Tettonica e dinamica interna della Terra: crosta, mantello e nucleo

TETTONICA

DINAMICA INTERNA DELLA TERRA

Trasformazioni come ciclo litogenetico (da esame materiali della crosta), ciclo geologico (da studio giacitura rocce), vulcanismo, sismicità, .. sono il segno di una DINAMICA INTERNA attiva. Anni '60 XX secolo, si teorizza "TETTONICA DELLE PLACCHE" (formazione rocce, sollevarsi catene montuose, vibrare sismico, magmi incandescenti, modificazione continenti e oceani.

INTERNO DELLA TERRA

Crosta

• è parte più esterna, involucro rigido e sottile.
• spessore 35-6 km di media.
• composizione eterogenea.
• D = 2,7 - 3 g/cm^3.
• SUPERFICE MOHO=discontininuità sismica alla base della crosta

Mantello

• 85% V.
• da Moho a 2900 km, c'è discontinuità sismica di Gutenberg.
• con profondità aumenta p (da 9 a 1400 kilobar) e D (3,3 a 5,6 g/cm^3).
• notevole RIGIDEZZA, ma c'è l'ASTENOSFERA, zona in cui le rocce sono parzialmente fuse, tra 70 e 250 km profondità.
• LITOSFERA = crosta + mantello -> provoca enormi trasformazioni sulla superficie terrestre.
• PERIDOTITI, rocce ultrabasiche <45% Silicio- MANTELLO INFERIORE, relativamente profonda composto da stessi elementi.

Nucleo

• 16% V.
• r = 3470 km.
• p aumenta con profondità.
• D aumenta in corr. della discontinuità di Gutenberg (9,7-13 g/cm^3).
• Si divide in NUCLEO ESTERNO= fino a discontinuità sismica di Lehmann, a 5170 km, inizialmente caratteristiche fluido poi solido.
• composto da lega metallica, con una D minore di quanto dovrebbe essere.
• poi abbiamo NUCLEO INTERNO= è una sfera solida, a causa di forti p, con r=1220 km. D molto >>, per lega pure Fe-Ni.

FLUSSO DI CALORE DELLA TERRA

FLUSSO TERMICO = quantità di calore emessa nell'unità di tempo per ogni unità di superficie. è molto basso (0,06 W/m^2), ma -> dal punto di vista energetico è imponente. ORIGINE-> NO residuo stato primordiale pianeta, ma x scoperta RADIOATTIVITÀ pianeta, presenza di isotopi radioattivi (energia cinetica emessa dagli isotopi si trasforma in calore che fluisce in superficie). Es: DORSALI OCEANICHE, flusso termico >, x CORRENTI CONVETTIVE = spostamenti materiale piu caldo verso la crosta, mentre masse divenute fredde vicino alla crosta, scendono per scaldarsi. (DISOMOGENEITÀ TERMICA MANTELLO). GRADIENTE GEOTERMICO, temperatura interna crosta aumenta 30 gradi/km.

curva GEOTERMA

• Mantello-> <<
• Astenosfera-> =-
• Nucleo est-> >>
• Nucleo int-> <

91131 litosfera astenosfera superficie 410 km 660 km 1000 2000 rocce silicatiche solide curva di fusione del mantello mantello profondità (km) 3000 limite mantello-nucleo 4000 lega di ferro liquida curva di fusione della lega di ferro nucleo esterno geoterma 5000 lega di ferro solida nucleo interno centro della Terra 0 1000 2000 3000 4000 5000 temperatura (℃)

STRUTTURA DELLA CROSTA

2 Tipi:

• Crosta oceanica = fondo oceani.
• Crosta continentale = continenti, sotto lvl mare.

6000 1crosta continentale crosta oceanica spessore medio 35 km (60-70 km sotto le catene montuose) 6 km età delle rocce più antiche 4 miliardi di anni 190 milioni di anni struttura eterogenea omogenea

NATURA ROCCE

• Crosta Oceanica: struttura MOLTO REGOLARE, spessore di sedimenti non litificati, poi strato basalto, poi gabbro (corrispettivo intrusivo) e infine peridotiti
• Crosta Continentale: composizione estremamente ETEROGENEA, orogenesi, AREE CRATONICHE (scudi e tavolati) e FASCE OROGENICHE

ISOSTASIA

fenomeno per cui la crosta galleggia sul mantello (x minore D). CONDIZIONE DI EQUILIBRIO aggiustamenti isostatici = movimenti verticali, con cui crosta reagisce a ogni modifica dell'equilibrio. Es. Aree cratoniche (Africa) -> rocce metamorfiche sprofondate, e che poi sono risalite. avviene pk, INARCARSI SETTORE CROSTA (pesante->sprofonda [radici]->equilibrio) B A catena montuosa se i movimenti della crosta fanno crescere la catena montuosa ... se una catena montuosa si abbassa per l'erosione ... crosta leradici» mantello ... le sue radici si ispessiscono c ... le sue radici diminuiscono (la crosta risale)anche la Crosta Oceanica subisce, -> ma x OMOGENEITÀ, è MENO ARTICOLATA in superfice La Moho indica quindi la posizione di equilibrio come si apre il Mantello? si apre, x far posto a Radici, perché esercita una forza su un solido in modo continuo

ESPANSIONE FONDI OCEANICI

1. Teoria Alfred Wagner 1915: 200 mln anni fa, PANGEA e PANTALASSA, poi DERIVA DEI CONTINENTI. spiegazione di Wagner del fenomeno poco credibile -> anni '60 -> NAVI OCEANOGRAFICHE -> espansione fondi oceanici
2. sul fondo degli oceani, DORSALI OCEANICHE (=lunghissima fascia di crosta oceanica) 1000-4000 km, "cicatrice";
3. RIFT VALLEY = solco longitudinale può emergere scalinate dí ripide pareti-> sistema di faglie. faglie trasformi (trasversali), si muovono in direz opposte magma e terremoti FUMAIOLI NERI= numerose sorgenti idrotermali (acqua si riscalda a contatto coi basalti, meno densa risale, getto caldissimo ricco di gas e minerali)
4. FORMAZIONE NUOVA LITOSFERA: (DORSALI == fucina) materiale caldo rivale da livelli profondi sul mantello -> per diminuita pressione vicino a superficie, diventa fuso risalendo attraverso Rift Valley -> per poi traboccare sul fondo del mare (piccola piccola parte).
   • piane abissali = costituisce superficie delle lave
   • magma-> rocce effusive/basalti e intrusive/gabbri FOSSE ABISSALI= depressioni del fondo lunghe e strette, 10.000 m profondità (intensa attività) (Coste Sudamerica). Arco Vulcanico -> attività vulcanica a una certa distanza dalla fossa 2 tipi:
   • fossa che fiancheggia margine di un continente ->Vulcani (ANDE)
   • fossa in pieno oceano -> Arco di isole vulcaniche (ISOLE MARIANNE) vulcanismo è altamente esplosivo, ricco di gas e vapori e forte sismicità (individua SUPERFICIE DI BENIOFF)
5. SUBDUZIONE: contemporaneamente nelle fosse abissali, altra litosfera sprofonda nel mantello e viene riciclata, provocando terremoti sulla Superficie di Benioff, mentre materiali che affondano producono magmi che risalgono nell'Arco Vulcanico.

vulcano attivo crosta oceanica strato 1 strato 2 strato 3 arco magmatico insulare fossa oceanica zona di subduzione ipocentri di terremoti crosta litosfera mantello astenosfera fino a profondità di 600-700 km superfice di Benioff ---- + Figura 27 Struttura della litosfera in corrispondenza di una fossa oceanica, come lungo l'arcipelago delle Isole Marianne. La litosfera fredda e densa scende in profondità (subduzione) e comincia a fondere, alimentando un intenso vulcanismo, in gran parte di tipo esplosivo (arco vulcanico o magmatico insulare); contemporaneamente, i violenti attriti con le rocce circostanti provocano sforzi che si traducono in violenti terremoti lungo tutta la litosfera in discesa: sarebbe questa l'origine della superficie di Benioff.

1. MARGINI PASSIVI, ossia margini continentali dove non si formano fosse oceaniche prismi sedimentari (sedimenti tra croste): <- spessore migliaia m, (coste atlantiche Sudamerica), prima o poi diventano catene montuose
   • superficie su cui poggiano sedimenti,
   • superfice piattaforma continentale, [moto ondoso]
   • scarpata continentale, [sedimenti "appoggiati"]

linea di costa piattaforma continentale scarpata continentale piana abissale prisma sedimentario crosta oceanica crosta continentale Figura 28 mantello Il prisma sedimentario che si forma lungo un margine passivo.

LA TETTONICA DELLE PLACCHE

La litosfera è suddivisa in una ventina di placche di varie dimensioni, 6 molto vaste, le altre minori. Le placche possono essere formate da sola litosfera oceanica, da sola litosfera continentale o da entrambe. I margini/bordi tra le placche possono essere di tre tipi:

• margini costruttivi: sono le dorsali oceaniche lungo le quali si costruisce nuova litosfera oceanica (Placca Africana) e aumenta continuamente la propria superficie;
• margini distruttivi: sono le fosse abissali lungo le quali la litosfera viene distrutta nel processo di subduzione (Placca Sudamericana);
• margini conservativi: sono alcune grandi faglie trasformi lungo le quali due placche scorrono l'una a fianco dell'altra in direzioni opposte. Il movimento delle placche provoca la profonda deformazione di interi settori di crosta con formazione di catene montuose (orogeni).

L'orogenesi

L'orogenesi può avvenire secondo vari meccanismi:

• litosfera oceanica in subduzione sotto litosfera continentale (margine pacifico Americhe), si immerge sotto margine continentale. si STRAPPANO sedimenti oceanici insieme a lembi dei sottostanti basalti -> si SALDANO -> risalita MAGMI -> crosta continentale si ACCRESCE -> OROGENESI
• collisione continentale (margine meridionale Eurasia e India, HIMALAYA), parte oceanica di una placca che trasporta un continente (entra in subduzione sotto una placca continentale) -> CATENA MONTUOSA, cicatrice
• accrescimento crostale (ALASKA), frammenti di crosta lontani, si trovano INCASTONATI in una STESSA PLACCA, progressivo movimento verso fossa di subduzione
• litosfera oceanica in subduzione sotto litosfera oceanica (ISOLE MARIANNE), quella più ANTICA, FREDDA e DENSA che va sotto, magmi RISALGONO, TANTI VULCANI -> arco insulare Il movimento delle placche porta alla periodica aggregazione di un supercontinente destinato ogni volta a smembrarsi. Questo ciclo di eventi è chiamato ciclo di Wilson. (é l'UNITÀ DI MISURA DELL'EVOLUZIONE DEL NOSTRO PIANETA, 500 mln anni)

Î 1 Un processo di rifting all'interno di un continente lo divide in due parti ... 7 Il continente viene eroso, la crosta si assottiglia. Alla fine il processo potrebbe ricominciare. 2 ... portando all'apertura di un nuovo bacino oceanico e alla formazione di nuova crosta oceanica: inizia così il ciclo. 6 Quando i continenti entrano in collisione l'orogenesi fa inspessire la crosta e costruisce catene montuose, dando origine a un nuovo supercontinente. 3 Mentre continua l'espansione e si apre un oceano, i margini passivi si raffreddano e si accumulano grossi spessori di sedimenti (prismi sedimentari). 5 Terreni di accrezione - derivati dal cuneo di accrezione sedimentario o come frammenti trasportati dalla placca che va in subduzione - si saldano al continente. 4 Inizia la convergenza; la crosta oceanica viene subdotta sotto un continente, dando origine a una catena montuosa vulcanica lungo un margine attivo.

1. continente si divide in due parti (rifting) [EMBRIONALE]
2. apre nuovo bacino oceanico -> nuova crosta oceanica [GIOVANILE]
3. espansione
4. margini passivi si raffreddano
5. grossi spessori di sedimenti [MATURITA]
6. crosta oceanica subdotta da un continente (-> catena montuosa sul margine attiva)
7. terreni di frammenti si saldano al continente
8. orogenesi -> inspessimento -> catene montuose
9. SUPERCONTINENTE
10. continente eroso, crosta assottigliata