La deriva dei continenti di Wegener

La teoria

H. Wegenerderiva dei continentiAlfred Wegener (1880-1930), geofisico e meteorologo tedesco, sistemando in modo organico i dati acquisiti dagli studi precedenti, formulò la teoria della deriva dei continenti, che espose nel 1912 a Francoforte. I risultasti furono pubblicati nella forma completa nel 1915, nello scritto La formazione dei continenti e degli oceani, che ebbe revisioni successive fino al 1929.
Wegener supponeva che 200 milioni di anni fa esistesse un unico grande continente, la Pangèa, circondato dall'oceano Panthàlassa, che si sarebbe suddiviso in blocchi. In realtà all'inizio la Pangea era distinta in due grandi blocchi: uno boreale, detto Laurasia e comprendente Nord America, Europa e Asia, e uno australe, detto Gondwana, comprendente Sud America, Africa, Antartide, Madagascar, India e Australia. Questi blocchi continentali avrebbero iniziato a migrare sulla superficie terrestre, comportandosi come delle zattere di sial (la crosta) che galleggiano sul sima (corrispondente al mantello) andando alla deriva.
A causa dell'attrito e della compressione della crosta sul sial, i bordi continentali si sarebbero incurvati originando le catene montuose. In particolare, lo spostamento delle Americhe verso ovest avrebbe formato le Ande e le Montagne Rocciose, mentre l'Himalaya si sarebbe sollevato durante il movimento del blocco indo-asiatico verso nord. L'uncino patagonico e le Antille, invece, sarebbero la conseguenza del ritardo di queste aree rispetto al blocco principale.La teoria era sostenuta da una vasta serie di dati geofisici, geologici, paleontologici e paleoclimatici.

orogenesi

A. Wegener.
D. MERRITTS, A. DE WET, K. MENKING, Il mondo della natura. Il punto di vista delle scienze della Terra, Bruno Mondadori, 2000, p. 67.
La suddivisione della Pangea secondo Wegener.
F. FANTINI, C. MENOTTA, S. MONESI, S. PIAZZINI, Il pianeta Terra e la biosfera, Italo Bovolenta Editore, Bologna 1995, p. 163.
La formazione delle montagne sui bordi dei continenti.
M. L. COLALONGO, G. PASINI, S. SARTONI, Geografia generale e geologia, Cappelli, Bologna 1992, p. 157
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Le prove

La combaciabilità tra le coste dei continenti

Wegener, osservando la corrispondenza di forma fra le linee di costa dell'America meridionale e dell'Africa, ipotizzò che i continenti potessero un tempo essere stati uniti tra loro.
L'ipotesi venne da alcuni criticata perché si basava sulla forma attuale delle coste; poiché le coste sono continuamente modificate dall'erosione è poco probabile trovare oggi una valida corrispondenza.
All'inizio degli anni '60 Edward Bullard, costruì una carta di combaciabilità utilizzato come confine la scarpata continentale, invece della costa, ottenendo una corrispondenza molto maggiore. La sovrapposizione dei mari in alcuni punti è dovuta al fatto che in quelle zone, dopo la separazione dei continenti, i fiumi hanno depositato grandi quantità di sedimenti, facendo allargare la piattaforma continentale.

margini continenti

Le coste dei continenti combaciano.
A. BOSELLINI, La Terra dinamica, Bovolenta, Ferrara 2009, p. B146.

 

Prove geofisiche

Secondo il principio dell'isostasia, il sima si comporta come un fluido denso in cui i blocchi continentali possono compiere movimenti verticali. Wegener fece osservare che se i blocchi possono muoversi verticalmente, non c'è alcuna ragione per non pensare che questi blocchi siano in grado di muoversi anche orizzontalmente se ci sono forze sufficienti a spostare lateralmente i continenti, per cui ipotizzò che i continenti si comportassero come zattere che si spostavano sul sima. Questo fenomeno poteva inoltre spiegare la presenza di pieghe compressive nelle Alpi, nell'Himalaya e nelle Ande.
Wegener cercò di documentare gli spostamenti laterali dei continenti tuttora in atto mediante ripetute osservazioni geodetiche. In pratica veniva registrata ogni piccola variazione di posizione, mediante continui controlli astronomici e trasmissioni radio. Nel 1929 i risultati di tali misure sembrarono indicare una deriva verso occidente della Groenlandia rispetto all'Europa.

 

Prove geologiche

Nel far combaciare i bordi dei continenti, Wegener notò una correlazione tra le successioni stratigrafiche e anche tra le catene montuose, le quali sembravano proseguire dal Sudamerica all'Africa.
In particolare, la catena della Provincia del Capo, in Sud Africa, trovava la sua prosecuzione nelle catene della regione di Buenos Aires, in Argentina, e in quelle dell'Antartide. La «serie del Karroo», in Sud Africa, una successione di rocce sedimentarie formatesi in ambiente continentale oltre 200 milioni di anni fa, è praticamente uguale a quella che affiora nella regione di Santa Caterina, in Brasile. Le antiche catene montuose della Norvegia, della Groenlandia, della Scozia, assumevano uno sviluppo unitario se si accostavano le rispettive terre.

correlazioni strutturaliContinuità di rocce e catene montuose tra continenti

Continuità di rocce e catene montuose tra continenti.
M. CRIPPA, M. FIORANI, Geografia generale, Arnoldo Mondadori, Milano 2002, p. 332.

 

La testimonianza dei fossili

distribuzione fossiliAll'inizio del secolo, i paleontologi spiegavano la somiglianza tra le specie di animali e vegetali fossili rinvenute nei diversi continenti con la presenza di ponti continentali che dovevano collegare le diverse terre. Questi ponti sarebbero poi sprofondati in fondo agli oceani.
Wegener, basandosi sulle evidenze geofisiche e sul principio dell'isostasia, mostrò l'impossibilità dell'esistenza di questi ponti naturali, giustificando la distribuzione delle specie viventi con il contatto che doveva esserci stato in passato tra i continenti.
Si sapeva anche che la felce fossile Glossopteris era largamente diffusa nell'Era Mesozoica in Africa, Australia e Sudamerica, tutti continenti dell'emisfero meridionale (in seguito sono stati scoperti resti di Glossopteris anche nell'Antartide). Inoltre, sia in Sudamerica orientale che in Africa occidentale, vennero trovati resti fossili di uno stesso tipo di rettile, il Mesosaurus; anche se molto probabilmente questo rettile, adatto al nuoto, frequentava i mari poco profondi, esso non era certamente in grado di intraprendere un lungo viaggio attraverso l'Oceano Atlantico.

 

Ponti continentali

Presunti ponti tra continenti.
M. CRIPPA, M. RUSCONI, A. BARGELLINI, M. FIORANI, D. NEPGEN, M. MANTELLI, Scienze naturali, 5, Arnoldo Mondadori, 2014, p. T4.
Distribuzione di animali e piante tra continenti.
A. BOSELLINI, La Terra dinamica, Bovolenta, Ferrara 2009, p. B147.

Spiegazioni del passato

Spiegazioni del passato per giustificare la distribuzione degli animali.
E.J. TARBUCK, F.K. LUTGENS, D. TASA, Earth Science, Prentice Hall, New Jersey 2012, p. 197.

 

Prove paleoclimatiche

Wegener, in quanto meteorologo, studiò gli antichi climi. Egli osservò che strati di tilliti (depositi rocciosi di origine glaciale), tra loro contemporanei (tra i 220 e i 300 milioni di anni fa) erano presenti sia in Africa meridionale che in Sudamerica, India e Australia, e sotto di essi si trova roccia in posto, striata e solcata. La maggior parte delle terre che presentano le tracce della glaciazione paleozoica si trovano oggi in una fascia, compresa entro 30° dall'equatore, dove il clima è semitropicale.
Poiché è difficile credere che ci sia stato un periodo così freddo da estendere la coltre glaciale fino ai tropici, dal momento che alle medie e alte latitudini dell'emisfero settentrionale nello stesso periodo c'erano foreste lussureggianti, Wegener sostenne che l'evento era più facilmente spiegabile ipotizzando che i continenti fossero stati uniti in un solo blocco posto vicino al Polo Sud. Questo giustificherebbe anche la presenza di foreste tropicali delle zone attualmente poste a settentrione.

tillititilliti

Spiegazione della distribuzione delle tilliti.
A. BOSELLINI, La Terra dinamica, Bovolenta, Ferrara 2009, p. B148.

 

Detrattori e sostenitori

Wegener era riuscito a spiegare alcuni problemi non risolti dalle teorie fissiste: gli oceani si formano quando i continenti si frantumano e si allontanano, mentre le catene montuose derivano dallo scontro di continenti oppure dall'accartocciamento dei bordi continentali a causa dell'attrito del sial sul sima.
Le critiche all'ipotesi di Wegener iniziarono nel 1924, quando il suo libro fu tradotto in inglese, arrivando a mettere in dubbio anche la sua credibilità come scienziato, non essendo egli un geologo. Egli non operò una profonda revisione del libro, ma nell'ultima edizione del 1930, uscita poco prima della sua morte, apportò una serie di nuovi dati.

I punti più contestati erano:

  • le linee di costa sono soggette a movimenti verticali che ne modificano la forma, perciò la combaciabilità è solo una coincidenza;

  • le serie magmatiche e sedimentarie delle coste opposte non sono esattamente identiche;

  • la flora e la fauna nei diversi continenti è simile ma non identica;

  • a glaciazione paleozoica è stata messa in dubbio perché le zone interessate erano troppo lontane per essere raggiunte dai venti umidi apportatori di precipitazioni;

  • on si spiega perché la Pangea avrebbe dovuto rimanere unita per fino alla fine del Paleozoico per poi smembrarsi in poco tempo;

  • a spiegazione fornita per il meccanismo di deriva non è convincente.

Wegener riteneva infatti che i continenti tendessero a spostarsi verso occidente a causa dell'attrito prodotto dalle maree terrestri che rallentavano la rotazione, scollando la crosta terrestre dal substrato. Il fisico Harold Jeffreys contestò il fatto affermando che un attrito tale da spostare i continenti avrebbe fermato la rotazione terrestre in poco tempo.
Wegener sosteneva anche che una causa di deriva era la «fuga dai poli», cioè lo spostamento dei continenti per la forza centrifuga prodotta dalla rotazione. I fisici criticarono anche questo meccanismo perché la forza riscontrata dall'analisi dei dati era estremamente debole e, inoltre, non c'erano prove che il fondo oceanico potesse esser così plastico da permettere lo scorrimento dei continenti.
Wegener, infine, pensava che i continenti fossero come delle zattere di sial che «navigavano» attraverso il sima a velocità sostenute.

Non tutti gli scienziati erano però detrattori della teoria; ci furono anche importanti sostenitori come Daly, Argand, Du Toit e Holmes.
A. Du Toit diventò un discepolo di Wegener; raccolse ulteriori prove a favore e corresse alcuni errori. Egli adattò i continenti non alle linee di costa, ma ai margini delle piattaforme continentali; inoltre propose la scissione della Pangea in altri due continenti: la Laurasia a nord e la Gondwana a sud, che nel tardo Paleozoico sarebbero già state divise tra loro attraverso un braccio di mare, la Tetide.