LA  DERIVA  DEI  CONTINENTI

LA RICOSTRUZIONE DEI CONTINENTI

Il teorema di Eulero afferma che il movimento di una porzione di sfera sulla sua superficie è definito unicamente da una singola rotazione angolare attorno a un polo di rotazione. Il polo di rotazione e il suo antipodo all’estremità opposta del diametro sono gli unici due punti che rimangono in posizione fissa rispetto alla porzione in movimento.

Di conseguenza, il movimento di un continente sulla superficie terrestre fino alla posizione pre-deriva può essere descritto dal suo polo e dall’angolo di rotazione.

PROVE GEOLOGICHE DELLA DERIVA DEI CONTINENTI

Le ricostruzioni continentali si basano unicamente sulla corrispondenza geometrica dei bordi della piattaforma continentale. Se sono davvero queste le antiche conformazioni dei continenti, dovrebbe essere possibile seguire caratteristiche geologiche continue da un continente all’altro attraverso i limiti. Il continente, spaccandosi, avrebbe interrotto tale continuità. Non sempre, però,la spaccatura o rifting tronca le strutture geologiche più antiche, perché a volte avviene lungo linee di debolezza del supercontinente che sono // alla grana strutturale, ovvero ai lineamenti geologici.

LA PALEOCLIMATOLOGIA

La distribuzione delle provincie climatiche sulla Terra è controllata da una complessa anterazione di molti fenomeni, comprendenti l’insolazione (cioè la latitudine), la direzione dei venti, le correnti oceaniche, l’altitudine e le barriere topografiche. La maggior parte di questi fenomeni è poco nota nella documentazione geologica. In generale tuttavia, è la latitudine il principale fattore di controllo climatico e, ignorando piccole combinazioni, lo studio degli indicatori climatici nelle rocce antiche può essere utilizzato per dedurne, in generale, l’antica latitudine. Di conseguenza, si può utilizzare la paleoclimatologia, cioè lo studio dei climi del passato per dimostrare che i continenti sono andati alla deriva, per lo meno in direzione Nord-Sud.

Gli indicatori importanti sono:

1.Carbonati e depositi di scogliera: sono limitati alla presenza di acque calde

2.Evaporiti: si formano in condizioni calde e aride in regioni in cui l’evaporazione è > alle precipitazioni

3.Strati rossi:sedimenti continentali arrossati dall’ossidazione

4.Carbone e petrolio: sono formati dall’accumulo e degradazione di resti organici, richiede un clima caldo e umido

5-6-7-8 Fosforiti, Bauxite, Depositi di deserto, Depositi glaciali

I risultati ottenuti applicando queste tecniche paleoclimatiche indicano decisamente che i continenti hanno cambiato latitudine nel tempo geologico.

LA PALEONTOLOGIA E LA DERIVA DEI CONTINENTI

La deriva dei continenti ha influito sulla distribuzione degli antichi animali e piante, creando delle barriere alla loro diffusione. Un chiaro esempio di questo fenomeno può essere la crescita di un oceano tra due parti di un supercontinente, oceano che impedirebbe alle forme di vita terrestri di migrare tra i due blocchi separati. Una forma meno ovvia di barriera alla diffusione è rappresentata dal clima, ad esempio i movimenti dei continenti nel senso della latitudine possono creare condizioni climatiche non adatte a certi organismi.

IL PALEOMAGNETISMO

La scienza del paleomagnetismo si occupa dello studio del magnetismo fossile conservato in certe rocce. Se questo megnetismo ha avuto origine all’epoca in cui la roccia s’è formata è possibile utilizzare la misura della sua direzione per determinare la latitudine a cui la roccia si è originata.

Le tecniche paleomagnetiche si avvalgono del fenomeno per cui certi minerali sono in grado di conservare una registrazione della direzione che il campo magnetico terrestre aveva in passato.

Certe sostanze paramagnetiche contenenti elettroni spaiati in gran numero sono dette ferromagnetiche. La struttura magnetica di queste sostanze tende a svolgersi in un certo numero di domini magnetici, nei quali gli atomi vengono accoppiati dall’interazione dei campi magnetici degli elettroni spaiati.

-MAGNETIZZAZIONE NATURALE RIMANENTE

Le rocce possono acquisire una magnetizzazione naturale rimanente MNR in molti modi. Se la MNR si forma contemporaneamente alla roccia viene definita primaria, se viene acquisita durante la sua storia successiva, secondaria.

La rimanenza primaria delle rocce ignee è nota come magnetizzazione termorimanente MTR, viene acquisita mentre la roccia si raffredda dallo strato fuso fino a sotto la temperatura di Curie, il che avviene dopo la solidificazione. A questo punto, i minerali ferromagnetici presenti assumono un magnetismo nella stessa direzione del campo geomagnetico del momento che sarà conservato nella storia successiva della roccia.

La rimanenza primaria delle rocce sedimentarie clastiche è nota come magnetizzazione rimanente detritica MRD. Poiché le particelle sedimentarie si depositano attraverso la colonna d’acqua, qualsiasi minerali ferromagnetico presente si allinea nella direzione del campo geomagnetico, se la particella non è troppo pesante. Dopo il seppellimento, quando il sedimento, saturo d’acqua, è in uno stato semiliquido, le particelle magnetiche si riallineano al campo geomagnetico in seguito ad attività  microscopica, e questo orientamento viene mantenuto quando la roccia solidifica.

La roccia può acquisire una MNR secondaria, i meccanismi possibili sono vari.

Viene acquisita una magnetizzazione chemo-rimanente MCR se si formano minerali ferromagnetici in seguito a una reazione chimica come l’ossidazione.

La magnetizzazione rimanente isotermica MRI avviene nelle rocce che sono state sottoposte a campi magnetici forti , come lo scoppio di un fulmine.

La magnetizzazione rimanente viscosa MRV si può produrre quando una roccia  rimane in un campo magnetico relativamente debole per un lungo periodo di tempo, tanto che i domini magnetici si allentano e acquistano la direzione del campo esterno.

Le MCR, MTR, MRD tendono ad essere dure e stabili per lungo tempo, mentre ad esempio la MRV tendono ad essere tenere e ad andare perse abbastanza facilmente.

-CURVE DELLA MIGRAZIONE APPARENTE DEI POLI

I dati paleomagnetici possono essere mostrati in due modi.

Nel primo si disegna il continente in posizioni successive secondo le età dei siti campionatura.

Nel secondo il continente è considerato fisso e vi si rappresentano le posizioni apparenti dei poli per tempi diversi,  in modo da delineare un percorso della migrazione apparente dei poli, MAP.

I percorsi MAP possono essere utilizzati per interpretare i movimenti, le collisioni e gli smembramenti dei continenti.

IL CICLO DI WILSON

L’Oceano Pacifico si è aperto circa 300 milioni di anni fa e si chiuderà completamente tra altri 200Ma, quindi il periodo di vita di un bacino oceanico è di 500 Ma. I processi della tettonica delle placche, tuttavia, sono attivi forse da 2500 Ma fa; di conseguenza, vi debbono essere stati  numerosi cicli di creazione e di distruzione di oceani nel corso della storia della Terra. Di questi antichi oceani resta pochissimo, come le associazioni di ofioliti.

La periodicità dell’apertura e chiusura degli oceani è nota come Ciclo di Wilson.

Si suppongano due continenti AB e CD. L’oceano AD si sta espandendo, BC contraendo. Un po’ di tempo dopo l’oceano BC si chiude completamente, e questa fase del movimento delle placche si conclude con la collisione dei margini B e C, la costruzione di una catena di tipo himalayano lungo la sutura BC e la formazione di un supercontinente AD.

L’oceano AD deve dar vita a zone di subduzione ai suoi margini per mantenere costante l’area superficiale del globo, anche se non si conoscono le ragioni per le quali inizia la subduzione: non sembra comunque che la causa sia il carico sedimentario.

La forza di risucchio di fossa sottopone a sforzo il supercontinente AD. Se sono tuttora presenti le altre condizioni, il supercontinente si spaccherà in corrispondenza di B’C’, non necessariamente lungo la sutura precedente BC. Ora i due continenti  AB’ e C’D si separano con inmezzo un nuovo oceano in espansione B’C’ e, per compensare la litosfera oceanica appena creata, l’oceano AD deve cominciare a contrarsi sviluppando continuamente zone di subduzione in corrispondenza dei margini continentali A e D. Questa fase continuerà fino alla collisione di A e D.

Vink e altri hanno dimostrato che la resistenza della litosfera continentale diminuisce con l’aumentare dello spessore della crosta. Di conseguenza, il grande spessore della crosta nelle zone di sutura le rende probabili sede di rifting futuro.

Il ciclo di Wilson continuerà a operare finchè la concentrazione di elementi radioattivi all’inetrno della Terra non diventerà troppo bassa per fornire energia termica sufficiente ad alimentare i movimenti delle placche.

Gurnis ha eseguito simulazioni numeriche dell’aggregazione e dispersione dei continenti e ha postulato che il moto delle placche durante il ciclo di Wilson sia intermittente e non continuo.

L’autore sostiene che i continenti tendono ad aggregarsi al di sopra di correnti discendenti fredde nel mantello, dove si comportano come una coltre isolante. Di conseguenza il mantello si riscalda, alterando l’andamento della convenzione, e il supercontinente si spacca in seguito allo sforzo che ne risulta. Quindi, i frammenti del continente si spostano verso le nuove correnti discendenti fredde prodotte dal nuovo regime convettivo.

Gurnis sottolinea che attualmente i continenti, esclusa l’Africa, si stanno spostando verso regioni fredde del mantello caratterizzate da zone di basso del geoide, pochi punti caldi e alte velocità sismiche.