La tettonica a placche

di Elena Roma

LA NASCITA DELLA TEORIA:

Grazie ai progressi tecnologici e scientifici degli ultimi 50 anni circa e all’intensa attività di ricerca oceanografica, si sono potuti raccogliere moltissimi dati riguardanti i fondali, la geologia, l’attività sismica e il magnetismo. Grazie a queste scoperte si è potuti arrivare alla completa riformulazione della teoria della deriva dei continenti, ottenendone un’altra del tutto differente detta teoria della tettonica a placche.
Essa nacque dall’apporto di diversi scienziati:

• Harry Hess: nel 1962 egli cerco di rispondere a 2 principali domande: se gli oceani esistono immutati da quasi 4 miliardi di anni, perché i sedimenti sui loro fondali sono così scarsi? E perché nei sedimenti non esistono fossili con età superiore ai 180 milioni di anni? Secondo lui la risposta stava nel fatto che la crosta oceanica continua a riciclarsi secondo la sua teoria dell’espansione dei fondali oceanici. Essa ipotizza che nel centro delle dorsali si formi continuamente nuova crosta grazie dal consolidamenti di materiale proveniente dai livelli più profondi, che questo sposti e spinga lateralmente il materiale già esistente che sprofonda nelle fosse oceaniche ai margini dei continenti, creando così un continuo ricambio di crosta oceanica. Ciò non implicava per forza la deriva dei continenti ma la poteva spiegare meglio.

• Robert Dietz: contemporaneamente a Hess egli tentò di spiegare l’allontanamento dalle Americhe dall’Eurasia e dall’Africa pensano che fosse dovuto all’espansione del fondale oceanico tra esse, ma così la superficie di scorrimento doveva trovarsi alla base della litosfera e non alla base della crosta come diceva Wegner, la causa dei movimenti era quindi da attribuire ai moti convettivi del mantello.

• Drummond Matthews e Frederick Vine: diedero la prova decisiva dell’espansione dei fondali oceanici e della formazione di nuova crosta terrestre interpretando correttamente delle anomalie magnetiche, disposte in bande specularmente simmetriche, rilevate sopra la dorsale pacifica.

• Tuzo Wilson: nel 1963 scoprì l’esistenza delle faglie trasformi che dividono in segmenti le dorsali oceaniche ed elaborò la teoria dei punti caldi in quanto vi erano alcuni punti all’interno delle placche in cui l’attività magmatica era persistente nel tempo.

Successivamente vi fu la scoperta del piano di Benioff dove si concentravano sempre gli ipocentri in una fossa e quella del fatto che il pavimento oceanico diventa sempre più vecchi man mano che ci si allontana dalle dorsali. Queste importati scoperte avvalorarono l’ipotesi si Hess e misero tutti i fenomeni della dinamica terrestre in un unico modello globale

I FONDAMENTI DELLA TEORIA:

Secondo la teoria della placche:

1. la litosfera non è continua, ma è formata da frammenti di varie dimensioni dette placche o zolle, da alcuna placche minori e da altre microplacche. Si distinguono 6 placche maggiori:

• Eurasiatica;

• Africana;

• Americana;

• Indoaustarliana;

• Pacifica;

• Antartica.

2. la placche non coincidono con i continenti ma possono essere formate da:

• solo litosfera oceanica (crosta oceanica + mantello superiore);

• solo litosfera continentale (crosta continentale + mantello superore);

• entrambi i tipi di litosfera.

3. ognuna di queste placche si muove in modo indipendente dalle altre, è rigida e relativamente inerte;

4. la maggior parte delle attività dinamiche della litosfera si concentra ai margini delle placche dove queste interagiscono con i margini della altre.

5. vi sono 4 tipi di margini tra placche:

• margini divergenti o costruttivi: si genera nuova crosta da una dorsale oceanica man mano che i margini si allontanano;

• margini convergenti o distruttivi: la crosta viene distrutta perché una placca sprofonda al di sotto di un’altra in una fossa oceanica (subduzione);

• margini trasformi o conservativi:la crosta né si forma né si distrugge, le 2 placche scivolano orizzontalmente lungo una faglia trasforme;

• zone di limite di placca: aree dove i limiti di placca non sono ben definiti. Interagiscono almeno 2 grandi placche a altre placche più piccole, perciò i movimenti e le deformazioni non sono facilmente definibili;

6. ciascun margine presenta delle caratteristiche particolari che permettono di distinguerlo degli altri:

• il tipo di deformazioni e metamorfismo delle rocce;

• la composizione chimica dei magmi;

• l’attività sismica;

• il tipo di sedimentazione e di giacimenti minerali presenti;

• il flusso termico;

• le anomalie di gravità e magnetiche;

• ecc

7. una placca può essere delimitata da margini di diverso tipo (giunzioni triple);

8. i margini di una placca e la sua tipologia vengono facilmente individuati con lo studio della distribuzione degli ipocentri in estensione e in profondità:

• margini divergenti: stretti allineamenti di ipocentri poco profondi, intensa attività effusiva, elevato flusso di calore, l’origine dei sismi è il movimento del magma in risalita;

• margini trasformi: sismi superficiali ma con più elevata energia, nessuna attività vulcanica;

• margini divergenti: terremoti superficiali sulla fossa oceanica, ma sempre + profondi man mano che ci si allontana da essa (piano di Benioff).

• Zone di limite di placca: ipocentri di varia profondità disposti su ampie fasce che attraversano la crosta continentale.

MARGINI CONTINENTALI DIVERGENTI O COSTRUTTIVI:

Rift Valley (Rift intraplacca):

Il termine indica quelle zone di crosta continentale in cui agiscono delle forze distensive, che possono portare all’apertura di un nuovo oceano. La loro formazione avviene in alcune fasi:

1. una risalita di materiale caldo dal mantello, che si accumula sotto la crosta, fa si che questa si espanda verso l’alto e si fratturi, le rocce della frattura tendono a scivolare lateralmente;
2. la distensione provoca l’assottigliamento della litosfera e lo sprofondamento di grossi blocchi crostali nelle faglie con la formazione di una fossa tettonica (rift valley);
3. il fondo di essa si riempie progressivamente di sedimenti ed è spesso occupato da laghi;
4. la continua risalita di materiale caldo dal mantello riscalda i sedimenti sovrastanti che fondono in parte formando magmi acidi all’interno della fossa;
5. intanto nella litosfera si formano piani di taglio disposti in due sistemi ortogonali;
6. lungo uno di questi la litosfera si spacca riducendo velocemente la pressione e favorendo la formazione di plateaux basaltici;
7. su un lato del piano di taglio si formano, in superficie, faglie distensive che hanno piani obliqui nello stesso senso del piano di taglio;
8. inizia la risalita diapirica del mantello che solleva l’altro lato del piano di taglio;
9. questa risalita provoca un ulteriore allargamento della fossa e l’abbassamento del suo fondo, dove riescono ad arrivare le acque del mare;
10. l’allargamento parta in superficie il mantello superiore;
11. lo scivolamento continua finche l’apice del diapiro diventa lasse centrale della fossa;
12. dal diapiro si forma il pavimento oceanico e le due spalle della fossa diventano margini continentali passivi.

Quando questo processo non si completa, ma si ferma allo stadio di rift valley si parla di rift abortito o aulacogeno. Per far si che si formi un oceano, infatti, le spaccature di più punti caldi si devono congiungere e saldare assieme, ma quando la crosta si frattura da un punto caldo si formano radicalmente più spaccature. Non tutte andranno a formare un oceano, ma rimarranno rift valley.
In alcuni casi l’apertura di un nuovo oceano è il risultato di una rotazione di una placca continentale o di una sua parte: la rotazione provoca un’apertura a forbice della litosfera continentale dando origine ad un’area oceanica a forma triangolare detta sfenocasma.

Le dorsali oceaniche:

Sono lunghe catene di monti sottomarini. Il loro asse centrale è il punto in cui due placche si dividono ed è una rift valley. Lo spazio vuoto che si crea viene riempito da magma proveniente dal mantello che si solidifica trasformandosi in una nuova porzione di litosfera oceanica, essa si frattura nuovamente e così via con un processo continuo.
Questo processo è causa dell’espansione del fondo oceanico e della tipica forma che prendono le dorsali a due falde simmetriche con lieve pendenza.
Vi è un altro fenomeno causato dal ristagno di materiale caldo e meno denso che risale dal mantello: questo materiale è duttile ma non fuso, esso inizia a fondere quando arriva nella camera magmatica sotto la crosta dove vi è una pressione più bassa. Qui avviene il metamorfismo di fondo oceanico (di bassa pressione e alta temperatura) in cui è fondamentale l’interazione tra le rocce a l’acqua marina che penetra nelle fratture. Essa scende fredda, ma a contatto con le rocce bollenti si riscalda e tende a risalire arricchendosi di sali minerali, gas e metalli prelevati delle rocce. Sui due fianchi delle dorsali si formano così sorgenti di acqua caldissime dette circuiti idrotermali. Qui, quando l’acqua esce, è ricca di solfuri (di colore scuro) che raffreddandosi precipitano dando origine ad incrostazioni di forma colonnare detti black pipe.

Elena Roma