Approfondimento 5 - Prove dei movimenti delle zolle litosferiche e dei continenti

Prove geografiche, geologiche e paleontologiche

Osservando un mappamondo si nota immediatamente come l'andamento, per esempio, della costa del Brasile corrisponda a quello della costa occidentale dell'Africa. Inoltre, catene montuose in Argentina e nel Brasile del Sud appaiono con le stesse caratteristiche geologiche, paleontologiche e mineralogiche in Sud africa e in Angola. Questo dimostra che in passato i continenti erano uniti. I resti fossili di Mesosaurus, un rettile del Paleozoico superiore, si trovano in America Meridionale e i Africa e in nessun'altra parte del mondo. Visto che questo animale non era in grado di nuotare si può giustamente supporre che i due continenti fossero allora uniti. Si osservano sulla Terra resti di organismi fossili, vissuti in condizioni climatiche totalmente diverse dalle attuali, che testimoniano, dato che non esistono prove di cambiamenti climatici globali così radicali, lo spostamento delle zolle che li ospitano. Ne sono esempio i depositi di carbone che si trovano oggi nel clima rigido delle isole Svalbard (a Nord dell'Inghilterra) e che derivano da piante vissuti in climi sicuramente tropicali. Alla latitudine del deserto del Sahara non sono mai esistite condizioni climatiche per la presenza di ghiacciai, ma in quel deserto africano vi sono affioramenti di rocce da ghiacciai e depositi glaciali evidentemente formati quando quella parte della zolla africana era localizzata verso il Polo Sud.

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Fig. 1 - La perfetta somiglianza geologica tra il margine orientale del Sud America e quello occidentale dell'Africa.

Triangolazione

Attraverso la triangolazione si possono dimostrare i movimenti delle zolle: per esempio l'attuale spostamento dell'America del Nord dall'Europa meridionale è di circa 1,8 cm all'anno. Non si possono certamente utilizzare i teodoliti dei geometri, ma si usano i satelliti e anche i quasar, gli oggetti quasi-stellari lontanissimi nel cosmo.

Due osservatori, per esempio quello di Haystack, vicino a Boston, e quello di Matera, vicino a Potenza, posti in collegamento, captano nello stesso momento le emissioni radio di un quasar. Semplificando al massimo si può dire che la stessa onda elettromagnetica arriva, per esempio, in tempi successivi ai due osservatori che, conoscendo il ritardo e paragonando al ritardo rilevato in un precedente collegamento, possono calcolare di quanto i due osservatori si sono allontanati uno dall'altro e con loro le relative zolle litosferiche (fig. 2).

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Fig. 2 - Le emissioni radio di un quasar captate da due osservatori ubicati su placche diverse permettono, sulla base del ritardo in ricezione, di calcolare il movimento relativo tra i due punti.

Paleomagnetismo

La Terra, come ogni altro corpo, è circondata da un campo gravitazionale che attrae altri corpi. Il campo magnetico terrestre non fa solamente posizionare verso il Nord l'ago delle bussole, ma anche certi componenti minerali, contenenti ferro, che circolano, più o meno liberi, in un magma emesso da un vulcano. Quando il magma solidifica quei componenti si bloccano in direzione Nord-Sud.

Analizzando la situazione in lave solidificate nel lontano passato si è scoperto che, talvolta, i loro componenti ferrosi indicano direzioni anche molto diverse dall'attuale Polo Nord magnetico, deviazioni tali da non poter essere in alcun modo giustificate dagli spostamenti del Polo Nord magnetico nel passato. E' quindi l'intera roccia che li ospita e la sottostante zolla litosferica che si debbono essere spostate.

Apertura degli oceani e inversione del campo magnetico nel passato

Un'altra curiosa situazione del passato aiuta a dimostrare lo spostamento dei continenti. Proprio l'analisi del paleomagnetismo delle rocce ha rilevato che la direzione del campo magnetico terrestre si è ripetutamente invertita e che cioè il Polo Nord magnetico è diventato più volte il Polo Sud magnetico e viceversa (fig. 3).

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Fig. 3 - L'intrusione di materiale più freddo del mantello nel nucleo fuso produrrebbe un'inversione delle celle di convezione influenzando la direzione del campo magnetico terrestre.

Il campo magnetico delle lave che indicano il campo magnetico attuale si dice normale e ha una direzione. Il campo magnetico delle lave che si sono invece solidificate in un periodo diverso indica una direzione opposta e viene detto inverso.

L'origine di questo "va e vieni" è ancora molto discussa. Un'ipotesi interessante sembra essere quella proposta da Olson e Merrill, l'uno dell'Università Johns Hopkins di Baltimora, l'altro dell'Università di Washington. Secondo Olson e Merrill, l'inversione sarebbe dovuta a "bolle" di materiale fuso del nucleo esterno, liquido, che salirebbero, più o meno repentinamente, nel mantello e specialmente al materiale più freddo, del mantello, che ne occuperebbe lo spazio penetrando nel nucleo fuso. Questa intrusione perturberebbe l'andamento delle celle di convezione che darebbero origine, interagendo con la rotazione terrestre, al campo magnetico terrestre.

Le prove dell'inversione del campo magnetico terrestre trovate nelle lave hanno aiutato decisamente a spiegare il fenomeno dell'apertura degli oceani e l'allontanamento dei continenti provocati dalle spinte delle lave emesse dalle dorsali oceaniche.

Queste fasce di rocce laviche, parallele e a magnetismo alternativamente normale e inverso, dimostrano di essere derivate da eruzioni lineari successive, avvenute in periodi, anche molto distanti fra loro, con magnetismo normale e inverso. La loro simmetria è la prova non solamente del loro allontanamento progressivo dalla dorsale mediana, ma anche della formazione di nuovo fondale oceanico dovuto all'apertura dell'oceano (e quindi dell'allontanamento dei continenti interessati).

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Fig. 4 - Esempio della distribuzione delle fasce di magnetizzazione normale ed inversa nelle rocce dei fondi oceanici.

Campagne di perforazioni dei fondali dell'Oceano Atlantico hanno rilevato, per esempio, la presenza di rocce laviche, in fasce parallele di magnetizzazione alternativamente normale e inversa, disposte in modo speculare, simmetrico, cioè esattamente corrispondente, ai due lati della catena sottomarina atlantica (che corre in direzione Nord-Sud).

I vulcani da punti caldi (hot spots)

Dal mantello possono salire masse di magma, a forma più o meno colonnare, che "perforano" la sovrastante zolla litosferica dando origine a un vulcano. Questa colonna di magma rimane praticamente fissa perché è creata da un punto più caldo del mantello profondo. E' la zolla sovrastante che si muove e scorrendo sopra al punto caldo e fa apparire una serie di vulcani più o meno allineati (fig. 5).

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Fig. 5 - I punti caldi prodotti dalla risalita di materiale dal mantello possono alimentare una successione di vulcani, man mano che la litosfera si sposta.

E' un fenomeno che si nota chiaramente, per esempio, nel Pacifico, partendo dalle Isole Hawaii che sono proprio sopra un attuale punto caldo, come dimostrato dal loro vulcanismo e in particolare dal tipo delle lave prodotte. Basta osservare una mappa geologica del Pacifico (fig.6) per notare che lo stesso punto caldo ha dato origine, in passato, a una lunghissima serie di vulcani, più o meno allineati, diventati oggi spenti e sottomarini, che si estende, ben oltre le isole Midway, fin quasi alle isole Aleutine.

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Fig. 6 - Localizzazione dei vulcani generati, nel tempo, dallo stesso punto caldo ubicato nel Pacifico.


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