il principio di isostasia e la deriva dei continenti

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IL PRINCIPIO DI ISOSTASIA

Il principio di isostasia venne formulato a metà ottocento in seguito all’approfondimento di alcuni studi riguardo il campo gravitazionale : si notò infatti che il campo gravitazionale terrestre non era costante bensì erano presenti alcune anomalie gravimetriche che risultavano negative nella crosta continentale e positive nella crosta oceanica (fondali oceanici) .
Un primo contributo importante, nello spiegare queste anomalie, fu dato dal geofisico PRATT il quale osservò che la deviazione reale del filo di piombo sui rilievi era minore rispetto a quella ipotizzata a causa dell’altitudine: infatti ipotizzò che tale deviazione si venisse a creare in relazione al deficit di massa dovuto alla minore densità della crosta continentale rispetto a quella oceanica.
Pratt stava eseguendo dei rilievi topografici in India misurando la distanza tra due punti, Kaliana e Kalianpur, attraverso l’altezza delle stelle relative ai due luoghi e verificò che l’altezza ipotizzata in relazione alle stelle in realtà non corrispondeva a quella misurata a terra attraverso il filo a piombo.
Si ipotizzò che la presenza della catena dell’Himalaya influenzasse tale misurazione attraendo a sé il filo a piombo pertanto esso non tendeva più alla verticale ma subiva una deviazione, Pratt calcolò la deviazione del filo che risultava di circa 450 m anche se tale deviazione non rispondeva a quella rilevata che era pari a 150 m (quella reale risultava dunque minore): dunque la deviazione calcolata del filo era pari a 15 ° mentre quella reale risultava pari a 5°.
In base a questi dati fu osservato che lo spessore della crosta continentale , di densità minore, diminuiva ulteriormente in presenza di rilievi ed era influenzato dall’altitudine dei rilievi: più aumentava l’altitudine più diminuiva lo spessore della crosta.
Nel 1855 intervenne l’astronomo Airy ipotizzando che le anomalie gravimetriche positive degli oceani compensassero il volume minore della crosta oceanica, mentre quelle negative della crosta continentale si spiegassero con la presenza di radici di densità minore (infatti la crosta ha densità minore rispetto al mantello): in poche parole la crosta doveva galleggiare sul mantello sottostante in base alla sua minore densità, i diversi blocchi crostali galleggiano sul mantello in relazione alla loro densità e volume ricevendo una spinta verso l’alto che ne compensa il peso (PRINCIPIO DI ARCHIMEDE = un corpo solido immerso in un fluido riceve una spinta idrostatica verso l’alto pari al volume del fluido spostato). Per questo motivo i blocchi della crosta continentale meno densi ma più elevati affondano maggiormente nel mantello (cioè hanno delle radici più profonde) mentre i blocchi oceanici di densità maggiore ma altezza minore affondano poco.
Queste ipotesi furono ratificate dal principio di ISOSTASIA secondo il quale la crosta , che galleggia sul mantello, ha la tendenza al raggiungimento di un equilibrio isostatico in relazione a densità e altitudine.

LA DERIVA DEI CONTINENTI

A partire dalla seconda metà dell’ottocento si accentua l’interesse per lo studio dell’origine delle catene montuose, inizialmente si credeva che esse si fossero formate in seguito ad un raffreddamento della parte superficiale di magma che aveva comportato un corrugamento. In seguito , grazie anche alla formulazione del principio di isostasia che prevedeva la presenza di una spinta idrostatica verticale dal mantello verso la crosta, si avanza l’ipotesi che le catene montuose si fossero formate come conseguenza di spinte verticali. Se però era certa la presenza di spinte verticali si comincia a formulare l’ipotesi dell’esistenza di spinte anche orizzontali : a tale proposito trova spazio la teoria della deriva dei continenti di Wegener secondo la quale le catene montuose sono il risultato degli scontri tra i blocchi continentali in relazione ai movimenti della crosta.
In realtà prima di Wegener già nel ‘600 Francis Bacon ipotizzò una prima formulazione della deriva dei continenti osservando le corrispondenze tra la struttura frastagliata dell’America del Sud e il continente Africano, secondo Bacon questi due continenti erano uniti in un unico blocco che poi si è frantumato. Dopo Bacon anche nei primi dell’800 HUMBOLT osserva la medesima cosa e ipotizza che i due continenti fossero stati separati dall’azione di una corrente marina, in seguito anche Suez e Taylor nel 1918 pubblicano le prime teorie sulla deriva dei continenti studiando l’origine delle catene montuose.
La teoria di Wegner viene pubblicata nel 1910 , supportata da alcune prove e spiega l’origine delle catene montuose:
- inizialmente era presente un unico blocco continentale chiamato PANGEA e circondato da un unico oceano chiamato PANTALASSA
- circa 180 milioni di anni fa poi la Pangea si sarebbe fratturata nel mezzo dando origine a due blocchi divisi da un mare chiamato TETIDE. Questa prima frattura si originò orizzontalmente in direzione EST-OVEST
- un’altra frattura in direzione NORD SUD avrebbe creato un’ulteriore suddivisione del blocco continentale fino alla stabilizzazione delle terre in particolar modo dell’ Australia (che si muoveva verso est) e dell’Antartide (verso sud)
La teoria spiegherebbe la formazione di catene montuose come ad esempio L’Himalaia , originatosi dallo scontro del blocco Indiano con quello Asiatico , e le Ande dallo scontro tra le due Americhe.
A favore di questa teorie Wegener apportò alcune prove:
- GEOMOERFOLOGICHE riguardo la coincidenza della costa Sud Americana con quella Africana
- PALEONTOLOGICHE confrontando fossili sulle due sponde atlantiche si osservò che essi erano molto simili : ad esempio alcuni rettili che vivevano solo nei laghi furono ritrovati in Africa e America e quindi avrebbero dovuto attraversare l’Oceano di acqua salata. Inizialmente questo fu spiegato con l’esistenza di alcuni ponti continentali che collegavano i continenti ma Wegener la confutò sostenendo che questi ponti, granitici e meno densi dei continenti, non avrebbero potuto inabissarsi nella crosta oceanica, più densa e femica.
- PALEOCLIMATICHE nei continenti meridionali, oggi dal clima tropicale, è stata documentata l’esistenza di climi freddi e rigidi , cosa possibile solo se i continenti fossero stati riuniti in un unico blocco.
La teoria di Wegener porta però alcuni limiti che gli scienziati del tempo sottolinearono decretandone l’inattendibilità, per esempio non rendeva conto della dinamica terrestre (fenomeni vulcanici e sismici e soprattutto non spiegava l’origine delle forze che causarono le fratture iniziali.