LEZIONE DI GEOLOGIA: LE FORZE ENDOGENEProf.ssa Ilaria Godoli TFA A059

Alunni: terza mediaPrerequisiti: struttura interna della terra, distinzione tra crosta oceanica e continentaleDurata: 2hObiettivi:

1) evidenziare la connessione tra fenomeni sismici, vulcanici e geografia della terra tramite la tettonica a placche

2) Creare un semplice modello che permetta di interpretare gli spostamenti della crosta terrestre.

3) Saper spiegare l'attuale conformazione della Terra con la teoria della tettonica a placche4) Saper spiegare la distribuzione di fenomeni sismici e vulcanici in Italia con la teoria della

tettonica a placche

Domanda di partenza: Dove si generano terremoti e vulcani nel mondo? Osserviamo le immagini:

localizzazione dei VULCANI nel mondo

localizzazione dei FENOMENI SISMICI negli ultimi 20 anni

La distribuzione dei terremoti e dei vulcani vi sembra casuale?...cideve essere qualcosa che lega i due fenomeni..

Nel 1912 Wegner, un fisico tedesco osserva1) che la forma dell'America meridionale e dell'Africa

sembra combaciare come i pezzi di un puzzle, ed inoltre le rocce che si trovano nei margini dei continenti sono identiche, anche nelle sovrapposizione degli strati.

2) Che sono avvenuti ritrovamenti fossili di specie identiche di animali e vegetali in paesi che oggi sono molto distanti tra loro e hanno climi diversi

3) Studiando la distribuzione di giacimenti di carbone (che si formano in ambienti acquitrinosi), depositi evaporitici (tipici di un clima arido), sedimenti calcarei (tipici di un clima tropicale) e delle tilliti (depositi che indicano la presenza di antiche coltri glaciali) si può risalire alla distribuzione climatica del passato e capire se due continenti che ora si trovano in aree climatiche differenti, anticamente si trovassero in una stessa area climatica.

Quindi:

• I continenti anticamente erano uniti e formavano un unico grande continente (Pangea)

• La Pangea si è “spezzettata” e ciascun “pezzo”, chiamato placca o zolla tettonica si sta spostando per effetto di qualche forza (che occorre scoprire)

• Gli spostamenti producono degli effetti sulla crosta terrestre: i fenomeni vulcanici e i fenomeni sismici.

Osserviamo le placche:

Si evidenzia che delle zone di sismicità e dei vulcani si trovano in corrispondenza dei margini di placca. Si osserva che i margini di placca non coincidono con i continenti ma misurando la variazione di distanza tra continenti si può verificare che la velocità di movimento delle placche non è la stessa per tutte le placche ed è dell'ordine di 2-10 cm all'anno.

Ma quale forza è in grado di spostare masse di crosta?Per rispondere occorre ripensare alla struttura interna della terra in cui la parte superiore del mantello, l'astenosfera, è soggetta a correnti convettive. Infatti, come abbiamo visto studiando la struttura interna della terra, la temperatura della terra cresce di circa 3°C ogni 100 metri, il calore emesso dal nucleo della terra viene trasportato verso l'esterno. Quando incontra l'astenosfera, che è parzialmente fusa si creano correnti convettive dovute a masse di materiale che, scaldandosi aumentano di volume e dunque diminuiscono di densità e tendono a galleggiare salendo verso l'alto. Il materiale, raffreddandosi poi scende nuovamente verso il nucleo da dove poi riparte il ciclo. Tali movimenti trascinano per attrito la crosta sovrastante in senso orizzontale provocando vari fenomeni che andremo ad illustrare. Le forze in gioco si generano all'interno della terra, le chiameremo dunque FORZE ENDOGENE (endo- dentro, -geno generato)

Per capire come possono agire le correnti convettive sperimentiamo un semplice modello:

Laboratorio:Materiali: cassetta di legno con 6 fori, bastoncini cilindrici, impasto di acqua e farina.Svolgimento:

Prendi una cassetta di legno, pratica 6 fori e inserisci 3 bastoncini cilindrici, controllando che abbiano possibilità di movimento.

Riempi la cassetta con un impasto morbido di acqua e farina e lascialo ad asciugare per qualche ora in modo che si formi una crosticina solida.

Fai ruotare dapprima i bastoncini 1) e 2) in senso opposto (il primo verso destra e il secondo verso sinistra) Successivamente fai ruotare i bastoncini 2) e 3) ancora in senso opposto ma il due verso sinista e il 3 verso destra.

L'impasto rappresenta mantello e crostaIl movimento dei bastoncini simula il movimento delle celle convettive

Cosa osservi?Nel primo caso l'impasto si spacca e tende a salire l'impasto ancora morbido sottostanteNel secondo caso l'impasto tende a corrugarsi accavallandosi e innalzandosi.

Cosa si deduce?Il movimento dei bastoncini che simula quello della placche ha causato lo spaccamento della crosta e nel secondo caso la formazione di un rilievo.Un meccanismo analogo provocò, milioni di anni fa, la spaccatura della Pangea, e ancora oggi determina l'espansione dei fondali oceanici, l'allontanamento dei continenti e la formazione delle montagne

Alcuni limiti del modello: – non adatto a fare previsioni quantitative (ad esempio quanto sarà alta la montagna)– non tiene conto della composizione chimica della crosta e del mantello– le forze di attrito in gioco sono di lievissima entità, quindi non si evidenziano i fenomeni

collegati (fenomeni sismici e vulcanici)

Ci sono dunque zone in cui si forma nuova crosta dal magma emerso, in particolare in corrispondenza delle dorsali, fratture della crosta che si trovano in corrispondenza di margini di placche che si stanno allontanando. In altre zone si dovrà dunque “fare spazio” a questa nuova crosta: in tali zone, che corrispondono a margini tra placche che si stanno avvicinando, la crosta può innalzarsi dando origine alle montagne, come abbiamo visto nel modellino oppure una delle due croste che si “scontrano” sprofonda sotto l'altra e viene rifusa, tornando a far parte del mantello.

Vediamo nel dettaglio, con qualche disegno in sezione, quello che accade ai margini di placca a seconda delle correnti convettive sottostanti per la teoria della tettonica a placche (tectonĭcus dal latino, “che riguarda l'arte di costruire”):

Margini divergenti: Le placche si allontanano reciprocamente, l’ attività eruttiva pressoché permanente produce enormi volumi di rocce effusive, di cui le più diffuse sono i basalti (che hanno composizione chimica molto simile a quella del mantello), cioè rocce che derivano dalla solidificazione del magma attraverso un'eruzione. Esse che vanno a costituire nuova crosta oceanica.

Si formano grandi catene di vulcani (sommersi) dette dorsali medio-oceaniche.

(Planisfero asciutto)

Margini convergenti: sono margini compressivi, in cui le placche generalmente si verifica il fenomeno della subduzione, ovvero della flessione della litosfera oceanica che, essendo più densa, si incunea al di sotto di quella continentale.

In queste zone si verifica distruzione di crosta che rifonde e rientra a far parte del mantello. La crosta oceanica è più densa di quella continentale perché più ricca di magnesio e ferro di quella continentale (che è più ricca invece di alluminio, magnesio e calcio) e sprofonda sotto la crosta continentale, assorbe calore dal mantello e viene rifusa dando origine a magma. Tale materiale produce una fusione parziale della crosta continentale sovrastante che alimenta fenomeni vulcanici.Nella zona di subduzione quindi si trova una profonda fossa oceanica e nel continente si forma un arco magmatico, cioè una catena montuosa vulcanica parallela alla costa del continente (Cordigliera, come la Cordigliera delle Ande).Nella zona di subduzione si verificano fenomeni sismici dovuti all'attrito fra le placche.I fenomeni sismici che si registrano in queste zone hanno ipocentri sempre più profondi man mano che ci si sposta verso il continente. Essi permettono di individuare il piano lungo cui la placca oceanica “scivola” sotto a quella continentale. (Piano di Benioff 15°-75° rispetto all'orizzontale)

Dopo la completa subduzione di un fondale oceanico vengono a collidere due blocchi continentali. La crosta continentale, essendo meno densa del mantello, non può essere subdotta e le due placche tendono dunque ad accavallarsi lungo il margine, formando così una catena montuosa a pieghe. (Es: Alpi)

Oceano-continente (Es: Pacifico - Sud America)

continente-continente (Es: India Asia)

Quando la collisione riguarda due placche oceaniche, una delle due viene subdotta come nel caso Oceano-continente. La crosta subdotta arriva a fondere e risale, alimentando vulcani che in un primo tempo sono sottomarini e poi giungono ad emergere. (Es: cintura di fuoco del Pacifico)Il magma è ancora una volta basaltico cioè ha la composizione chimica molto simile a quella della crosta oceanica e quindi del mantello.

Si osserva che i fenomeni vulcanici e sismici saranno sempre presenti sulla terra, perché collegati al continuo movimento delle placche tettoniche.

I margini trasformi: Il termine faglia trasforme (transform fault) si applica ai casi in cui lo scorrimento orizzontale delimita due margini di zolla; esse infatti sono generalmente situate trasversalmente alle dorsali medioceaniche, e ne interrompono la continuità conferendo loro un tipico andamento a spezzata. I margini trasformi costituiscono limiti di placca conservativi, limiti cioè dove le placche sono in contatto tangenziale e subiscono scarsa o nulla subduzione o accrescimento.

Le faglie trasformi spostano la litosfera continentale (f.t. continentali) come la faglia destra di S. Andrea ed il sistema di faglie sinistre del Mar Rosso.

Oceano - Oceano (Es: Sumatra)

...e l'Italia dove si trova?Per capire qual è la dinamica endogena in Italia prendiamo in considerazione una mappa che evidenzia i terremoti in Italia: come sono distribuiti? C'è una regolarità?

(Terremoti nell'ultimo anno (magitudine >2) Fonte: ISIDe – data base italiano fenomeni simici )

I forti terremoti (Mw≥5.5) dall’anno 1000 al 2006 (http://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/).

Nessuna regione può essere considerata esente dal rischio sismico.

Questa distribuzione non è casuale, ma si può interpretare con la teoria della tettonica a placche.

In classe si guarda il video:Terremoti in Italia – Parte 1: La storia (INGV – terremoti in Italia)http://ingvterremoti.wordpress.com/i-terremoti-in-italia/

durata: 5m 20s

Estratto dal video: “La penisola Italiana è attraversata dal confine tra la placca africana e quella euroasiatica.Il confine attraversa la Sicilia e la Calabria e attraversa la penisola per tutta la sua lunghezza lungo lungo la dorsale appenninica e l'arco delle Alpi [...]quindi sulla nostra penisola si concentrano gli sforzi e le deformazioni dovute alla collisione tra le due placche. [...]Col passare degli anni questo sforzo si accumula in modo tale che a un certo punto si dovrà liberare generando terremoti.[...]La lunghezza Nord-Sud diminuisce di 3-4mm all'anno.[...]Sismicità degli ultimi 10 anni: terremoti maggiori nell'appennino centrale e meridionale, sulla costa settentrionale della Sicilia e nel tirreno.”

Orogenesi in Europa:

GiovaniALPI

APPENNINIDINARIDIATLANTE

RIFCAUCASO

Antiche:ALPI SCANDINAVE

PIRENEI CARPAZI

MASSICCIO CENTRALEARDENNE

Placca Euroasiatica

Orogenesi nel mondo:

Orogenesi Caledoniana: da circa 500 milioni di anniOrogenesi Ercinica: da circa 300 milioni di anniOrogenesi Alpina: da circa 100 milioni di anni

Sitografia:http://cnt.rm.ingv.it/ - centro terremoti - istituto nazionale geofisica e vulcanologia http://iside.rm.ingv.it/iside/standard/index.jsp – ISIDe – database terremoti in Italia(registrandoti puoi accedere al data base e vedere dove si sono verificati terremoti in Italia in un periodo da te inserito)

NB: La freccia indica come puoi accedere al data base.Per terremoti negli ultimi 20 anni i tempi di caricamento erano lunghissimi perché i dati erano 152099! E' possibile però selezionare l'intensità e verificare dove si sono verificati i terremoti di maggiore intensità.

http://ingvterremoti.wordpress.com/i-terremoti-in-italia/ - video visto (consigliata 2°parte)

http://www.google.it/intl/it/earth/index.html – Google Earth