Il motore delle placche

Una molteplicità di proposte

Nessuno dei meccanismi finora proposti è in grado da solo di fornire una spiegazione soddisfacente di tutti i principali aspetti del movimento delle placche. Tuttavia, si ritiene che la causa fondante del movimento sia una disomogenea distribuzione del calore all'interno della Terra, che provoca la formazione di celle di convezione all'interno del mantello. Non si sa però quante siano, se interessino l'intero spessore del mantello, solo lo strato superficiale, oppure celle nel mantello superiore coesistenti con quelle del mantello inferiore. Inoltre, poiché le dorsali sono interrotte dalle faglie trasformi, non si sa se siano interrotte anche le celle convettive sottostanti. Ci sono problemi anche se si osservano le placche del l'Africa e dell'Antartide: sono circondate da tre lati da dorsali, senza avere margini convergenti.
Alcuni autori ritengono comunque che le placche siano trascinate per attrito da queste correnti convettive. Altri invece, considerano il fatto che la fredda litosferica oceanica ha una densità maggiore della sottostante astenosfera: quando la placca comincia a scendere in corrispondenza di una fossa, la porzione pesante che affonda trascina con sé il resto della litosfera, ed è quindi la causa del suo movimento. Questa ipotesi è simile a quella di un altro modello, secondo il quale sarebbe invece la posizione rilevata della dorsale oceanica a far scivolare lungo i suoi fianchi inclinati la litosfera, a causa della forza di gravità «spingendo» così da dietro l'intera placca.
Anche i meccanismi di trazione e di spinta su cui sono basati questi ultimi modelli sono sostanzialmente una forma di corrente convettiva. Dato però che alcuni oceani, come l'Atlantico, non hanno zone di subduzione, il meccanismo di trazione non può essere chiamato in causa per spiegare l'espansione che si verifica in corrispondenza delle loro dorsali.
Altri ancora vedono nei pennacchi ascendenti, che sulla superficie terrestre sono evidenziati dai punti caldi, la causa della spinta laterale che muove le placche. Tali pennacchi caldi si originerebbero al confine tra mantello e nucleo: raggiunta la base della litosfera, si espanderebbero e trascinerebbero via le placche dalla zona di risalita, che apparirebbe in superficie come una zona di rigonfiamento della crosta. Lungo i sistemi di dorsali della Terra, sono stati identificati una ventina di punti caldi proprio in zone in cui essi potrebbero contribuire a far divergere le placche. Non va tuttavia dimenticato che alcuni punti caldi, come quello che ha dato origine alle Isole Hawaii, non si trovano in corrispondenza di dorsali. Quindi, anche questo modello ha dei limiti.
Vi è infine un approccio globale all'intero processo. Siccome dall'analisi dei terremoti sappiamo che le placche scendono fino a 700 km circa prima di essere completamente riassorbite, ne consegue che una parte considerevole del mantello è coinvolta nelle correnti convettive; il materiale che sale in corrispondenza delle zone di espansione viene perciò da profondità elevate ed è assai caldo. Questo materiale, allontanandosi dalla zona di espansione, si raffredda nella parte superficiale e diventa la dura e rigida litosfera che, raffreddandosi e appesantendosi sempre più, sprofonda di nuovo nel mantello, dove è riassimilata. Questa ipotesi in definitiva considera la litosfera e le placche come parte integrante del meccanismo convettivo; esse non sarebbero altro che la parte superficiale, raffreddata, del mantello in lento moto convettivo.
Comunque, è probabile che il moto delle placche sia dovuto a una o più combinazioni dei meccanismi esaminati.

Da: I. NEVIANI – C. PIGNOCCHINO FEYLES, Geografia generale, SEI, Torino 1998, p. 317;
A. BONACINA – R. FERLINGHETTI, Il sistema terra, Juvenilia, Milano1996, p. 298.

Pennacchi e punti caldi

L'attività sismica è concentrata lungo i bordi delle placche; esistono, però, anche dei vulcani isolati all'interno delle placche, detti punti caldi (hot spots), dove si ha la formazione di un cono che emette lava basaltica diversa da quella delle dorsali, perché è più ricca di metalli alcalini.
Si suppone che i punti caldi siano originati da pennacchi, correnti cilindriche di risalita di materiale forse dalle zone profonde del mantello, o al confine con il nucleo. Questa è solo un'ipotesi, perché la circolazione del mantello è poco conosciuta per poter dare una spiegazione adeguata sulla loro origine.
Quando una placca si sposta sopra un punto caldo, che si ritiene immobile, genera una fila di vulcani subaerei che formano isole. Man mano che la placca si muove, trascina le isole, perciò, quelle più lontane, non più alimentate, hanno vulcani spenti. Con il passare del tempo, le strutture diventano meno elevate, vengono sommerse dalle acque e diventano guyot, rilievi dalla cima appiattita.
L'esempio più interessante è quello delle Hawaii, le cui isole si sono formate a partire da un unico punto caldo. La prima della serie ha vulcani attivi, mentre nelle altre isole sono spenti e geologicamente più antichi; la Catena dell'Imperatore invece, deviata per un cambiamento di direzione della placca, è ormai costituita da monti marini e guyot.
Nell'Africa orientale si nota una frammentazione per distensione a forma di “Y”, che trova una giustificazione più convincente se si suppone la presenza di un unico punto caldo piuttosto che la presenza delle sole celle convettive.

Da: E. J. TARBUCK – F. K. LUTGENS – M. PAROTTO, Il nostro pianeta, Principato, Milano 1990, p. 106.

Un nuovo motore

Studiosi italiani e francesi, in particolare Carlo Doglioni, del Dipartimento di geologia e geofisica dell'Università di Bari , hanno formulato una nuova ipotesi per spiegare il moto delle placche: il motore è la rotazione terrestre.
La Terra sta progressivamente subendo un fenomeno di decelerazione a causa delle maree e delle oscillazioni dell'asse di rotazione. Poiché la crosta è più leggera del mantello, rallenta più in fretta producendo un moto relativo della stessa verso ovest; il movimento non è omogeneo perché la crosta ha spessore e densità diverse negli oceani e nei continenti, ed è questa differenza a causare la convergenza o la divergenza delle placche: se tra due zolle che migrano verso ovest, quella occidentale è più veloce si ha una divergenza, mentre se è più lenta si ha una convergenza.
La prova che viene fornita è quella delle inclinazioni diverse del piano di Benioff: quelli che immergono verso ovest sono sempre più inclinati (40 - 90°) rispetto a quelli che piegano verso est (15 - 40°). I primi, immergendosi sotto la litosfera, sarebbero "raddrizzati" dallo scorrimento verso est del mantello, mentre i secondi sarebbero "appiattiti" dal medesimo flusso. La pendenza del piano produce anche caratteristiche diverse alle catene montuose che si originano dalla convergenza: se è immerso verso est si hanno rocce intrusive e metamorfiche che risalgono dalla crosta profonda (Himalaya, Alpi, Ande); se è immerso verso ovest, il piano più inclinato coinvolge nel processo rocce più giovani e superficiali, sollevandole in rilievi più modesti (Appennini, Carpazi, Giappone).

Da: E. FEDRIZZI, La Terra. Cicli, dinamiche, strutture, Minerva Italica, Milano 1994, p. 288.

Un'integrazione della tettonica a zolle: il ciclo del supercontinente

Nel 1988 è stata formulata da alcuni scienziati inglesi e americani la teoria del supercontinente. In base ad essa, nel corso della storia della Terra i continenti si sono riuniti più volte in una singola massa, secondo un ciclo tettonico di circa 500 milioni di anni. In particolare ogni supercontinente ha una vita media di circa 100 milioni di anni dopodiché si frammenta in blocchi che si espandono per circa 200 milioni di anni per poi riavvicinarsi.
I resti di catene montuose di 600/800 milioni di anni fa sono la testimonianza dell'esistenza di un supercontinente precedente di 500 milioni di anni la Pangea. Altre testimonianze di collisioni continentali, seguite da disgregazione delle terre emerse sembrano aver avuto luogo in fasi comprese tra 2700 e 2500 milioni, 2100 e 2000 milioni, 1700 e 1500 milioni, 1100 e 1000 milioni di anni fa.