Dinamica della Terra: Tettonica delle Placche e Struttura Interna

La Tettonica delle Placche

La Struttura della Terra

La Terra è formata da degli involucri concentrici dotati di diverse caratteristiche:

• Crosta: è la parte più esterna, un involucro rigido e sottile dotato di uno spessore variabile (circa 35 km sotto i continenti e 6-7 km sotto i fondi oceanici).

Immediatamente sotto la crosta è presente la litosfera, che comprende la crosta e il primo strato del mantello, caratterizzata dallo stato solido.

• Mantello: si estende dalla discontinuità di Mohorovičić fino a 2900 km di profondità. Le temperature arrivano fino a 3000 °C vicino al nucleo e la pressione aumenta notevolmente. È formato principalmente da silicati (nella parte esterna) e ossidi (in profondità).

Nel mantello è presente uno strato chiamato astenosfera (situato sotto gli oceani), formato da materiale parzialmente fuso. Al di sotto di essa, il mantello torna allo stato solido.

• Nucleo: è suddiviso in nucleo esterno e nucleo interno, con un raggio complessivo di 3470 km. Il nucleo esterno, allo stato liquido, parte dalla discontinuità di Gutenberg fino alla discontinuità di Lehmann, dove inizia quello più interno. Quest’ultimo è allo stato solido a causa dell’elevata pressione. Il nucleo è probabilmente metallico, formato principalmente da ferro e nichel, con temperature che raggiungono i 4000 °C.

L’attrazione gravitazionale causa la struttura a involucri concentrici della Terra: il nucleo è l’involucro con densità maggiore, il mantello presenta una densità intermedia e la crosta è caratterizzata dalla densità minore.

Tipologie di Crosta Terrestre

Vi sono due tipi di crosta terrestre:

• Crosta continentale: corrisponde ai continenti e alle zone sommerse limitrofe. Ha uno spessore che arriva fino ai 70 km in corrispondenza dei rilievi più alti ed è formata da rocce di ogni età e tipo.
• Crosta oceanica: costituisce il pavimento degli oceani. Ha uno spessore medio di 6-7 km; le rocce che la compongono non superano i 190 milioni di anni e sono di pochi tipi, con una densità maggiore rispetto alla crosta continentale.

L'isostasia è il fenomeno per cui una catena montuosa si abbassa per l’erosione e la parte sprofondata si risolleva. Le radici sono la parte della crosta sprofondata nel mantello; se una catena montuosa si solleva, le sue radici tendono a ispessirsi.

Il Flusso Termico della Terra

L’interno della Terra mantiene una temperatura elevata per due motivi principali:

1. Il pianeta ha immagazzinato parte del calore primordiale risalente alla sua formazione.
2. All’interno del pianeta avvengono reazioni nucleari di elementi radioattivi presenti nelle rocce della crosta e del mantello, che liberano grandi quantità di energia sotto forma di calore.

Il flusso termico è la quantità di energia termica che sfugge dalla Terra per unità di area e di tempo. Poiché la concentrazione di elementi radioattivi non è uniforme, il flusso varia geograficamente. Le zone con flusso termico più elevato corrispondono alle dorsali oceaniche, caratterizzate da intensa attività sismica e vulcanica. Al contrario, le aree con minore flusso si trovano nelle parti interne dei continenti, più antiche e distanti dalle dorsali.

L'Energia Geotermica

L’energia geotermica è una fonte di energia rinnovabile che sfrutta il calore terrestre. Il processo di estrazione avviene come segue:

• Il calore prodotto da un'intrusione magmatica scalda le acque in una falda acquifera confinata tra due strati impermeabili, mantenendo l'acqua in pressione.
• I fluidi caldi possono fuoriuscire naturalmente attraverso fessure, creando dei soffioni.
• I fluidi possono essere prelevati tramite un pozzo geotermico.
• Il vapore aziona delle turbine per produrre energia elettrica.

Le Strutture della Crosta Oceanica

La crosta oceanica presenta due strutture fondamentali: le dorsali oceaniche e le fosse abissali.

Dorsali Oceaniche

In corrispondenza delle dorsali, la crosta si inarca verso l’alto formando un rilievo da cui fuoriesce magma. Il punto più alto è percorso dalla rift valley, sede di attività vulcanica dove il magma si solidifica a contatto con l’acqua, creando nuova crosta oceanica. Le dorsali sono segmentate da faglie trasformi (fratture trasversali). Un esempio celebre è la Dorsale Medio-Atlantica.

Fosse Abissali

Le fosse sono strette depressioni che raggiungono i 10 km di profondità. Sono zone caratterizzate da un’attività vulcanica esplosiva e un’intensa attività sismica (es. Fossa delle Marianne).

Paleomagnetismo e Magnetismo Terrestre

Il paleomagnetismo è la magnetizzazione delle rocce indotta dal campo magnetico terrestre al momento della loro formazione. Questa proprietà rimane impressa nei minerali e non cambia nel tempo.

Le anomalie magnetiche sono variazioni dell’intensità del campo magnetico rispetto a un valore standard. Possono essere positive o negative e sono disposte in fasce parallele all’asse della dorsale oceanica, confermando l'espansione dei fondi oceanici.

• Polo nord geografico: punto di confluenza dei meridiani nell'emisfero boreale.
• Polo nord magnetico: punto in cui confluiscono le linee di forza del campo magnetico.

L’asse magnetico è inclinato di circa 11° rispetto all’asse terrestre, pertanto la bussola non indica esattamente il polo nord geografico.

L’Espansione e la Subduzione dei Fondi Oceanici

L’espansione dei fondi oceanici è causata dalla continua formazione di litosfera lungo la rift valley. Quando la litosfera oceanica diventa più fredda e densa, incontra la litosfera continentale (più leggera) e scende sotto di essa con un movimento di subduzione, formando una fossa abissale.

La discesa della litosfera genera terremoti i cui ipocentri sono distribuiti lungo il piano di Benioff e provoca la formazione di vulcani sulla crosta continentale.

La Teoria della Tettonica delle Placche

La tettonica delle placche spiega il comportamento della litosfera, suddivisa in circa 20 placche (di cui 7 principali). Queste placche poggiano sull'astenosfera e i loro confini corrispondono a dorsali, fosse, faglie trasformi e catene montuose recenti (come Alpi e Himalaya).

Movimenti delle Placche

Le placche si muovono spinte dai moti convettivi del mantello:

• Margini divergenti (←→): le placche si allontanano (es. dorsali). Sono detti margini costruttivi perché si forma nuova litosfera. Un esempio è la Great Rift Valley in Africa.
• Margini convergenti (→←): le placche si scontrano. Sono definiti margini distruttivi.
• Margini trasformi (⇄): le placche scivolano lateralmente. Sono definiti margini conservativi poiché non viene creata né distrutta litosfera (es. Faglia di Sant'Andreas).

Tipologie di Collisione nei Margini Convergenti

• Oceanica-Continentale: la placca oceanica subduce. Si formano una fossa abissale e un arco magmatico continentale (es. placca di Juan de Fuca e placca Nordamericana).
• Oceanica-Oceanica: la placca più antica e densa subduce, creando un arco di isole vulcaniche e una fossa (es. placca Pacifica e Australiana).
• Continentale-Continentale: non avviene subduzione ma una collisione che porta all'orogenesi, ovvero la formazione di catene montuose (es. placca Africana ed Euroasiatica).