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La terra è un pianeta roccioso che condivide con gli altri pianeti la medesima stora evolutiva dall'origine, avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa, fino alla formazione. Essa si trova nella fascia di abitabilità nel Sistema Solare. I materiali che la compongono sono suddivisi in tre sfere: la idrosfera, la geosfera e l'atmosfera. Le interazioni fra di essi sono oggeto dello studio di gelogi, chimici, geochimici e così via perché spsso di manifestano attraverso i fenomeni ciclici.

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T2.1 LA TEORIA DELLA TETTONICA DELLE PLACCHE

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T2.1 LA TEORIA DELLA TETTONICA DELLE PLACCHE

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I fenomeni endogeni che si manifestano in terra sono collegati alla teoria della tettonica delle placche, nata nella seconda metà del '900..

Già nella metà dell'800 si inizia ad osservare che la superficie terrestre non è uniforme e statica, come si misura? Si arriva alla conclusione che a una certa profondità nel mantello è presente una superficie di scarico ideale e che la crosta terrestre si trova in equilibrio gravitazionale pr il principio di Archimede applicato alle rocce. Questa condizione si chiama isostasia

L'equilibrio isostatico è alterato dal sovraccarico o dall'alleggerimento del peso che deve compensare. Gli aggiustamenti isostatici consistono infatti in movimenti verso l'alto e verso il basso delle masse rocciose.

La crosta può muoversi anche in orizz? Wegener e la teoria della deriva dei continenti portata avanti molto livello teorico a intuizione giusta. Pangea circondata dalla Pantalassa 225 mln di anni fa. 220 mln si separa tutto e si creano i continenti intorno a 2 milioni di anni fa. Come? X Wegener Rotazione terrestre che spinge i continenti a migrare verso l'equatore.

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Terra è dotata di un corpo magnetico generato da quattro diversi campi che interagiscono tra di loro: campo geomagnetico, campo crostale, campo esterno e campo di induzione elettromagnetica. Il 99% del corpo magnetico terrestre è costituito dal campo geomagnetico, che è di tipo dipolare e il suo asse interseca la superficie terrestra nei due poli, che sono diametralmente opposti. Il campo magnetico terrestre si estende a grande distanza nello magnetosfera e iteragisce con le particelle solari (linee di forza chiuse sul lato rivolto verso il sole, dall'altro lato allungate formano la coda magnetica). Tempeste magnetiche solari aurore polati.

Origine del campo magnetico: i paramagnetici (poco attratti), diamagnetici (non attratti), ferromagnetici (fortemente attratti). Tutti perdono una propia magnetizzaz permanenete al pnto di Curie. Teoria + accettata è di Larmor della geodinamo

Il paleomagnetismo: disciplina geologica che studia caratt del magnetismo fossile presente nelle rocce a partire dal paleocampo (campo geomagnetico presente alla loro genesi). Le rocce mantengono queste tracce per la capacità dei loro minerali ferromagnetici di allinearsi sulla linea di forza del campo durante la cosiddetta magnetizzazione primaria. Essendo il campo variabile si può assistere a delle magnetizzazioni secondarie. Due tipi di magnetizzazione primaria:

termica residua (magmatiche)

detritica residua (rocce sedimentarie)

Inversinoe di polarità del campo terrestre: Bruhnes nel 1906 studiando colate laviche scopre rocce con polarità inverse rispetto a campo magnetico attuale. Ipotesi che stipula è che il campo vada incontro a inversioni di polarità nel corso della stori. La polarità rimane costante per periodo di 10^5/6 anni detto crono.

croni ormali: quelli che presentano polarità uguali a quella del campo magnetico attuale

croni inversi: contrari

supercroni: croni eccezinalmente lunghi.

Durante questi lassi è possibile incontrare a delle inversioni improvvise dette subcroni.

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Nella terra sono presenti delle forze interne (endogene) ed esterne (esogene) che liberano calore. Il dinamismo terrestre è mosso dal calore presente emanato dall'interno (vulcani, geysers).

Il parametro per misurare il calore terrestre è il flusso di calore (quantità di calore emesso per unità di tempo e spazio, unità di m HFU). Per misurarlo serve conoscere il gradiente geotermico (aumento della temperatura ogni 100 m in profondità) e la conducibilità termica delle rocce. Il gradiente geotermico è indicato dalla geoterma (grafico).

Calore terra è originato dal calore radiogenico (nasce da decadimento radioattivo di elementi come uranio), e calore primordiale (residuo del calore prodoto all'interno del p all'inizio).

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La terra è costituita d aun nucleo metallico interno, una zona intermedia di minerali silicati densi chiamata mantello e un zona superficiale da cui l'uomo attinge le risors principali per produrre gli strumenti di uso quotidiano: la crosta terrestre. Quest'ultima è costituita da rocce e minerali.

Minerali: Corpi solidi che presentano una composizione chimica inorganica. I minerali possono essere formati da singoli elementi (nativi), o da aggregazioni di più minerali. I più comuni sono i silicati

Rocce: aggregati di minerali o di altre rocce

Magmatiche: I magmi sono classificati in base al contenuto di silice al loro interno (mafici, intermedi, felsici). Se il magma si raff in profondità e impiega mln di anni a solidificarsi parliamo di rocce intrusive (granito). Se magma scaturisce da esplosioni vulcaniche si trasforma in lava e impiega poco a raff effusive (ossidiana)

Sedimentarie: Derivano dall'accumulo e cementazione di sedimenti sciolti con diagenesi. Detritiche/Clastiche se i sedimenti derivano da smantellamento di rocce preesistenti (si accumulano strato su strato e litificano). Organogene frammenti di gusci, scheletri, parti dure che litificano. Chimiche se derivano l'accumulo di sedimenti dà vita a precipitazioni chimiche.

Metamorfiche: Sono quelle rocche che derivano dalla trasformazione di rocce preesistenti in tipologie diverse di rocce a causa della variazione di pressione o di temperatura.

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T2.3-4 LA MIGRAZIONE DEI POLI MAGNETICI + ESPANSIONE DEI FONDI OCEANICI

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T2.3-4 LA MIGRAZIONE DEI POLI MAGNETICI + ESPANSIONE DEI FONDI OCEANICI

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Dalle ricerce paleomagnetiche condotte sul confine dei continenti si notò come il campo magnetico fosse mutato nel tempo e che i poli magnetici fossero migrati. Questo però non avvenne in modo univoco, ogni continente aveva una traccia diversa. Questo è possibile se si ammette che i continenti si sono spostati nel tempo conservando nelle lorrela propria storia paleomagnetica.

Ricerche fatte sui fondali oceanici ebbero inizio nella seconda guerra mondiale (era necessario mappare il fondale per la guerra sottomarina). Questo fu permesso da invenzione sonar, che rese tutto molto più facile. Prima mappatura accurata viene fornita da Marie Tharp, i cui studi furono fondamentali per individuare le anomalie presenti nel fondale. Essa per prima cosa notò la presenza della dorsale medio-atlantica e della ricca presenza di dorsali medio-oceaniche sottomarine. Scopre anche:

Faglie che tagliano perpendicolarmente le dorsali

Seamounts

Archi vulcanici

Fosse oceaniche.

Anomalie scoperte sulle dorsali. Si nota una anomalia nella alternanza di fasci magnetici positivi e negativi paralleli tra loro. I dati paleomagnetici ottenuti tramite magnetometri dicono che quando magma fuoriesce e si raffredda i minerali ferromagnetici si depositano secondo il campo magnetico. Questo vuol dire che oceano di estende orizzontalmente e che la crosta terrestre accanto alle dorsali è più recente mentre quella più lontana è più antica--> Dimostrato dlala Glomar Challenger.

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La formazione di montagne, rocce e di tutti i fenomeni geologici si svolge in tempi lunghissimi e per questo si parla di tempo "profondo". Il problema che incontrano gli scienziati è come datare gli strati geologici della terra. 2 modi.

1. Datazione relativa: metodo più arcaico (prima metà dell'800) si basa sulla osservazione degli strati di roccia presenti nel sottosuolo (lo strato più in basso è il più vecchio ma non si di quanti anni)

2. Datazione assoluta: consiste nello studio del decadimento radioattivo che è avvenuto nei milioni/migliaia di anni che hanno modificato il sottosuolo.Gli studiosi osservano quanto di un elemento della roccia si è modificato.

Ci si chiede se aggiungere Antropocene.

Questi studi hanno permesso di ricostruire la storia della Terra, creando una scala del tempo geologico che indica quando sono avvenuti eventi importanti (come l’estinzione dei dinosauri).

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I terremoti sono causati da onde sismiche. Queste si liberano quando si verificano terremoti o sismi.

Terremoti tettonici sono scuotimenti del suolo causati tensioni presenti nelle masse rocciose producono fratture, causando la formazioni di faglie o dislocazioni di faglie già esistenti.

Teoria del rimbalzo elastico, plastico e limite di rottura: un corpo può reagire in questi tre modi.

Diagramma di sforzo-deformazionoe mostra come le masse rocciose inizialmente rispondano alle tensioni in modo elastico, poi plasticamente e infine vadano incontro alla rottura. Il punto in cui si produce la frattura in profondità= ipocentro, quello in superficie più vicino all'ipocentro=epicentro.

Al momento della rottura o della dislocazione di una faglia si sprigiona calore e onde meccaniche: onde sismiche.

Onde di volume(attraversano l'intero globo): P (primae), le particelle rocciose hanno un andamento longitudinale rispetto alla propagazione dell'onda, S (secundae) le particelle rocciose hanno un andamento perpendicolare alla propagazione.

Onde di superficie(si propagano solo in superficie): Onde L. Onde di Love Producono vibrazioni sul piano orizzontale. Onde di Rayleigh inducono vibrazioni ellittiche.

Ogni anno centinaia di migliaia di terremoti ma noi ne avvertiamo solo pochi. Sismografi: strumenti che misurano l'andamento nel tempo delle vibrazioni del suolo. I sismografi producono sismogrammi. Ogni stazione ne ha 3: 2 registrano movimenti orizz, uno verticali.

Scala Mercalli: valuta effetti su ambiente naturale e antropico

La Scala Richter, ideata nel 1935, misura la magnitudo di un terremoto, cioè quanta energia viene liberata. Richter osservò che l’ampiezza delle oscillazioni registrate dai sismografi cresceva in modo regolare, così propose una scala logaritmica: ogni aumento di un grado corrisponde a un’oscillazione 10 volte più ampia.

Oltre alla magnitudo, i sismologi considerano anche l’accelerazione orizzontale del suolo, che misura quanto il terreno si muove lateralmente durante un terremoto. Questo parametro è fondamentale per l’edilizia antisismica e serve a creare le carte di pericolosità sismica.

Tuttavia, gli effetti reali di un sisma variano a seconda dei materiali presenti nel sottosuolo: per esempio, le onde sismiche si comportano in modo diverso se passano attraverso rocce compatte o sedimenti sciolti. Per questo motivo si studiano gli effetti locali, chiamati effetti di sito, che vengono analizzati con la microzonazione sismica. Questa tecnica aiuta a valutare meglio il rischio sismico in un territorio specifico, utile per costruire in modo sicuro.

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Le onde sismiche (soprattutto le onde di volume, cioè P e S) sono anche fondamentali per studiare l’interno della Terra. Analizzando il tempo di propagazione di queste onde, si può capire la natura dei materiali attraversati (densità, rigidità, ecc.), cioè le proprietà reologiche.

Quando le onde sismiche incontrano materiali diversi, subiscono riflessione, rifrazione o si fermano, indicando la presenza di superfici di discontinuità all’interno della Terra. Le principali sono:

Discontinuità di Mohorovicic (Moho): tra crosta e mantello, dove le onde accelerano per il passaggio a materiali più densi (da graniti a peridotiti).

Discontinuità di Gutenberg: tra mantello e nucleo esterno, dove le onde P rallentano e le onde S si fermano (il nucleo esterno è liquido).

Discontinuità di Lehmann: tra nucleo esterno e nucleo interno, dove le onde P accelerano e le onde S riappaiono per effetto di diffrazione.

Esistono anche zone particolari:

Zona a bassa velocità: le onde rallentano.

Zona di transizione: segnala il passaggio al mantello inferiore.

Zona d’ombra sismica: una regione in cui le onde sismiche non arrivano direttamente, segno della presenza del nucleo liquido. Questo fenomeno, insieme allo studio delle oscillazioni libere della Terra (una sorta di risonanza dopo un sisma), ha confermato nel 1970 l’esistenza del nucleo interno solido.

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La litosfera non è un involucro rigido ma è frammentata e mobile. Essa è come un mosaico incompleto, che disponde di 7 placche principal, 10 minori e 50 micro-placche. Esse possono essere:

Placche ooceanche, hanno una struttura costituita intermanete da litosfera oceanica

Placche continentali, hanno una struttura costituita unicamente da litosfera continentale

Placche miste, tutte e due (Africa).

Le placche sono mobili e presentano ognuna un proprio asse di rotazione. Il loro movimento è diverso, hanno poli e velocità di rotaz diverse. Tra placche diverse sussistono moti reciprochi. Punti di incontro delle placche= margini. Zone strette e alllungate dove si incontrano placche. Sono sede di fenomeni geo.

Divergenti

Convergenti

Transformi (Slittano lateralmente)

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Due margini divergenti: A livello di un margine divergente oceanico le due placche si estendono a partire dalle dorsali. Il processo avviene in tre fasi:

1. Produzione di magma basaltico che scaturisce dalle dorsali.

2. Parte del magma si deposita sulla crosta oceanica e parte erutta all'esterno.

3. La lava e il magma si solidificano e generano una nuova crosta oceanica che spinge quella più vecchia orizzontalmente. Il verso che assumono i fasci di magma dipendono dalle variazioni del campo magnetico.

Due margini convergenti:

1. Incontro tra margine oceanico e margine continentale di due placche. Il margine oceanico (più fine e denso) si immerge sotto il margine continentale (più spesso e meno denso). Tale fenomeno è chiamato subduzione e crea una fossa oceanica che si estende per tutta la lunghezza della subduzione. L'incontro dà vita al sistema arco-fossa, insieme di strutture. I sedimenti non sprofondano ma si riuniscono ai margini del continente formando il prisma di accrezione. L'incontro genera pressioni tra le masse rocciose e genera terremoti. Ipocentri vicini alla subduzione e profondi rispetto al continente. Si allineano sul piano Benioff. Vicino all'argine continentale nascnono archi magmatici, una serie di vulcani esplosivi. La placca oceanica si fonde con la astenosfera e si fonde generando magma.

2. Incontro tra placche oceaniche: Tra le due a subdurre è la più veloce. Si crea piano di Benioff meno inclinato e fossa più profonda. Risultato collisione è nascita di isole vulcaniche insulari.

3. Incontro tra placche continentali: Inizialmente una catena subduce sotto l'altra ma infine le due collidono. L'oceano si chiude e i sedimenti si raccolgono sul fondo. La placca oceanica viene riassorbita dal mantello e come risultato si ha catena montuosa corrugata.

Margini transformi:

Dorsali non nascono continue ma spezzate da interruzioni perpendicolari chiamate falle. Le dorsali sono segmenti. Le faglie sono attive solo nella parte centrale e nascono dalla formazione di due placche che scivolando l'una sull'altra lateralmente generano frizione.

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Processo diviso in tre fasi:

1. Rifting Continentale: Dall'astenosfera risale materiale caldo che spinge la placca continentale e crea un rigonfiamento. C'è la possibilità che si creino fratture della crosta chiamate rift valley. Rimangono zone rialzate chiamate pilastri mentre dentro il rift si può creare un braccio di mare poco profondo. Il processo può anche non continuare (Gran Rift Valley).

2. Se il bacino si riempie inizia a formarsi una dorsale oceanica da cui inizia a scaturire magma che spinge la crosta vecchia orizzontalmente e allarga. Ai lati coste con sedimeti

3. Espansione oceanica: il bacino aggiunge condizioni oceaniche con presenza di dorsale medio-oceanico.