La superficie terrestre non è un guscio rigido e immobile, ma un mosaico di grandi lastre che si muovono lentamente, scivolano, si scontrano e si allontanano, modellando montagne, oceani, vulcani e terremoti nel corso di milioni di anni.
Dall'idea di Wegener alla teoria moderna
All'inizio del Novecento il meteorologo tedesco Alfred Wegener osservò che i contorni dell'Africa occidentale e del Sud America orientale sembravano incastrarsi come i pezzi di un puzzle. Da questa intuizione nel 1912 propose la teoria della deriva dei continenti, ipotizzando l'esistenza di un unico supercontinente chiamato Pangea, frammentatosi circa duecento milioni di anni fa. Wegener portò prove paleontologiche, come i fossili del rettile Mesosaurus trovati sia in Brasile sia in Sudafrica, e prove geologiche, come la continuità delle catene montuose tra Appalachi e Caledonidi scozzesi. La sua teoria fu però respinta perché non riusciva a spiegare il meccanismo fisico capace di spostare masse continentali così imponenti. Solo a partire dagli anni Sessanta, grazie alle scoperte sull'espansione dei fondali oceanici, la deriva fu riformulata nella teoria della tettonica delle placche. Oggi questa teoria è il paradigma unificante delle scienze della Terra, paragonabile per importanza all'evoluzione in biologia.
La struttura interna della Terra
Per capire come si muovono le placche occorre conoscere la struttura del nostro pianeta, suddiviso in gusci concentrici di composizione e comportamento diversi. Procedendo dall'esterno verso l'interno troviamo la crosta, il mantello e il nucleo, distinti grazie allo studio della propagazione delle onde sismiche. Dal punto di vista del comportamento meccanico, però, è più utile dividere la parte esterna in litosfera, rigida, e astenosfera, plastica e capace di lente deformazioni. La litosfera comprende la crosta e la porzione più superficiale del mantello, raggiungendo uno spessore medio di cento chilometri sotto gli oceani e fino a duecento sotto i continenti. L'astenosfera, situata sotto la litosfera, si comporta come un materiale viscoso, simile per analogia al miele molto denso oppure al bitume caldo che cede lentamente sotto il peso. È proprio sopra questa zona deformabile che le placche litosferiche galleggiano e scivolano, trasportate dai moti convettivi del mantello sottostante.
Le placche e i loro margini
La litosfera terrestre è frammentata in una ventina di placche principali e secondarie, di forma irregolare e dimensioni molto diverse. Le più grandi, come la placca Pacifica, quella Eurasiatica o quella Nordamericana, si estendono per decine di milioni di chilometri quadrati, mentre altre, come la placca delle Cocos o quella di Nazca, sono molto più piccole. Ogni placca può comprendere sia crosta oceanica sia crosta continentale, oppure soltanto crosta oceanica come nel caso della placca Pacifica. I confini tra le placche sono chiamati margini e rappresentano le zone geologicamente più attive del pianeta, dove si concentrano la maggior parte dei terremoti e dei vulcani. Si distinguono tre tipi fondamentali di margine: divergenti, convergenti e trasformi, a seconda del movimento relativo delle placche. Un esempio quotidiano per visualizzare i margini è immaginare i pezzi di cioccolato di una tavoletta spezzata: i bordi tra i quadretti possono allontanarsi, schiacciarsi o scorrere uno accanto all'altro.
Margini divergenti e dorsali oceaniche
Nei margini divergenti due placche si allontanano l'una dall'altra e il vuoto che si crea viene continuamente riempito da magma che risale dal mantello. Questo processo, chiamato espansione dei fondali, fu dimostrato negli anni Sessanta da Harry Hess e dallo studio delle anomalie magnetiche simmetriche rispetto alle dorsali medio-oceaniche. Le dorsali sono catene montuose sottomarine lunghe complessivamente oltre sessantamila chilometri, come la dorsale medio-atlantica che attraversa l'intero Oceano Atlantico da nord a sud. Quando il magma solidifica registra l'orientamento del campo magnetico terrestre dell'epoca, creando bande parallele di polarità alternata che funzionano come un nastro magnetico naturale. In alcuni casi una dorsale emerge in superficie, come accade in Islanda, dove è possibile camminare letteralmente nella spaccatura tra placca Nordamericana ed Eurasiatica, larga ogni anno qualche centimetro in più. Anche la formazione del Mar Rosso è un esempio attuale di rift continentale che si sta trasformando in un giovane oceano.
Margini convergenti: subduzione e collisione
Nei margini convergenti due placche si avvicinano e una delle due, generalmente quella oceanica perché più densa, sprofonda sotto l'altra in un processo chiamato subduzione. La placca che scende si immerge nell'astenosfera lungo un piano inclinato detto piano di Benioff, che si rivela tracciando in profondità gli ipocentri dei terremoti. Lungo le zone di subduzione si formano fosse oceaniche profondissime, come la fossa delle Marianne che supera gli undicimila metri, e archi vulcanici come quello giapponese o quello andino. Quando invece si scontrano due placche continentali, entrambe troppo leggere per sprofondare, si ha una collisione che solleva enormi catene montuose: è il caso dell'Himalaya, nato dallo scontro ancora in corso tra la placca Indiana e quella Eurasiatica. L'Italia stessa è figlia di una convergenza tra Africa ed Europa, che ha generato Alpi e Appennini e mantiene attiva una intensa sismicità lungo tutta la penisola. Un'analogia utile è quella di due automobili che si scontrano frontalmente: la lamiera si accartoccia verso l'alto, esattamente come fanno le rocce nelle zone di collisione.
Margini trasformi e faglie trascorrenti
Nei margini trasformi le placche non si allontanano né si avvicinano, ma scorrono orizzontalmente una accanto all'altra lungo grandi faglie trascorrenti. Non si crea né si distrugge litosfera, ma l'attrito tra le due masse rocciose accumula enormi quantità di energia elastica che vengono liberate bruscamente sotto forma di terremoti. L'esempio più famoso è la faglia di Sant'Andrea, in California, lungo la quale la placca Pacifica scorre verso nord-ovest rispetto a quella Nordamericana di circa cinque centimetri all'anno. I terremoti che ne derivano possono essere devastanti, come quello di San Francisco del 1906 o quello di Loma Prieta del 1989. Anche nel fondo degli oceani esistono numerose faglie trasformi, perpendicolari alle dorsali, che spezzano queste ultime in segmenti sfalsati come i denti di una sega. Un'immagine quotidiana è quella di due libri appoggiati uno accanto all'altro su un tavolo che, spinti in direzioni opposte, scorrono lateralmente lungo il loro bordo comune.
Il motore delle placche: la convezione mantellica
Ma quale forza è capace di mettere in moto lastre così grandi e pesanti? La risposta sta nei moti convettivi del mantello terrestre, alimentati dal calore proveniente dal nucleo e dal decadimento radioattivo degli isotopi instabili presenti nelle rocce profonde. Il materiale caldo del mantello inferiore, meno denso, risale lentamente verso l'alto, mentre quello più freddo e denso ridiscende, generando enormi celle convettive simili a quelle che si formano in una pentola d'acqua sul fuoco. Le placche litosferiche, appoggiate sopra l'astenosfera, vengono trascinate da questi moti e spinte ai margini divergenti dalla risalita del magma. Un contributo fondamentale è dato anche dal cosiddetto slab pull, cioè la trazione esercitata dalla porzione di placca che sprofonda nelle zone di subduzione e tira con sé il resto della litosfera. È un meccanismo lentissimo: pochi centimetri all'anno, paragonabili alla velocità con cui crescono le unghie delle mani, eppure sufficienti, su scale di milioni di anni, a spostare interi continenti.
Conseguenze sismiche, vulcaniche e geografiche
La tettonica delle placche spiega in modo unitario fenomeni che per secoli erano apparsi scollegati: la distribuzione dei terremoti, l'attività vulcanica, l'origine delle catene montuose e la forma stessa degli oceani. Se osserviamo una carta mondiale della sismicità, notiamo che gli epicentri si concentrano in fasce strette che coincidono quasi esattamente con i margini delle placche, come la celebre cintura di fuoco del Pacifico. Allo stesso modo, la maggior parte dei vulcani attivi si trova lungo i margini convergenti e divergenti, anche se esistono eccezioni come i punti caldi delle Hawaii, prodotti da pennacchi di magma profondi e indipendenti dai bordi delle placche. La geografia attuale è solo un fotogramma di un film lentissimo: tra duecentocinquanta milioni di anni i continenti potrebbero riunirsi in un nuovo supercontinente, talvolta chiamato Pangea Ultima. Anche eventi recenti, come il terremoto del Centro Italia del 2016 o quello catastrofico di Turchia e Siria del 2023, sono manifestazioni dirette delle dinamiche tettoniche descritte in questo capitolo.
Ricorda
I punti fondamentali da fissare nella memoria sono i seguenti:
- La litosfera è suddivisa in placche rigide che galleggiano sull'astenosfera plastica e si muovono di pochi centimetri all'anno.
- Esistono tre tipi di margine: divergente (le placche si allontanano), convergente (si avvicinano, con subduzione o collisione) e trasforme (scorrono lateralmente).
- Il motore principale del movimento sono i moti convettivi del mantello, sostenuti dal calore interno e dal decadimento radioattivo.
- La tettonica spiega in modo unitario terremoti, vulcani, catene montuose, fosse oceaniche e la storia stessa dei continenti, da Pangea ad oggi.
Piccolo esercizio di verifica: sul tuo quaderno disegna uno schema dei tre tipi di margine, indicando per ciascuno il movimento relativo delle placche con frecce, un esempio reale sulla Terra e i fenomeni geologici associati (terremoti, vulcani, montagne, fosse). Poi, sotto lo schema, scrivi in cinque o sei righe quale prova convinse definitivamente la comunità scientifica della validità della teoria della tettonica delle placche e perché Wegener, da solo, non era riuscito a imporla.