Geologia

 

MOVIMENTI CHE CARATTERIZZANO IL PIANETA E IL SUO SA SATELLITE TELLITE NATURALE; NA TURALE; LUNA LUNA –   –   fasi ed eclissi -

STORIA DELLA GEOLOGIA

CARTOGRAFIA ( reticolo geografico, proiezione cartografico, costruzione di una carta geografica )

-FENOMENI SISMICI - FENOMENI VULCANICI - STRUTTURA INTERNA DEL PIANETA

STRATIGRAFIA E TEMPO GEOLOGICO: fossili ed ere geologiche

LA TERRA E’ UN PIANETA INSTABILE

ATMOSFERA: struttura e composizione; circolazione IDROSFERA: oceani, mari e acque continentali BIOSFERA LITOSFERA: LITOSFE RA: minerali e rocce

 

TETTONICA A PLACCHE COME TEORIA UNIFICANTE: deri vano - e le forme che ne derivano

- e alcuni esempi di rapporto con le Scienze della Terra - tsunami

COME VALUTARE PERI COLOSITA PERICOLOS ITA’’ E RISCHIO IN UN EVENTO NATURALE

DINAMICA AMBIENT AMBI ENTALE ALE - fattori endogeni - fattori esogeni

MODELLAMENTO DELLA SUPERFICIE TERRESTRE

AGENTI - FORME - PROCESSI - FATTORI

CHI

CHE COSA

COME

PERCHE’   PERCHE’

 

• PRIME DISPUTE D ISPUTE SULLA STRUTTURA DELLA TERRA  TERRA  Bacon   Sir Francis Bacon   G.B.Airy  G.B.Airy  

Snider-Pellegrini    Antonio Snider-Pellegrini  Edward Suess Suess   J.D.Dana    J.D.Dana

CONTINENTI   • A. WEGENER E LA TEORIA DELLA DERIVA DEI CONTINENTI  crostale    Taylor e lo scorrimento crostale Wegener    Wegener  A. Holmes Holmes    H.Benjoff  

OCEANICI   • HESS E L’IPOTESI DI ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI 

o Harry Hammond Hess  Hess  TETTONICA ONICA DELLE PLACCHE P LACCHE   • LA TETT 

Wilson    Tuzo Wilson

 Jason Morgan Morgan  

 Fred Vine e Drummond Matthews  Matthews   

Nel 1620, l'astronomo Sir Francis Bacon, scrisse di una sorprend sorprendente ente conformità dei margini continentali che si presentava da entrambi che i latii due dell’Oceano Atlan Atlantico, tico, concludendo continenti erano come le tessere di un puzzle, un tempo assemblate ma che in un qualche modo si erano successivamente smembrate ed allontanate.

 

Verso la metà del 1800, gli studi sulla gravità indicavano che l’Himalaya apparenteme apparentemente nte esercitava un’attrazione gravitazionale molto inferiore a quella che ci si sarebbe aspettati dalla sua enorme massa. Divenne convinzione comune che le rocce più leggere costituenti le montagne, si spingessero in profondità nella crosta sottostante Nel 1855 G.B.Airy formulò l’ipotesi che sotto la crosta solida della Terra ci sia uno strato di materiale che si comporta come un fluido ed è più denso della crosta solida e che può considerarsi come se galleggiasse su di esso

 

Nel 1858, un altro st studioso, udioso, An Antonio tonio Snider-

atii on et  at Pellegrini, pubblicò un libro ( " L a cr é ses mysté r es dé voi l é s" ) che includeva una mappa in cui l’America e l’Africa erano unite. Per lasuggerì prima l’ipotesi volta, suche basiun scientifiche, Snider tempo l’Europa e le Americhe Americhe avessero fatto parte di un unico continente; egli aveva studiato fossili di alcune piante vissute 300.000 anni prima ed aveva notato una certa somiglianza tra quelli rinvenuti in entrambi i continenti

 

Nel 1885, un geologo austriaco di nome Edward Suess fornì ulteriori prove alla teoria sviluppata da Francis Bacon, attraverso l’analisi di fossili e suggerì che i continenti dell’emisfero Sud un tempo dovevano essere stati uniti, poiché riportavano delle similitudini per quanto riguardava i fossili rinvenuti; egli parlò di un unico grande ammasso di terra che chiamò Dato che, sia Bacon Gondwana. che Suess non seppero spiegare il meccanismo che portò allo smembramento della massa di terra, la comunità scientifica non prese seriamente in considerazione le

loro teorie.   

J.D.Dana J.D.Dana –   –  E.Suess : l’orogenesi classica  classica  Le prove che si accumulavano indicavano che i continenti erano costituiti da materiale meno denso e più leggero rispetto a quello che costituiva i fondali. Queste osservazioni portarono l’americano J.D.Dana a formulare l’ipotesi del CONTRAZIONISMO CONTRAZI ONISMO secondo la quale la Terra si raffredda, si contrae per cui la crosta si piega e si incurva formando le montagne. Ciò avrebbe dato inizio all’erosione ed al trasporto di roccia dalle zone sollevate ed alla sua deposizione come sedimento nelle depressioni. Quindi i sedimenti delle montagne erose si accumulano nel mare, in grandi fosse, le GEOSINCLINALI; GEOSINCLINA LI; qui si compattano (subsidenza) e sprofondano. sprofondano. Le pressioni laterali dei continenti fanno riemergere i sedimenti che vengono piegati e aumentano di spessore. Queste rocce subiscono metamorfismo a causa delle forti pressioni. Anche E. Suess propose un modello della Terra Terra analogo affermando inoltre che nel corso della progressiva contrazione contrazione e solidificazione della massa fusa, i materiali più leggeri venivano spostati verso la superficie dando origine a rocce metamorfiche chiamate SIAL, mentre al di sotto vi erano rocce più dense dette SIMA, ricche di magnesio, ferro e calcio. Sia le formulazioni di Dana che quelle di Suess negavano però implicitamente la possibilità di movimento laterale delle masse continentali attraverso gli oceani.

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Prima di W Wegener egener,, il geografo geografo e geo geologo logo americano F.B. Taylor, nel 1910 pubblicò un articolo in cui sosteneva che l’ipotesi della contrazione fosse inadeguata a spiegare s piegare in modo soddisfacente la distribuzione delle catene montuose del Terziario e la loro giovinezza. Immaginò un massiccio movimento di scorrimento della crosta terrestre da nord verso la periferia dell’Asia.  dell’Asia.  La tesi di Taylor mancava di un punto importante e cioè il meccanismo del movimento che produceva continentali. lo spostamento delle masse

 

(1880-1930)

L'idea della deriva dei continenti, scrive Wegener nella sua trattazione "The Origin of Continent and Oceans", "m i si presentò  giànel 1910. Nell'esam inar e la carta g eog rafic a dei d ue em isfer i, ebbi l'im pressione im m ediata della dell a conco rdanza delle delle coste  atlantiche, atla ntiche, m a ritenendola im prob abile non la presi per allora in 

co ns iderazione. Nell' Nell'autun autun no del 191 1911, essend om i capitata in mano  una relazione relazione su un antico collegam ento c ontinentale tra il Brasile  e l'Africa, l' Africa, venni a con oscenza dei risultati paleonto paleonto logici ottenuti, a  m e ign oti fino all allora. ora. Ciò C iò m i spins e a prendere in i n esam e i dati  acquisiti nel cam po geologico e paleontologic paleontologic o riferentesi riferente si a questa  qu estion e: ora, le osserv azioni fatte furon o co sìno tevoli ch e si  radicò in me la co nv inzion e dell'esattez dell'esattezza za fondam entale di  qu ell' ell'idea. idea. Idea Idea che resi n ota per la pr im a volta il 6 gen naio 1912, in  un a con ferenza tenuta alla Soc ietàGeolog ica d i Franco forte sul  M eno su: " La form azione dei continenti e degli oceani in base alla  a lla  g e o f i s i c a " .(1) A questa conferenza ne seguì il 10 gennaio una seconda su: "Gli spostamenti orizzontali dei continenti " che tenni alla Società per il Progresso delle Scienze naturali di Marburgo." 

 

Alfred Wegener Wegener intorno al 1912 inquadrò in una teoria organica i dati in parte già noti e discussi : la “ Deriva dei continenti ”. ”.   Egli osservò la forma dei continenti, in particolare dell’Africa e dell’America del Sud: se noi ritagliassimo l’America l’America meridionale e l’Africa e le accostassimo, vedremmo vedremmo che i due continenti combacerebbero perfettamente come se fossero due enormi tessere di un puzzle. Wegener ipotizzò che i due continenti un tempo fossero uniti in un unico grande blocco. Questa affermazione implicava una conseguenza molto importante: se un tempo erano uniti, vuol dire che i continenti possono muoversi orizzontalmente e andare alla deriva, come se fossero delle enormi zattere. Egli propose quindi un’idea di superficie terrestre terrestre in movimento, in evoluzione, con i continenti “alla deriva” negli oceani, come pezzi di un primigenio, unico continente: questo supercontinente fu denominato PANGEA.

 

Secondo lo scienziato tedesco, fino a 200 milioni di anni fa esisteva un unico grande continente: la Pangea, circondato da un unico grande oceano: la

Pantalassa  . Wegener ricostruì la Pangea accostando fra loro le sagome dei continenti. Secondo la sua teoria, 220 - 200 milioni di anni fa, il grande continente Pangea cominciò a lacerarsi, seguendo un movimento distensivo che si protrasse per qualche decina di milioni di anni, in due blocchi chiamati rispettivamente Laurasia (formato da Europa, Asia e America  (costituito da America meridionale e Africa), settentrionale) e Gondwana  separati da un oceano chiamato Tetide  . A partire partire da questa primordiale scissione, la Laurasia andò alla deriva verso Nord, mentre il blocco AfricaAmerica del Sud si staccò dal blocco Australia-Antartide Australia-Antartide.. Intorno a 190 milioni di anni fa, un evento simile a quello che aveva diviso in due la Pangea, interessò una zona del continente Gondwana e intorno a 80 milioni di anni fa, la frattura che aveva originato l'Atlantico meridionale cominciò a propagarsi anche verso Nord. Il continente settentrionale venne diviso in due blocchi: il Nord-America e l'Eurasia e fra i due continenti si aprì l'Atlantico settentrionale.

 

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EPPUR SI MUOVE!

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PROVE DI WEGENER:  WEGENER:  

Prove geologiche  : forme

dei continenti combacianti; alcune catene montuose di un continente sembrano la continuazione di quelle di un altro continente ora lontano.



: fossili di una stessa specie trovati in continenti oggi lontani tra loro Prove Pr ove paleont paleo ntologi ologiche  che  a testimoniare la loro passata unione, es. fossili del rettile Mesosaurus (vissuto circa 270 milioni di anni fa) ritrovati sia in Sud America che in Africa; fossili della felce Glossopteris distribuiti in regioni molto lontane (America del Sud, Sud Africa, India, Antartide, Australia) a testimoniare che un tempo questi continenti erano uniti tra loro.



Prove cli climato matoll ogiche  ogiche  : circa 250 milioni di anni fa c’erano ampie distese di ghiaccio nella

 parte sud-orientale dell’America del Sud, nella parte meridionale dell’Africa, in alcune zone dell’Australia e dell’India dell’India. semplice spiegare questa dei ghiacciai è quella che in quel periodo.i L’ipotesi continentipiù erano uniti eper tutte quelle zone si distribuzione trovavano in corrispondenza del Polo Sud.

Il limite della teoria di Wegener fu quello di non riuscire a definire quale fosse il motore che muoveva i continenti portandoli “alla deriva”. 

…scrive egli stesso:  stesso: “ Il Newton della teoria della deriva non è ancora apparso…è probabile che la soluzione completa del problema delle forze motrici sia ancora anco ra lontana a venire, perché significa districare un groviglio di fenomeni interdipendenti in cui spesso è difficile distinguere distinguere la causa dall’effetto ”  ” 

 

Formulò tuttavia alcune ipotesi indicando due possibili componenti; una forza di fuga dei poli per spiegare i movimenti dei continenti verso l’equatore e una forza di marea per spiegare la deriva verso ovest dei continenti americani

L’obiezione più forte fu comunque quella che sottolineava l’incompatibilità tra il movimento continentale e le idee accettate sulla struttura della crosta.

ANCHE SE I CONTINENTI ERANO ZATTERE DI SIAL GALLEGGIANTI SUL SIMA, QUALE FORZA ERA IN GRADO DI D I SUPERARE SUP ERARE L’ENORME L’ENORME ATTRITO ATTRITO E DI SPINGERLI LUNGO LA SUPERFICIE TERRESTRE ?

 

Con l’aiuto delle onde sismiche, gli scienziati compresero che il mantello non era costituito da roccia solida e che, dunque, poteva muoversi e nel 1928, Arthur Holmes propose un meccanismo che consentiva il movimento dei continenti a seguito di questa nuova scoperta. Egli ipotizzò che il calore intrappolato nella Terra originasse delle correnti convettive, vale a dire aree dove i fluidi al di sotto della crosta terrestr terrestree ascendono, si spostano lateralmente e discendono; le correnti ascenderebbero ascenderebber o sotto i continenti, si espanderebbero espanderebbero ed infine discenderebbero discenderebbero sotto gli oceani. Sfortunatamente Wegener Wegener morì nel 1930 e non ebbe l’opportunità di adattare la teoria sviluppata da Holmes alle sue idee sulla deriva dei continenti ma nonostante tutto la sua teoria e le prove da lui apportate non furono completamente abbandonate nemmeno nemmeno a seguito della sua morte e per i successivi 40 anni l'idea della deriva dei continenti fu oggetto di un "caldo" dibattito.

 

Nel 1940 Hugo Benjoff tracciò la posizione dei sismi profondi ai margini dell'Oceano Pacifico. La sua carta indica una catena di sismi che oggi è conosciuta come "Anello di fuoco del Pacifico" ed a partire da essa gli scienziati hanno tracciato la distribuzione dei vulcani e dei sismi nel mondo. L’analisi sistematica dei sismi profondi permise di comprendere che essi non avvenivano casualmente sopra la superficie terrestre ma erano concentrati lungo vere e proprie linee, localizzate sulla crosta terrestre e corrispondenti al sistema mondiale delle dorsali e delle fosse oceaniche.

Il fatto che la distribuzione dei sismi e dei vulcani fosse simile al sistema di dorsali, indicò a Benioff che la litosfera terrestre era divisa in sezioni.

 

( Harry Harry Ham Hammond mond He Hess ss 1906-1969 )

Nel 1962 pubblicò la propria ipotesi circ circa a l’espansione dei fondali oceanici in un documento intitolato “ History of ocean basins ” che contribuì a fornire ulteriori conferme alla teoria della deriva dei continenti

 

“ Le dorsali medio oceaniche- scrive Hess in relazione al rapporto con la deriva- potrebbero 

r appre appressentar e i r esti de deii lembi asce ascendenti de dell le cel cel le convetti convettive ve,, mentre mentr e la f as ascia cia cir ci r cumpacif i ca di  deff ormazione e vul de vulcanismo canismo rappre r appressenta i l embi disc disce endenti. L a Dor sale M ediodio-Atl Atl anti ca èin posi posi zi one  mediana perché le aree continentali sui due lati si sono so no allontanate alla stessa velocità…Non è

esattamente la stes stesssa cosa cosa nella nell a der der i va dei dei conti con tinenti nenti . I conti nenti non avanz avan zano attr ave averr so la cros cr osta  ta  oceani oce ani ca spi spint ntii da for f orzze i gnote, ma pi piut uttos tosto to si si l as ascian cian o tras tr ascin cin ar are e pas passsi vame vament nte e sul materi al ale e de del  l  mantello mantell o (come se se si si tr trattas attassse di di un nas nastr tr o tr as asportator portator e) quando qu ando sale sale all a superf superf i cie in corr ispo isponde ndenza  nza 

della cresta della dorsale e se ne allontana muovendosi lateralmente. ”    

Nel 1962, Harry Hess propose un'idea radicale per spiegare la topografia del fondale oceanico e l'attività che esiste lungo le dorsali e le fosse, suggerendo che nuova crosta oceanica si origina dalle rift (spaccature) delle dorsali oceaniche ed il fondale e la roccia sottostante sono formati proprio dal magma che risale dalle profond profondità ità della Terra. Terra. Questo spiegherebbe perché il sistema della dorsale è composto da rocce basaltiche, ovvero da rocce di origine vulcanica. Hess propose inoltre che il fondale muovendosi lateralmente si allontana dalla dorsale e sprofonda sprofond a in una fossa lungo il margine del continente; per esempio la crosta originatasi dalla , una dorsale oceanica presente nel Pacifico orientale, orie ntale, affonda nella Eastt Pac Eas Paci i f i c Rise  Ris e  fossa adiacente alle Ande nel lato occidentale del Sud America. Nel modello di Hess, le correnti convettive nell'astenosfera spingono il fondale oceanico dalle dorsali alle fosse; tuttavia queste correnti dovrebbero dovrebbero spostare anche i continenti poiché sia i continenti sia l'oceano fanno parte della stessa litosfera. La teoria dell'espansione dei fondali sviluppata da Hess ebbe successo dove Wegener Wegener fallì. Non si pensò più che i continenti attraversassero la crosta oceanica ma furono considerati parte di placche che si muovono sulla "soffice" e plastica astenosfera. Inoltre il movimento di allontanamento del fondale dalla dorsale, contribuì anche a spiegare la distribuzione dei sismi e dei vulcani scoperta da Benioff, infatti, quando la litosfera sprofonda a livello delle dell e fosse nell'astenosfera, si originano sismi e vulcani poiché le placche oceaniche dense (fatte da rocce basaltiche) vengono spinte sotto le placche continentali meno dense (fatte di rocce costituite per lo più di materiale granitico). L'immersione delle placche di subduzione, motiva la distribuzione dei sismi e dei terremoti.

 

Nel 1965, le idee della deriva dei continenti e dell'espansione dei fondali furono integrate nel concetto di T Tettonica ettonica a placche da Tuzo Wilson. La tettonica divide lo strato superficiale della T Terra erra in dodici placche litosferiche distinte, ognuna di circa 45-65 miglia. Queste placche fluttuano sulla sottostante astenosfera che, riscaldata dall'interno della Terra e divenuta plastica, si espande, diventa meno densa e si solleva. Incontrando la litosfera devia e trascina le placche lateralmente finché si raffredda e si condensa deviando nuovamente per completare il ciclo.

 

Wilson fu il primo ad utilizzare il termine placche, ma la formulazione teorica completa ed il suo sviluppo furono opera del geofisico americano Jason Morgan

 

Il movimento della placca è lento in termini di anni umani: circa ci rca 2 cm all'anno. Le placche interagiscono allontanandosi una dall'altra, scorrendo lateralmente o convergendo, cosa che comporta che una placca venga spinta sotto l'altra, oppure si corrugano dando origine a catene montuose. La teoria della tettonica a placche doveva essere verificata affinché venisse accettata dalla comunità scientifica. La prova che il fondale oceanico si espandesse arrivò dal rilevamento di particolari disegni magnetici e nel 1963 Fred Vine Vine e Drummond Matthews svilupparono una teoria per spiegare il pattern zebrato delle anomalie magnetiche. Proposero che i minerali ferrosi contenuti nella lava, eruttata in diversi momenti Proposero lungo la rift della dorsale, conservassero e registrassero in modo permanente le caratteristiche che il campo magnetico presentava in quel momento ed in quel luogo; ad esempio la lava eruttata quando il Polo Nord si trovava nell'emisfero Nord, riportava una polarità positiva, al contrario, lava eruttata quando il Nord magnetico era nell'emisfero Sud riportava una polarità negativa. Vine e Matthews proposero proposero che la lava er eruttata uttata sul fondale oceanico in modo simmetrico rispetto alla rift  , si solidificasse e si allontanasse al lontanasse prima che venisse eruttata nuova lava. Se il campo magnetico si è invertito nel tempo intercorso tra le due eruzioni, le due colate di lava daranno origine ad una serie di bande parallele caratterizzate da proprietà magnetiche differenti. L'abilità di Vine e Matthews nello spiegare il pattern delle anomalie magnetiche del fondale fornì la prova che il fondale si espandeva dalle dorsali.

 

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…è UNA LUNGA STORIA!  STORIA!   

Terra

pianeta roccioso

rocce

litosfera

litosfera

involucro più esterno del globo

 

VIAGGIO AL CENTRO DELLA TERRA Nucleo:

• alta densità • metalli pesanti ( Fe, Ni ) • temperatura elevata (migliaia di gradi) • > press. Nel nucleo int.

• raggio 3500 Km  

Mantello:

• silicati di tipo “pesante” (Si e O + Fe e Mg) solido e rigido di sotto •della crosta e peralquasi tutto il suo spessore ma tra 100 e 200 Km di profondità c’è una fascia a comportamento più fluido e plastico –  plastico – astenosfera astenosfera

• spessore di 2850 Km Crosta:

• silicati di tipo “leggero” (Si e O + Al) • spessore variabile (tra i 5 e i 70 Km) mediamente 35 Km • crosta + parte superiore del mantello = litosfera (rigida e fragile) • la litosfera è divisa in

placche  

PRINCIPALI ELEMENTI CHIMICI DELLA CROSTA CROSTA TERRESTRE

 

Insieme di minerali

Spesso le masse rocciose non sono visibili perché ricoperte dal suolo, il sottilissimo manto superficiale che separa la sfera rocciosa solida dall’atmosfera; in genere è anche presente la vegetazione che affonda nel suolo le proprie radici e vela ulteriormente le rocce. Altre volte il suolo e la roccia sono coperti dalle acque, come avviene nei laghi, nei mari e negli oceani.

 

Nel loro complesso i processi che hanno portato alla formazione delle rocce sono riconducibili a tre tipi fondamentali dai di quali derivano 3 gruppi principali rocce :

METAMORFICHE

IGNEE Raffreddamento e Raffreddamento solidificazione di rocce fuse (o magmi) ad alta temperatura 1300 °C)(500-

SEDIMENTARIE

Trasformazione di rocce Trasformazione  preesistenti che si vengono Accumulo, consolidamento e a trovare in condizioni cementazione di materiali di ambientali diverse da quelle origine diversa, come frammenti originarie. Aumento Aumento di di altre rocce o resti di temperatura e pressione che organismi. induce in rocce Si formano sulla superficie sedimentarie e ignee terrestre a scarsa profondità  profonde modificazioni modificazioni (fino a circa 10 Km) dove tanto da formare roccee temperatura e pressione non completamente completam ente diverse

sono molto elevate

nuove

 

IGNEE + METAMORFICHE

> Parte Par te de dell l a CROSTA CROSTA

L e tr ove over emo sop soprr attutto iin n prof pr ofondit ondità  à 

SEDIMENTARIE

Sono on o lle e più pi ùabbondan abbondantiti i n  aff i orame or amen n to cioè ci oèin  su pe perr f i ci cie e dove sspe pessso  r i co copr prono ono le altr e r occe  occe 

Le sedimentarie sono spesso i principali costituenti delle catene montuose, dove gli strati sedimentari appaiono deformati, piegati e spezzati dalle forze che li hanno sollevati

 

AMBIENTE GEODINAMICO DI FORMAZIONE

 

ROCCE 

Costituite da un solo tipo di minerale (es. CALCARE --spesso è nella formato solo da CaCO che forma 3 cristallina si chiama calcite)

Altre sono costituite da vari minerali (es. GRANITO --- feldspato, mica, quarzo) • se i minerali sono ben visibili a occhio nudo ( ROCCIA MACROCRISTALLINA; es.Granito) • se i minerali non sono visibili a occhio nudo (ROCCIA MICROCRISTALLINA; es.Basalto)

 

La Terra ha circa 4,6 miliardi di anni. L’età media delle rocce della superficie terrestre è di circa 1.8 miliardi di anni. Come mai le diverse rocce che troviamo sul nostro pianeta non hanno la stessa età ?

 

Milioni di anni

5000 4500

4.600

4000

età della Terra

3500 3000 2500

vita media di una roccia 1.800

2000

comparsa dell'uomo

1500 1000

vita media dell'uomo

500 0

4

8 x 10 -5 eventi

 

Mentre gli elementi chimici che formano le rocce sono gli stessi che erano presenti anche nella Terra primitiva, nel corso delle ere geologiche le vecchie rocce si sono trasformate (…e si trasformano continuamente ) in nuove rocce, prendendo prendendo parte ad un grande ciclo continuo: il CICLO DELLE ROCCE

FORZE CHE C HE ALIMENTANO ALIMENTANO IL CICLO

Agenti atmosferici

Calore interno della Terra

 

SEMPLIFICAZIONE ESTREMA DEL CICLO

FASI:

1  2  3  4 

DEGRADAZIONE ATMOSFERICA ATMOSFERICA ED EROSIONE Rocce ignee vulcaniche

Deposizione negli oceani e sui continenti co ntinenti

Rocce sedimentarie  sedimentarie  granito

arenaria

Rocce ignee  ignee  Rocce metamorfiche  metamorfiche 

sedimenti

metamorfismo

gneiss

Rocce ignee plutoniche

CALORE E PRESSIONE

mantello

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Calore interno  

arenaria

gneiss

granito

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ANALIZZIAMO LE SINGOLE ROCCE  ROCCE 

 

Le rocce superficiali ( vulcaniche e sedimentarie ) sottoposte all’erosione dell’aria e dell’acqua, gradatamente si sgretolano e si trasformano in detriti. Questi detriti, trasportati dai fiumi ,dai ghiacciai, dal vento, sono depositati nei mari, dove formano sedimenti

 

PROCESSO SEDIMENT SEDIMENTARIO ARIO

I sedimenti depositati sul fondo e compressi dal peso dei nuovi materiali che vanno accumulandosi sopra di essi, sonoal di compattati e cementati assieme (diagenesi); formano così una nuova roccia sedimentaria

 

PROCESSO MET METAMORFICO AMORFICO

La nuova roccia viene spinta dai movimenti della litosfera più in profondità; qui, sottoposta ad alte temperature e pressioni, si trasforma in roccia metamorfica

 

MAGMATICO TICO PROCESSO MAGMA

Infine, se la roccia metamorfica viene trasportata ad una profondità tale da fondere per effetto del calore, perd perdee completamente la sua “fisionomia” originaria, per diventare magma. Risalendo, il magma potrà solidificare so lidificare in profondità nella terrestre effondere in crosta superficie. Si o formeranno così altre rocce ignee e il ciclo si chiude

 

…da un punto di vista chimico

… da un punto di vista fisico

… alcuni esempi  esempi 

TORNA AL CICLO LITOGENETICO LITOGE NETICO    

• sono fatte tutte da silicati • soprattutto Si e O a cui si legano Al, Fe, Mg, Na, K  • silicio + ossigeno = SiO2 ( ossido di silicio o SILICE) • % in silice > 65%

ROCCE IGNEE ACIDE

• dette anche sialiche (Si e Al) • colore chiaro • % in silice < 52%

ROCCE IGNEE BASICHE • femiche ( Fe e Mg) • colore scuro

ROCCE IGNEE NEUTRE

• % in silice intermedia

 

MAGMI ACIDI ( che danno origine alle rocce sialiche)

Sono generalmente più densi e viscosi dei MAGMI BASICI che danno origine alle rocce femiche

 

ROCCE IGNEE o MAGMATICHE MAGMATICHE ( si formano in seguito a solidificazione del magma o delle lave)

65% delle rocce della litosfera

PLUTONICHE (o INTRUSIVE) Se il consolidamento è avvenuto per lento raffreddamento di masse magmatiche al di sotto della superficie terrestre (circa 500-600 metri di profondità)

• hanno una grana più grossolana con cristalli ben visibili a occhio nudo (quarzo,feldspati,miche, anfiboli, pirosseni) • cristallizzazione lenta che

IPOABISSALI o SUBVULCANICHE Sono rocce che si sono intruse a livello superficiale della crosta terrestre sotto forma di filoni, camini(plugs) e piccole masse

• profondità intermedie tra le rocce intrusive ed effusive • grana minuta e cristalli delle medesime

VULCANICHE (o EFFUSIVE) Se derivate da rapido raffreddamento e degassazione di lave defluite in superficie a seguito di manifestazioni vulcaniche

• cristallizzazione rapida in cui si formano cristalli piccoli • rocce con struttura porfirica : pochi cristalli ben formati (fenocristalli) in una matrice microcristallina o addirittura abbiamo rocce con struttura vetrosa (es. ossidiana)

• nel caso in cui vengano eruttate in acqua i cristalli non si formano formano affatto e il consolidamento avviene avviene

darà origine a rocce con struttura “olocristallina “olocristallina” ”   

dimensioni

allo stato vetroso

DIATREMI

 

PILLOWS- lava a cuscini  

La Devil’s Dev il’s Tower Tower si trova nel Wyoming (USA): si tratta di una formazione rocciosa costituita da basalto con fessurazione colonnare, risultato del consolidamento del magma

Il raffreddamento della lava produce spesso un tipo di fessurazione detta prismatica o colonnare: le foto mostrano un insieme di colonne prismatiche esagonali che si sono sviluppate in

all interno di un camino vulcanico.

una colata lavica.

 

Se la lava si frantuma in grossi blocchi poliedrici viene chiamata "lava a blocchi".

Se la superficie delle colate è liscia, con una terminologia hawaiana si parla di lava "pahoehoe".

 

 

Quando la lava ristagna in corrispondenza della bocca vulcanica, si formano accumuli di varie forme e dimensioni, detti duomi o cupole di ristagno.

Quando la lava arriva a contatto con l’acqua, per esempio durante le effusioni sottomarine, si formano strutture particolari che, per la loro forma tondeggiante, vengono dette "a pillow" (cuscino).

 

 GRANITI : rocce sialiche più comuni; rocce acide intrusive; macrocristalline; principali minerali presenti: feldspato,quarzo,mica

Monte Bianco

Monte Bianco

Adamello

 

BASALTI : rocce femiche più comuni, sono rocce basiche effusive, microcristalline

 

Sicilia –  Sicilia  – area area dell’ETNA : è formata da successive colate di lave basaltiche

 

CROS CROST TA CONTINEN CONTINENT TALE : formata da rocce più leggere e spesse con prevalenz prevalenza a di rocce di tipo acido granitico

CROSTA OCEANICA : più pesante e sottile con rocce prevalentemente di tipo basico basaltico

 

SI POSSONO A AVERE VERE ANCHE ROCCE INTRUSIVE BASICHE ED EFFUSIVE ACIDE Esempi: GABBRI

Intrusive basiche (stessa composizione del basalto)

Grossi cristalli verdi ( minerali chiamati pirosseni) e cristalli chiari (minerali chiamati plagioclasi)

 

Oppure…   Oppure… PORFIDO

Usato ad esempio per la pavimentazione delle strade

Effusiva acida : stessa composizione del granito

 

In alcune rocce effusive derivate da magmi particolarmente acidi e viscosi, la cristallizzazionee è stata cristallizzazion stat a talmente scarsa che in pratica la roccia si è solidificata in una massa omogenea a struttura vetrosa nella quale manca una struttura cristallina

OSSIDIANA

 

POMICE : roccia effusiva acida

Cave di pomice - Lipari

 

• ambiente di origine: superficie terrestre o sottosuolo a bassa profondità (pochi Km) • si formano a T e P basse •  sono solo l’della 8% ma rappresentan rappresentano o i ¾ quelle della copertura superficiale Terra … sono quindi che vediamo più frequentemente • formano uno strato molto sottile mentre il resto dello spessore della crosta è formato in prevalenza da rocce ignee e metamorfiche EROSIONE

TRASPORTO e DEPOSITO

DIAGENESI compattazione e

LITIFICAZIONE formazione della

cementazione roccia Precipitazione tra i granuli di composti Compressione dei sedimenti e conseguente chimici che fanno da cemento (SiO2 e riduzione degli spazi tra i granuli CaCO3)  

AMBIENTE DI SEDIMENT SEDIMENTAZIONE AZIONE

 

SILTITI (silt cementato)

ARGILLITI (argille cementate)

PELITI o LUTITI (diam. < 1/16 mm)

GHIAIA

Clasti non cementati

PIETRISCO

CONGLOMERATI (diametro clasti > 2mm)

ARENITI (diam. Clasti tra 2 e 1/16 mm)

Clasti

BRECCE BRECCE  

cementati

(spigoli arrotondati) PUDDINGHE  PUDDINGHE  (spigoli vivi) SABBIE(clasti SABBIE(clasti non cementati)  cementati) 

da carbonato di calcio (CaCO3) da sali marini (EVAPORITI)

Accumulo e stratificazione di cenere, lapilli, etc provenienti dalle eruzioni vulcaniche TUFO

Conchigliari (conchiglie di

ARENARIE(clasti ARENARIE(clasti cementati)   cementati) TRAVERTINO TRAVERTINO   (ambiente fluviale) ALABASTRO (caverne)

PIROCLASTICHE

ROCCE CARBONATICHE (fossili+matrice (fossili+m atrice di CaCO3+cemento a composizione variabile) CALCARI ORGANOGENI

ROCCE SILICEE (SiO2  – SELCI) – SELCI) Dolomia calcarea   calcarea (prevale il

STALATTITI e STALAGMITI (grotte) SALGEMMA (NaCl) GESSO (solfato di calcio) SPONGIOLITI (spugne)

Conchigliari (conchiglie di molluschi)

• ammonitici •nummulitici

CALCARI ORGANOGENI

Di scogliera (scheletri di coralli)

(prevale il carbonato di magnesio) Calcari dolomitici (carbonato di calcio+ carbonato di magnesio)

SPONGIOLITI (spugne) RADIOLARITI (radiolariprotozoi) DIATOMITI DIATOMITI  (diatomee-alghe)

 

CONGLOMERATI

 

BRECCIA

PUDDINGA  

ARENARIE

 

ARGILLE

 

STALA ST ALATTITI TTITI E STALAGMITI

 

GESSO

SALGEMMA

 

ALABASTRO

 

TRAVERTINO

 

TUFO VULCANICO

 

SELCE

 

DOLOMITI

 

DOLOMIA del Trentino

 

ROCCE ORGANOGENE : barriera corallina(i reef)

 

LUMACHELLE

 

CALCARE

 

TORNA AL CICLO LITOGENETICO   LITOGENETICO

CALCARE A NUMMULITI  

Sono rocce ignee o sedimentarie trasformate in altre rocce in seguito all’aumento di P e T dovuto alla loro “sepoltura” e “cottura” in profondità  profondità  Ambiente di formazione: formazione: all’interno della crosta terrestre a profondità intermedia (alcune decine di Km) dove le T e P sono elevate ma la temperatura non è ancora così alta da far fondere i minerali METAMORFISMO REGIONALE

METAMORFISMO di CONTATTO

Legato a spinte prodotte dai moti delle placche litosferiche e riguarda masse rocciose di ampi territori

Deriva dal contatto di rocce preesistenti con magma incandescente e riguarda brevi strati di roccia

GNEISS ARDESIE

derivano dal granito derivano dalle argilliti

MARMO

da trasformazione del calcare

assumono un aspetto lamellare detto anche SCISTOSO (nel corso del metamorfismo i minerali tendono ad orientarsi su piani paralleli)

In altri casi, sempre a causa di variazioni di temperatura e pressione, i minerali possono ricristallizzare formando granuli di grosse dimensioni. Es GNEISS  GNEISS  OCCHIADINI (con grossi granuli di feldspato di forma lenticolare) l enticolare)

 

GNEISS

 

GNEISS OCCHIADINI

 

MARMI

 

SCISTI

 

ALPI : masse di GNEISS

CERVINO

 

GRAN PARADISO  

MONTE ROSA  

APPENNINO : Alpi Apuane

TORNA AL CICLO LITOGENETICO LI TOGENETICO    

derivano  • …e le forme che ne derivano 

• …e alcuni esempi di rapporto con le Scienze della Vita  Vita 

 

 

Se immaginiamo di sezionare la Terra, Terra, è possibile riconoscere un sottilissimo strato esterno detto CROSTA TERRESTRE , al di sotto del quale si trovano MANTELLO e NUCLEO. La crosta terrestre è lo strato più esterno, quello su cui noi camminiamo e su cui si svolgono le attività degli organismi viventi. E’ composto da materiali solidi: le rocce.

CONTINENTALE

CROSTA TERRESTRE 

( forma i continenti; continenti; spessa mediamente mediamente 35 Km ma ma può raggiungere 60-70 Km in corrispondenza delle catene montuose)

OCEANICA ( forma i fondali degli oceani e dei mari; mediamente lo spessore è di 10 Km ed è più densa rispetto alla

continentale)

 

Il passaggio dalla crosta al mantello è segnato dalla discontinuità di Mohorovicic’ (legata al cambiamento di velocità delle onde P in prossimità di questa superficie). CROSTA CROST A TERRESTRE + PARTE PARTE SUPERFICIA SU PERFICIALE LE DEL MANTELLO = LITOSFERA La Litosfera si comporta rigidamente se sottoposta a tensioni. Il MANTELLO ha uno spessore di circa 2900 Km. E’ formato da rocce parzialmente fuse che alimentano il magma.

 

La parte del mantello superiore a contatto con la litosfera forma l’ ASTENOSFERA ( che ha un comportamento plastico ). Il passaggio da mantello a nucleo è segnato dalla MANTELLO discontinuità di Gutenberg. Il nucleo ha uno spessore di circa 3470 Km ed è composto da una parte esterna liquida e da una parte interna solida. Nel passaggio dalla crosta al nucleo si osserva un SUPERIORE progressivo progressiv o aumento della densità dei materiali, della pressione e della temperatura.

Nel mantello, che ha un comportamento plastico, avverrebbero avverrebber o fenomeni di CONVEZ CONVEZIONE IONE tipici dei fluidi. Se riscaldiamo un fluido esso si espande diventando meno denso rispetto al materiale circostante e tende quindi a salire. Il materiale più freddo tenderà invece a scendere instaurando così un circolo che prende il nome di CELLA CONVETTIVA. Queste correnti sono responsabili della DERIVA DEI

INFERIORE

CONTINENTI e della TETTONICA DELLE PLACCHE e forniscono magma ai vulcani e alle dorsali oceaniche.

 

Negli anni ’60 e ’70 si realizza quella rivoluzione scientifica delle scienze della Terra che va sotto il nome di Tettonica a placche o più propriamente TETTONICA GLOBALE, proprio perché cerca di inquadrare e spiegare tutti i fenomeni geologici del pianeta (continenti, oceani, catene montuose, vulcani, terremoti, dati paleontologici, paleoclimatici, paleomagnetici, ecc…).  ecc…).  Furono gli scienziati Morgan e McKenzie che, nel 1967, formularono questa teoria che è considerata una teoria unificante poiché permette di spiegare molti fenomeni che apparentemente sembrano non avere alcuna relazione tra loro: per esempio, la distribuzione dei fenomeni vulcanici e sismici, la localizzazione delle catene montuose, ecc…  ecc…   Secondo la teoria della tettonica delle placche (o zolle), la litosfera non forma un guscio continuo, ma si presenta fratturata, divisa in una serie di zolle o placche. Le zolle galleggiano sulla sottostante sottostante astenosfera e sono in continuo movimento, trascinando con sé i continenti. Sono state individuate complessivamente una ventina di zolle, di cui

sette più grandi e le altre di minore estensione.

 

LA CROSTA TERRESTRE E’ IN CONTINUO MOVIMENTO,  MOVIMENTO,   IN CONTINUA EVOLUZIONE

 

Ma qual è il motore, la causa che determina il movimento di queste zolle e di conseguenza dei continenti a queste associati ?

 

La causa sono proprio quei moti convettivi presenti nel mantello che determinano la risalita del magma verso la litosfera (più caldo e quindi più leggero) e del suo ritorno verso l’astenosfera (più freddo e quindi più pesante). Questi moti convettivi stabiliscono nel mantello un movimento ciclico nei materiali fluidi responsabile del lento spostamento delle zolle. Naturalmente il movimento delle zolle è molto lento, dell’ordine di

pochi centimetri l’anno.  l’anno. 

 

Tutti i margini tra le placche attive coincidono con le principali zone sismicamente della Terra.

TRE TIPI DI MOVIMENTO

SCONTRO SCORRIMENTO ALLONTANAMENTO

 

ALLONTANAMENTO… delle placche

SI FORMA NUOVA CROSTA Lo spazio che si forma tra le due zolle che si allontanano, lascia posto alla fuoriuscita del magma proveniente dal mantello che giunto in superficie solidifica formando nuova crosta e determinando per esempio l’espansione dei fondali oceanici. Questo allontanamento porta alla formazione delle cosiddette dorsali oceaniche (es. dorsale medio-atlantica). I margini di queste zolle vengono detti margi margini ni di accres accrescime cimento nto o  costruttivi (perché si forma nuova crosta terrestre) o margini 

divergenti (poiché lungo questi margini le zolle divergono, cioè si allontanano)

 

SCONTRO…tra placche  placche  LA LITOSFERA VIENE CONSUMATA SI FORMA UNA CATENA MONTUOSA

Margini convergenti  

o distruttivi 

 

Possono verificarsi tre diversi tipi di scontro che vengono di seguito mostrati:

 

SCONTRO TRA UNA ZOLLA CONTINENTALE ED UNA OCEANICA: La zolla oceanica, più densa, si flette sotto la zolla continentale e ritorna

nel mantello (processo di la subduzione). subduzione ). Partefonde dellaecrosta terrestre viene distrutta, nell’astenosfera crosta oceanica il materiale fuso risale in superficie formando dei vulcani sulla crosta continentale. Si forma inoltre una fossa oceanica. o ceanica.  

SCONTRO TRA DUE ZOLLE OCEANICHE: La subduzione, in questo caso, avviene in pieno oceano e si formano

archi vulcanici insulari e profonde fosse oceaniche (ad es. la fossa delle Marianne profonda 11.000 m).

 

SCONTRO TRA DUE ZOLLE CONTINENTALI:

In questo caso si assiste al processo di orogenesi in cui la litosfera si può corrugare e sollevare fino a formare una nuova catena montuosa (le Alpi

e l Himalaya sono esempi di catene montuose formatesi per questo fenomeno e, in particolare, le Alpi si sono originate dall’impatto tra la zolla africana e quella eurasiatica mentre l’Himalaya per l’impatto tra la zolla indo-australiana e quella eurasiatica.  

A questo tipo di eventi sono legati i principali fenomeni sismici che normalmente si

verificano lungo i margini di placca

 

SCORRIMENTO…delle zolle  zolle  I margini di placca soggetti allo scorrimento si dicono margin i co cons nse er vativi  vativi .

 Non si crea né si distrugge litosfera

Attriti e fratturazione delle rocce in profondità. profondità. Terremoti Terremoti e risalita di materiale fuso sono normalmente i fenomeni legati le gati a questo tipo di movimento

Le fagli e trasf trasf ormi  sono le fratture che si formano quando due zolle scorrono l’una accanto

all’altra in direzioni opposte (famosa è la  in California dovuta allo faglia di San Andreas Andr easa quella nord-americana) scorrimento, in direzioni opposte, della zolla del Pacifico accanto INDIETRO   INDIETRO

 

La tettonica a placche gioca un ruolo importante nella genesi e nel mantenimento della vita sul Pianeta Se si fermasse a causa Della diminuzione del calore generato dal decadimento radioattivo

Una drastica diminuzione

La scomparsa del

della quantità di CO2 nell’atmosfera, che controlla la temperatura

campo magnetico terrestre e la conseguente esposizione della Terra alle radiazioni cosmiche e al vento

globale del  pianeta

solare

..un globo completamente sommerso

Dall’interruzione dei moti convettivi nel mantello Dall’ispessimento crostale o dell’aumento di viscosità del mantello  mantello  Dall’interruzione dei fenomeni vulcanici  vulcanici  Dalla variazione delle caratteristiche

Diminuzione degli habitat attualmente  presenti con una

Incremento dell’erosione continentale, non più contrastata dal sollevamento vulcanico e

fondamentali di inclinazione/rotaz inclinazione/rotazione ione del pianeta

SI VERIFICHEREBBE

conseguente diminuzione della  biodiversità

orogenetico, con il rischio di un innalzamento del mare fino alla completa sommersione del globo

 

ACQUA, BIOSSIDO DI CARBONIO E TETTONICA DELLE PLACCHE

 

COSA HA PERMESSO ALL’ACQUA DILIQUIDO CONSERVARSI ALLO STATO STATO FINO AD OGGI ?

DETERMINANTE E’ IL MANTENIMENTO DI UN CAMPO DI TEMPERATURA COMPA COMPATIBILE CON LO STATO LIQUIDO DELL’ACQUA ( TRA 0°C 0 °C E 100°C ). PER MANTENERE LE VARIAZIONI DI TEMPERATURA IN TALE INTERVALLO DI VALORI E’ DETERMINANTE LA QUANTITA’ DI CO2 PRESENTE NELL’ATMOSFERA   NELL’ATMOSFERA

LA CO2 VIENE IMMESSA I MMESSA NELL’A NELL’ATMOSFERA TMOSFERA PER CIRCA IL 20% MEDIANTE LE REAZIONI DI COMBUSTIONE E, PER IL RESTANTE 80%, MEDIANTE REAZIONI LEGATE AL COSIDDETTO CICLO GEOCHIMICO DEL CARBONIO

Il CICLO GEOCHIMICO DEL CARBONIO regola il trasferimento del carbonio tra la crosta, l’oceano e l’atmosfera l’atmosfera  

1. 2.

La CO2 presente nel suolo reagisce con l’acqua producendo acido carbonico  carbonico  L’acido carbonico altera i minerali carbonatici e silicatici, producendo ioni bicarbonato, ioni calcio e silice in soluzione

3.

Questii prodot Quest prodotti ti vengo vengono no tras traspor portat tatii dai fium fiumii fino agli agli ocean oceanii dove gli organ organism ismii viventi viventi li incorporano, combinandoli nuovamente in carbonato di calcio e liberando CO che

2

4.

alla fine torna all’atmosfera  all’atmosfera  Mentr Men tree il ciclo ciclo dei dei carbo carbonat natii è in equil equilibr ibrio, io, quell quello o dei sili silicat catii compor comporta ta un def defici icitt di CO2 finale

…e allora?  allora? 

 

La compensazione di CO2 avviene nelle profondità della Terra, Terra, dove il carbonato di calcio e la silice riscaldati reagiscono e danno silicato di calcio e CO2. La CO2 viene emessa nell’atmosfera da eruzioni vulcaniche e sorgenti di acque minerali gassate, completando il ciclo. LA DINAMICA DELLA TETTONICA DELLE PLACCHE RISULT RISUL TA QUINDI FONDAMEN FONDAMENT TALE PER IL MANTENIMENTO DEI LIVELLI DI CO2  NELL’ATMOSFERA.   NELL’ATMOSFERA. LA CO2 ASSICUR ASSICURA A LA PRESENZA DI ACQUA LIQUIDA SULLA TERRA E PERMETTE QUINDI LO SVILUPPO

DELLA VITA NELLE FORME CHE TUTTI CONOSCIAMO

 

Dove nacquero i primi esseri viventi?

Ci sono varie teorie. Ultimamente una delle più attendibili presuppone che le  prime cellule viventi abbiano trovato un ambiente ideale nelle bocche idrotermali nel fondo degli oceani ( lungo le dorsali oceaniche ) E’ un altro collegamento tra le particolari caratteristiche del nostro Pianeta e la

comparsa e lo sviluppo della vita. TORNA ALL’INDICE  ALL’INDICE