Fondamenti di Scienze della Terra 1 Modulo I - Dipartimento di ...

ultimo aggiornamento: 01.10.2008
Fondamenti
di
Scienze della Terra 1
Modulo I
Sergio Rocchi
Dipartimento di Scienze della Terra
Via S. Maria, Maria,
53
Mail: rocchi@dst.unipi.it
Lezioni: http://www.dst.unipi.it/dst/rocchi/SR/FST1.html
http://www.dst.unipi.it/dst/rocchi/SR/FST1. 1html
Fondamenti di Scienze della Terra 1 – Modulo I
Programma + Esame
Modulo I (4 cfu)
• La Terra e la Geodinamica (8 ore)
• Minerali (12 ore)
• Processi e Rocce (16 ore)
• Geologia e Ambiente (4 ore)
• FREQUENZA CONSIGLIATA
verifica in itinere (inizio febbraio 2009)
Laboratorio Modulo I (1 cfu)
• Le rocce: attività pratica (16 ore)
– 10 ore nel primo semestre a
partire dal 6.11.2008
– 6 ore nel secondo semestre
• FREQUENZA OBBLIGATORIA
sufficiente non sufficiente presenze sufficienti presenze non sufficienti
orale ridotto
(argomento a scelta)
orale
completo
riconoscimento
rocce
esame finale integrato con Modulo II e Lab Modulo II
si assegnano tutti i 10 cfu - appelli da giugno 2009
alternativa
(studenti lavoratori)
2
1

Scienze dell'Ambiente - Scienze della Terra
• Terra
– parte interna + litosfera (solida) + pedosfera
– idrosfera (liquida)
– atmosfera (gassosa)
– criosfera (solida)
– biosfera
• Ambiente?
– ciò ci che ci sta intorno...
• sorgente del cibo
• serbatoio acqua potabile
• sorgente dellʼenergia
dell energia
– combustibili fossili
– energia geotermica
– energia nucleare
– biomasse
• sorgente dei materiali
– materiali metallici
– materiali lapidei
– materiali da costruzione
– materiali plastici
Litosfera + Pedosfera
• rischi naturali
– vulcanico
– sismico
– idrogeologico
• rischi antropogenici
– idrogeologico (deforestazione)
– impronta ecologica
• rifiuti
– urbani
– tossici
– nucleari
– CO
www.earthday.net/footprint/index
• www.earthday.net/footprint/index
CO 2
vivere consumando gli interessi o il capitale?
3
4
2

il sistema solare
• Formazione Universo (“Big ( Big Bang”) Bang
– 13 Ga (10 - 20 Ga)
• Formazione Sistema Solare
– collasso gravitazionale di una nube interstellare densa
– Sole, pianeti e asteroidi formati simultaneamente (in pochi Ma)
– età et meteoriti più pi antiche = età et del Sistema Solare = età et della Terra = 4.56 Ga
• Sistema Solare formato da materiale già gi utilizzato da altre stelle
– vita stelle tipo Sole: ~ 10 Ga
– vita stelle molto grandi: pochi Ma
il sistema solare - i pianeti
• Terra
• pianeta interno
(terrestre)
• terzo pianeta
per distanza dal
Sole
• quinto pianeta
per dimensioni
5
6
3

Come è fatta la Terra
Forma e misure della Terra
• Sfera? No. Ellissoide.
– Ellissoide di rotazione (intorno asse
minore) schiacciato ai poli
– circonferenza equatoriale: ~ 40.077 km
– su un mappamondo di diametro=50 cm:
• differenza raggio equatoriale-raggio
polare = 1.8 mm
• altezza m. Everest 0.7 mm
6357 km
equatore 6378 km
asse di
rotazione
• Ellissoide? No. Geoide
– Insieme dei punti dove il filo a piombo è
perpendicolare alla superficie
– Superficie complessa, simile
all'ellissoide, un po' a pera/patata
Come è fatta la Terra
parametri fisici
• Massa 5.98 x 10 24 kg
• Superficie 5.10 x 10 8 km 2
• Volume 1.08 x10 12
12 km 3
• Densità Densit 5.52 g cm -3
-3 =
= 5515 kg m -3
• Densità Densit rocce superficiali: 2.5 – 3.0 g cm -3
• Almeno parte dell'interno della terra deve avere densità densit > 5.5 g cm -3
7
8
4

Come è fatta la Terra
L'interno della Terra: studio dell'inaccessibile
• Perforazioni
– petrolifere: comunemente 6-8 km
– scientifiche:poco profonde, max 13 km
• Rocce dislocate dai processi tettonici
– oggi insuperficie, nel passato a prof max 100 km
• Magmi
– Si formano a profondità tra pochi km e 200 km
– Portano in superficie frammenti della zona sorgente
• Geofisica
– Onde sismiche naturali (terremoti)
– Onde fisiche artificiali
compressione
dilatazione
direzione di propagazione dell' onda
L'interno della Terra: studio dell'inaccessibile
Onde sismiche
direzione del moto
delle particelle
GEOFISICA
• Studio della Terra
tramite metodologie
fisiche quantitative
• Basata su modelli che
spiegano le misure
• la geofisica include
–fisica fisica della Terra solida
–fisica fisica dell'atmosfera
–fisica fisica dell'idrosfera
–fisica fisica terra-sole
Onde che si originano dalI'ipocentro (zona di origine del sisma)
Onde di volume
onde P
(primae)
onde S
(secundae)
Onde che si originano da discontinuità fisiche (es: Epicentro = Punto
della superficie terrestre più vicino all'ipocentro)
Onde di superficie
Onde Love
Onde Rayleigh
• V = 5.5–11.7 km s -1
• Onde di compressione, longitudinali
• Le particelle terrestri vibrano nella stessa direzione di
propagazione dell'onda
• Simili a onde sonore, si propagano in solidi e fluidi
• V = 3.5–7.3 km s -1
• Onde trasversali
• Le particelle terrestri vibrano in direzione ortogonale
a quella di propagazione dell'onda
• Non si propagano nei fluidi
9
10
5

• Velocità Velocit
– Vp p = [(k+4µ/3)/ [(k+4 /3)/ρ] 1/2
– Vs s = [µ/ρ] [ 1/2
– k = modulo di compressibilità
compressibilit
– µ = modulo di rigidità rigidit (nei liquidi µ=0) =0)
– ρ = densità densit
– onde P più pi veloci di onde S
– onde S non attraversano I liquidi
• Percorsi non lineari
– rifrazione
– variazioni reologiche
• Zone dʼombra d ombra
– onde P: 143-180° 143-180
– onde S: 103-180° 103-180
km
crosta
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
mantello
nucleo
esterno
nucleo
interno
L'interno della Terra: studio dell'inaccessibile
Percorsi onde sismiche
Onde sismiche all'interno della Terra
Velocità onde sismiche (km s -1 )
0 2 4 6 8 10 12
sudivisioni
composizionali
onde S onde P
suddivisioni
reologiche
litosfera
asteno
sfera
mesosfera
liquido
solido
11
12
6

Terra = cipolla
L'interno della Terra
13
14
7

crosta
mantello
nucleo
crosta
mantello
nucleo
Limiti tra gli "involucri" della Terra
superiore
inferiore
superiore
livello
inferiore
esterno
interno
(Conrad)
Moho
Gutenberg
Lehmann
8-10
oceani
Profondità Profondit (km) Natura dei limiti
33
media
continenti
670
2900
5100
65
catene
montuose
gabbro
(oceani)
peridotite
liquido
solido
15
granulite/diorite
(continenti)
Poliedri a coordinaz. alta
Poliedri a coordinaz. bassa
minerali silicatici - solido
lega metallica - liquido
Proprietà Propriet degli "involucri" della Terra
superiore
inferiore
superiore
inferiore
esterno
interno
vel. onde P
km s -1
Densità Densit
10 3 Pressione
kg m -3 kb, 10 -1 GPa
6.5
6.9
8.1
2.7
2.8
2.9 9
%
vol.
1.6
Natura dei materiali
SOLIDA, eterogenea
16
SOLIDA gabbrica (oceani)
granulitica/dioritica/granitoide (cont.)
peridotite
7.8 (LVL) 3.3
Peridotite (T vicina a Tsolidus )
8.1 82.2 Peridotite (minerali alta densità)
10.7
13.6
8.1
10.3
11.2
4.3
5.7
9.7
11.8
≈ 14
≈ 16
270
1368
3180
3300
3600
16.2
Peridotite (minerali alta densità)
LIQUIDO lega Fe-Ni
SOLIDO lega Fe-Ni
8

Gradiente di densità densit
gradiente di Pressione (geobarico)
• Incremento di Pressione = ρgh gh
• Incremento circa lineare nel
mantello
• Incremento più pi rapido nel
nucleo in quanto il nucleo ha
densità densit maggiore del mantello
• Gradiente geotermico
– variazione della Temperatura con la
profondità profondit
Profondità Profondit (km) (km)
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Gradiente (geo)termico
• Sorgenti di calore
– accrezione e differenziazione primaria
• energia gravitazionale --> calore
• feedback
• dissipazione calore da nucleo verso esterno
– decadimento isotopi radioattivi
• U, Th, K concentrati nella crosta
• 40% del flusso di calore
• Trasferimento di calore
– Radiazione
– Conduzione
– Convezione
0
Pressione (GPa)
10 20 30
mantello
nucleo
40
17
18
9

Campo magnetico terrestre
• scoperta proprietà magnetiche della magnetite, Grecia, almeno 600 a.C.
• prima bussola, Cina, I sec. d.C.
• Terra = magnete, Inghilterra, XVII sec.
• Misurazioni sistematiche del Campo Geomagnetico dal 1800
• Elementi del Campo Magnetico Terrestre
– induzione
• vettore rappresentativo del CMT
– declinazione
• angolo tra la direzione del NORD magnetico e
la direzione del NORD geografico (angolo tra
l'ago della bussola e il meridiano geografico)
– inclinazione
• angolo tra le linee di forza del campo
magnetico e il piano orizzontale (inclinazione
dell'ago della bussola rispetto all'orizzontale)
Campo magnetico terrestre
• dipolo geomagnetico
– asse non coincidente con asse
rotazione (angolo di circa 11°)
– linee di forza del campo magnetico
= inviluppo dei vettori induzione
N
S
19
induzione
20
10

Campo magnetico terrestre
• origine del campo
– CMT si origina all'interno della Terra
– non deriva dalla magnetizzazione delle rocce
– dinamo ad autoeccitazione
• inversione del campo
– polo NORD e polo SUD si scambiano di posizione
• durante un periodo di inversione la bussola indicherebbe il SUD magnetico
• cambia il verso del campo
• la direzione del campo non varia
• l'intensità del campo non varia
Magnetizzazione delle rocce
• materiali diamagnetici e paramagnetici
– rapporto costante tra intensità intensit della magnetizzazione del
minerale e intensità intensit del campo magnetico inducente
– rimuovendo il campo, si annulla la magnetizzazione
• materiali ferromagnetici, antiferromagnetici,
ferrimagnetici (composti del Fe)
– rapporto variabile tra intensità intensit della magnetizzazione del
minerale e intensità intensit del campo magnetico inducente
– rimuovendo il campo, la magnetizzazione rimane
• magnetizzazione termorimanente
– stabile, acquisita dai minerali passando sotto T Curie
– TCurie Curie: : temperatura al di sopra della quale un minerale
perde la sua magnetizzazione (500-700°C)
(500-700 C)
• magnetizzazione chimica rimanente
– acquisita a bassa T, per trasformazioni mineralogiche
• magnetizzazione detritica rimanente
– allineamento di minerali deritici a grana molto fine sotto
lʼazione azione del CMT
21
22
• paleomagnetismo
– i minerali magnetici
(magnetite ed ematite)
che cristallizzano dal
magma (in particolare
nelle lave basaltiche)
assumono una
magnetizzazione nella
direzione e verso della
induzione geomagnetica
(cioè parallelamente
all'ago della bussola)
– questa magnetizzazione è
molto debole
– questa magnetizzazione
viene conservata dalle
rocce per centinaia di
milioni di anni
11

Come è fatta la Terra in superficie
i continenti e gli oceani
• I continenti sono un po' più pi grandi rispetto alle terre emerse, in quanto
comprendono anche la piattaforma continentale (continental shelf)
• piattaforma continentale
– profondità profondit < 150-200 m
Come è fatta la Terra in superficie
i continenti e gli oceani
23
24
12

Come è fatta la Terra in superficie
curva ipsografica
isostasia
modello di Airy modello di Pratt
25
26
13

GEODINAMICA
• scienza che studia le forze e i processi dell'interno terrestre
• storia
• placche litosferiche
• margini delle placche
– divergenti
– convergenti
– trascorrenti
• rift intracontinentali
• movimenti delle placche
• motore del movimento
I continenti sono mobili?
Prime idee
• Fino alla fine del XVIII secolo
– Catastrofismo
• 1596
– il cartografo olandese Ortelius nota che accostando le coste di Africa, Europa, Sud
America e Nord America si ottiene un incastro sorprendente
– Ipotesi: le Americhe sono state strappate via da Africa-Europa da terremoti e alluvioni
• Metà Met del XIX secolo
– Attualismo (uniformitarianism)
– Uniformitarian principle (Hutton, 1785: "The present is the key to the past")
• 1858
– Snider-Pellegrini
27
28
14

Continenti alla deriva?
• 1912
– Il meteorologo tedesco Alfred Wegener
pubblica la sua teoria della Deriva dei
Continenti
– Nota che sulle coste coniugate di Africa e
Sud America si trovano fossili simili
– Fossili di piante tropicali in regioni polari
– Depositi glaciali in Sud Africa
– Circa 200 milioni di anni fa tutti i
continenti erano riuniti in un'unica massa,
il supercontinente Pangea
• Critiche
– Come si muovono i continenti?
– Perché Perch si muovono i continenti?
• Alexander Du Toit (geologo
sudafricano)
– "Our wandering continents"
– unico sostenitore della teoria di
Wegener
– Pangea si è inizialmente
suddiviso in due masse: la
Laurasia raggruppava i
continenti settentrinali,
Gondwana quelli meridionali
Continenti alla deriva?
Laurasia
Gondwana
29
30
15

I continenti si muovono?
Prove topografica, geologica, paleomagnetica
• Raccordo topografico tra i continenti
– Buono considrando le linee di costa
– Eccellente considerando le piattaforme continentali
• Raccordo tra le cinture orogeniche dei diversi continenti
– Le antiche catene montuose (quelle che non stanno al bordo dei continenti)
sono troncate al bordo dei margini e proseguono sul margine coniugato
• Prova paleomagnetica (migrazione dei poli)
– I poli antichi dei vari continenti indicano varie posizioni nelle diverse epoche
– Se si ipotizza che il continente non si sia mosso, si deve ammettere che si
sia mosso il polo (poco probabile)
– Se si ipotizza che il polo non si sia mosso, si deve ammettere che si sia
mosso il continente
– Se si fossero mossi i poli, tutte le rocce della stessa età et provenienti da
qualsiasi continente dovrebbero indicare la stessa posizione del polo
– In realtà realt ogni continente indica posizioni diverse del polo per la stessa età et
– Quindi la migrazione dei poli è apparente, e si sono mossi i continenti
I continenti si muovono?
Prove paleoclimatica, paleogeografica, paleontologica
31
32
16

I continenti si muovono?
Prova delle anomalie magnetiche dei fondali oceanici
I continenti si muovono?
Età Et dei fondali oceanici
33
34
17

Le placche litosferiche e i loro margini
catene montuose sottomarine e subaeree, fosse marine profonde e allungate
Catene montuose sottomarine e subaeree
Catene montuose sottomarine : le dorsali oceaniche
Catene montuose subaeree : le cinture mobili orogeniche
Fosse marine profonde e allungate : le fosse di subduzione
35
36
18

Attività Attivit sismica
corrispondenza tra attività sismica
e
catene montuose sottomarine
+ catene montuose subaeree (e fosse di subduzione)
Attività Attivit vulcanica
corrispondenza tra attività vulcanica
e
catene montuose sottomarine
+ catene montuose subaeree (e fosse di subduzione)
37
38
19

Le placche litosferiche
• Placca
– Area interessata soltanto raramente da terremoti
– Area interessata soltanto in punti limitati da attività attivit vulcanica
– Lo spessore della placca corrisponde allo spessore della litosfera
– Frammento torsionalmente rigido della litosfera terrestre
– Si muove orizzontalmente
– Si congiunge ad altra placche lungo fasce sismicamente e/o
vulcanicamente attive
Le placche litosferiche terrestri
39
40
20

Margini delle placche e movimenti relativi
Margini delle placche e velocità velocit di movimento
41
42
21

Tettonica delle placche
• Placca = grande scaglia rigida di roccia solida
• Tettonica = dalla radice greca "costruire"
• La superficie terrestre è costruita con grandi scaglie rigide
• Margini delle placche
– Divergenti (costruttivi)
• Litosfera oceanica - litosfera oceanica
– Convergenti (distruttivi)
• Litosfera oceanica - litosfera oceanica
• Litosfera oceanica - litosfera continentale
• Litosfera continentale - litosfera continentale
– Trascorrenti (conservativi)
• Litosfera continentale - litosfera continentale
• (Litosfera oceanica - litosfera oceanica)
– Incipienti
• Rift intracontinentali, non sono veri margini: forse lo diventeranno
– Passivi
• attenzione: NON sono margini di placca
Margini delle placche
43
44
22

Margini divergenti / costruttivi
Dorsali oceaniche
Dorsale oceanica (Mid-Ocean ridge)
• Anomalie magnetiche lineari
• Parallele alla dorsale oceanica
• Età Et max fondali oceanici < 200 Ma
• Età Et max rocce continentali ≈ 4 Ga
• Le placche si allontanano
• Lo spazio è colmato da magma
basaltico
• Il magma è eruttato nella valle
assiale di una catena sottomarina
(dorsale medio-oceanica)
• La dorsale è 2-3000 m più pi elevata
del fondo oceanico
• Le dorsali sommano a 60000 km
45
46
23

Mid (South)Atlantic Ridge
http://www.ig.utexas.edu/research/projects/plates/plates.htm
Dorsale oceanica emersa
Islanda
47
48
24

Attività Attivit vulcanica delle dorsali oceaniche
Dorsali oceaniche e Faglie trasformi
• La dorsale è segmentata da fratture
trasversali
• Le fratture oceaniche sono caratterizzate da
movimento trasforme
49
50
25

Convergenza e Zone di subduzione
litosfera oceanica - litosfera oceanica
litosfera oceanica - litosfera continentale
litosfera continentale - litosfera continentale
Connessione tra terremoti e
zone di crescita o distruzione delle placche
Già Gi negli anni Venti del XX
secolo, i sismologi avevano
individuato zone sismiche
– parallele alle fosse
oceaniche
– Piani con inclinazione di
40°-60 40 -60°
– con estensione di alcune
centinaia di km nell'interno
della Terra
51
52
26

Terremoti con M>3 (3-24 dic 2004)
Terremoti con M>7.0 (2004)
53
www.usgs.gov
54
www.usgs.gov
27

Il Terremoto di Sumatra
•Magnitude
Magnitude
– 9.0
•Date-Time Date-Time
– Sunday, December 26, 2004 at 00:58:53 (UTC) - Coordinated
Universal Time
– Sunday, December 26, 2004 at 07:58:53 AM local time at
epicenter
•Location Location
– 3.32N 95.85E
•Depth Depth
– 30.0 kilometers
Indonesia - margini delle placche
55
56
28

Indonesia - velocità velocit delle placche
Quadro geodinamico dell’area dell area
57
58
www.usgs.gov
29

sismicità sismicit dell’area dell area (1977-1997)
Sismicità Sismicit dell’Indonesia dell Indonesia (1990-2000)
59
www.usgs.gov
60
www.usgs.gov
30

Margini convergenti / distruttivi
piano di Benioff
• Quando la placca più pi pesante e meno rigida affonda sotto l'altra (SUBDUZIONE), la frizione genera
terremoti localizzati sul contatto tra la placca subdotta e mantello
• I sismi sono distribuiti su una fascia detta Piano (o zona) di Wadati-Benioff
Margini convergenti / distruttivi
piano di Benioff
http://www.minerals.si.edu/tdpmap/
61
62
31

Convergenza e Zone di subduzione
Japan trench
Subduzione "spontanea" di
litosfera vecchia (spessa e
pesante)
http://www.minerals.si.edu/tdpmap/
63
Subduzione "forzata" di
litosfera giovane
(sottile e leggera)
64
32

La subduzione
genera
–Una Una fossa
–un un arco
magmatico
(insulare in caso di
convergenza
oceano-oceano;
continentale in
caso di
convergenza
oceano
continente)
–Una Una anomalia di
gravità
gravit
Aleutian Trench
http://www.ig.utexas.edu/research/projects/plates/plates.htm
Fisiografia e gravimetria
65
66
33

• La subduzione genera una
depressione delle isoterme
Temperatura
Margini convergenti: Zone di collisione
• Quando il movimento relativo di due placche è convergente, quella più pi pesante e meno rigida,
affonda sotto l'altra (SUBDUZIONE)
• Quando la porzione di litosfera oceanica interpostra tra due continenti è stata completamente
subdotta, i due continenti entrano in COLLISIONE: avendo caratteristiche fisiche simili, nessuno
dei due tende a sprofondare sotto l'altro, per cui si accartocciano l'uno contro l'altro
http://www.minerals.si.edu/tdpmap/
67
68
34

Margini trascorrenti / conservativi
• Margini lungo i quali le placche scorrono l'una contro l'altra
• Il margine è una faglia trasforme
• Intensa attività attivit sismica
• No attività attivit vulcanica
• Esempi:
–San San Andreas fault (Messico-USA occidentali)
–North North Anatolian Fault (Turchia)
–south south Alpine Fault (New Zealand)
Margini trascorrenti / conservativi
http://www.ig.utexas.edu/research/projects/plates/plates.htm
San Andreas Fault
69
70
35

Margini trascorrenti / conservativi
San Andreas Fault
Margini trascorrenti / conservativi
PLACCA
EUROASIATICA
North Anatolian Fault
PLACCA
AFRICANA
PLACCA
ANATOLICA
http://www.minerals.si.edu/tdpmap/
PLACCA
ARABICA
71
72
36

Margini trascorrenti / conservativi
Esempi: Dead Sea transform
Esempi:
Alpine Fault
New Zealand
http://eol.jsc.nasa.gov
Margini trascorrenti / conservativi
500 km
73
74
37

Esempi:
Alpine Fault
New Zealand
Margini trascorrenti / conservativi
NEW ZEALAND
deep seismicity
NEW ZEALAND
shallow seismicity
Margini incipienti: Rift intracontinentali
East African Rift Valley
75
76
38

Vulcani dell' East African Rift
Oldoinyo Lengai
Erta Ale
Rift intracontinentali
• Rift continentale
– depressione tettonica allungata (rift valley = depressione fisiografica riempita da
vulcaniti e sedimenti continentali
– limitata da faglie (fratture della crosta) dirette
– Faglie legate a estensione dellʼintera litosfera
• Caratteristiche delle zone di rift
– alti flussi di calore
– magmatismo bimodale (basalti e rioliti)
– anomalie gravimetriche (massimi in corrispondenza della rift valley)
– anomalie magnetiche (minimi in corrispondenza della rift valley)
77
78
39

Rift attivo
legato alla attività attivit di una plume
mantellica (risalita di materiale molto
caldo dal mantello profondo,
dimensioni tipiche delle cupole raggio
= 500-1000 km)
Rift passivo
legato alla dinamica delle placche
che possono allontanarsi provocando
uno stress tensile dellʼintera dell intera litosfera
Etiopia
Rift attivi e Rift passivi
Rift intracontinentali: Afar
Mar
Rosso Yemen
Afar
Golfo di Aden
Somalia
Oceano
Indiano
79
80
Il continente africano si sta
dividendo lungo una frattura
della litosfera continentale (East
African Rift)
40

Schemi sinottici
Schema sinottico
• Margine passivo
(NO margine di placca)
• Margine divergente
• Dorsale oceanica
• Margine convergente
• Arco vulcanico insulare
• Arco magmatico continentale
• Fossa di subduzione
• Placca subdotta
• Collisione continentale
81
82
41

http://www.minerals.si.edu/tdpmap/
Hot spots / Mantle plumes
Hot spots / Mantle plumes
http://www.minerals.si.edu/tdpmap/
83
84
42

Hot spots / Mantle plumes
• La localizzazione degli hot spots è considerata fissa nel tempo, rispetto a un riferimento profondo
(es. interfaccia nucleo-mantello)
• La localizzazione degli hot spots è usata per ricostruire I movimenti delle placche nel passato
Large Igneous Provinces
• immensi espandimenti di lava
• volume di 10 6 km3 km (migliaia di M.Etna)
• tempi brevi (ca. 1 myr)
85
86
43

Large Igneous Provinces
Large Igneous Provinces
87
Da Wignall, Earth Sci. Rev. (2001)
provincia età et (Ma) volume (x10 6 km 3 )
• Panjal-Emeishan Basalts 260 1.0
• Siberian Traps 250 1.8
• Central Atlantic Magmatic Province 200 4.0
• Karoo-Ferrar Traps 180 2.5
• Paranà-Etendeka Paran -Etendeka Traps 130 1.2
• Ontong-Java Plateau 120 50.0
• Kerguelen Plateau 110 20.0
• Caribbean-Colombian Province 90 4.0
• Deccan Traps 65 2.0
• Brito-Arctic Province 55 4.0
• Ethiopian Traps 30 0.8
• Columbia River Plateau 16 0.2
88
44

I movimenti dei continenti
• Probabilmente la tettonica delle placche
funziona così cos da (almeno?) 3.8 Ga
• L'età L'et massima dei fondali oceanici è

• Celle convettive
– Il mantello è solido, ma è abbastanza
caldo e debole da fluire lentamente
– Come un fluido è sottoposto a
convezione: le masse più pi calde si
espandono, diminuendo di densità densit e
tendono a risalire
– il mantello sottostante le placche è in
lento movimento
– Le placche sono passeggeri passivi
di un nastro trasportatore
– La convezione porta calore
dall'interno verso l'esterno del
pianeta, mantenendo l'astenosfera
calda e debole
Ridge-push
Motore profondo
Motore superficiale
• Ridge-push
– Il magma che risale sotto le dorsali ocaniche (spreading
centers) creando nuova litosfera spinge le placche
lateralmente
– La spinta causa compressione nelle placche oceaniche, che
sono invece in stato tensionale
• Downhill sliding
– Le porzioni di placca più pi lontane dal ridge sono più pi dense e
più pi spesse: il limite litosfera-astenosfera si approfondisce
allontanandosi dal ridge
– La placca tende a scivolare lungo una sorta di piano inclinato
– Per pendenze di 1:3000 (0.02°) (0.02 ) potrebbe muoversi a velocità velocit
di acuni cm/anno
• Slab pull
– La placca vecchia e fredda che viene subdotta è più pi densa del
mantello circostante, e tende a sprofondare sotto il proprio
peso
– La parte di placca in subduzione (SLAB) esercita una trazione
su tutta la placca
– Placca in subduzione si muove verso la zona di subduzione
– Placca sovrascorrente si allontana dalla zona di subduzione
– La placca è troppo fragile e debole per trasmettere la trazione
(o la spinta) per migliaia di km senza fratturarsi o deformarsi
• Slab suction
– La SLAB si distacca e sprofonda nel mantello
– Si induce un flusso nel mantello
– Placca in subduzione e placca sovrascorrente sono
“risucchiate risucchiate” verso la zona di subduzione
velocità subduzione
flusso indotto
nel mantello
flusso
indotto
nel
mantello
slab pull
slab suction
gravità
flusso
indotto
nel
mantello
91
92
velocità sovrascorrimento
trazione
velocità subduzione velocità sovrascorrimento
46

Movimenti delle Placche
• University of Texas - Institute of Geophysics
• Plate movements 180 –> > 0 Ma, Pacific view
• Plate movements 180 –> > 0 Ma, Pangea view
• Plate movements: Gondwana dispersal
• North America 750 Ma –> > 0
Testi consigliati
• Bosellini A. (1984, I ed.; 1986 IV ed.) - Le scienze della Terra. Bovolenta
(distribuito da Zanichelli). ISBN 88-08-04150-6
• D'Argenio B., Innocenti F., Sassi F.P. (1994) - Introduzione allo studio delle
rocce. UTET, 162 pp. ISBN 88-02-04870-3
• Skinner B.J., Porter S.C. (1989 ) - The dynamic Earth. John Wiley & Sons.
ISBN 0-471-53131-6
• Gill R. (1989, II ed. 1996) - Chemical fundamentals of Geology. Chapman &
Hall, 298 pp. ISBN 0 412 54930 1 (Capp 5, 6, 7, 8,9, 8,9,
10)
• Gottardi, G. (1978) - I minerali. Boringhieri, 296 pp. (Parte I, capp. 1, 2)
• http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html
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