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Studiare il fondo degli oceani per comprendere le dinamiche geologiche terrestri

tempo di lettura: 7 minuti

 

livello elementare

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ARGOMENTO: GEOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: teoria delle placche, dorsali, fondi oceanici, faglie, hot spot
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Oggi raccontiamo la storia ormai centenaria delle scoperte scientifiche che portarono a comprendere le dinamiche dei continenti. Come vedremo, lo studio dei fondali degli oceani permise di comprendere i movimenti delle masse terrestri, spiegando anche la ricorrenza di devastanti terremoti in alcune aree del mondo.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è Alfred_Wegener_ca.1924-30.jpgNel lontano 1912 uno scienziato tedesco di nome Alfred Wegener ebbe un’idea da molti ritenuta folle. Guardando una mappa del mondo notò che tutti i continenti sembravano incastrarsi insieme come i pezzi di un gigantesco puzzle. Wegener ipotizzò che forse un tempo erano tutti uniti insieme in un’unica, gigantesca massa terrestre che si era spezzata e allontanata nel tempo. Diede a questo supercontinente il nome di Pangea, che significa “tutte le terre”. La sua teoria, chiamata teoria della deriva dei continenti, nonostante fosse affascinante, non fu però accettata dalla comunità scientifica, anzi fu avversata non essendoci prove scientifiche se non un’intuizione basata sulla forma attuale dei continenti.

Wegener ipotizzò che la causa della deriva dei continenti fosse la forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre, che faceva scivolare i continenti l’uno nell’altro e muoversi sulla superficie. Una teoria che era discutibile in quanto la forza generata dalla rotazione terrestre non sarebbe stata sufficiente per causare lo spostamento della crosta.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è arthur-holmes.jpgNel 1929, Arthur Holmes ipotizzò che una delle altre teorie di Wegener sulla fonte della deriva dei continenti poteva essere resuscitata: il mantello fuso sotto la crosta terrestre, a seguito di correnti di convezione termica, avrebbe potuto risalire sotto la crosta, costringendola a rompersi e spostarsi. Questo avrebbe spiegato la generazione delle catene montuose, a causa dei movimenti dei continenti l’uno contro l’altro.

Nel corso dei successivi trent’anni furono fatte molte nuove scoperte, man mano che venivano sviluppate nuove tecnologie per esplorare il fondo dell’oceano. La scoperta di attività vulcaniche nel mezzo dell’oceano Atlantico, parte di una lunga catena montuosa ininterrotta di vulcani sottomarini, fu la scoperta più innovativa, che supportò la teoria della deriva dei continenti. Gli scienziati incominciarono allora a sviluppare nuovi strumenti per misurare l’attività sismica in tutto il mondo, iniziando a tracciare le posizioni dei terremoti.

Questo portò alla scoperta che l’attività vulcanica e sismica (terremoti) era concentrata lungo alcune aree che sembravano i margini di enormi placche crostali.

Negli anni ‘60, furono sviluppate le basi della teoria della tettonica a placche, che si basava principalmente sulle seguenti scoperte:

Dorsali medio-oceaniche
Il disegno delle dorsali medio oceaniche portò a scoprire i confini di diffusione, ovvero le linee di confine dove le placche tettoniche si stanno separando. In alcuni confini di diffusione la crosta sta affondando verso il basso, come nella Rift Valley orientale dell’Africa e nel Mar Morto. Molte dorsali si trovano in profondità nell’oceano dove si viene a formare una nuova crosta quando il magma dal mantello viene forzato verso l’alto al di fuori dalle spaccature dove le placche si stanno staccando. Lunghe catene di monti sottomarini (la più lunga del mondo è la dorsale dell’Oceano Atlantico centrale) e isole vulcaniche caratterizzano tipicamente questo tipo di margini di placca.

Anomalie geomagnetiche
Fisicamente quando il magma forma una nuova roccia questa registra l’orientamento del campo magnetico terrestre nel momento in cui la lava si è raffreddata. Raccogliendo e misurando campioni di roccia da varie località lungo la dorsale medio-atlantica, gli scienziati hanno scoperto che le rocce crostali più nuove e più giovani si trovano al centro della cresta, mentre le rocce invecchiano man mano che ci si allontana dal centro della cresta. Ciò supporta l’idea che la crosta oceanica continui a essere separata, mentre una nuova crosta si forma lungo i bordi delle placche.

Faglie in acque profonde
Alcune delle più antiche croste oceaniche si verificano nelle fosse oceaniche che corrono parallele alle catene montuose continentali. Molti terremoti di forte intensità sono stati tracciati lungo queste fosse, suggerendo che si tratta di aree sismicamente attive (il che significa che la crosta si sta muovendo). Gli scienziati, notando che la crosta oceanica più giovane è lungo le dorsali medio-oceaniche e la crosta oceanica più antica si trova lungo i fondali delle trincee di acque profonde hanno definito i bordi delle placche tettoniche e la direzione del loro movimento. Le aree dove sono state trovate faglie oceaniche profonde sono chiamate confini convergenti dove l’attività sismica è molto significativa.

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L’attività vulcanica e sismica (terremoti) è concentrata lungo alcune aree che coincidono i margini di enormi placche crostali. Da sismicità mondiale 1975-1995 con la localizzazione dei terremoti – fonte USGS

Un margine convergente (o di subduzione) di una placca tettonica è in genere collocato all’opposto del margine di diffusione. Quando una placca si muove in una direzione, si scontra con la placca adiacente sulla sua estremità “anteriore” in una fossa, mentre l’estremità finale della piastra viene tirata e allungata (diffondendosi) dalla placca all’altra estremità in una dorsale medio-oceanica. Ad esempio, la placca del Pacifico che si sta muovendo verso nord e ovest mentre il bordo superiore converge con le placche nordamericane ed europee. Il suo lato occidentale sta convergendo con la placca indiana. Nei luoghi di interazione delle placche si può verificare l’attività vulcanica. Quando una placca (di solito la crosta continentale più leggera) sale sopra la parte superiore dell’altra, si parla di zona di subduzione – perché un margine della placca viene subdotto sotto l’altro. Un buon esempio è dove le placche di Nazca e sudamericane si scontrano l’una contro l’altra. La placca continentale sudamericana più leggera sta “cavalcando” la più pesante placca oceanica di Nazca, che si incunea sotto la placca sudamericana, prendendo contatto con il magma fuso del mantello terrestre.

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la placca di Nazca – Background map: NGDC World Coast Line data Prof. Peter Bird’s map – Autore Eric Gaba modificato da Alataristarion NazcaPlate.png – Wikimedia Commons

La lunga cordigliera andina è il risultato sia della placca sudamericana (nel punto dove la placca di Nazca si scontra contro di essa), sia dei vulcani che si sono formati a causa dell’aumento dell’attività sismica sul margine della placca di Nazca in profondità. Monitorare quindi la placca di Nazca è importantissimo per valutare i movimenti delle strutture geologiche nell’area e cercare in futuro di prevedere disastrosi terremoti. Il terremoto che colpì il Cile nel 2014, di magnitudo 8,2, fu originato dalla spinta della placca di Nazca contro quella sudamericana, una faglia che fu protagonista nel 1960 anche del più violento terremoto mai registrato con una magnitudo di 9,5.

Va detto che le Ande e le loro colline pedemontane orientali sono prima di tutto una generazione geologica compressiva di piega e spinta; i magmi ad arco legati alla subduzione alimentano molti grandi vulcani andini, ma non costituiscono la maggior parte del suo volume. Ma esistono anche altri confini convergenti dove non c’è attività vulcanica perché le placche tettoniche sono entrambe placche continentali dove non avviene nessuna subduzione lungo quei margini ma solo una massiccia deformazione dei bordi delle piastre. Un buon esempio di questo sono le montagne dell’Himalaya dove le placche europea e indiana si incontrano, causando la deformazione e il sollevamento della crosta nella catena montuosa più alta della Terra.

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la faglia di San Andreas, California – autore John Wiley User:Jw4nvc – Santa Barbara, California File:Aerial-SanAndreas-CarrizoPlain.jpg – Wikimedia Commons

Non ultimi i confini trasversali in cui le due placche scivolano l’una sull’altra creando molta tensione che provoca fratture nella crosta che, come sappiamo, vengono chiamate faglie. Mentre le placche più grandi si spostano l’una sull’altra, alcuni pezzi di crosta e roccia sovrastante vengono spezzati in blocchi di faglia. Quando c’è un movimento abbastanza grande lungo le faglie nella crosta terrestre avvengono i terremoti. Una delle faglie più famose è quella californiana di San Andreas, che generò il forte terremoto di San Francisco del 1906.

Punti caldi (Hot spot)
Circa 30 anni fa un geofisico di nome J. Tuzo Wilson ipotizzò la teoria che nel mezzo dell’enorme placca del Pacifico c’era attività vulcanica. A quel tempo, gli scienziati pensavano che i vulcani si verificassero solo ai confini delle placche, ma nessuno poteva spiegare perché erano stati individuati anche nel mezzo di una placca tettonica. Ipotizzò la presenza di hot spot,  “punti caldi” sotto la crosta terrestre, in cui molto calore è concentrato in una piccola area e fa sciogliere la roccia sovrastante. Poiché il magma è liquido ed è più leggero della roccia circostante, “galleggia” in superficie e forza la sua via d’uscita dalle fessure nella crosta. Nel corso del tempo, a causa del continuo versamento di lava, si può formare una montagna sommersa o un vulcano, come nel caso delle isole Hawaii.

Questa immagine ha l'attributo alt vuoto; il nome del file è Tectonic_plates_hotspots-en.jpg

Legenda: (1)  margini divergenti (2) margini trasformi (3) margini convergenti (subduzione) (4) Hot Spot Hotspot (geology) – New World Encyclopedia

In sintesi, l’esplorazione dei fondali oceanici ha consentito di comprendere le dinamiche della Terra e studiare le interazioni tra le placche terrestri. Un continuo monitoraggio potrà aiutarci nel futuro a prevedere terremoti devastanti in quelle regioni in cui le faglie sono più attive.

 

 

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