Pangea

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Testo

Sulla storia della Terra, nel corso dei secoli, si sono succedute diverse teorie che tentano di spiegare i diversi fenomeni.
• CATASTROFISMO (CUVIER) : serie di grandi catastrofi con come ultimo il Diluvio, sono stati responsabili dei grandi eventi geologici. In seguito alla stampa delle prime carte geografiche, si notò una complementarità tra le coste dei continenti circostanti l’Oceano Atlantico e quindi vengono supposti degli eventi catastrofici che fanno pensare che prima i continenti fossero uniti, e poi si siano separati.
• FISSISMO: durante il raffreddamento, i materiali più leggeri sarebbero migrati verso la superficie, originando rocce ignee e metamorfiche (sial) ricoprenti rocce più dense di tipo basaltico, gabbrico o peridotitico (sima) ricoprenti degli ossidi e solfuri (osol), ricoprenti a loro volto un nucleo di nichel e ferro (nife). Questo modello negava la possibilità che i continenti si fossero mossi lateralmente, ma era probabile che alcune parti delle superficie fossero sprofondate formando gli oceani e altre fossero rimaste emergenti per formare i continenti (terra in contrazione). Per spiegare analogie tra flora e fauna di continenti diversi, si ammetteva l’esistenza di ponti continentali poi sommersi.
• MOBILISMO: Taylor ipotizza un lento slittamento del blocco euroasiatico da nord verso sud e la penisola indiana, agendo da ostacolo, avrebbe causato l’arricciamento dell’Himalaya e il sollevamento dell’Altipiano del Pamir, mentre più a est il ripiegamento si sarebbe sviluppato più liberamente, senza ostacoli. Il fenomeno si sarebbe verificato anche nella regione mediterraneo, dove il blocco africano fungeva da massa ostacolo. Questa teoria però non giustificava tutte le catene montuose.
• DERIVA DEI CONTINENTI: teoria di Wegener: 300.000.000 di anni fa tutti i continenti emersi erano uniti in un unico blocco: la Pangea. Ad un certo punto, i continenti si sarebbero separati e avrebbero continuato a migrare sulla superficie terrestre allontanandosi sempre di più. Mancano però le spiegazioni e le motivazioni. Infatti Wegener non spiega i motivi dell’allontanamento. Holmes quindi provò a ipotizzare che la deriva dei continenti fosse provocata da moti convettivi del materiale al di sotto della crosta.
o PANGEA: circa 200-300 milioni di anni fa le maggiori masse continentali del globo erano incastrate l’una nell’altra e costituivano un unico grande blocco (Pangea). Questo supercontinente non era tutto emerso, ma vaste zone, soprattutto ai suoi margini, erano coperte da mari di modesta profondità, i cosiddetti mari epicontinentali. Esisteva anche un unico grande oceano, la Pantalassa. Pangea tuttavia non era una massa compatta: verso est si apriva un grande golfo oceanico di forma triangolare, la Tetide (da Teti, figura mitologica, sorella e sposa di Oceano). Questo vasto oceano interno separava così Pangea in due grandi masse continentali, una settentrionale detta Laurasia (da Laurentia = cratone nordamericano che deve il suo nome al fiume San Lorenzo; ed Eurasia) e una meridionale detta Gondwana (terra dei Gond: deriva dall’omonima regione dell’India centrosettentrionale abitata dai Gond).
o LE PROVE A SOSTEGNO DI PANGEA:
• Argomenti geologici: Wegener studiò con cura le somiglianze geologiche e strutturali dei blocchi continentali. Grandi lineamenti strutturali della crosta terrestre e province geologiche combaciano quasi esattamente quando si riavvicinano tali blocchi, riportandoli nelle posizioni ritenute originarie.
• Argomenti paleontologici: per spiegare le varie similarità faunistiche e floristiche dei terreni paleozoici nei continenti australi, bisognava ammettere l’esistenze dei ponti continentali. Ma la scomparsa di questi “ponti” non è sostenibile da un punto di vista geofisico: la crosta continentale,leggera, non può sprofondare dentro la crosta oceanica, più densa e pesante. Ecco quindi che è necessario ammettere l’originaria contiguità di tali continenti.
• Argomenti paleo climatici: evidenze e dati significativi sulle condizioni climatiche del passato sono forniti dalle rocce sedimentarie. I depositi di carbone, che si sviluppano in condizioni umide, se sono molto sviluppati e spessi, possono significare anche vegetazione tropicale. Le tilliti, depositi di detriti di roccia trasportati dai ghiacciai, sono indizio di glaciazioni. Climi aridi sono testimoniati dalla presenza di gesso, di salgemma o di arenarie rosse di ambiente desertico. Da questi si presuppone che l’emisfero boreale fosse a clima tropico e quello australe a clima glaciale.
• Gli oceani si dividono in tre principali province:
• dorsali medio-oceaniche
• bacini oceanici
• margini continentali
DORSALI MEDIO-OCEANICHE
• Sono lunghe catene montuose sottomarine, in continuità tra loro. Sono estesi rigonfiamenti lineari, nettamente segmentati e più o meno fratturati. Nelle zone di frattura i tronconi della dorsale sono rigettati (spostati) anche per centinaia di km.
• Hanno una lunghezza totali di circa 60,000 km.
• Il fondo oceanico digrada da entrambi i lati della dorsali fino a raggiungere una profondità di 5-6 km.
• Hanno una larghezza variante da 1000 a 4000 km.
• La cresta si trova a 2-3 km. La zona di cresta è quella più accidentata. È costituita da una valle di sprofondamento o fossa tettonica o rift valley, circondata da rilievi e da plateau basaltici molto fratturai. La rift valley è una zona di terremoti a ipocentro poco profondo, caratterizzata da elevato flusso di calore e da attività vulcanica effusiva. Nelle zone di cresta si sviluppa un’intensa attività idrotermale. L’acqua marina fredda penetra nelle fenditura, si riscalda (raggiungendo temperature di 350°C) e risale nuovamente. Questa circolazione liscivia le rocce e asporta in superficie gli elementi metallici (ferro, manganese, cobalto, zinco, rame, ecc) che poi precipitano a contatto con la fredda acqua del fondo oceanico. La circolazione idrotermale è responsabile di circa il 25% della perdita di calore da parte della Terra.
• Sono costituite prevalentemente da basalti theoleitici (poco potassio e abbondanza di calcio e gabbri)
TRE DORSALI MEDIO-OCEANICHE
• ATLANTICO: sale molto in superficie all’altezza dell’Islanda
• PACIFICO: si avvicina all’America all’altezza della California formando la faglia di Sant’Andreas che separa la placca nordamericana dalla placca del Pacifico
• INDIANO: sotto il Mar Rosso
TEORIA DI HESS (1960): ESPANSIONE DEL FONDO OCEANICO:
Hess postulò che le dorsali oceaniche fossero l’espressione superficiale dei rami ascendenti di lenti moti convettivi esistenti nel mantello.
In corrispondenza delle dorsali medio-oceaniche fuoriescono lave basaltiche prodotte dai rami ascendenti dalle celle convettive del mantello. Questa lava si raffredda perché passa da zone a temperatura alta a zone a temperatura bassa. Raffreddandosi, forma da una parte la lava a pillow e dall’altra parte si solidifica durante la salita e forma strutture chiamate dicchi. Dato che da una parte si forma nuova crosta, dall’altra parte deve sprofondare della crosta perché se no la massa terrestre aumenterebbe a dismisura. Infatti, in corrispondenza delle fosse oceaniche, la crosta sprofonda nel mantello e fonde di nuovo.
STRUTTURA DELLA CROSTA OCEANICA “MATURA”:
• Strato 1: coltre di sedimenti (gusci e scheletri di animali marini) dello spessore variabile da 0 a 2-3 km. La velocità delle onde sismiche è circa 2 km/s
• Strato 2: chiamato basamento oceanico o strato vulcanico. È costituito da ripetute colate di basalti tholeitici. Risulta da un’eruzione vulcanica. Può avere uno spessore di 2,5 km. È fortemente fratturato e alterato dalla circolazione idrotermale. La velocità delle onde sismiche è di 5 km/s.
• Strato 3: chiamato strato oceanico. È costituito da gabbri, derivati dalla solidificazione del magma. Ha uno spessore di 3-7 km. La velocità delle onde sismiche è 6,4-7 km/s.
(vedi figura 9,18 pagine B/153)
VELOCITA DI ESPANSIONE DEL FONDO OCEANICO:
• Tassi di espansione bassi: 1-5 cm all’anno, come si verifica negli Oceani Atlantico e Indiano
• Tassi di espansione intermedi: 5-9 cm all’anno, come nella Dorsale delle Galàpagos e nella Dorsale del Pacifico orientale settentrionale.
• Tassi di espansione accelerata: più di 9 cm all’anno come nella Dorsale del Pacifico orientale.
I tassi di espansione sembrano correlati al fatto che la dorsali sia situata in oceani in fase di espansione o di contrazione. Negli oceani che si stanno espandendo i tassi di espansioni sono lenti mentre negli oceani in contrazione sono più veloci.
SPIEGAZIONE CHIMICO-FISICA DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI
• SOLLEVAMENTO ASTENOSFERICO:l’allontanamento della crosta in corrispondenza della dorsale oceanica provoca in profondità una diminuzione della pressione
• FUSIONE DELLA PERIDOTITE: il mantello risale e la peridotite fonde parzialmente
• FRAZIONAMENTO DELLA CAMERA MAGMATICA: il magma peridotitico si separa per cristallizzazione frazionata originando un liquido che si raccoglie in una camera magmatica. Si formano per accumulazione gabbri, che costituiscono il livello inferiore della crosta oceanica. Questa zona di roccia calda innesca una compensazione isostatica (inarcamento zona assiale della dorsale).
• EFFUSIONE LAVICA: liquido basaltico raggiunge la superficie attraverso fratture prodotte dalla distensione e fluisce lungo i fianchi della dorsale formando il basamento oceanico. Infine, si solidifica in strati sovrapposti (lava a pillow). Il magma che non riesce a fluire si solidifica nelle lunghe spaccature e da una parte produce i “dicchi stratiformi”, mentre dall’altra parte costruisce i condotti e ostacola l’effusione. Però, continuando il processo di allontanamento e lacerazione, anche questo tappo.
Comincia così un nuovo ciclo.
PROVE DELL’ESPANSIONE DEI FONDALI OCEANICI
• ANOMALIE MAGNETICHE: valori del campo magnetico analizzato nelle rocce che sono diversi da quelli che ci si aspettava. Questi valori possono essere positivi (CAMPO MAGNETICO FOSSILE+CAMPO MAGNETICO ATTUALE,perché hanno la stessa polarità) o negativi (CAMPO MAGNETICO ATTUALE–CAMPO MAGNETICO FOSSILE,perché c’è stata inversione di polarità). Il valore riscontrato, non è mai un numero negativo, perché il campo magnetico ha un’intensità così elevata rispetto all’intensità residua. Queste anomalie sul fondale oceanico sono bande parallele in cui il campo magnetico è alternativamente maggiore o minore del 2% circa del campo medio regionale. Queste bande hanno un’ampiezza variabile da 1 a 100km, sono lunghe centinaia di kilometri e sono interrotte e spostate in corrispondenza delle zone di frattura. Il meccanismo base è l’acquisizione da parte della lava basaltica, uscente dalla fenditura centrale delle dorsali oceaniche, di magnetizzazione termo rimanente durante il raffreddamento. Ogniqualvolta il campo magnetico si inverte viene registrato e “fossilizzato” nelle lave. Si sa anche la durata di ogni epoca magnetica e quindi anche la velocità di espansione. Più veloce è l’espansione, più piatta è la dorsale. Sulla crosta continentale le anomalie sono poste in modo casuale, a chiazze.
• FLUSSO DI CALORE: Il flusso di calore è elevato a livello delle dorsali. Questo è dovuto alla risalita di correnti convettive nel mantello
• ETÀ DEI SEDIMENTI: si accumulano sedimenti, prevalentemente minutissimi gusci di organismi planctonici, sul fondo oceanico. Questi ci dicono l’età della crosta oceanica in quel punto e in quel momento. Ma con il passare del tempo,quella crosta basaltica viene trascinati sempre più lontano mentre, nel contempo, su di essa continuano a “piovere” gusci di organismi planctonici sempre più recenti. L’età dei sedimenti che poggiano direttamente sopra la crosta oceanica aumenta allontanandosi dalla dorsale medio-oceanica. I sedimenti più antichi scoperti sinora risalgono a circa 70 milioni di anni fa.
• RAPPORTO ETA’-PROFONDITA’ CROSTA OCEANICA: le rocce più antiche sono in corrispondenza delle fosse oceaniche, quelle più giovani sono in prossimità delle faglie. Quindi la crosta va continuamente formandosi. Man mano che ci si allontana dalla dorsale, lo spessore dei sedimenti aumenta.
• FAGLIE TRASFORMI: zone di frattura che determinano alte e scoscese pareti sottomarine. Sono perpendicolari rispetto alla “rift valley” e quindi separano in tronconi le dorsali medio-oceaniche. Le faglie trasformi rompono la continuità e la linearità dell’asse delle dorsali perché il movimento delle rocce dei fondi oceanici lungo le faglie trasformi è opposto e quindi si crea instabilità nella zona vicino alla “rift valley”. Per questo, lì c’è una possibile localizzazione di epicentri dei terremoti. L’instabilità si spiega ricollegandosi alla teoria dell’espansione dei fondali oceanici perché le faglie sono posizionate vicino alla “rift valley”, dove c’è fuori uscita del magma. Il movimento del magma quindi è causa dello spostamento delle faglie.

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