2. Litosfera e placche

2 Litosfera e placche

Se immagini di sovrapporre le due cartine della distribuzione di vulcani e sismi nel mondo ti accorgi che la superficie terrestre è delimitata in zone che i geologi hanno chiamato placche.

Lungo i confini delle placche sono inoltre distribuite le più imponenti formazioni geologiche del pianeta:

- le catene montuose;

- le fosse oceaniche, che sono depressioni sottomarine lunghissime e strette;

- le dorsali oceaniche, che sono catene montuose sottomarine parallele separate da una spaccatura.

Attraverso quali dati gli scienziati hanno potuto spiegare l’origine comune di tali fenomeni?

Le informazioni utilizzate dagli scienziati per formulare una ipotesi valida, capace di collegare i fenomeni osservati, sono arrivate dallo studio dei fondali oceanici: la cartina dell’Oceano Atlantico mette in evidenza che il fondale non è piatto ma in direzione nord-sud si estende una dorsale, la dorsale medio-atlantica. Tale scoperta risale al 1866 quando fu posato nell’oceano un cavo telefonico per collegare la Gran Bretagna agli Stati Uniti.
A partire dal 1950 gli studiosi di geologia marina esplorarono tutti gli oceani a bordo di navi dotate di ecoscandaglio , uno strumento che invia segnali acustici verso il fondale oceanico e ne raccoglie l’eco: dal tempo impiegato dal segnale a raggiungere il fondale e a tornare indietro, si può calcolare la profondità. I risultati delle esplorazioni portarono alla scoperta di dorsali analoghe a quella medio-atlantica negli altri oceani. Ogni dorsale appare come una lunga spaccatura della crosta terrestre all’interno di due catene montuose; dalla spaccatura fuoriesce magma e gas vulcanico.

Utilizzando la tecnica del GPS (sistema di posizionamento globale) è possibile misurare con precisione la distanza di due punti sulla superficie terrestre. Si è calcolato che nell’Oceano Atlantico la placca Nord Americana si sta allontanando da quella Euro Asiatica di 2,4 cm all’anno ( 4 ). Nell’Oceano Pacifico invece la placca Indo-Australiana si sta avvicinando a quella Pacifica di 7,2 cm all’anno ( 5 ).

4 Spostamento espresso in cm/anno tra due località divise dall’Oceano Atlantico, misurato attraverso il GPS.

Nella carta geologica del fondale atlantico ( 6 ) a ogni colore corrisponde una diversa età delle rocce, misurata in migliaia di anni (Ma). A destra e a sinistra della linea rossa che attraversa la cartina e che rappresenta la dorsale medio-atlantica, puoi vedere una simmetria nel ripetersi dei colori; le rocce più antiche si trovano vicino ai bordi dei continenti e quelle più recenti vicino alla dorsale.

La dorsale è dunque una zona in cui si formano le nuove rocce della litosfera che fanno espandere il fondale oceanico. Il volume della Terra però rimane inalterato nel tempo perciò se nelle dorsali si forma nuova crosta, a livello delle fosse oceaniche altrettanta viene distrutta.

Quale teoria hanno elaborato gli scienziati per spiegare il movimento delle placche?

La teoria che spiega e unifica tutti i fenomeni collegati ai movimenti delle placche della litosfera è detta tettonica a placche ed è stata formulata nel 1967 dagli scienziati Jason Morgan e Dan McKenzie. Il termine “tettonica” significa “costruttore” e indica proprio tutti i fenomeni che “costruiscono” la crosta terrestre. Le placche, chiamate anche zolle, sono frammenti di litosfera che si muovono lentamente ma in modo costante sull’astenosfera sottostante, più fluida. Tali movimenti sono all’origine di sismi, vulcani, catene montuose, fosse e dorsali oceaniche ( 7 ).

La teoria della tettonica a placche si è fatta strada dalle idee di Alfred Wegener (1880-1932), fisico e meteorologo tedesco che, già nel 1912, aveva ipotizzato che i continenti, un tempo uniti, si fossero staccati allontanandosi gli uni dagli altri e andando alla “deriva”. La teoria di Wegener è conosciuta proprio come teoria della deriva dei continenti e nacque dall’osservazione della corrispondenza dei profili delle coste occidentali dell’Africa con quelli orientali del Sud America, soprattutto se confrontati a livello della piattaforma continentale, cioè della fascia rocciosa che contorna i continenti sotto il livello del mare. Wegener pensava che i continenti fossero andati alla deriva come zattere sul mare, ora si sa che le placche della litosfera si muovono non sul mare ma sull’astenosfera.

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La deriva dei continenti: le prove storiche di Wegener

La teoria della “deriva dei continenti” di Alfred Wegener fu confermata dagli studi sui fondali oceanici e sulle zone di subduzione, ma lo stesso Wegener già nel 1912 aveva portato numerose prove a sostegno della sua ipotesi.

1. Prova paleontologica

Studiando ritrovamenti fossili di vario tipo Wegener scoprì che specie identiche di animali e vegetali del passato vivevano in zone della Terra oggi molto distanti tra loro. Sono stati rinvenuti sia in Sud Africa sia in Sud America meridionale resti fossili di Mesosaurus, un rettile che viveva circa 300 milioni di anni fa in ambienti d’acqua dolce, e resti di Glossopteris, una felce vissuta 350 milioni di anni fa, in Africa meridionale, in America meridionale, in India, in Antartide e in Australia. Il Mesosaurus, per quanto di abitudini acquatiche, non avrebbe mai potuto attraversare l’Oceano Atlantico e la Glossopteris non sarebbe stata in grado di diffondersi in continenti che si trovano in latitudini tanto diverse e con climi altrettanto diversi tra loro. Per spiegare la presenza di Mesosaurus, dapprima gli scienziati ipotizzarono l’esistenza di ponti di roccia che collegavano tra loro i continenti e sui quali gli animali potevano migrare per diffondersi ovunque; tali ponti sarebbero in seguito crollati. Questa teoria ebbe però poco successo perché non si sono mai trovate tracce dei ponti, che pure avrebbero dovuto avere dimensioni imponenti per collegare terre così lontane e per resistere milioni di anni alle continue migrazioni. La teoria di Wegener risolve invece perfettamente il problema, ipotizzando che i continenti fossero tutti uniti fino a 200 milioni di anni fa: così si spiegherebbe anche l’uniformità di clima nelle zone in cui vegetava la Glossopteris.

2. Prova geologica

Wegener portò a favore della sua teoria anche una prova riguardante la rocce che dovevano trovarsi lungo i margini dei continenti idealmente riuniti: alcuni ammassi rocciosi metamorfici africani sono identici, anche nella posizione degli strati, a quelli del Brasile.

3. Prova paleoclimatologica

Anche lo studio dei climi del passato fornì prove della deriva dei continenti: si trovarono depositi glaciali tra le rocce di circa 300 milioni di anni fa in America meridionale, in Africa meridionale e centrale, in Australia e in India; ciò dimostra che a quel tempo tali terre si trovavano insieme in una zona a uguale latitudine, dove il clima doveva essere glaciale. In Europa, in Asia e in America settentrionale si scoprirono invece depositi di carbone, indizio di un clima caldo, tropicale e con abbondante vegetazione. Queste terre si trovano oggi ben più a nord delle regioni tropicali, perciò bisogna ammettere che si sono spostate.