Le dinamiche della terra: la litosfera in moviento

La distribuzione dei vulcani e dei terremoti

L'esplorazione dei fondali oceanici restituisce un'aspetto particolare del pianeta. Il fondo degli oceani è attraversato da lunghe catene montuose che spesso li percorrono sulla parte centrale. Queste enormi "cicatrici" prendono il nome di dorsali oceaniche. La più famosa è la dorsale medio-atlantica le dorsali oceaniche sono attraversate da faglie e costellate di vulcani che eruttano la lava basaltica, quì si concentra la quasi totalità dei vulcani effusivi. Anche sui continenti e sulle isole la localizzazione dei vulcani non è uniforme. Le aree vulcaniche sono anche quelle maggiormente interessate dai fenomeni sismici. D'altra parte vaste aree del pianete risultano completamente inattive dal punto di vista geologico: per esempio, Groenlandia, Centro Europa, Canada e stati uniti orientali, questa distribuzione coincidente di vulcani e terremoti non è casuale la litosfera, infatti, si comporta come un involucro rigido e quando è sollecitato da forze immani tende a rompersi secondo linee di frattura ben individuabili.
Le enormi lastre che si formano vengono definite placche è proprio lungo i loro confini che avvengono i più importanti eventi geologici come vulcani e terremoti.

La tettonica delle placche: è la teoria che individua nella struttura a placche della litosfera e nei moti a cui tali placche sono soggette la causa dei molti fenomeni geologici, dai vulcani e terremoti alle fosse sottomarine, alle catene montuose.

La dimensione e i movimenti delle placche
Le placche sono circa una ventina e hanno dimensioni assai diverse.
E' importante notare che i confini delle placche non coincidono con i confini dei continenti.
Gli spostamenti delle placche litosferiche sono di pochi centimetri all'anno. Per esempio, la placca Sud americana e quella africana si stanno allontanando in direzioni opposte a una velocità relativa di circa 3 cm all'anno. In mezzo, l'oceano atlantico si sta allargando in ugual misura. Due placche adiacenti possono allontanarsi l'una dall'altra (margini divergenti), scorre in senso opposto l'una affianco all'altra (margini trascorrenti), muoversi l'una verso l'altra (margini convergenti). Quello che succede in corrispondenza dei confini delle placche dipende anche dalla struttura della litosfera. La litosfera, infatti, può essere di tipo oceanico o continentale a seconda che la crosta in superficie costituisca il fondo di un oceano o formi invece l'ossatura di un continente.
La litosfera oceanica è più densa e molto più sottile della litosfera continentale e può, come vedremo tra breve inabissarsi nell'astenosfera e venire consumata.

I margini divergenti 
I margini divergenti si trovano in corrispondenza delle dorsali. La parte centrale dell'inarcamento è percorsa da una profonda spaccatura che penetra all'interno della crosta, detta rift oceanico da cui fuoriesce il magma proveniente dall'astenosfera.
Solidificando, il magma forma le rocce basaltiche che si accumulano ai lati e che formano il pavimento oceanico. Questo processo porta nel tempo all'espansione dei fondi oceanici i margini delle placche sono detti convergenti o costruttivi. Se oggi l'atlantico può essere considerato un oceano maturo da un'altra parte del pianeta un oceano sta invece nascendo è il mar rosso, tra l'Africa e la penisola arabica.
Il sistema di spaccature crostali, che si apre sul fondo di questo mare prosegue a sud-est all'interno del continente africano, nella Great rift valley, dove per l'allontanamento delle placche si è prodotta una profonda lacerazione della crosta, senza però formazione di nuova litosfera oceanica. Le zone di frattura che caratterizzano le fasi di nascita di un nuovo oceano sono i rift continentali.

I margini trascorrenti e i margini divergenti
In corrispondenza dei margini trascorrenti o conservativi le placche si limitano a scorrere orizzontalmente l'una di fianco all'altra senza produzione o distribuzione di litosfera.
Lungo i margini trascorrenti avviene uno scorrimento fra i due blocchi litosfera che determina il manifestasi di frequenti terremoti. Il piano di scorrimento tra le due placche viene detto piano di faglia trascorrente. I margini convergenti o distruttivi corrispondono ai confini di due placche adiacenti che si muovono l'una verso l'altra come si può intuire la compressione delle due placche lungo i loro margini genera pressioni enormi che deformano la litosfera in vario modo:

• litosfera continentale vs litosfera oceanica: quando lungo un margine convergente vengono a contatto un blocco continentale e uno oceanico, la litosfera oceanica, più densa e sottile "scivola" sotto la litosfera continentale che essendo più leggera e spessa tende " a galleggiare", dando origine al fenomeno della subduzione. La dove inizia lo sprofondamento della litosfera oceanica si forma una fossa oceanica dove si raggiungono le massime profondità marine.
• litosfera oceanica vs litosfera oceanica: anche in questo caso si verifica il fenomeno della subduzione, poichè una delle due placche, quella più vecchia e fredda tende a scivolare sotto l'altra, generando una fossa. La risalita di magma avviene però in oceano aperto e porta alla formazione di archi insulari cioè di catene di isole vulcaniche disposte a ghirlanda come le isole giapponesi
• litosfera continentale vs litosfera continentale: quando a convergere sono due placche di litosfera continentale non si ha in genere subduzione, perché in entrambi i casi la litosfera continentale è spessa e leggera, per cui tende a "galleggiare" lungo il margine di contatto le due placche si saldano e si produce un corrugamento accompagnato da imponenti fenomeni di deformazione delle rocce con compressioni che generano pieghe e faglie. Questo tipo di margini sono all'origine delle catene montuose e sono sede di forte attività fisica.

La collisione tra blocchi continentali genera montagne

Anche i monti, come i vulcani e i terremoti, non sono distribuiti a caso sulla superficie terrestre, ma secondo fasce ben evidenti che corrispondono ai margini convergenti di placche litosferiche.

Quando un oceano si restringe i continenti che esso separa si avvicinano mano a mano che la litosfera oceanica viene ingoiata per subduzione, la distanza tra i blocchi continentale diminuisce. Quando infine tutta la litosfera oceanica si è consumata e l'oceano si è chiuso i due blocchi continentali entrano in collisione. Il fenomeno del corrugamento della crosta si chiama orogenesi, che significa appunto "nascita delle montagne". 

L'orogenesi alpina

Per le alpi il processo è analogo a quello dell'Himalaya. Il nostro sistema montuoso è nato dalla convergenza tra la placca africana e quella euroasiatica, il blocco continentale dell'Europa e quello dell'africa erano un tempo separati dal mare della Tetide, la cui estrema porzione occidentale l'estrema porzione occidentale il piccolo oceano ligure-piemontese occupava l'area su cui si trova oggi il nostro territorio, questi bacini si chiusero completamente circa 50 milioni di anni fa. E' iniziata a quel punto la "collisione" tra due blocchi continentali con conseguente deformazione, compressione e ispessimento delle rocce della fascia di contatto.  

Le prove dei movimenti delle placche

L'idea che la crosta terrestre fosse "mobile" risale all'intuizione del meteorologo tedesco Alfred Wegener che nel 1915 ipotizzò la possibilità che i continenti si muovessero l'uno rispetto all'altro, questa suggestiva ipotesi, chiamata deriva dei continenti venne accantonata perché all'ora non esistevano spiegazioni convincenti a dimostrarne la fondatezza. 

L'idea, però, riprese vita con l'esplorazione in lungo e in largo dei fondali oceanici e con la scoperta delle dorsali che le percorrono si ipotizzò che proprio lungo la frattura al centro delle dorsali si verificasse la separazione tra le opposte placche, con risalita di nuovo magma e formazione di nuova litosfera. A questa ipotesi venne dato il nome di espansione dei fondali oceanici che oggi conosciamo. Durante il raffreddamento di un magma alcuni minerali contenenti ferro, si magnetizzano e si orientano parallelamente al campo magnetico terrestre, come minuscoli aghi di bussola. Le rocce magmatiche contengono di conseguenza una "registrazione" della direzione che in campo magnetico terrestre aveva il momento della loro formazione.

Gli studi del magnetismo fossile di rocce magmatiche di età diverse hanno rivelato che, a intervalli regolari di tempo più o meno lunghi, il campo magnetico terrestre ha invertito il suo orientamento, ossia quello che prima era il polo nord è diventato il polo sud magnetico e viceversa.

Nel cuore della placca del pacifico per esempio si trovano le isole Hawaii, formate da una fila di vulcani in parte attivi e in parte estinti i vulcani Hawaiani come un'altro centinaio nel mondo, si trovano in corrispondenza di un punto caldo. Come abbiamo detto questi vulcani sono alimentati da una colonna di magma basaltico molto caldo e fluido, una specie di pennacchio che risale dalle zone profonde del mantello e, attraversando la litosfera, forma in superficie un'edificio vulcanico. Il vulcano si estingue e viene eroso, ma dietro di esso ne sorge un'altro perché si forma un'intera catena di vulcani allineati in ordine di età il più giovane attivo mentre gli altri progressivamente più antichi sono spenti. Erosi dal moto ondoso e ormai inabissati al di sotto del livello del mare i vulcani spenti formano quei rilievi sottomarini dalla cima piatta detti Guyot  sui quali a volte crescono le scogliere coralline che formano gli Atolli.

Il motore delle placche

Il materiale caldo e in parte fuso dell'astenosfera sale lentamente verso la superficie dove si raffredda e si irrigidisce formando nuova litosfera. 

La litosfera, rigida e fredda, non rimane dunque immobile trascinata dal moto circolare della cella di convenzione, si sposta orizzontalmente in superficie. 

La dove invece i rami di due celle convettive adiacenti convergono, ridiscendendo verso il basso, si forma un margine convergente. Si ha il fenomeno della subduzione per cui una placca scende al di sotto di un'altra, fino a immergersi di nuovo nell'astenosfera. 

Pertanto si ritiene che, inseguito ai moti convettivi, la litosfera oceanica si forma in corrispondenza della dorsale e si consumi in corrispondenza delle fosse. 

Questo "riciclaggio" spiega anche perché sulla terra non si trovano fondali oceanici che siano più vecchi di circa 200 milioni di anni.