La superficie terrestre non è un guscio rigido e immobile, ma è suddivisa in grandi frammenti che scivolano lentamente sopra il mantello, dando origine a terremoti, vulcani e catene montuose.
La teoria della tettonica delle placche è il modello unificante della geologia moderna e spiega come funziona il nostro pianeta dall'interno. Essa nasce dall'unione di due intuizioni precedenti: la deriva dei continenti di Wegener, formulata nel 1912, e l'espansione dei fondali oceanici proposta da Hess negli anni Sessanta. Secondo questo modello, la litosfera, cioè lo strato rigido più esterno della Terra, è frammentata in una decina di porzioni principali chiamate placche. Queste placche galleggiano sull'astenosfera, uno strato del mantello superiore parzialmente fuso e capace di deformarsi plasticamente. Il loro movimento, di pochi centimetri all'anno, è alimentato dai moti convettivi del mantello, che trasportano calore dall'interno verso la superficie. Comprendere questa dinamica permette di leggere i fenomeni geologici come parti coerenti di un unico grande sistema in evoluzione.
La struttura interna della Terra e i motori del movimento
Per capire la tettonica occorre distinguere bene gli strati interni della Terra, perché la teoria si fonda proprio sulle loro proprietà fisiche. Procedendo dall'esterno verso il centro incontriamo la crosta, il mantello e il nucleo, ma per la tettonica conta soprattutto la distinzione reologica tra litosfera e astenosfera. La litosfera comprende la crosta e la parte più superficiale del mantello superiore, ha uno spessore variabile tra 70 e 150 chilometri e si comporta come un materiale rigido e fragile. L'astenosfera, posta immediatamente al di sotto, è invece plastica perché le condizioni di temperatura e pressione la rendono parzialmente fusa e capace di scorrere lentamente. Sopra questo strato deformabile le placche litosferiche possono spostarsi orizzontalmente, un po' come blocchi di ghiaccio che galleggiano su acqua densa. Il motore di tutto è il calore interno, che genera celle convettive nel mantello: il materiale caldo risale, si raffredda in prossimità della superficie e ridiscende, trascinando con sé le placche.
Accanto alla convezione, gli scienziati riconoscono altre due forze che contribuiscono al movimento e che è importante saper nominare correttamente. La prima è la ridge push, cioè la spinta laterale esercitata dalla dorsale oceanica rilevata sulla litosfera circostante più fredda e più bassa. La seconda è la slab pull, cioè il tiro verso il basso esercitato dalla porzione di placca oceanica fredda e densa che sprofonda in una zona di subduzione. Molti geologi oggi ritengono che la slab pull sia la forza dominante per le placche dotate di lunghi margini in subduzione, come la placca Pacifica. Questi meccanismi spiegano perché le velocità delle placche non sono tutte uguali e perché alcune si muovono più rapidamente di altre. Distinguere queste forze permette di interpretare correttamente le mappe globali della sismicità e del vulcanismo, che ricalcano fedelmente i margini delle placche.
I tre tipi di margine e i loro fenomeni geologici
I confini tra le placche, detti margini, sono il luogo dove si concentra quasi tutta l'attività geologica del pianeta e si classificano in base al movimento relativo tra le due placche coinvolte. I margini divergenti sono quelli lungo i quali due placche si allontanano: il caso tipico è la dorsale medio-atlantica, dove magma proveniente dall'astenosfera risale, solidifica e genera nuova crosta oceanica. Questo processo si chiama espansione dei fondali oceanici ed è documentato dalle bande di magnetizzazione simmetriche presenti ai due lati della dorsale, una prova decisiva della teoria. I margini convergenti, invece, sono quelli lungo i quali due placche si avvicinano: qui una delle due, generalmente la più densa placca oceanica, sprofonda sotto l'altra in un processo chiamato subduzione. In questo caso si formano profonde fosse oceaniche, archi vulcanici come quello giapponese e terremoti molto intensi e profondi. Quando invece convergono due placche continentali, la crosta si ispessisce e si solleva, generando grandi catene montuose come l'Himalaya, nata dalla collisione tra la placca indiana e quella euroasiatica.
Il terzo tipo è il margine trasforme, lungo il quale due placche scorrono orizzontalmente l'una rispetto all'altra senza creare né distruggere litosfera. L'esempio più studiato è la faglia di Sant'Andrea, in California, che separa la placca Pacifica da quella Nordamericana e produce terremoti superficiali ma molto distruttivi. Esistono inoltre fenomeni vulcanici che non si trovano sui margini, come quelli dei punti caldi: si tratta di pennacchi di mantello fisso che bucano la litosfera in movimento, producendo allineamenti di vulcani come le isole Hawaii. Studiando l'età delle rocce lungo questi allineamenti si può ricostruire la direzione e la velocità della placca sovrastante negli ultimi milioni di anni. Tutti questi fenomeni, apparentemente diversi, sono spiegati in modo coerente dall'unico modello della tettonica delle placche. Per questo motivo la teoria è considerata il vero paradigma unificante delle scienze della Terra, paragonabile per importanza all'evoluzione in biologia.
Ricorda
- La litosfera rigida è frammentata in placche che si muovono sull'astenosfera plastica, spinte dai moti convettivi del mantello e dalle forze di ridge push e slab pull.
- I margini si classificano in divergenti (formazione di nuova crosta), convergenti (subduzione o collisione) e trasformi (scorrimento laterale): a ciascuno corrispondono fenomeni geologici specifici.
- La teoria unifica deriva dei continenti, espansione dei fondali, distribuzione di vulcani e terremoti in un unico modello globale e dinamico.
Esercizio attivo sul quaderno: disegna uno schema in sezione dei tre tipi di margine, indicando con frecce il movimento relativo delle placche e annotando per ciascun tipo un fenomeno geologico caratteristico e un esempio reale diverso da quelli citati in questa spiegazione.