sedimentarie caratteristiche di condizioni climatiche particolari in zone diverse del mondo (ritrovamento di tilliti, depositi di origine glaciale, in Sud Africa, Argentina, India e Australia)
• prove geofisiche: in accordo con la teoria isostatica, la crosta terrestre è in grado di muoversi anche orizzontalmente

Un ulteriore prova dello spostamento dei continenti la da’ il paleomagnetismo, che studia il magnetismo termorimanente (rocce intrusive e metamorfiche) e detritorimanente (rocce sedimentarie): studiando delle carote si può notare che i cristalli dei minerali ferromagnetici si dirigono verso direzioni diverse a seconda del periodo in cui si sono cristallizzati. La spiegazione più plausibile a questo fenomeno non è la migrazione dei poli magnetici, bensì lo spostamento del continente in cui si sono formati, che cambiando la sua angolazione verso il Nord magnetico provoca questo fenomeno nelle rocce.

Hess ipotizzò che la deriva dei continenti fosse dovuta all’espansione dei fondali oceanici, dovuta alle correnti convettive del mantello.
Questa teoria fu confermata dallo studio delle dorsali oceaniche: le navi oceanografiche non trovavano mai valori di campo magnetico pari a quelli aspettati (0,5 G), bensì anomalie magnetiche positive e negative in successione simmetrica rispetto alla dorsale.
Questo perché  i minerali ferromagnetici contenuti nel magma che risale dalla dorsale oceanica assumono la magnetizzazione indotta dal campo magnetico terrestre, che dalla formazione della Terra si è invertito più volte di polarità; quando l’anomalia è positiva significa che quel tratto di crosta oceanica si è formato quando il campo era orientato come quello attuale e viceversa.
Tutto ciò prova che le dorsali oceaniche sono zone di formazione di nuova crosta oceanica.
A prova di tutto ciò si aggiunse anche la scoperta che le rocce più antiche (strato sedimenti più spesso) erano disposte lontane dalle dorsali, mentre le più recenti (strato sedimenti più sottile) in prossimità di esse.

Tettonica a placche
Sostituisce la teoria della deriva dei continenti, incompleta.
Si suppone che la crosta terrestre sia una sorta di involucro rigido suddiviso in placche, i cui bordi sono chiamati margini di placca e possono essere:

• divergenti (dorsali) se separano due placche in allontanamento, in quelle zone si ha formazione di nuova crosta
• convergenti (fosse) in cui una placca scivola sotto un’altra (subduzione) lungo un piano inclinato (piano di Benioff), si ha distruzione di crosta
• conservativi (faglie trasformi), dove si ha il movimento relativo orizzontale tra placche adiacenti in corrispondenza di faglie estese, non si ha né formazione né distruzione di crosta

Le placche possono essere composte da crosta continentale e/o oceanica.

I continenti sono delimitati da margini continentali, che possono essere:

• passivi se si trovano all’interno di una placca, seguono il limite tra crosta oceanica e continentale in corrispondenza della scarpata continentale, assenza di fenomeni sismici e vulcanici, sono caratteristici di oceani in espansione situati in posizione opposta al senso di spostamento della placca
• trasformi se si originano lungo faglie trasformi, generano ripide scarpate continentali, sono caratteristici di oceani in espansione situati in posizione opposta al senso di spostamento della placca
• attivi se si trovano sul margine convergente che divide due placche, sono situati nella stessa direzione del movimento della placca, presenza di attività sismica e vulcanica intensa

Formazione oceani

• instaurazione di una cella convettiva nell’astenosfera, che provoca un assottigliamento crostale nel punto di risalita del magma che fonde la litosfera
• la spinta del magma provoca un inarcamento della crosta che tende a fratturarsi dando origine a faglie parallele
• la prosecuzione delle spinte e del conseguente stiramento della crosta provoca lo sprofondamento della zona interessata dalle faglie, dando origine ad un rift continentale, che può cominciare ad essere riempito di acqua salmastra
• il magma comincia a fuoriuscire, dando origine a crosta oceanica basaltica
• si ha la separazione definitiva dei due continenti con i loro corrispettivi margini passivi e la formazione di un oceano una dorsale.

Sistemi arco-fossa
In corrispondenza di margini di placca conservativi o convergenti, si possono trovare  margini continentali attivi che danno origine a un fenomeni di subduzione di placche più dense e di innalzamento di quelle più leggere, producendo:

• fossa, una profonda depressione più o meno riempita di sedimenti (es: Fossa di Giava, delle Marianne, delle Filippine)
• complesso di accrezione, dove è presente l’accumulo dei materiali raschiati dalla placca che si immerge, che può arrivare a formare delle isole (es: Nias e Mentaway)
• bacino di avanarco, è il bacino che si forma tra il complesso di accrezione e l’arco
• arco vulcanico, fascia di vulcani parallela alla fossa, generata dal materiale della placca in subduzione che fonde e risale come diapiri (es: Sumatra, Filippine, Giava)
• bacino di retroarco, zona depressa tra la zona di arco e la zolla continentale dovuta alla distensione della crosta (es: Mar di Giava, Mar Cinese Merdionale). Se l’arco vulcanico è impostato su crosta continentale si avrà una zona pianeggiante emersa (es: Pampas argentine).

Hot Spot
Zone di attività vulcanica presenti in zone interne alle placche (vulcanismo intraplacca), dovute alla presenza di pennacchi (colonne di roccia caldissima che risalgono dal mantello fissi nel tempo) al di sotto di una placca. Il movimento della placca produce una catena lineare di vulcani generati dal punto caldo (es: Hawaii e Yellowstone).

Orogenesi
Le catene montuose si formano in prossimità di margini convergenti quando almeno uno dei due margini è costituito da crosta continentale.
In una catena montuosa posso affiorare (obduzione) delle sequenze di rocce un tempo appartenenti alla crosta oceanica chiamate ofioliti, che testimoniano appunto l’antica presenza di un oceano.
L’orogenesi può essere originata dalla collisione tra:

• oceano-continente: lo scontro produce un arco vulcanico vicino alla costa (dovuto alla risalita di magma) e una pressione dei sedimenti del continente, che si piegano dando origine a rilievi. Il proseguimento di questo processo da origine a due cordigliere distinte separate da un altipiano (es: catena delle Ande)
• continente-continente: lo scontro produce un complesso sistema di faglie e pieghe che produce una catena montuosa (es: Alpi, Himalaya)