Come stabilire la genesi della tettonica delle placche?


    Diversamente da tutti i pianeti (e corpi celesti) del Sistema Solare, la Terra è l’unico pianeta dove è attivo l’importantissimo fenomeno della tettonica delle placche.

    Cosa sono le placche tettoniche

    Le placche tettoniche (anche dette litosferiche) rappresentano “pezzi” di astenosfera (parte inferiore della crosta terrestre) che si scompongono come un enorme “puzzle”: esse scontrandosi generano rilievi e potenti terremoti; allontanandosi una dall’altra danno luogo a processi di apertura di un nuovo oceano (oceanizzazione) e magmatismo; mentre “affondando” una sotto l’altra (subduzione), a causa di densità diverse, danno luogo a vulcanismo e terremoti.

    Datare il momento esatto della creazione di questo complesso sistema dinamico è stato per tanto tempo oggetto di dibattito tra geoscienziati, mentre ora tale dibattito sembra essere giunto ad una conclusione.

    La "frantumazione" della crosta terrestre primordiale

    Un recente studio della University of Maryland, pubblicato su Science, si è soffermato su nuove evidenze geochimiche presenti nella crosta terrestre secondo le quali è stato possibile datare, approssimativamente, quando è avvenuta la disgregazione della crosta terrestre primordiale, quindi il processo della tettonica delle placche.

    A sinistra, immagine rappresentativa della Terra nel periodo Archeano: le zone arancioni sono quelle con la più alta concentrazione di magnesio; a destra, la Terra attuale.Fig. 1 - A sinistra, immagine rappresentativa della Terra nel periodo Archeano: le zone arancioni sono quelle con la più alta concentrazione di magnesio; a destra, la Terra attuale. L'immagine evidenzia come ci sia un passaggio da magmi mafici (ad alto contenuto di magnesio) a magmi felsici (basso contenuto di magnesio) localizzabile a circa 3 miliardi di anni. Credit: Ming Tang/UMD

    Che cosa è stato analizzato nello studio?

    Lo studio in questione ha correlato gli elementi in tracce della crosta con il magnesio. Valutare il contenuto di magnesio è molto importante in questi casi, poiché ad una sua variazione (aumento o riduzione) corrisponde un cambiamento dinamico nella crosta planetaria.

    Ad esempio, allo stadio primordiale la Terra possedeva la stessa quantità di magnesio degli altri pianeti terrestri (Marte, Mercurio, Venere), mentre col tempo è arrivata a possederne una minore quantità. Questo si spiega poichè, andando avanti nella storia della Terra, viene a generarsi una crosta composta in prevalenza da granito, una roccia povera in magnesio.

    Ebbene, la formazione dei graniti non è possibile senza che nel processo sia coinvolta l’acqua, e per portare l’acqua sotto la crosta o il mantello terrestre è essenziale che ci siano meccanismi di subduzione, quindi placche tettoniche in movimento. Per questo motivo la gran parte dei geologi suggerisce come la genesi di queste rocce magmatiche granitiche sia da collegare al momento iniziale di creazione della tettonica delle placche.

    Gli elementi chimici analizzati

    Focalizzarsi sul magnesio sembrerebbe quindi la soluzione migliore ai fini di questo studio, se non fosse che questo elemento chimico è completamente dilavato da erosione meteorica (quindi non è rinvenibile nelle rocce), per questo gli autori dello studio si sono focalizzati sugli elementi in tracce di nichel, cobalto, cromo e zinco dei campioni di granito analizzati, gli elementi, cioè, che non subiscono variazioni significative.

    In particolare, grandi quantità di nichel rispetto al cobalto e di cromo rispetto allo zinco sono correlabili ad un alto contenuto di magnesio nella roccia madre. Gli autori hanno utilizzato questo metodo su una grande varietà di rocce dell'Archeano (periodo geologico tra 4 e 2,5 miliardi di anni fa), ricostruendo un modello geochimico della Terra primordiale grazie ai diversi contenuti di magnesio ricavati da queste analisi sperimentali.

    I risultati dello studio

    I risultati dimostrano come 3 miliardi di anni fa la Terra conteneva una percentuale in peso di magnesio pari all'11%, ma nel giro di soli 500 milioni di anni questa quantità è diminuita fino al 4%, cioè molto vicina a quella che abbiamo oggi (2-3%). Visto il brusco calo nella quantità di magnesio, lo studio suggerisce come data di inizio della tettonica delle placche circa 3 miliardi di anni fa. Questo è certamente un valore significativo per l'avanzamento delle conoscenze riguardo l'evoluzione del pianeta, ma come sempre necessita di ulteriori studi per confermare ed avvalorare l'ipotesi.

    BIBLIOGRAFIA

    M. Tang, K. Chen, R. L. Rudnick. Archean upper crust transition from mafic to felsic marks the onset of plate tectonics. Science, 2016; 351 (6271): 372 DOI: 10.1126/science.aad5513



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