1. Come si è formato e come evolve il paesaggio terrestre? A queste domande sono state date diverse risposte, attraverso la formulazione di teorie fissiste evoluzioniste

2. Teorie fissiste La distribuzione delle terre e dei mari è sempre stata così come la vediamo oggi ; gli unici movimenti, in grado di giustificare la formazione delle montagne, sono stati quelli dovuti alle spinte isostatiche . Alcune catene molto antiche si sono formate in seguito al raffreddamento della crosta primordiale

3. Alcuni grandi pensatori del passato Platone E alcuni poeti Lucrezio e Ovidio Avevano intuito il grande divenire del nostro pianeta

5. Teorie mobiliste possiamo far risalire l e prime considerazioni circa una evoluzione della superficie terrestre, in conseguenza ad uno spostamento anche orizzontale delle masse continentali, alla fine del XVI sec . quando i primi cartografi moderni notarono un certo “accordo” tra il profilo delle coste delle Americhe e le coste dell’Africa e dell’Europa

7. Anche BACONE nel 1620, aveva sottolineato la strana convergenza morfologica tra le coste atlantiche americane e africane.

15. Lo sprofondamento dei ponti continentali sarebbe stato legato alla contrazione della Terra dovuta al suo rapido raffreddamento ponti continentali avrebbero un tempo unito i vari continenti e successivamente sarebbero sprofondati nell’oceano. 1. Ipotesi dei ponti continentali

17. Si basavano sull’evidenza di una diversa composizione dei continenti , costituiti da materiale meno denso, SIAL e dei fondali oceanici, SIMA. Queste osservazioni portarono l’americano J.D.Dana a formulare l’ipotesi del CONTRAZIONISMO secondo la quale la Terra, in via di raffreddamento, si sarebbe contratta e avrebbe generato, per arricciamento, le montagne. Le prime teorie orogenetiche L’erosione delle rocce zone sollevate e la successiva deposizione dei sedimenti nelle depressioni marine, avrebbero originato le GEOSINCLINALI, enormi prismi sedimentari . Le pressioni laterali dei continenti avrebbero piegato e fatto riemergere i sedimenti. Secondo E. Suess nel corso della progressiva contrazione e solidificazione della massa fusa, i materiali più leggeri si sarebbero spostati verso la superficie dando origine ad una crosta meno densa di SIAL, mentre al di sotto vi sarebbero state rocce più dense, dette SIMA perché ricche di magnesio, ferro e calcio.

21. Prove favoreoli alle teorie mobiliste a. combaciabilità dei margini continentali b. Continuità delle strutture geologiche c. Distribuzione delle specie fossili d. Distribuzione delle rocce indicatrici del clima e. Geodetiche

22. a. combaciabilità dei margini continentali Considerando le linee di costa l’incastro è meno preciso di quanto volesse far credere Wegener Ma se si considera il margine esterno della piattaforma continentale le incongruenze si riducono Edward Bullard utilizzando l’isobata -600 ottenne un incastro migliore Per far aderire le due Americhe bisogna eliminare l’America centrale, ma ciò non è un problema perché le rocce vulcaniche che le compongono sono più giovani dei due continenti

24. Secondo Wegener l’attrito causato dallo scorrere dei continenti sulla crosta oceanica provocava corrugamenti sul fronte avanzante dei continenti (catene tipo Ande o Montagne Rocciose) e la collisione tra due continenti dava luogo a corrugamenti più intensi (catene tipo Alpi e Himalaia).

29. Ma all’inizio degli anni ’30 una rivoluzionaria e geniale intuizione di Arthur Holmes riaprì la discussione sulle dinamiche all’origine delle morfologie terrestri La teoria di Wegener fu accolta con molto scetticismo e abbandonata negli anni ’20 .

30. 1930 Il geologo inglese Arthur Holmes (1890-1965), basandosi su studi di sismica applicata al mantello , ipotizzò che un mantello non completamente solido e molto duttile potesse essere soggetto a circolazione convettiva; 1940 Il sismologo statunitense Hugo Benj ö ff (1899-1968) osserva che la distribuzione di vulcani e terremoti è correlata, e che essi si concentrano soprattutto lungo i margini dei continenti; inoltre osserva che i sismi profondi disegnano un piano inclinato sotto le principali aree vulcaniche, noto oggi come piano di Benj ö ff.  la parte superiore delle celle convettive del mantello avrebbe potuto fornire la spinta necessaria al movimento dei continenti.

31. Indagini sismiche: scoperta dello strato LVL

34. Lo studio dei fondali oceanici di Arthur Hess Al termine della guerra Hess continuò i rilievi dei fondali oceanici e scoprì che sul fondo degli oceani un'unica, grande e continua dorsale oceanica lunga circa 80.000 chilometri si estende dall'estremo nord fino a sud dell'Atlantico; aggira l'Africa, attraversa l'Oceano Indiano, passa tra l'Australia e Antartide fino alla sponda americana dell'Oceano Pacifico a sud della California.

36. Esplorazioni geofisiche

40. Modello teorico della formazione delle bande magnetiche: nuova crosta oceanica si forma continuamente dalle creste della dorsale, solidifica ed allontanandosi con l’espansione del fondale dalla cresta diventa sempre più vecchia. Scoperta del paleomagnetismo

50. Le 12 principali placche litosferiche

53. Margini costruttivi Margini divergenti

56. 3. il fondo della rift si riempie progressivamente di sedimenti ed è spesso occupato da fiumi e laghi;

58. 6. lungo uno di questi la litosfera si spacca riducendo velocemente la pressione e favorendo la formazione di plateaux basaltici; Crosta continentale Eruzioni basaltiche Mantello

60. 9. questa risalita provoca un ulteriore allargamento della fossa e l’abbassamento del suo fondo, dove riescono ad arrivare le acque del mare; 8. inizia la risalita diapirica del mantello che solleva l’altro lato del piano di taglio;

61. 10. l’allargamento porta in superficie il mantello superiore; 11. lo scivolamento continua finche l’apice del diapiro diventa l’asse centrale della fossa;

62. 12. dal diapiro si forma il pavimento oceanico e le due spalle della fossa diventano margini continentali passivi.

63. 2000 – 3000 km 2 – 3 km Rift valley

64. I basalti sono le rocce più comuni della crosta, soprattutto a causa della costante attività ignea delle zone di distensione medio-oceaniche. MORB = Mid-Ocean Ridge Basalts (basalti di cresta medio-oceanica) Litosfera Astenosfera Crosta oceanica Fessura attraverso la crosta oceanica Magma con minerali femici Basalti più vecchi Rocce ultrafemiche più vecchie

65. Il profilo trasversale della dorsale è simmetrico, la base è larga mediamente circa 2000 – 3000 km, la cresta si eleva mediamente rispetto alle piane circostanti di circa 2 – 3 km. Al centro della dorsale vi è una zona ribassata, detta rift valley , larga in media circa 20 km e profonda alcune centinaia di metri I fianchi sono accidentati per la presenza di rilievi e scarpate; nell’insieme però la loro pendenza è debolissima, circa 1° La rift valley è sede diffusa di intenso vulcanismo basaltico. Isolati vulcani basaltici si possono avere talvolta anche sui fianchi della dorsale 2000 – 3000 km 2 – 3 km Rift valley

66. Lungo la rift valley il gradiente geotermico è molto superiore alla media. L’elevazione della dorsale è globalmente dovuta ad intumescenza termica , allontanandosi dall’asse la temperatura cala ed il rilievo quindi si abbassa.

67. La distribuzione delle principali Dorsali Medio-Oceaniche Dorsale medio atlantica Dorsale indiana Dorsale est-pacifica

68. NASA/TSADO/Tom Stack Fig. 10.26

70. Wildrose Graben, Southern California

72. sfenocasma.

74. Rift africana

84. Le lave a cuscino (pillow lavas) si formano quando i flussi di lava si formano in ambiente marino e sono sottoposti ad elevata pressione idrostatica Estrusioni subaquee Pressione Idrostatica Risalita di magma

85. Quello che avviene in profondità Quello che vediamo in superficie (suite ofiolitiche)

86. L’asse della dorsale è frequentemente dislocato orizzontalmente da faglie trasformi . Lungo le porzioni attive di tali faglie (comprese tra due segmenti di dorsale) si hanno frequenti sismi superficiali Alcune faglie trasformi sono così lunghe da arrivare ad incidere i margini dei continenti

87. PIANE ABISSALI Sono le porzioni più vaste e monotone dei fondali, la cui profondità media è di circa 4000 m. L’unica attività geologica è una lentissima sedimentazione. Lo spessore dei sedimenti è limitato e si riduce andando verso il centro dell’oceano; il ridotto spessore non produce carico sufficiente per avviare la diagenesi. I deposti sono di due tipologie: In alcune porzioni delle piane abissali si ritrovano vulcani sottomarini spenti, detti anche guyot , che talvolta si presentano allineati in catene Calcari pelagici : derivano dai gusci di microrganismi planctonici che si depositano alla velocità di circa 2 – 4 cm/1000 anni Argille rosse : sedimenti terrigeni che si depositano alla velocità di circa 1 mm/1000 anni

88. guyot

89. Le ofioliti e la formazione della crosta oceanica Peridotidi stratificate max 1km ~ 4,8 km Peridotidi massicce Gabbri + filoni di diabase Gabbri - dicchi Basalti a pillow Sedimenti marini

91. Ipocentri poco profondi fra i due tronconi di dorsale

92. passivi MARGINI CONTINENTALI Sono i confini tra continente ed oceano; sono caratterizzati da situazioni geologiche differenti che si raggruppano in tre tipi: con subduzione collisionali attivi

93. Margini continentali passivi Sono zone geologicamente inattive, nelle quali si verifica esclusivamente la sedimentazione indisturbata dei detriti continentali. Ne sono esempio i margini dei continenti che si affacciano sui due lati dell’Oceano Atlantico.

94. Piattaforma continentale, scarpata e fondale oceanico Piattaforma continentale I continenti non terminano con la linea di costa, ma continuano con una zona di pendenza moderata [1 - 2%] che arriva ad una profondità massima di circa 200m detta Piattaforma Continentale . La Piattaforma continentale termina con una zona più ripida [4 - 5%] detta Scarpata Oceanica che immette nel vero fondo oceanico oltre i 2000 metri di profondità. 0 metri -200 metri -2000 metri

95. La piattaforma continentale è posta su crosta continentale ed è formata in parte proprio dall’accumulo dei sedimenti provenienti dal continente piattaforma continentale Il confine tra continente ed oceano si trova a circa metà della scarpata continentale piattaforma scarpata piana abissale

96. La piattaforma continentale può avere ampiezza variabile. In alcuni casi (vedi ad es. Mare del Nord) è sede di importanti giacimenti petroliferi Il mar Adriatico è solo piattaforma

99. A. subsidenza durante la fase di rift B. subsidenza dopo l’apertura dell’oceano A e B mostrano la subsidenza a varie distanze dall’asse della dorsale

101. Giunte in fondo alla scarpata rallentano e depositano il loro carico di sedimenti formando conoidi sottomarine Le correnti di torbidità possono incidere profondi canyon lungo la scarpata

103. Gita a Tossignano: LA VENA DEL GESSO

104. Margini convergenti Con subduzione collisionali distruttivi

106. La distribuzione delle principali Fosse Oceaniche Fossa delle Cayman Fossa del Perù e di Atacama –8000m Fossa del Giappone –10500m Fossa delle Marianne –11022m Fossa delle Filippine –10497m Fossa di Giava –7450m Fossa delle Aleutine –7800m Fossa dell’America Centrale Fossa di Tonga - 10800 m

110. In regioni come il Giappone, Indonesia ed America centrale la crosta è sottile e le lave sono dominate da andesiti. Isole di arco In profondità, il trasferimento di calore verso l’alto genera metamorfismo regionale Crosta oceanica Fossa Prisma accrezionale Bacino di avanfossa Isole di arco vulcanico Regione di retroarco Livello del mare Litosfera Astenosfera Terremoti Magma 100 km

111. Teoria del roll-back nella genesi del retroarco  zona di distensione crostale prodotta dal fatto che la placca subducente si incurva verso il basso, nel fare ciò la zona di cerniera arretra allontanandosi dall’arco che seguendola apre dietro di sé un rift e un piccolo bacino oceanico

114. Margini continentali attivi Sono zone geologicamente dinamiche, nelle quali si verifica terremoti ed eruzioni vulcaniche esplosive. Ne sono esempio i margini dei continenti affacciati sull’Oceano Pacifico. Dal lato oceanico c’è sempre una fossa , profonda depressione del fondale, stretta, allungata e con pianta arcuata. Le fosse sono aree fredde, ove si registrano i più bassi gradienti geotermici (10°C/km) 1400 55 10,8 Tonga 1450 90 8,4 Sandwich 1550 120 8,4 Porto Rico 1400 60 10,5 Filippine 5900 100 8,1 Perù Cile 2800 40 6,7 Messico 2550 70 11,0 Marianne 2200 120 10,5 Curili 4500 80 7,5 Giava 800 100 8,4 Giappone 3700 50 7,7 Aleutine Lung. Amp. Prof. Fossa (misure in km)

117. Magmatismo di margine continentale Grossi plutoni granitoidi sono tra le caratteristiche della crosta inspessita durante la formazione delle catene montuose. Livello del mare Crosta oceanica Rocce sedimentarie Mixing di magma Crosta continentale Plutoni granitoidi Litosfera oceanica Mantello (rigido) Basalti Alcune rocce sedimentarie possono essere trasportate in profondità e fondere lungo le zone di subduzione Fusione del basalto oceanico kilometri Astenosfera (mantello) Magma felsico Litosfera continentale Astenosfera Deidratazione della crosta oceanica Magma femico Fusione parziale di crosta felsica

118. Incremento di flusso di calore proveniente dal mantello Trasformazioni chimico-fisiche esotermiche Decadimento di isotopi radioattivi attrito

120. Fossa Aleutiana

121. - il sistema si caratterizza per la formazione di una zona di notevole raccorciamento Fase terminale della subduzione con collisione continentale e chiusura del bacino oceanico 3) Convergenza continente-oceano (Taiwan)

122. Sezione schematica di un margine continentale di tipo oceano-oceano o di tipo continente-oceano, con formazione di un bacino di retroarco

123. - la bassa densità delle rocce della crosta continentale impedisce la loro subduzione, per cui quando crosta continentale giunge in corrispondenza della fossa va a collidere con la crosta continentale della placca antistante generando complesse strutture orogeniche Margini convergenti collisionali 4) Convergenza continente-continente (Himalaia, Alpi, Urali) - il piano di Benjöff è assente, o, nelle fasi iniziali della collisione, permane come lembo residuo sottostante l’orogene

126. Sezione schematica della collisione tra India ed Eurasia, con formazione dell’orogene himalaiano Il continente indiano è penetrato così profondamente in quello asiatico da provocare l’estrusione laterale della Cina verso Est La collisione della placca araba contro l’Asia ha provocato l’estrusione della Turchia verso Ovest

131. Distribuzione mondiale delle principali faglie trasformi intraoceaniche

133. La faglia di San Andreas, con la distribuzione dei principali terremoti Scorrimento della placca pacifica rispetto a quella nordamericana lungo un fascio di faglie subparallele, di cui la più nota è la faglia di San Andreas

134. La faglia di San Andreas

136. Placche litosferiche

143. Migrazione apparente dei poli, ogni continente traccia un percorso diverso

144. Oltre ala magnetizzazione termorimanente esiste anche una magnetizzazione detritica rimanente

148. Modello di Terra in espansione: un modello alternativo alla tettonica delle placche

149. Una teoria globale dei fenomeni geologici, basata sull’idea fondamentale di una Terra in espansione è andata sviluppandosi contemporaneamente all’affermarsi della teoria della tettonica delle placche, senza comunque mai acquistare sufficiente credito da poter realmente competere con essa. I contributi maggiori si devono a Carey (1954 e 1970). Carey propone che una crosta continua non fratturata abbia originariamente rivestito una Terra più piccola dell’attuale. La successiva espansione della Terra avrebbe originato 8 poligoni analoghi alle placche litosferiche. Carey ritiene che il tasso di formazione di nuova litosfera in corrispondenza delle dorsali oceaniche sia di gran lunga superiore a qualsiasi tasso di consunzione e che la superficie totale della Terra sia in aumento . Egli inoltre ritiene che la distribuzione degli ipocentri dei terremoti su un piano inclinato sia dovuta all’apertura di tante fratture di tensione verticali. La teoria della Terra in espansione

152. In definitiva si sostiene che la teoria universalmente accettata debba essere quella che meglio spieghi o approssimi l’insieme di tutte le osservazioni disponibili. Così seppure la teoria della Terra in espansione possa fornire alcune spiegazioni alternative essa sembra oggi spiegare meno bene della teoria della tettonica delle placche l’insieme dei fenomeni osservati.

155. Plume di mantello: Punti caldi nella crosta Vulcani o catene di vulcani isolati come le isole Hawaii sono in genere ricondotti ad un’attività di plume. I Plume (pennacchi) si originano nel mantello profondo e non sono legati alla geometria delle placche continentali. Basalti Fusione parziale Litosfera continentale rigonfiata ed assottigliata Testa del Plume di mantello Mantello caldo, solido che risale dal mantello profondo

157. L'arcipelago Hawaiiano è un allineamento di centri eruttivi generatosi per lo spostamento della zolla pacifica su un hot-spot. Punti caldi Questa particolare geometria può essere spiegata immaginando una sorgente magmatica fissa, posta al di sotto di una placca litosferica in migrazione.

162. Lo strato “D” Essendo il nucleo esterno fluido e più caldo del mantello si verificano particolari disomogeneità con gli strati più profondi di quest’ultimo. Il gradiente di temperatura in questo strato è più alto che nel mantello soprastante. Questo strato è lo strato “D”, ha uno spessore di 100-200 km e ogni tanto diventa instabile generando i superplume .

165. I superplume freddi Le placche litosferiche che vanno in subduzione sono fredde, si disidratano e perdono alcuni elementi chimici. Spesso ristagnano a circa 660 km, dove si comprimono plasticamente ed aumentano di densità. Appesantite scendono, sotto forma di pennacchio freddo, fino alla base del mantello. La sottrazione di calore al nucleo esterno e gli scambi chimici causano l’instabilità dello strato D che genera i superplume caldi.

169. Distribuzione dei vulcani

170. Distacco Africa-Sud America, 195.000.000 a. antartide-australia-india 65.000.000 a. N.America-Eurasia 50.000.000 a.

171. T1 T1 T1 T1 tilliti Cappa glaciale estesa a quasi tutto l’emisfero sud in contrasto con paleoclima tropicale di emisfero nord Clima tropicale-foreste di felci >>> futuro carbone fossile Per spiegare la presenza di tilliti coeve si può ipotizzare una

172. Pangea e panthalassa laurasia gondwana Calotta glaciale limitata a blocchi continentali ravvicinati nella pangea segue separazione dei continenti

173. Pangea e panthalassa Calotta glaciale limitata a blocchi continentali ravvicinati nella pangea segue separazione dei continenti T1 Separazione dopo la glaciazione del permiano

174. T1 T1 F1 F1 f1 f1 Fossili antichi F1 Fossili recenti f1 Ipotesi di ponti transcontinentali che permettono la comunicazione, migrazione,scambio di organismi tra continenti diversi Molto improbabili, date le distanze, e non ci sono prove della loro scomparsa nel fondo oceanico Non ammessa comparsa della stessa specie in luoghi-tempi diversi

175. T1 T1 Fossili antichi F1 Fossili recenti f1 Esempi di fossili di organismi che non possono spostarsi in ambiente marino : glossopteris cynognathus mesosaurus

176. T1 T1 f1 f1 Fossili antichi F1 Fossili recenti f1 Continenti uniti, permettono diffusione di organismi F1 una volta separati, altre specie compaiono e si evolvono separatamente nei vari continenti, e quindi fossili più recenti f1 diversi nei vari continenti F1 F1 F1

177. T1 T1 Fossili antichi F1 Fossili recenti f1 Continenti uniti, permettono diffusione di organismi F1 una volta separati, altre specie compaiono e si evolvono separatamente nei vari continenti, e quindi fossili più recenti f1 diversi nei vari continenti f1 F1 f1 F1

178. T1 Fossili antichi F1 Fossili recenti f1 Continenti uniti, permettono diffusione di organismi F1 una volta separati, altre specie compaiono e si evolvono separatamente nei vari continenti, e quindi fossili più recenti f1 diversi nei vari continenti

179. T1 T1 f1 f1 Fossili antichi F1 Fossili recenti f1 Continenti uniti, permettono diffusione di organismi F1 una volta separati, altre specie compaiono e si evolvono separatamente nei vari continenti, e quindi fossili più recenti f1 diversi nei vari continenti F1 F1

180. T1 T1 orogeni Gruppi montagnosi coevi, con stesse caratteristiche tettoniche mineralogiche su continenenti diversi:improbabile una formazione di montagne coeve con le stesse caratteristiche

181. T1 T1 orogeni Più comprensibile se continenti uniti, creazione delle montagne e successiva separazione dei continenti

182. Distacco Africa-Sud America, 195.000.000 a. antartide-australia-india 65.000.000 a. N.America-Eurasia 50.000.000 a.

183. Orogenesi caledoniana

189. LE OROGENESI CENOZOICHE L'OROGENESI ALPINO-HIMALAYANA E L’OROGENESI ANDINA

197. http://ftp.dipteris.unige.it/geofisica/ITA/DID/tettonica.html Sito dell’università di Genova con belle immagini http://www.comune.modena.it/scuole/carducci/monti/tettonica/intro_tettonica.htm Sito di una scuola di Modena con pagine sulla tettonica delle placche Siti in inglese sulla tettonica delle placche http://master.ph.utexas.edu/vicki/studW.htm#1620 Sito dell’università del Texas, completo e ricco di immagini http://www.uky.edu/ArtsSciences/Geology/webdogs/plates/reconstructions.html Sito con mappe animate dei movimenti della Pangea http://www.ruf.rice.edu/~leeman/billarcmaps.html Sito dedicato ai margini convergenti e alle zone di subduzione con splendide immagini http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html Sito che sviluppa ampiamente il punto di vista storico http://webspinners.com/dlblanc/tectonic/ptABCs.shtml L’ABC della tettonica delle placche

198. http://geollab.jmu.edu/Fichter/PlateTect/ Sito generale sulla tettonica delle placche con note per l’insegnante http://oceanography.geol.ucsb.edu/Support/ODP/TeachersMan.html Manuale di geologia per gli insegnanti con una capitolo sulla tetonica delle placche http://pubs.usgs.gov/publications/text/wegener.html La biografia di Wegener http://www.gps.caltech.edu/~gurnis/Movies/movies-more.html Sito con filmati in formato .mpg sulla convezione nel mantello http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Launchpad/8098/3.htm sito sulla teoria della Terra in espansione di Carey http://www.wincom.net/earthexp/n/navmain.htm altro sito sulla Terra in espansione http://www.3rivers.net/~dbaker/plate_tec/plate9.htm sito sui terranes http://www.geology.gov.yk.ca/publications/summaries/framework.html Programma di ricerca sui terranes dello Yukon

199. http://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm Ricostruzioni del moto delle placche http://www.earth.nwu.edu/individ/seth/107/ Sito sulla tettonica delle placche con belle immagini http://www-sst.unil.ch/research/seismic/w_alps.htm Sito sulla geologia delle Alpi http://newmedia.avs.uakron.edu/geology/ge/ch/pte/tpb.htm margini trasformi http://www.sprl.umich.edu/GCL/paper_to_html/gaia.html l’ipotesi Gaia http://www.pibburns.com/catastro.htm sito sul catastrofismo http://www.gp.terra.unimi.it/giornateassereto/assereto.html Le giornate assereto, la ricerca presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università degli Studi di Milano, seminari aperti a tutti