Scienze delle Terra - Moodle@Units
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
Scienze delle Terra Aspetti teorici, di base Aspetti applicati, pratici • Conoscenza del “Sistema • Ricerca di idrocarburi e Terra” minerali utili • formazione delle rocce • Rischio vulcanico e sismico: • formazione delle individuazione aree sismiche, montagne, i vulcani • Rischio idrogeologoico: • trasporto dei sedimenti difesa dalle frane, • Ciclo idrogeologico inondazioni, dalle catastrofi naturali geologia generale geologia applicata/ ambientale 2017-2018 GFGeol STAN File 01 1
Le basi della geologia • I minerali • Il ciclo delle rocce • I vulcani (Sedimentarie, magmatiche • L’interno della Terra metamorfiche) • I fossili e la • I terremoti stratigrafia • La tettonica delle placche • L’origine e l’evoluzione della vita Il funzionamento del Sistema Terra 2017-2018 GFGeol STAN File 01 2
Le applicazione della Geologia • Frane, alluvioni, erosione delle coste, esondazioni, tsunami,……gestione del territorio rischio idrogeologico • Individuazione e gestione delle risorse idriche (falde, sorgenti) • Inquinamento: metalli pesanti, idrocarburi, mercurio. Nello spazio e nel tempo • Ricostruzione dei cambiamenti climatici nel passato (da pochi anni ai milioni di anni) • Protezione delle Natura: Individuazione e valorizzazione dei luoghi di interesse geologico (geositi) • Geoarcheologia • Petrolio, minerali utili (Fe, Al, Litio, diamanti..) 2017-2018 GFGeol STAN File 01 3
Alcuni concetti preliminari • Concetto di tempo e di spazio nelle scienze della Terra • Principio dell’attualismo 2017-2018 GFGeol STAN File 01 4
Principio dell’Attualismo James Hutton (1726-1797): The theory of the earth; or an investigation of the laws observable in the composition, dissolution and restoration of land upon the globe. Memoria letta alla Royal Society of Edimburgo nel 1785. ..la storia passata del nostro pianeta deve essere spiegata attraverso processi che si possono osservare in atto oggi.. Questo concetto andava contro le ipotesi dei catastrofisti (diluvio universale) e, ovviamente, contrastava l’idea che la terra fosse stata creata esattamente il 24 ottobre 4004 a.c….come aveva stabilito l’arcivescovo James Usher a metà del ‘600... 2017-2018 GFGeol STAN File 01 6
Attualismo: Charles Lyell (1797 -1875) • il passato geologico (l’origine delle rocce) poteva essere compreso meglio in termini di processi naturali che ancora oggi possiamo osservare, quali sedimentazione nei corsi d’acqua e alle foci, erosione eolica ed idrica, avanzamento o ritiro dei ghiacciai (ATTUALISMO); • i cambiamenti sono lenti e costanti (GRADUALISMO); • le leggi naturali sono costanti ed eterne, operanti nel passato con la stessa intensità di oggi. 2017-2018 GFGeol STAN File 01 7
Principio dell’Attualismo: eccezioni • Influenza dei fenomeni biologici sulla composizione dell’atmosfera. Ipotesi dell’atmosfera riducente: Vapore acqueo, anidride carbonica, molto meno ossigeno, più ammoniaca e metano • 5 milioni di anni fa un meteorite ha causato l’estinzione dei dinosauri ??? • una singola piena fluviale o una grossa tempesta modificano la forma dell’alveo del fiume e influenzano la sedimentazione costiera più dei fenomeni accaduti in 101 – 102 anni • Paradosso del sole giovane (e debole) 2017-2018 GFGeol STAN File 01 8
Stime dell’età della Terra Autore Data ETA' ETA' Metodo minima massima BIBBIA, osservazioni Ushher J. 1650 4 004 astronomiche Conte di Buffon 1778 74 832 Velocità di raffreddamento H. von Helmholtz 1854 20 000 000 40 000 000 ? ? Philips 1860 96 000 000 Spessore serie sedimentarie Conducibilità termica delle Lord Kelvin 1863 20 000 000 200 000 000 rocce, misure in miniera Haughton 1878 200 000 000 Spessore serie sedimentarie Croll 1889 72 000 000 Spessore serie sedimentarie Wallace 1892 28 000 000 Spessore serie sedimentarie Walcott 1893 45 000 000 70 000 000 Spessore serie sedimentarie Lord Kelvin 1897 20 000 000 40 000 000 Joly 1899 90 000 000 Quantità di sali negli oceani Sollas 1900 26 500 000 Spessore serie sedimentarie Sollas 1909 80 000 000 Spessore serie sedimentarie Holmes 1931 1 600 000 000 3 000 000 000 Disintegrazione atomica Attualmente le rocce più antiche conosciute hanno 3.8 Mld di anni > 4 mld 2017-2018 GFGeol STAN File 01 10
Ipotesi delle nebulosa di Kant - Laplace Nuvola rotante di gas (H e He) e polveri cosmiche Planetesimali Blocchi di polvere «incollati» dalla gravità 2017-2018 GFGeol STAN File 01 11
Formazione del Sistema solare Formazione del protosole: a 1.e6 gradi (1 milione di gradi) inizia la fusione nucleare: la trasformazione di Idrogeno in Elio con emissione di energia Massa solare: attrazione gravitativa 2017-2018 GFGeol STAN File 01 12
Pianeti interni (piccoli rocciosi) e pianeti esterni (piccolo nucleo roccioso, poi gas e ghiaccio), Plutone è una «palla di neve»: metano, gas e rocce Solo Marte e Venere sembrano geologicamente attivi..NB ormai è certo Marte è geologicamente attivo 2017-2018 GFGeol STAN File 01 13
La formazione della Terra e la sua trasformazione da corpo omogeneo a pianeta differenziato • Circa 4.6 miliardi di anni fa: la terra è un agglomerato di frammenti di materia • la massa della Terra tendeva ad aumentare in quanto, per le leggi della gravitazione, la terra attirava planetesimali ovvero piccoli agglomerati di materia in via di condensazione • la temperatura della Terra tendeva ad aumentare per tre motivi…… 2017-2018 GFGeol STAN File 01 14
1) l’impatto di nuova materia sulla superficie trasforma energia cinetica in energia termica (NB non c’è ancora atmosfera):NB 4.47 miliardi di anni fa si forma la Luna per l’impatto di un corpo delle dimesioni di Marte… 2) la compressione gravitazionale 3) la presenza di elementi radioattivi, più frequenti dell’attuale, erano anche presenti isotopiGFGeol 2017-2018 conSTAN tempi File 01 di dimezzamenti brevi.. 15
La formazione della terra (NB densità dell’intero pianeta: 5.5; densità crosta: 2.7 g/cm3) Questi tre processi, ma è l’impatto «lunare» il principale colpevole, hanno fatto crescere la temperatura della Terra fino a circa 1500 - 2000 °C A questa temperatura il Ferro, che rappresentava l’elemento più pesante, con una massa pari a circa 1/3 del totale, ha iniziato a fondere, sprofondando verso l’interno, mentre gli elementi più leggeri tendevano a risalire. Successivamente sulla superficie della terra si formò un oceano di magma fuso, profondo oltre 100 km 2017-2018 GFGeol STAN File 01 16
La Terra 4 miliardi di anni fa.. Il raffreddamento del Magma genera la crosta primitiva DIFFERENZIAZIONE GRAVITATIVA: Nucleo di ferro molto denso, crosta superficiale leggera, mantello interposto tra crosta e nucleo, di densità intermedia Atmosfera: H, CO2, N, NH3, CH4 vapore acqueo e pochi gas rari..gli stessi gas emessi anche ora dai vulcani.. E l’Ossigeno ..(attualmente il 20% della bassa atmosfera). era praticamente assente.. Vedi slide 9 2017-2018 GFGeol STAN File 01 17
ELEMENTI LEGGERI: Ossigeno, Silicio Elementi intermedi: Magnesio Alluminio Elementi pesanti: Calcio, Ferro 2017-2018 GFGeol STAN File 01 18
Composizione chimica della terra e della crosta terrestre A Tutto il pianeta B Solo la parte superficiale (crosta + mantello + (crosta) 2017-2018 nucleo) GFGeol STAN File 01 19
Come facciamo a conoscere l’interno della Terra ? • sulla superficie: il geologo è capace di riconoscere le rocce !! • sotto la superficie: grotte, miniere, ma la miniera più profonda ha.. 3.9 km di profondità, mentre il raggio equatoriale del pianeta è di ?? km • Sondaggi profondi http://www.icdp- online.org/home/ • L’interno della terra: indagini indirette, geofisica 2017-2018 GFGeol STAN File 01 20
Le onde sismiche: i sismografi Rivelatore di terremoti di Zang Heng 130 d.C. 2017-2018 GFGeol STAN File 01 21
Le onde sismiche, strumento di indagine per l’interno della terra. • Onde P (prime): onde di compressione e rarefazione • Onde S (seconde): onde di taglio • Onde superficiali (quelle che fanno danni, ma non servono all’esplorazione del Pianeta) 2017-2018 GFGeol STAN File 01 22
DUE REGOLE FONDAMENTALI - La velocità delle onde (sia P che S) è funzione della rigidità / densità delle rocce. - Le onde P sono rallentate dai fluidi Le onde S NON passano attraverso i fluidi 2017-2018 GFGeol STAN File 01 23
La struttura dell’interno della terra A sua volta rigidità e densità sono funzione della profondità e della 2017-2018 composizione GFGeol STAN File 01 24
Discontinuità • È una superficie lungo la quale le onde sismiche subiscono un sensibile cambiamento della loro velocità di propagazione e quindi anche fenomeni di rifrazione e riflessione • Perché?? 2017-2018 GFGeol STAN File 01 25
La struttura di Moho Mantello crosta e mantello litosferico Velocità onde P Crosta : 6-7 km/s (6 nei graniti, 7 nei gabbri) Mantello r. ultrabasiche (peridotiti): > 8 km/s NB La figura non è corretta !a Velocità densità composizione 2017-2018 GFGeol STAN File 01 26
La struttura dell’interno della Terra • CROSTA: spessore 5-10 km sotto gli oceani, 30-40 km sotto i continenti, max 50-60 km. Densità: crosta oceanica : 2.9 g/cm3, crosta continentale da 2.5-2.8. • MANTELLO: Rappresenta l’82 % del volume e arriva fino alla prof. di circa 2900 km. Parte superiore: densità: 3.3-3.4; parte inferiore: 3.3-5.6.: tra 70 e 200 km: astenosfera, parte parzialmente fusa (1-10 %) • NUCLEO: 16 % del volume, densità 9.7-13.0 g/cm3 NB densità dell’intero pianeta: 5.45 2017-2018 GFGeol STAN File 01 27
La composizione dell’interno della Terra •CROSTA: Crosta continentale: rocce sialiche (silicio + alluminio) di varia natura. Graniti, rocce metamorfiche e sedimentarie. Crosta oceanica: sedimenti non litificati+ lave basaltiche + dicchi gabbrici (tutte e due rocce femiche: ferro + magnesio. Mediamente + pesante delle continentale • MANTELLO: rocce peridotitiche (rocce ultrafemiche), con olivina (Silicato di Fe e Mg) •NUCLEO: 16 % del volume, densità 9.7-13 g/cm3. Composizione: Fe + nichel (6%) + 10-20 % Silicio e/o Zolfo 2017-2018 GFGeol STAN File 01 28
ASTENOSFERA NB è parte del mantello, ma NON è a contatto con la crosta Mantello superiore o mantello litosferico 2017-2018 GFGeol STAN File 01 29
Struttura interna della Terra: modello composizionale A (di B che cosa è fatto A l’interno della terra) e modello reologico B (come si comporta..) NB Litosfera: crosta terrestre + mantello litosferico 2017-2018 GFGeol STAN File 01 30
Ma come si dimostra lo stato fluido dell’astenosfera ?? Isostasia (Bouguer, metà del ‘700) Sotto le grandi catene montuose c’è un..difetto di massa” 2017-2018 GFGeol STAN File 01 31
Isostasia (Pratt e Airy, metà ‘800) « Sial » « Sima » C’è un altro fenomeno che porta ad una ..veloce ..diminuzione del peso 2017-2018 dellaGFGeol STAN File 01 crosta terrestre. 32
Le glaciazioni 2017-2018 GFGeol STAN File 01 33
Spiagge rialzate (max 18 m) a Inexpressible Island, Terra Nova Bay, Antartide ff Sollevamento..a scatti…. 2017-2018 GFGeol STAN File 01 34
Sabbie eoliche Isostasia e spiagge sollevate Depositi di spiaggia con conchiglie in Patagonia Fanghi glaciali NB: 6-8 m sul livello del ff 2017-2018 mare GFGeol STAN File 01 35
Puoi anche leggere