lunedì 29 gennaio 2018

Nuovo Blog!

Carissimi lettori,
mi è dispiaciuto moltissimo non poter continuare a scrivere su questo blog. Purtroppo gli impegni del dottorato sono diventati troppo gravosi e hanno lentamente fagocitato le attività che svolgevo nel tempo libero.

Tuttavia ho recentemente trovato il tempo per aprire un nuovo blog su cui scriverò da ora in avanti.

http://spapeschi.weebly.com/blog

Un saluto a tutti quanti con l'augurio di rivedervi presto lì.

Samuele

venerdì 10 marzo 2017

Un po' di geologia intorno a Wupatki, AZ

Il Wupatki National Monument è un antico insediamento degli Anasazi, oggi in rovina, situato nella contea di Coconino, in Arizona. La pace e la solennità che regnano in questo luogo lasciano il visitatore senza parole.

Wupatki National Monument Wupatki National Monument Wupatki National Monument

I primi abitanti di Wupatki arrivarono nell'area intorno al 500 d.c. Questo complesso era costituito da una serie di camere interconnesse da cui si accedeva tramite scale di legno. Data la scarsità di acqua nell'area circostante, una grossa cisterna (visibile nella foto in alto) veniva utilizzata per raccogliere l'acqua piovana. Il sostentamento della popolazione avveniva principalmente grazie al mais e alla cucurbita, che potevano essere coltivate nel suolo arido senza bisogno di irrigare. La vita in questo luogo è sempre stata condizionata dalla scarsità delle risorse che si trovavano nell'ambiente circostante. Tuttavia gli Anasazi sapevano come sfruttare al massimo ciò che l'ambiente circostante dava loro.

Se diamo un'occhiata alle mura del villaggio possiamo notare qualche particolare familiare all'occhio del geologo...

Ripples in wall

Si tratta di lastre di arenaria con sopra forme di fondo, ripple marks. Si formano tipicamente in fondali bassi (chi non le ha viste al mare?) o nel letto dei fiumi e sono forme legate al trasporto sul fondo di sabbia in presenza di una corrente. Quelli asimmetrici sono dovuti ad una corrente dominante (ad esempio una corrente fluviale), quelli simmetrici sono legati all'azione del moto ondoso. Quelli che si trovano a Wupatki sono di quest'ultimo tipo.

Da dove vengono? Basta fare due passi per trovarli in posto poco più in là.

Ripples

Queste arenarie rosse con ripples da moto ondoso appartengono alla Moenkopi formation (per l'esattezza al membro di Wupatki). Questa formazione appartiene al Triassico Inferiore e si è deposta in ambiente di mare basso. All'epoca l'Arizona era tutt'altro che desertica!

Gli Anasazi costruirono Wupatki interamente con pietre estratte da questa formazione e cementate con un po' di malta. Queste arenarie donarono all'abitato il suo caratteristico colore rosso intenso.

Un altro evento geologico, del tutto inatteso, portò infine grande prosperità a Wupatki.

Landscape around Wupatki

Nell'immagine qui sopra è possibile osservare il panorama da Wupatki verso Nord-Ovest. I rilievi in primo piano e la grossa mesa rossa in prossimità sono costituiti dalle arenarie e argille della Moenkopi formation. Subito dietro si stagliano i coni di cenere e le colate basaltiche del San Francisco volcanic field, a cui appartiene -tra l'altro- il Sunset Crater. Quest'ultimo è un cono di cenere alto circa 340 metri ed è il più giovane dei vulcani del San Francisco field.

Il Sunset Crater eruttò con vigore tra il 1064 e il 1085, coprendo di cenere l'intera area circostante - Wupatki inclusa. L'eruzione fu una manna per Wupatki. Infatti, la cenere aumentò sia la fertilità del suolo, sia la sua capacità di trattenere l'acqua (non è un caso se l'uomo ha sempre vissuto in prossimità di vulcani, vedi Vesuvio n.d.r.). Stando a scavi archeologici recenti, oltre 2000 persone si stabilirono a Wupatki nel secolo immediatamente successivo all'eruzione e fu anche questo il momento in cui la maggior parte degli edifici del pueblo vennero costruiti. Tuttavia intorno al 1225 il sito venne abbandonato definitivamente. Probabilmente l'aumento delle minacce costituite da incursioni dei popoli confinanti portò gli Anasazi a scegliere di stabilirsi in luoghi più protetti, come Betakin.

Risorse.

Una carta geologica dell'area è consultabile qui.

Libri sull'argomento:

mercoledì 8 marzo 2017

Come sappiamo che gli oceani si espandono?

L'8 Marzo scorso ho pubblicato un post su Marie Tharp, la donna che per prima svelò i segreti dei fondali oceanici. La sua interpretazione di centinaia di profili sonar dei fondali marini permise di capire che gli oceani sono dominati da canyon, vallate, montagne sottomarine e che, in particolare, hanno un andamento simmetrico rispetto ad una catena assiale, detta dorsale, con al centro una valle sottomarina (rift). Questo suggeriva che le dorsali fossero aree dove gli oceani si andavano espandendo, confermando le teorie di Wegener.

Ma come hanno fatto i geologi a confermare questa intuizione? È stato grazie alla datazione di campioni di roccia raccolti direttamente dai fondali marini.

Negli anni '70 e '80 l'esplorazione dei fondali oceanici continuava a ritmo esponenziale, spinta anche dal recente dibattito sulla teoria della tettonica a placche. Vennero ideate navi speciali (vedi foto sotto), con una torre di perforazione montata sul ponte principale, che potevano perforare le rocce esposte sui fondali.

Fonte: commons. wikipedia.


Questo metodo permetteva di ottenere campioni sia dei sedimenti esposti sui fondali marini, sia delle rocce immediatamente sottostanti, in genere basalti, gabbri o serpentiniti. Questi campioni iniziarono presto a dare le prime sorprese.

In particolare le età stratigrafiche dei primi sedimenti deposti al di sopra sembravano essere più giovani in prossimità delle dorsali e più vecchie nelle aree più distanti. Ancora più interessanti erano i campioni di rocce magmatiche (basalti e gabbri) immediatamente sottostanti. Esse infatti mostravano delle anomalie magnetiche molto pronunciate rispetto al campo magnetico attuale.

In parole semplici, questi gabbri e basalti, al momento della cristallizzazione, contenevano dei minerali in grado di orientarsi in direzione del campo magnetico terrestre (magnetite e ilmenite in primis). Una volta che il magma si era solidificato, questi minerali rimanevano "congelati", orientati lungo la direzione delle linee di flusso del campo magnetico terrestre.

Questo non sarebbe niente di particolarmente eccezionale se il campo magnetico terrestre di allora fosse lo stesso dell'attuale ma, fortunatamente, la posizione del nord e del sud magnetico è cambiata costantemente durante la storia della Terra (leggi anche: come è cambiata la posizione dei poli magnetici negli ultimi 400 anni). Addirittura ci sono stati numerosi (e improvvisi) eventi di inversione del polo Nord e del polo Sud magnetico, e questo è rimasto "congelato" nelle rocce magmatiche del passato.

In particolare è spettacolare notare come, nei fondali oceanici le anomalie magnetiche siano simmetriche rispetto alla zona di dorsale:


Fonte: commons.wikimedia
Questo sta a indicare che le rocce magmatiche solidificano nella zona centrale, la dorsale, e successivamente vengono spinte lateralmente in modo simmetrico, con le rocce più giovani in corrispondenza del centro e le rocce più vecchie via via più distanti.

Tuttavia manca ancora qualcosa, questi metodi magnetostratigrafici forniscono età relative. Come è possibile trasformare queste età relative in numeri? (milioni di anni). Innanzi tutto è bene notare che con le carote dei fondali oceanici venivano anche prelevati campioni dei sedimenti immediatamente sovrastanti. Questo permetteva di correlare le età magnetostratigrafiche con quelle biostratigrafiche. Questo ha permesso di riconoscere dei "chron" magnetostratigrafici con delle caratteristiche ben delineate a livello globale, ben correlati con le ere geologiche. E come le età biostratigrafiche, anche i loro limiti sono stati datati utilizzando età radiometriche su rocce magmatiche e sedimentarie (es: tufiti) a livello globale.



Faccio un esempio: se dato l'inizio del chron "Matuyama" fra 0.78 e 2.59 milioni di anni, so che tutte le rocce che si sono formate durante questo chron hanno un età compresa tra questi due estremi. In questo modo tutte le età magnetostratigrafiche sono state "correlate" con età assolute. Questo è stato fatto a livello, globale, per tutti gli oceani, per tutte le anomalie magnetiche scoperte, realizzando carte dei fondali geologici come quella qui sotto:



Nella mappa qui sopra, pubblicata su Geochemistry, Geophysics, Geosystems, è possibile visualizzare come l'età della crosta oceanica vada da 0 milioni di anni (in rosso) fino a 280 milioni di anni (in viola), in corrispondenza del Mediterraneo Orientale. E come non esista crosta oceanica più vecchia a livello globale. Notiamo come le dorsali medio-oceaniche corrispondano alle aree in rosso, dove nuova crosta è in produzione adesso, mentre le aree oceaniche più vecchie si trovino lontano dalle dorsali (come in prossimità di Nord America ed Africa nell'Atlantico Settentrionale). Alcune dorsali sono circondate da bande di colore molto sottili, che suggeriscono un'espansione più lenta (es: Atlantico) rispetto ad altre in cui invece le bande di colore sono più larghe (es: Pacifico Meridionale). Se per esempio confrontate l'ampiezza dei toni rosso-arancio del Pacifico Meridionale con l'intera ampiezza dell'Atlantico Centrale, potete notare come la quella zona del Pacifico si sia formata in soli 40 milioni di anni, mentre la stessa distanza, nell'Atlantico Centrale, si è formata dopo 120 milioni di anni di allontanamento fra Africa e America Meridionale.

Un'ultima, importante, conclusione è che la crosta oceanica è relativamente molto giovane, mai più vecchia di 280 milioni di anni: niente se paragonata all'età delle più vecchie rocce esposte negli scudi continentali (3.8 miliardi di anni). Questo suggerisce l'esistenza di processi in grado di distruggere la crosta oceanica (le zone di subduzione), di cui vi parlerò un'altra volta.

Libri consigliati:
Wegener. L'uomo che muoveva i continenti
Global Tectonics
A Petrographic Atlas of Ophiolite: An Example from the Eastern India-asia Collision Zone

mercoledì 22 febbraio 2017

Marie Tharp: la donna che svelò i segreti degli Oceani.

I dipartimenti di geologia non sono posti dove le donne hanno lo stesso successo degli uomini. Nonostante la percentuale delle laureate in geologia sia cresciuta -negli Stati Uniti- dal 29% sul totale nel 1990 fino al 40% oggi, il numero delle donne che frequenta corsi di dottorato o che addirittura raggiunge il ruolo di professore rimane estremamente basso. Per esempio nell'Università di Yale il dipartimento di geologia ha solo tre donne su un totale di 35 professori.

Negli anni '60 il numero di donne nelle scienze della terra era ancora più basso, con un massimo del 5-10% di donne sul totale. Eppure fu proprio una donna che, in quegli anni, andando contro le teorie dominanti dell'epoca e in un ambiente prevalentemente maschile, riuscì a fornire la prima schiacciante prova della moderna teoria della tettonica a placche. Ho deciso di dedicare l'8 Marzo di quest'anno alla memoria di quella donna: Marie Tharp.


Video credits: National geographic.

Nel 1912 Alfred Wegener aveva formulato la teoria della deriva dei continenti. Wegener aveva analizzato le strutture geologiche e i fossili (specialmente piante fossili) presenti in continenti sui lati opposti dell'Oceano Atlantico ed Indiano e, basandosi sulla corrispondenza tra la forma delle linee di costa, aveva teorizzato l'esistenza di un originario continente, Pangea, da cui tutti gli altri continenti si erano separati. Non solo, Wegener suggeriva che la zona di separazione doveva trovarsi in corrispondenza dell'Oceano Atlantico e che il processo di allontanamento delle masse continentali fosse tuttora in atto.

All'epoca le teorie di Wegener risultarono così impopolari che addirittura l'Associazione Americana dei Geologi del Petrolio tenne un simposio specificatamente in opposizione con la teoria della deriva dei continenti. Wegener morì nel 1930 senza ottenere nessun riconoscimento per le sue teorie.

Fu negli anni '60, grazie al lavoro di Marie Tharp principalmente, che l'eredità di Wegener sarebbe stata riconosciuta. In quegli anni Marie Tharp lavorava come cartografa e geologa alla Columbia University insieme a Bruce Heezen. Bruce conduceva delle spedizioni oceanografiche in cui la superficie topografica del fondale oceanico veniva scandagliata per mezzo del sonar. Il compito di Marie Tharp era quello di convertire i dati sonar in profili topografici degli oceani. Dal momento, infatti, che il segnale sonar rimbalza sul fondale e raggiunge nuovamente la nave oceanografica, è possibile calcolare la profondità.

Quello che Marie Tharp ricostruiva -però- avrebbe cambiato la storia della geologia. Invece di trovare grosse pianure, i profili di Tharp mostravano oceani dominati da catene, valli, canyon e seamount sottomarini. In particolare, questi profili mostravano un'enorme catena sottomarina, oggi nota come dorsale oceanica, con una zona di rift centrale e una valle a V. L'esistenza della dorsale medio-atlantica era in parte già nota all'epoca, ma la forma a V fu interpretata da Marie come una zona lungo cui la crosta si sta lacerando e che confermava la teoria della deriva dei continenti di Wegener.

I profili furono inizialmente rigettati da Heezen, fermo sostenitore della teoria della Terra in espansione e considerati dal medesimo "futili chiacchiere da ragazzina". Tuttavia Bruce Heezen si sarebbe dovuto ricredere.

Utilizzando i dati indipendenti di altre spedizioni oceanografiche e i primi dati degli epicentri dei terremoti sui fondali marini, Tharp ricostruì centinaia di profili attraverso gli oceani, arrivando a realizzare la prima dettagliata carta topografica del fondale oceanico del Nord Atlantico (pubblicata con Heezen nel 1957). Inoltre Tharp dimostrò che gli epicentri dei terremoti erano localizzati in corrispondenza delle dorsali oceaniche. Queste dorsali si estendevano per oltre 40000 km in ogni oceano, attraverso l'intera crosta terrestre.

Di fronte a dati così schiaccianti, la comunità scientifica iniziò ad accettare la teoria della deriva dei continenti nella sua forma moderna: la teoria della tettonica a placche. Lo stesso Bruce Heezen, sotto l'influenza di Marie Tharp, dovette ricredersi e accettare la nuova teoria. Heezen pubblicò diversi articoli sulla deriva dei continenti tra il 1959 e il 1963, ma in nessuno di questi comparve il nome di Marie Tharp. Due anni dopo la Royal Society di Londra organizzò il Simposio sulla Deriva dei Continenti, in cui finalmente le teorie di Wegener vennero accettate.

Nel 1977, lo stesso anno della morte di Hezeen, Tharp pubblicò in collaborazione con il pittore austriaco Heinrich Berann uno spettacolare atlante del fondale di tutti gli oceani. Nel 1995 Tharp donerà tutti i suoi scritti e le tavole originali di questo atlante alla libreria del congresso degli Stati Uniti.

Incredibilmente oggi l'eredità di Marie Tharp è noto soprattutto ai cartografi, e non ha ricevuto il plauso che merita tra i geologi per aver fornito per prima l'evidenza della teoria della tettonica a placche, andando contro ogni teoria della sua epoca.


Fonti:
National Geographic
Geological Magazine
Wikipedia

Una versione ingrandita della carta dell'Atlantico di Marie Tharp è consultabile qui.

Libri correlati:

lunedì 20 febbraio 2017

Non solo pieghe a Millok Haven

L'altro giorno vi avevo postato alcune foto delle spettacolari pieghe a chevron esposte a Millok Haven, Cornovaglia. Vorrei ora mostrarvi altre strutture visibili su quell'affioramento.

Solitamente le strutture geologiche non appaiono isolate in affioramento, ma coesistono con altri elementi che si sono formati durante la stessa fase deformative. A Millok Haven, le pieghe suggeriscono una direzione di trasporto tettonico verso Nord, che -come visto l'altra volta- è associata alla formazione di una foliazione da debolmente inclinata verso Sud a sub-orizzontale. Millok Haven interpreted chevrons

chevron folds explained

Le foliazioni si formano -in genere- perpendicolarmente alla direzione di massima compressione. La direzione parallela alla foliazione corrisponde solitamente alla direzione lungo cui puo' avvenire l'estensione. In questo specifico caso, la formazione delle pieghe e della relativa foliazione di piano assiale è accompagnata da vistosi fenomeni di boudinage:

Boudinage, Millook Haven

Come è visibile in foto, la foliazione lungo i fianchi delle pieghe è orientata parallelamente alla stratificazione e localizzata negli interstrati argillitici. Nei livelli di arenarie, più resistenti, la foliazione è più debole o assente. Mentre le argilliti sono in grado di accomodare efficacemente la deformazione, gli strati di arenaria si fratturano e si assottigliano per boudinage.

Nei punti in cui l'arenaria si boudina, l'estensione è accomodata dallo sviluppo di vene di quarzo bianco, mentre gli strati argillitici si deformano per accomodare il boudinage (un fenomeno noto come necking).

In questo caso il boudinage, dato il forte contrasto di competenza fra arenarie e peliti, è molto poco sviluppato, ma questo è consistente con la presenza in affioramento di pieghe a chevron che - per l'appunto- si sviluppano in condizioni in cui la deformazione interessa livelli molto resistenti intercalati a livelli reologicamente deboli.

Per saperne di più:

Pieghe (geologia)


Whalley and Lloyd (1986). Tectonics of the Bude fm. J. Geol. Soc.