moti convettivi

Questa è la storia di quello che succede quando i continenti decidono di incontrarsi, o meglio di scontrarsi. Quando due placche tettoniche si avvicinano, e un continente entra in collisione con una placca, nascono le montagne: avviene ciò che i geologi chiamano orogenesi.

INDICE

In questo articolo

  1. Placche oceaniche e placche continentali
  2. Scontro oceano-continente
  3. L'origine dei magmi acidi
  4. Il prisma di accrezione
  5. Collisione continente-continente
  6. Le ultime teorie
  7. Bibliografia

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Approfondimenti

1. Placche oceaniche e placche continentali

interno della terra

abluecup / 123RF Archivio Fotografico

Nella tettonica delle placche ho paragonato la superficie del pianeta Terra a un grande puzzle: una serie di tessere, incastonate le une nelle altre fino a 100 chilometri di profondità, costituisce la superficie sulla quale camminiamo o sulla quale si raccolgano le acque di mari e oceani. E’ giunta l’ora di vedere cosa succede quando, sospinte dai movimenti convettivi che agitano il mantello sul quale galleggiano, le tessere si scontrano l’una contro l’altra. Scopriremo così che l’involucro esterno della Terra è costituito da placche litosferiche (così i geologi hanno chiamato le tessere del puzzle) e che quando si scontrano possono decidere se sprofondare all’interno del pianeta o sollevare i loro lembi a formare le catene montuose. Tutto questo dipende da che cosa c’è sopra le placche: una densa e pesante crosta oceanica o una leggera crosta continentale?

circolazione moti convettivi

modificato da M.Pregliasco

La crosta continentale è meno densa e dunque più "leggera" della “pesante” crosta basaltica dei fondi oceanici. Per questa ragione in uno scontro oceano-continente è la placca oceanica a “soccombere” sotto a quella continentale e ad affondare all'interno del pianeta trascinata dal suo stesso peso. Quando a scontrarsi sono due continenti (collisione continente-continente), nessuna delle due placche vuole affondare sotto l’altra, anzi, entrambe tendono a galleggiare sopra all’astenofera (l'involucro di rocce parzialmente fuse sotto alle placche) come tappi di sughero in un bicchiere d’acqua. Nonostante queste differenze il risultato di uno scontro è sempre la nascita di un rilievo ovvero un’orogenesi, ma con modalità diverse.

Per saperne di più

2. Scontro oceano-continente

La crosta oceanica è formata da basalti e sedimenti che ricoprono i fondali degli oceani. Quando una placca oceanica si scontra e sprofonda sotto a una placca continentale, una parte di questi materiali sono portati a profondità notevoli, mentre altri sono raschiati dal fondo oceanico e accumulati sul bordo del continente. A questi fenomeni è legato l’intenso vulcanismo e la nascita delle cordigliere in quelle parti del pianeta interessate da uno scontro oceano-continente.

interno della terra

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interno della terra

Image credit - TIPSIMAGES- Modificato da M.Pregliasco

Si trova nelle Ande argentine la più alta montagna americana che in realtà, come molti altri rilievi della cordigliera, è un antico vulcano. È interessante vedere il perché la Cordigliera delle Ande ha uno stretto rapporto con i fenomeni vulcanici, passati e attuali. La risposta, ovviamente, va ricercata nelle viscere della Terra, e in particolare nei meccanismi, ancora in atto, che coinvolgono le placche tettoniche di questa parte del mondo: la placca di Nazca e la placca sudamericana.

La superficie della placca di Nazca è costituita da densa crosta oceanica - il fondale dell’oceano Pacifico – talmente pesante che, quando si scontra con la placca sudamericana, costituita da una superficie di "leggera" crosta continentale, l'intera placca di Nazca sprofonda sotto quella sudamericana. Questo fenomeno, chiamato subduzione, agisce come un nastro trasportatore: Nazca, muovendosi verso il continente, trasporta con sé i sedimenti oceanici adagiati sulla sua superficie, ricchi d’acqua (idrati) perché a contatto con le acque del mare. Questi materiali, quando entrano in subduzione sotto il continente, raggiungono profondità nelle quali le elevate condizioni di pressione e temperatura liberano l’acqua che, risalendo vero l’alto allo stato gassoso, innesca la fusione parziale del mantello. In effetti, le condizioni di pressione e temperatura (cfr. I moti convettivi del mantello) a quelle profondità non consentirebbero la fusione delle rocce salvo che non intervenga un fattore esterno, che è appunto l’acqua che abbassa il punto di fusione delle rocce con le quali viene a contatto. I magmi che risalgono in superficie hanno una composizione chimica molto particolare: sono magmi acidi, che danno luogo a fenomeni vulcanici molto esplosivi e il loro raffreddamento crea rocce molto leggere della famiglia dei graniti (dioriti, granodioriti) che inspessiscono, alleggeriscono e sollevano la crosta formando un arco magmatico. La cordigliera delle Ande, con i suoi grandi vulcani andesitici come l’Alconcagua e il Chimborazo rappresenta un tipico esempio di arco magmatico risultato della placca oceanica in subduzione nella fossa del Perù e Cile. Lo spessore della crosta sotto le Ande centrali, di 50-75Km, è molto maggiore rispetto ad altre regioni del pianeta e fa capire quanto il vulcanismo indotto dalla subduzione possa generare crosta continentale e rilievi. Questo è il meccanismo con il quale il pianeta produce nuova crosta continentale quando una placca oceanica si scontra con una placca continentale. Alcuni autori chiamano questo fenomeno orogenesi di attivazione, perché, in combinazione con il prisma di accrezione, rappresenta la prima fase della nascita di una catena montuosa alla quale seguirà lo scontro continentale vero e proprio.

3. L'origine dei magmi acidi

Magma acido o basico? E’ questa la domanda da porsi per comprendere a fondo un vulcano e i suoi effetti. A secondo della quantità di silicio presente nel fuso, i magmi si distinguono in acidi quando ne contengono più del 65% e basici quando questa percentuale è inferiore al 53%. I magmi acidi sono viscosi, tendono a intrappolare al loro interno i gas e quindi caratterizzano manifestazioni vulcaniche più violente ed esplosive rispetto ai magmi basici più fluidi che danno luogo a effusioni ed espandimenti basaltici. Inoltre il raffreddamento di magmi acidi crea rocce della famiglia dei graniti (dette anche sialiche per l’abbondanza di silicio e alluminio), più leggere rispetto ai basalti formati dal consolidamento dei magmi basici e ultrabasici chiamate anche rocce femiche perché contengono molto ferro e magnesio.

La subduzione e la conseguente fusione della litosfera basaltica oceanica dovrebbero generare magmi basici, il cui raffreddamento creerebbe rocce dense e pesanti, i basalti per l’appunto. Se così fosse l’aspetto degli archi magmatici sarebbe molto diverso e non avremmo le altissime cordigliere frutto del consolidamento di magmi a chimismo acido. Quali processi hanno potuto cambiare il chimismo dei magmi all’interno della Terra durante la subduzione? Per prima cosa abbiamo visto che oltre alla crosta basaltica a essere portata in profondità dalla subduzione sono anche i sedimenti oceanici. Questi sono costituiti da materiali ricchi in silice (argille) che fondendo acidificano il magma risultante, portandolo a condizioni vicine alla neutralità (né acido né basico). Durante la risalita il magma entra in contatto e fonde porzioni della crosta continentale (anatessi crostale), anch’essa molto ricca in silice. A questo punto il magma che risulta da questa miscela diventa acido e quindi in grado di dar luogo a rocce granitoidi. Un altro fenomeno da non sottovalutare è che all’interno delle camere magmatiche i cristalli che si formano si separano per gravità, cristallizzazione frazionata. Questo fenomeno porta all’acidificazione del fuso in risalita.

4. Il prisma di accrezione

interno della terra

Image credit - TIPSIMAGES- Modificato da M.Pregliasco

I geologi hanno cominciato a dare una grande importanza a un fenomeno che si produce in corrispondenza dell’intervallo arco-fossa: la zona nella quale una placca oceanica sprofonda (entra in subduzione) sotto una placca continentale. La placca oceanica, avanzando contro quella continentale, funziona come un nastro trasportatore. Tutti i sedimenti adagiati sul fondale oceanico in movimento sono trasportati verso il continente, fino a incontrare il margine continentale che, agendo come un coltello, raschia i sedimenti e li accumula nella fossa.

Si crea così quello che è chiamato un prisma di accrezione, nel quale i sedimenti rocciosi si accavallano gli uni sugli altri (coltri di ricoprimento) lungo il margine attivo della placca, inspessendosi sempre di più in direzione della subduzione assumendo una caratteristica forma a cuneo. I geologi si chiedono se i prismi di accrezione possono spiegare gli edifici a “falde di ricoprimento” di molte catene montuose, comprese le Alpi e gli Appennini, equivalenza che deve essere limitata alle prime fasi della loro formazione, quando la placca oceanica che si scontrava con il continente non era stata ancora del tutto consumata.

Questa dovrebbe appunto essere la genesi degli Appennini, almeno quelli Settentrionali, formati da scaglie di sedimenti durante la subduzione della placca Sardo-Corsa, la Sardegna per intendersi, al di sotto dell’Italia.

5. Collisione continente-continente

interno della terra

Due continenti si stanno avvicinando, in mezzo c'è ancora un oceano che li separa.

Da A.Bosellini - Modificato da M.Pregliasco

Che cosa accade quando due continenti si avvicinano e, consumato tutto l’oceano interposto tra loro, si scontrano? Semplice: nascono le montagne. Le superfici delle placche continentali sono costituite da crosta granitoide (bianca e nera in figura), poco densa e dunque più leggera rispetto all'astenosfera sulla quale galleggiano. Per questo motivo la placche continentali non possono affondare e quando si scontrano nessuna delle due sprofonda, ma cercano di proseguire la loro avanzata l’una contro l’altra. La crosta diventa più corta (raccorciamento crostale) e porzioni di essa, chiamate scaglie tettoniche o falde, si accavallano l’una sopra l’altra. Tutti questi fenomeni portano a un inspessimento della crosta terrestre, al corrugamento della sua superficie e a quello che i geologi chiamano sovrascorrimento. È un po’ come se schiacciaste tra pollice e indice una caramella gommosa: diventa più spessa e più corta. Per spiegare lo sovrascorrimento, è come affiancare due mazzi di carte da gioco e spingerli l’uno contro l’altro fino a mischiarli: i semi scorrono gli uni sopra gli altri (sovrascorrimenti) e si impilano formando un unico mazzo più spesso! Ma una crosta più spessa squilibra la litosfera che galleggia sul plastico mantello astenosferico. E’ un po’ come se spingeste verso il basso un tappo di sughero immerso in una bacinella d’acqua. Come risultato la crosta continentale si solleva verso l’alto, fino a trovare il giusto equilibrio isostatico. Ma un sollevamento verso l’alto della crosta implica la creazione di un rilievo: nasce una catena montuosa.

interno della terra

Scontro continentale: la crosta(continentale+oceanica+sedimenti) nella zona dello scontro si inspessisce,
scaglie di sedimenti oceanici vengono traslati (sovrascorrimenti) sulla crosta continentale alla vostra destra.

Da A.Bosellini - Modificato da M.Pregliasco

6. Le ultimi teorie

Secondo le ultime teorie le placche tettoniche, nei loro apparenti movimenti caotici, si muoverebbero lungo una direzione preferenziale, più precisamente esse si sposterebbero verso ovest, in senso contrario alla rotazione del pianeta Terra. Per questo motivo gli effetti delle collisioni continentali che interessano placche in subduzione che s’immergono verso est sono accentuati dal movimento della litosfera che si sposta in direzione opposta. Come conseguenza i rilievi montuosi interessati da subduzione verso est, come le Alpi o la cordigliera delle Ande, sono più alti rispetto a orogeni interessati da subduzione diretta verso ovest, come gli Appennini per esempio.

Bibliografia

Bosellini A. (2005). Storia geologica d'Italia. Zanichelli - ISBN 88-08-07527-3
Brahic, Tapponier, Brown, Girardon (2001). Intervista con la Terra. Salani editore - ISBN 88-8451-266-2
Bosellini A. (2011). La Terra dinamica. Zanichelli - ISBN 978-88-08-06707-4
Press F., Siever R., Grotzinger J., Jordan T.H. Capire la Terra. Zanichelli - ISBN 88-08-07991-0

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