La Terra, pianeta instabile [Scienze] [5ª]

Gli obiettivi di questo capitolo sono:

  • esaminare i fenomeni che manifestano l'instabilità del Pianeta Terra (fenomeni vulcanici e sismici)
  • analizzare le informazioni ottenibili dallo studio dei suddetti fenomeni, verificando che essi sono collegati con processi complessi
  • comprendere una teoria in grado di spiegarne le cause: la teoria della tettonica a zolle

I fenomeni vulcanici

Il vulcanesimo è una delle manifestazioni più spettacolari ed evidenti del processo attraverso cui i magmi generano le rocce magmatiche.

La superficie della Terra si presenta solida fino a quasi 3000 Km di profondità, ciononostante in determinate circostanze sacche di magma vengono prodotte anche più in alto, nel mantello (magmi primari), dove si trovano materiali parzialmente fusi, o addirittura nella crosta (magmi di anatessi). Le circostanze che possono portare alla formazione di magma sono le seguenti:

  • aumento della temperatura
  • diminuzione della pressione (che abbassa la temperatura di fusione dei minerali)
  • aumento di acqua (che abbassa la temperatura di fusione dei silicati)

I geologi distinguono vari tipi di magma:

  • magmi femici: caratterizzati da scarsa presenza di silice e bassa viscosità, generano un'attività vulcanica tranquilla. I magmi primari sono generalmente femici.
  • magmi sialici: caratterizzati da alta presenza di silice ed alta viscosità, sono propri delle eruzioni esplosive, in quanto l'elevata densità porta alla formazione di tappi che tendono ad essere espulsi con violenza. Al contrario di quelli femici, i magmi sialici contengono una maggiore quantità di gas disciolti (primo fra tutti il vapor d'acqua, che come abbiamo già detto abbassa la temperatura di fusione). I magmi di anatessi sono generalmente sialici.
  • magmi andesitici: rappresentano uno stadio intermedio tra magmi femici e sialici.

Quando un magma solidifica prima di raggiungere la superficie si forma un corpo magmatico intrusivo, detto plutone, che può essere di due tipi:

  • discordante, se attraversa trasversalmente più strati di roccia
  • concordante, se si sviluppa tra uno strato di roccia e l'altro

A seconda della forma e della dimensione i plutoni assumono diversi nomi:

  • i batoliti sono plutoni affioranti di grandi dimensioni (almeno 100km^2 di superficie)
  • i filoni sono corpi piatti spessi pochi metri, si suddividono in
    • filoni-strato, concordanti
    • dicchi, discordanti
  • i laccoliti sono delle intrusioni-cuscinetto in grado di deformare gli strati di roccia sovrastanti.

I vulcani sono le spaccature sul terreno attraverso cui il magma, dalla camera magmatica, fuoriesce in superficie. Nel linguaggio comune si considera "vulcano" l'intero edificio vulcanico.

Rispetto alla durata l'attività vulcanica si suddivide in

  • attività parossistica: breve durata, dopo la quale il vulcano si spegne
  • attività persistente, lunga, può durare secoli

Rispetto all'intensità l'attività vulcanica si suddivide in

  • attività effusiva: i magmi, molto fluidi (femici), scorrono tranquillamente
  • attività esplosiva: i magmi, molto densi (sialici) e ricchi di gas (sialici ed andesitici), fuoriescono violentemente assieme a pulviscoli roventi e nubi di gas.

Un'eruzione può emettere materiali differenti:

  • colate laviche, suddivise in:
    • lave basaltiche: principalmente composte da magmi femici, sono caratterizzate da alte temperatura (1000-1200°C) e velocità di propagazione (anche 50 Km/h).
    • lave riolitiche: di composizione prevalentemente sialica, sono caratterizzate da una temperatura di circa 800-900°C, lento scorrimento e dalla formazione di strutture bulbose (cupole, guglie e duomi)
    • lave andesitiche: hanno caratteri intermedi
  • materiali piroclastici, che possono essere
    • piccoli (polveri, ceneri, lapilli)
    • grandi (bombe)
  • gas, principalmente vapore acqueo. Mescolati alle polveri sottili possono generare immense nubi ardenti

Gli edifici vulcanici possono avere diverse forme:

  • i vulcani a scudo sono caratterizzati da pendenze leggere e vasta estensione.
  • gli stratovulcani (a cono, i più noti) si formano, come i vulcani a scudo, in seguito al deposito dei materiali eruttati
  • le caldere sono depressioni con pareti scoscese e fondo piatto. Si formano in seguito al cedimento di una camera vulcanica vuotata del suo magma
  • i diatremi sono condotti vulcanici colmati da brecce magmatiche

Differenti sono anche le modalità di eruzione

  • eruzioni di tipo hawaiano: lave basaltiche molto fluide, assenza di materiali piroclastici
  • eruzioni di tipo stromboliano: colate alternate ad esplosioni, emissione di gas e materiali piroclastici, densità e composizione variabili
  • eruzioni di tipo vulcaniano: esplosive, assenza di colate (magmi densi). Sono presenti nubi, solidi e ceneri
  • eruzioni di tipo pleano: lave dense e ricche di gas. Formazione di edifici solidi, esplosioni di grande violenza
  • eruzioni di freatiche: violenta emissione di grandi quantità di vapore
  • eruzioni di lineari: lave basaltiche, attività effusiva. Hanno luogo in corrispondenza delle dorsali oceaniche.

La disposizione dei vulcani risulta localizzata lungo le fosse abissali, dove lo sprofondamento della crosta porta alla fusione di parte della zona di contatto, o lungo le dorsali oceaniche, dove il magma del mantello risale in superficie.

I fenomeni sismici

Un sisma è una scossa provocata dall'energia che, accumulata nelle rocce in anni di tensione, si libera con un cedimento improvviso. I centri del sisma sono due:

  • ipocentro: è il punto, in profondità, in cui hanno origine le vibrazioni sismiche.
  • epicentro: è la proiezione in verticale dell'ipocentro sul terreno. È il punto raggiunto più in fretta dalle onde e quello dove esse sono più intense.

Ogni anno si verificano oltre 1 milione di microsismi di scarsa portata ed una ventina di macrosismi di entità distruttiva. Ci sono diversi tipi di terremoto:

  • terremoti vulcanici: sebbene zone sismiche e vulcaniche coincidano, i due fenomeni sono tra loro indipendenti. Infatti i terremoti di origine vulcanica sono pochi (il 7%) e di scarsa entità (microsismi)
  • terremoti da crollo: si verificano in corrispondenza del crollo della volta di grotte o miniere.
  • terremoti da esplosione: causati da esplosioni provocate artificialmente dall'uomo.
  • terremoti tettonici: si verificano nei punti in cui la litosfera è più instabile, si tratta di fenomeni frequenti ed intensi che per la loro natura ricorrente, definiscono delle aree particolarmente esposte, dette aree sismiche. Le aree sismiche corrispondono a quelle vulcaniche e sono situate, come vedremo, ai margini delle placche in cui è suddivisa la litosfera.

Le modalità con cui si verificano gli eventi sismici sono spiegati dalla teoria del rimbalzo elastico, secondo cui:

  1. alcune zone della litosfera sono sottoposte per tempi lunghissimi ad intense pressioni.
  2. a queste pressioni le rocce reagiscono in modo elastico, deformandosi fino a raggiungere il limite di intensità ed eventualmente generando scosse premonitrici
  3. quando il limite di elasticità viene superato la roccia si spacca improvvisamente nel suo punto più debole, generando la scossa principale ed una faglia
  4. la faglia resta attiva fino a che le forze agenti non si esauriscono, si verificano scosse di assestamento

Ci sono diversi tipi di onde sismiche:

  • le onde P (principali) sono onde longitudinali, le più veloci (1,5-8 Km/s), e quindi le prime ad essere registrate.
  • le onde S (secondarie) sono onde trasversali
  • le onde L (superficiali) si propagano in superficie con velocità costante (3,5 Km/s), possono percorrere grandi distanze. Si suddividono in
    • onde di Raileigh, ellitiche
    • onde di Love, trasversali orizzontali

Le onde modificano la loro velocità ed il loro percorso a seconda dei materiali che incontrano. Tutte le onde trasversali (S e di Love) non si propagano nei fluidi.

Le onde sismiche vengono registrate dai sismografi nell'ordine P, S ed L. Per via dei rapporti fissi tra la velocità delle onde, ogni stazione sismica è in grado calcolare la sua distanza "d" dell'epicentro del terremoto. Per localizzare univocamente un epicentro è dunque necessario individuare le intersezioni dei luoghi dei punti equidistanti da almeno tre stazioni sismiche. Se i dati sono attendibili le tre circonferenze avranno un unico punto in comune: l'epicentro.

Per misurare l'entità di un fenomeno sismico è possibile è possibile riferirsi agli effetti osservabili (intensità, scala Mercalli) o alla misura più oggettiva dell'ampiezza delle onde prodotte (scala Richter). In questo caso si parla di magnitudo, che viene misurata su di una scala logaritmica (sono dunque contemplati anche i valori negativi.

La struttura interna e le caratteristiche fisiche della Terra

n.d.

Le teorie che spiegano la dinamica della litosfera

n.d.

Riferimenti e bibliografia