Storia della Terra

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26/09/18 22:12 Introduzione alla geologia delle Alpi - MB 2018 1/48

Storia della Terra

● L’età dell’Universo è di circa 13,8 miliardi di anni

● L’età del Sistema Solare e della Terra è di circa 4,5 miliardi di anni

Tempo attuale Comparsa del Sistema Solare e Terra (4,6 ma)

Big Bang (13,8 ma)

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Ere geologiche

● La storia della Terra è suddivisa in Ere geologiche:

– Precambriano: da 4600 a 570 milioni di anni

– Paleozoico: da 570 a 251 milioni di anni

– Mesozoico: da 251 a 65,5 milioni di anni (dinosauri, frammentazione Pangea)

– Cenozoico: da 65,5 milioni di anni a oggi (mammiferi, sollevamento catene alpine)

● Le nostre conoscenze sul Precambriano sono scarse e incerte

4600 milioni di anni 570 milioni di anni 251 milioni di anni

65 milioni di anni

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Precambriano

● La documentazione è scarsa perché basata su rocce molto antiche e ormai molto rare e ‘trasformate’ dal tempo. Anche i fossili sono quasi assenti.

– Comparsa della Luna in seguito a impatto di meteoroide grosso come Marte

– Circa 3,8 miliardi di anni fa compaiono i primi batteri, le prime forme di vita complessa compaiono circa 600 milioni di anni fa

– Circa un miliardo di anni fa tutte le terre emerse erano unite in un unico supercontinente chiamato Rodinia

– L’ossigeno atmosferico comincia a comparire circa un miliardo di anni fa

65 milioni di anni

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Paleozoico

● Inizia circa 570 milioni di anni fa e finisce 251 milioni di anni fa con la comparsa dei primi organismi con corpo duro = molti fossili (es. trilobiti), termina con un’estinzione di massa

● Il supercontinente Rodinia si frammenta in tanti piccoli continenti che, prima

dell’inizio dell’era successiva, si riuniscono formando un altro supercontinente: la Pangea

● Le forme di vita, inizialmente limitate all’ambiente subacqueo, si adattano alla terraferma, compaiono grandi foreste di piante primitive, nel Devoniano (metà

Paleozoico) compaiono i veri pesci e verso la fine dell’era si possono trovare fossili

65 milioni di anni

Paleozoico Mesozoico

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Paleozoico

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Mesozoico

● Inizia 251 milioni di anni fa dopo l’estinzione di massa più grande della storia della Terra: scomparvero tra il 90% e il 96% di tutte le specie marine e il 70%

dei vertebrati terrestri. Le cause sono probabilmente dovute a cambiamenti climatici provocati forse da vulcani

– Per approfondire: Le Scienze 2014

● Il limite superiore, 65 milioni di anni, è fissato da un’altra estinzione che

potrebbe essere stata causata dall'impatto astronomico che ha dato luogo al cratere di Chicxulub nella penisola dello Yucatán in Messico. Si estinsero circa il 50% di tutte le specie viventi e in particolare tutti i dinosauri non aviani.

65 milioni di anni

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Mesozoico

● All’inizio del Mesozoico i continenti sono riuniti nel supercontinente Pangea che, in circa 200 milioni di anni, si frammenta formando i continenti attuali. In questo periodo si depositano i materiali che,

durante il Cenozoico, formeranno l’ossatura delle Alpi e delle catene alpine

● È l’era dei grossi rettili, delle conifere e delle ammoniti (ormai estinte:

unico discendente il nautilus). Verso la fine dell’era sono presenti, anche se schiacciati dalla presenza dei dinosauri, i primi mammiferi, uccelli e piante con fiore

65 milioni di anni

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Mesozoico

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Mesozoico

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Cenozoico

● I continenti derivati dalla frammentazione della Pangea raggiungono le posizioni attuali generando le catene montuose più recenti, il Mar Mediterraneo si prosciuga per circa un milione di anni

● Dopo la scomparsa dei grossi rettili si diffondono i mammiferi e le piante con fiore

● Circa 2 milioni di anni fa compare l’uomo, in questi ultimi 2 milioni di anni si susseguono 5 glaciazioni che danno al paesaggio l’aspetto attuale. L’ultima glaciazione è finita da 12000 anni

65 milioni di anni 2 milioni di anni

Paleozoico Mesozoico ^Cenozoico

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Il Cenozoico

Nummuliti (Limone Piemonte) Pettinidi (Valle Andona)

Chenopus (Valle Andona) Turritella (Valle Andona) Ostrea (Valle Andona)

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I minerali

● I minerali sono solidi inorganici con composizione definita e struttura ordinata, esistono molti minerali ma per lo studio delle rocce non serve conoscerne molti:

Quarzo Ortoclasio Plagioclasi

Calcite Olivina Muscovite (mica bianca)

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Le rocce

●

Le rocce sono insiemi di minerali e vengono suddivise in:

– Rocce ignee (es. granito)

– Rocce sedimentarie (es. calcare)

– Rocce metamorfiche (es. gneiss)

●

Ciascuna di queste categorie presenta ulteriori suddivisioni

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Le rocce ignee

●

Derivano dal raffreddamento di roccia fusa, si definiscono

intrusive se il raffreddamento avviene sotto la superficie

terrestre (può durare milioni di anni), effusive se il

raffreddamento, molto più rapido del precedente, avviene in superficie.

●

Entrambe si classificano in base al contenuto percentuale in quarzo (Q), ortoclasio (A), plagioclasi (P) e feldspatoidi (F) usando opportuni diagrammi.

●

Se la percentuale complessiva di questi minerali è inferiore del 10% vengono chiamate peridotiti se intrusive e picriti se

effusive

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Classificazione delle rocce intrusive

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Granito

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Half Dome - Yosemite

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Classificazione delle rocce effusive

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Riolite

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Devils Tower - Wyoming

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Le rocce sedimentarie

●

Sono ulteriormente suddivise in

– detritiche se formate prevalentemente da detriti

– chimiche se derivate da processi chimici

– organogene se legate all’attività di organismi

●

Possono contenere fossili

●

Spesso ma non sempre sono stratificate

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Rocce sedimentarie detritiche

● Si classificano in base alla dimensione media dei granuli e alla presenza di cemento (= matrice che mantiene uniti i granuli e conferisce coerenza alla roccia)

– > 2 mm: ghiaie (incoerenti) e conglomerati (coerenti)

– Da 2 a 1/16 di mm: sabbie (incoerenti) e arenarie (coerenti)

– Da 1/16 a 1/256 mm: silt (incoerenti) e siltiti (coerenti)

– < 1/256: argille (incoerenti) e argilliti (coerenti)

● Quando argille e argilliti contengono quantità significative di cemento calcareo vengono chiamate marne o, con un termine improprio usato nella nostra zona, tufi. In realtà il vero tufo deriva dall’accumulo di scorie vulcaniche

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26/09/18 22:12 Introduzione alla geologia delle Alpi - MB 2018 23/48 Fort Carra / Cote de l’Ane – Saint Dalmas le Sauvage

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Rocche di Vaglierano

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Rocce chimiche

● Derivano da processi chimici come:

– Evaporazione: gesso, salgemma

– Equilibri carbonato/bicarbonato: alabastro, calcari

– Superamento del punto di saturazione: calcari, dolomie, selci

– Dissoluzione materiali più solubili: rocce residuali

– ….

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Rocce organogene

●

Prodotte da organismi: es. barriere coralline o rocce formate prevalentemente da resti fossili

– Calcari, dolomie, selci, farina fossile, carbone, petrolio, ecc

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Rocce metamorfiche

●

Derivano da rocce preesistenti che vengono modificate da

aumenti di pressione e temperatura al di sotto della superficie terrestre

●

Sono le più varie, possono essere intensamente ripiegate e presentare un aspetto ‘scistoso’ (= lamellare)

– Marmo, gneiss, quarzite, scisti, pietre verdi, migmatiti, …..

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Rocce metamorfiche

Gneiss Scisto verde

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Rocce metamorfiche

Pilastro della San Marco - Caprie

Cresta Est Cervino

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Interno della Terra

● La Terra ha un raggio medio di circa 6370 km, i pozzi più profondi che abbiamo scavato arrivano a un massimo di 13 km.

Non abbiamo conoscenza diretta dei materiali che si trovano a profondità maggiore

● Se la Terra fosse una sfera di raggio un metro noi avremmo conoscenza diretta dei primi 2 mm.

● Le informazioni sulla Terra a profondità maggiori sono state ricavate essenzialmente grazie alle onde sismiche che la attraversano durante i terremoti o i test nucleari permettendo di ottenere una specie di

ecografia

● L’interpretazione dei risultati è attendibile ma restano ancora incertezze

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Interno della Terra

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Formazione delle montagne (orogenesi)

● L’interno della Terra, se si esclude il nucleo esterno di metallo fuso che si estende da 2900 km a circa 5100 km, è essenzialmente formata da

materiali solidi

● I primi 100 km, prevalentemente solidi prendono il nome di litosfera. La litosfera è suddivisa in numerose placche a contatto come in un mosaico

● La litosfera appoggia su un livello di materiale solido almeno per il 90 % chiamato astenosfera che raggiunge, in media i 400 km di profondità.

● Anche se l’astenosfera è prevalentemente solida si comporta come un

materiale plastico e permette il lento scivolamento delle placche litosferiche sovrastanti. Le velocità di scorrimento sono in media di qualche cm / anno

● L’allontanamento delle placche forma nuovi oceani, l’avvicinamento nuove catene montuose

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Formazione di nuovi oceani

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Formazione nuovi oceani

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Formazione catene montuose

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Formazione catene montuose

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Storia delle Alpi

● La storia delle Alpi e di tutte le catene alpine inizia circa 200 milioni di anni fa all’inizio

dell’Era Mesozoica

● I continenti erano riuniti nella Pangea che formava, nella

sua parte orientale una grossa insenatura chiamata Tetide

● Il clima nella zona della Tetide era tropicale

● In questo periodo iniziano a formarsi le rocce che daranno origine alle catene alpine

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Storia delle Alpi

● Per tutto il Mesozoico la Pangea si frammenta

● In seguito all’allontanamento di Africa ed Europa la Tetide si espande formando i primi abbozzi dell’Oceano Ligure-Piemontese.

● Questa tendenza distensiva termina con la fine del Mesozoico: 65 milioni di anni fa

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Storia delle Alpi

● Nel Cenozoico Africa ed Europa cominciarono a riavvicinarsi

● l’Oceano Ligure-Piemontese dopo circa 130 milioni di anni di

espansione comincia a contrarsi

● Le rocce basaltiche del fondo e i sedimenti che le ricoprono sono sempre più compresse

● Parte del fondale oceanico inizia a sprofondare sotto il continente africano che ‘raschia’ come una ruspa i sedimenti del fondale

formando un ‘prisma di accrezione’

● Sul fronte europeo i sedimenti che sono trasportati all’oceano dalle terre emerso formano un altro prisma sedimentario

Inizio riavvicinamento Europa-Africa (65 m.a.)

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Storia delle Alpi

● Durante l’Eocene una microplacca chiamata Adria, attualmente sotto l’Adriatico, si incastra tra Africa ed Europa

● Le rocce calcaree ricche di fossili che si trovano sulle piste di Limone a quota 1300 – zona dei forti – si depositano in questo periodo

Situazione nell’Eocene (50 m.a.)

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Storia delle Alpi

● La distanza tra i 2 continenti passò da qualche migliaia di km a qualche centinaia di km con conseguente riduzione dell’oceano ligure- piemontese

● I sedimenti del fondale, il prisma sedimentario europeo e il cuneo di accrezione africano cominciarono a piegarsi e ad avanzare sul continente europeo formando pieghe e falde che si sovrapponevano le une alle altre.

● I terreni africani andarono a occupare le quote più elevate di questo edificio mentre la placca europea si incuneava sotto a quella africana. I sedimenti dei fondali, per metamorfosi

formarono rocce scistose (calcescisti e micascisti), i basalti del fondale oceanico formarono le ofioliti (pietre verdi).

● Non appena la catena alpina si sollevò, l'erosione cominciò a disgregarla: acqua, ghiaccio, caldo e freddo lavorarono

incessantemente e asportarono gran parte dei materiali delle falde che ricoprivano i sedimenti oceanici, scolpendo e modellando i rilievi delle Alpi (fig. B). Così il Cervino, il Monte Bianco, il Monte Rosa e tutte le montagne delle Alpi presero la loro forma.

● Il Cervino è ciò che resta della parte più settentrionale della falda africana

● La placca europea sta sotto, sopra c’è quella africana e in mezzo ci sono i sedimenti oceanici.

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Storia delle Alpi

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Storia delle Alpi

● La figura mostra l’aspetto delle 2

placche circa 35 milioni di anni fa, nel momento

‘parossistico’

dell’orogenesi alpina.

● Più o meno nelle

stesso periodo l’India, partita dall’Antartide nel Mesozoico raggiunge le coste della placca asiatica dando inizio al sollevamento delle

catena himalayana

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Eventi ‘recenti’

● Circa 30 milioni di anni fa il blocco corso-sardo e l’Italia centro-meridionale iniziano una rotazione antioraria, le forze associate provocano il sollevamento degli

Appennini. Questa tendenza è ancora attiva ed è collegata coi terremoti dell’Italia centrale

● Circa 6 milioni di anni fa si chiude lo stretto di Gibilterra: il Mediterraneo si prosciuga quasi completamente e sul suo fondate si formano i depositi di gesso e salgemma (vedi spiaggia dei cristalli a Pollenzo)

● Lo stretto di Gibilterra si riapre circa 5 milioni di anni fa, le acque occupano

nuovamente il bacino ligure-piemontese per circa 3 milioni di anni poi si ritirano definitivamente verso est lasciando i depositi che formano le colline

dell’astigiano

● Negli ultimi 2 milioni di anni si susseguono 5 fasi glaciali

● Circa 100.000 anni fa il Tanaro cambia il suo corso e punta verso Asti (prima saliva da Cherasco verso Carmagnola dove si gettava nel Po)

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Rotazione del blocco corso-sardo

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Serra d’Ivrea

La salita e la discesa che si incontrano in autostrada passando da San Giorgio a Scarmagno sono dovute allo scavalcamento della morena frontale del ghiacciaio che

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Rocca di Cavour (non è un vulcano!!!)

Si chiamano ‘inselberg’ (montagne isola) e sono dovute all’irregolarità del fondo valle scavato dai ghiacciai, se fosse un vulcano sarebbe molto più alta e sarebbe formata da rocce

effusive.

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Storia della Terra