orogenètico
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Lessico
agg. (pl. m. -ci) [da orogenesi]. Che riguarda l'orogenesi ovvero la formazione delle catene montuose: teorie orogenetiche.
Geologia: le teorie contrazioniste e verticaliste
Numerose sono le teorie formulate al riguardo dei processi orogenetici: di gran parte di esse il tempo, col progresso delle conoscenze scientifiche, ha fatto giustizia dimostrandone l'infondatezza o l'inesattezza. Alcune vengono ricordate per l'importanza rivestita nel corso dello sviluppo del pensiero geologico, altre, dopo aver goduto di largo credito, sono state messe da parte e successivamente riesumate e riproposte alla luce di nuove conoscenze. Le teorie contrazioniste sono state tra le prime formulate dal pensiero geologico per spiegare la formazione del rilievo. L'origine delle catene montuose sarebbe da imputarsi a processi di raffreddamento del globo terrestre con conseguente contrazione della crosta terrestre similmente a una mela che col tempo rinsecchisce e si raggrinza. La crosta terrestre, per azione della gravità, sarebbe costretta ad adattarsi al diminuito volume terrestre: si originerebbero così tensioni tangenziali che nei punti di minor resistenza provocherebbero fratture, piegamenti, scivolamenti e scorrimenti orizzontali. Tra le numerose obiezioni a questa teoria, le principali riguardano il raffreddamento e l'ordine di grandezza della contrazione. Se fosse avvenuto un graduale raffreddamento della Terra, si sarebbe anche dovuto verificare un progressivo raffreddamento superficiale con ovvie conseguenze sui climi, mentre in realtà è accertato che nel corso delle ere geologiche si sono alternati periodi caldi e freddi. Quanto all'ordine di grandezza della contrazione e all'entità del raffreddamento al fine della genesi delle catene montuose se ne devono presumere valori troppo elevati poiché, per esempio per l'edificio alpino, che ha una larghezza media di 150 km, la distensione delle pieghe delle varie unità strutturali darebbe una larghezza originaria compresa tra un minimo di 600 e un massimo di 1200 km, per ridurre la quale al valore effettivo sarebbe necessario un accorciamento della circonferenza terrestre di ca. il 3%, per il che si calcola necessario un raffreddamento di ca. 2400 ºC. La teoria della contrazione ha oggi valore esclusivamente storico. Le teorie che maggiormente hanno avuto un ruolo nel progresso delle conoscenze dei meccanismi orogenetici possono essere distinte in verticaliste e orizzontaliste, secondo l'importanza attribuita agli spostamenti verticali od orizzontali delle masse crustali coinvolte nei processi orogenetici. Nel sec. XIX, la presenza di rocce intrusive nel nucleo delle catene montuose indusse alcuni studiosi a ritenere che il sorgere delle catene montuose potesse essere attribuito alla spinta verso l'alto delle masse magmatiche. L'erroneità di tale ipotesi, detta dei “crateri di sollevamento”, fu palese quando si dimostrò che le masse di rocce intrusive erano più antiche della coltre rocciosa soprastante e che quindi non potevano averla sollevata con la loro messa in posto perché ancora dovevano formarsi. Nel sec. XX teorie verticaliste sono state riproposte da diversi autori. Secondo il geofisico E. Haarmann, per cause esterne, cosmiche, non meglio precisate, si individuerebbero nel sima dei movimenti verticali ascendenti e discendenti che provocherebbero la formazione nella crosta di intumescenze (geotumori) e di depressioni. In conseguenza dell'impostarsi di questa tettogenesi primaria si avrebbe lo scivolamento per gravità lungo i fianchi dei geotumori della copertura sedimentaria, che darebbe luogo per tettogenesi secondaria a falde di ricoprimento, pieghe, ecc. Altra teoria verticalista è quella delle undazioni, proposta (1935) e rielaborata a più riprese da R. W. van Bemmelen. Correnti magmatiche subcrustali ascendenti e discendenti indurrebbero nella crosta la formazione di rigonfiamenti e depressioni (undazioni). Lungo i fianchi di un'intumescenza potrebbero addirittura scivolare interi continenti. Durante il movimento di deriva, le pressioni sviluppatesi potrebbero provocare trasformazioni dei materiali rocciosi profondi, al contatto crosta-astenosfera, in altri più densi con conseguente sprofondamento isostatico, che si manifesterebbe in superficie con l'individuazione di un'area geosinclinale. Il carico dei sedimenti che si accumulano nella stessa contribuirebbe ad accentuare lo sprofondamento. Col ristabilirsi dell'equilibrio termico si realizzerebbe la trasformazione inversa, da materiale più denso a meno denso: il calore liberato favorirebbe i processi di migmatizzazione e di anatessi dei materiali sialici e sedimentari sprofondati. Si verrebbe così a formare un'astenolite, massa magmatica e migmatica che tenderebbe a risalire per composizione idrostatica, spingendo verso l'alto le masse scistoso-cristalline e sedimentarie soprastanti. Le aree sollevate consentirebbero il manifestarsi di una tettogenesi per gravità: scorrimenti, scivolamenti gravitativi, piegamenti, dislocazioni delle falde di ricoprimento, ecc. Rientra tra le teorie verticaliste anche quella dell'espansione, sostenuta da Carey: le cause dei processi di corrugamento della crosta terrestre e della dinamica interna della Terra sarebbero da ricercare nell'espansione dell'interno della Terra causata dalla diminuzione della densità dei materiali del nucleo esterno e del mantello. Il fondamento teorico è offerto dalla fisica con l'ipotesi sulla variabilità della costante di gravitazione universale: questa non sarebbe stabile nel tempo ma tenderebbe a diminuire con l'espansione dell'Universo e la conseguente rarefazione della materia che lo costituisce. In origine la Terra, di diametro molto più ridotto, circa la metà dell'attuale, sarebbe stata rivestita da una crosta sialica uniforme che, in seguito all'espansione dell'interno della Terra, si sarebbe smembrata in blocchi. Col proseguire dell'espansione le masse continentali si sarebbero via via allontanate: si sarebbero così formati gli oceani. Lungo le fratture si sarebbero individuate aree subsidenti allungate, le geosinclinali: il sollevamento del materiale accumulatovisi e l'erezione delle catene montuose vengono imputati, dai vari autori fautori di questa teoria, a processi isostatici o magmatici o al concorso degli uni e degli altri. Nelle teorie verticaliste un ruolo fondamentale per l'interpretazione delle strutture tettoniche delle catene a pieghe è assegnato alla tettonica gravitativa. I concetti relativi, proposti già alla fine del secolo scorso da vari autori italiani, come Bombicci, sono stati riproposti con maggior vigore in questi ultimi decenni, da quando cioè gli studi sperimentali sulla deformabilità delle rocce hanno messo in evidenza che anche le rocce più rigide tendono a comportarsi plasticamente, se sottoposte a pressioni pur relativamente modeste ma prolungate nel tempo. Basta il formarsi di piani inclinati di pochi gradi per determinare lo scivolamento di imponenti masse rocciose, purché la gravità possa agire per tempi molto lunghi: lo scivolamento per gravità può essere inoltre facilitato dalla presenza di orizzonti rocciosi particolari (gessi, argille) che agiscono come lubrificanti tettonici. Il ruolo della gravità come agente primario nella genesi delle catene montuose è stato esasperato da alcuni studiosi che si sono sforzati di spiegare le complesse deformazioni orogenetiche esclusivamente o quasi sulla base della tettonica gravitativa. La concezione gravitativa, per quanto abbia dato un notevole contributo allo sviluppo delle conoscenze tettogenetiche, non è però in grado da sola di spiegare le cause dell'orogenesi.
Geologia: le teorie mobiliste
Tra le teorie orizzontaliste alcune considerano la mobilità tangenziale come essenziale per l'orogenesi, quale che sia la causa della mobilità, mentre altre la considerano secondaria e dovuta ad altri fenomeni come la diminuzione di volume della Terra nel corso dei tempi geologici o l'esistenza di correnti subcrustali, movimenti lentissimi di migrazione di masse al di sotto della crosta terrestre in conseguenza di gradienti isostatici, idrostatici e termici. Laddove due celle convettive contigue presentino correnti ascendenti, si produrrebbero nella crosta terrestre intumescenze e zone di distensione con formazione di aree fratturate (fosse tettoniche) e fuoruscita di imponenti masse magmatiche basiche, mentre in corrispondenza delle correnti discendenti si individuerebbero zone di inghiottimento (geosinclinali), dove si accumulano e vengono trasportate in profondità enormi quantità di sedimenti. Secondo questa teoria l'orogenesi si verifica durante tre periodi: periodo geosinclinalico, durante il quale si individua la geosinclinale nella sua struttura più tipica (coppia eugeosinclinale-miogeosinclinale) all'interno della quale si ha l'accumulo di un forte spessore di sedimenti, accumulo dovuto al lento e progressivo sprofondamento (subsidenza) della geosinclinale stessa. I materiali sedimentari sprofondano lentamente all'interno della Terra, entrando nel dominio delle rocce metamorfiche e trasformandosi dunque in metamorfiti e, col progredire dello sprofondamento, in migmatiti, infine, in fusi anatettici che daranno poi origine alle masse intrusive di granito. A questo punto, gli squilibri isostatici che derivano dalla messa in posto di questi materiali granitici provocano il sollevamento di tutti i materiali rocciosi sprofondati ed ha inizio lo stadio (o fase) orogenetica in senso stretto. Questo è caratterizzato dalla surrezione progressiva dell'orogene e dal suo conseguente smantellamento a opera dell'erosione, con la deposizione di enormi masse terrigene in facies torbiditica (flysch). Il periodo successivo (periodo tardigeosinclinale), vede ormai la catena quasi interamente sollevata e la deposizione di grandi masse terrigene che risultano discordanti sui terreni precedenti (molasse). Questa fase è inoltre accompagnata da una notevole attività magmatica caratterizzata essenzialmente da vulcanismo trachiandesitico. La fine dell'orogenesi è attestata dal periodo postgeosinclinale, durante il quale l'orogene viene fagliato e subisce essenzialmente movimenti verticali di innalzamento e ribassamento a blocchi. La teoria mobilista per eccellenza è quella della deriva dei continenti, proposta da Wegener agli inizi del XX sec., che ipotizza il movimento delle masse continentali immaginate come zolle galleggianti sul più denso e plastico sima. L'erezione delle catene montuose, con la loro struttura a falde di ricoprimento, viene interpretata come dovuta o all'increspatura della parte frontale del continente che avanzando sul sima, più denso, viene frenato (caso delle cordigliere americane) o all'urto frontale tra due continenti che strizzano tra loro le masse di sedimenti precedentemente depositatisi nel bacino marino interposto (caso delle Alpi per avvicinamento tra Africa ed Europa).
Geologia: la teoria della tettonica globale
Negli ultimi decenni l'esame critico dell'enorme quantità di dati raccolti nel corso di numerosi programmi scientifici internazionali, e di campagne oceanografiche in particolare, ha provocato un radicale rinnovamento delle concezioni in merito non solo alle teorie orogenetiche ma più in generale alla struttura ed evoluzione della Terra. Il contributo delle intuizioni e delle idee di centinaia di ricercatori ha consentito di coordinare i dati scientifici raccolti così da formulare una teoria nota come teoria della tettonica globale o teoria della tettonica a zolle (o a placche). Fondamento della teoria è l'evoluzione dinamica dell'intera crosta terrestre, non quindi delle sole aree continentali come si pensava quando alle aree oceaniche veniva attribuita un'immutabilità quasi totale. Nell'ambito della teoria della tettonica delle placche le fasce orogeniche vengono localizzate lungo i margini convergenti, in regime tettonico di tipo compressivo. Poiché gli scontri fra placche possono essere di tre tipi, a seconda del tipo di crosta coinvolta nello scontro, nell'ambito di questa teoria si individuano tre diversi modelli orogenetici: orogenesi di arco insulare (crosta oceanica-crosta oceanica), orogenesi di cordigliera (crosta oceanica-crosta continentale), orogenesi di collisione (crosta continentale-crosta continentale). Orogenesi di arco insulare: il margine convergente tra due placche costituite entrambe da crosta oceanica è caratterizzato dall'individuazione di una fossa oceanica, espressione morfologica superficiale del fenomeno della subduzione di una delle due placche (quella più veloce) al di sotto dell'altra. Durante la subduzione si verificano due fenomeni: a) i sedimenti che si erano depositati al margine della fossa vengono fratturati, scagliati e trasportati in profondità sul dorso della zolla discendente e, passando in diverse condizioni di temperatura e pressione, metamorfizzano in facies di scisti blu (bassa temperatura-alta pressione); b) quando la placca discendente raggiunge profondità intorno ai 100 km, le temperature e pressioni caratteristiche di questa profondità innescano il fenomeno della fusione parziale della placca basalto-gabbrica (placca oceanica). Questo provoca un vulcanismo oceanico con la creazione dell'arco insulare emerso costituito da lave di natura basalto-andesitica, mentre parte del fuso differenziato dà origine a intrusioni più acide (dioritiche). Orogenesi di cordigliera: il margine convergente che si instaura tra due placche costituite l'una da crosta oceanica, l'altra da crosta continentale, vede l'individuazione di una fossa oceanica immediatamente adiacente alla scarpata continentale, caratterizzazione morfologica del piano di Benioff che si viene a creare grazie alla subduzione della placca oceanica, più pesante, al di sotto di quella continentale, più leggera. Condizioni del genere per lo più si creano quando un margine continentale passivo, lungo il quale per lungo tempo si è avuta una sedimentazione continua con formazione di uno sviluppato prisma sedimentario, per mutate condizioni dinamiche nelle correnti subcrostali, si trasforma in un margine attivo di tipo convergente. Durante la progressiva subduzione della placca oceanica si verificano sostanzialmente due fenomeni analoghi a quelli precedenti: a) deformazione, trascinamento e impilamento in falde dei sedimenti che costituiscono il prisma; quei sedimenti che vengono trascinati a maggiori profondità, inoltre, metamorfizzano nella già menzionata facies degli scisti blu; b) fusione della porzione di placca oceanica che giunge intorno ai 100 km di profondità con conseguente risalita dei magmi verso l'alto. Ciò provoca vulcanismo di tipo andesitico-dacitico e intrusione di grandi batoliti granitici o granodioritici, in complesso, cioè, una messa in posto di rocce ignee più acide di quelle di un arco insulare. Questo probabilmente è dovuto al fatto che i magmi provenienti dalla fusione della placca oceanica, durante la loro risalita, si trovano ad attraversare e a digerire parzialmente le rocce più acide che costituiscono la crosta continentale della placca sovrastante. Orogenesi di collisione: il meccanismo di questo tipo di orogenesi, legato allo scontro di due placche costituite da crosta di tipo continentale, è assai diverso da quelli descritti precedentemente, poiché la crosta continentale, meno densa di quella oceanica, non riesce a subdurre all'interno della astenosfera. Non si viene quindi a creare una zona di subduzione ma, al contrario, si individua un'area di megasutura, una fascia, cioè, lungo la quale le due placche continentali in collisione si saldano dando origine a un raddoppiamento crostale. In genere, una collisione continente-continente si verifica in seguito alla convergenza di due aree di crosta continentale che precedentemente erano separate da un oceano, completamente subdotto. A causa della continua convergenza, il bacino oceanico intermedio si chiude e scaglie di crosta oceanica possono venire obdotte sulla crosta continentale. All'inizio della collisione, si verifica un tentativo di subduzione, che abortisce presto a causa della grande differenza di densità tra la litosfera continentale in subduzione e il mantello. Di conseguenza, la continua spinta convergente provoca l'impilamento di grandi falde di ricoprimento e la nascita della catena montuosa.