STEPHEN MARSHAK

L A T E R R A

r i t ra t to d i u n p i a n e t a

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cftMiCHElP I

ZANICHELLI

Indice I

X V Prefazione

PRELUDIO

1 Che cos'e esattamente la geologia? 1 P . l I n cerca d i idee 2 P.2 La natura del la geologia 4 P.3 I t e m i d i questo l i b r o 7 G u STRUMENTi DELLA sciENZA • II metodo scientifico

PARTE I

LA NOSTRA ISOLA NELLCl SPAZIO

10 CAPITOLO 1

La cosmologia e la nascita della Terra 10 1.1 I n t r o d u z i o n e 10 1.2 U n ' i m m a g i o n e i n evoluzione del la Terra e

del lo spazio 12 1.3 I I senso del la scala 13 I I RESTO DELLA STORIA • La wtazione terrestre

13 La circonferenza de l la Terra 14 La distanza tra la Terra e g l i oggetti

celesti 15 G L I STRUMENTI DELLA SCIENZA • II metodo della

parallasse 15 1.4 L ' i m m a g i n e m o d e r n a d e l l ' U n i v e r s o 16 1.5 Come si forma I 'Universo 16 L'effetto D o p p l e r 17 G L I STRUMENTI DELLA SCIENZA • Come le onde

trasmettono energia 1 8 G l i spostamenti verso i l rosso e la teoria

dell 'espansione d e l l ' U n i v e r s o 19 I I b i g bang 19 1.6 Come far nascere i s is temi solar i d a l caos 19 Le conseguenze del b i g bang 19 La formazione del le stelle 20 ILLUSTRAZIONI • La nascita del sistema Terra-Luna 22 1.7 Siamo t u t t i fa t t i d i polvere d i stelle 22 Le fabbriche degl i e lement i 23 Come si e formato i l nostro sistema solare 25 Come si e formata la L u n a 25 Perche la Terra e rotonda?

26 26 26 27

28

Sommario Parole chiave Domande di verifica Ulterior! letture

CAPITOLO 2

Viaggio al centro della Terra 28 2.1 I n t r o d u z i o n e 28 2.2 B e n v e n u t i i n quest i paraggi 30 2.3 L'atmosfera 31 2.4 Le terre emerse e g l i oceani 32 2.5 D i c h e c o s a e fatta la Terra? 32 Composiz ione p r i m o r d i a l e 32 Categorie de l m a t e r i a l i terrestr i 34 2.6 Come scopriamo che la Terra e

stratif icata 35 I n d i z i d e r i v a n t i dal la m i s u r a de l la densita

terrestre 35 I n d i z i p r o v e n i e n t i dal la m i s u r a de l la

forma del la Terra 36 ILLUSTRAZIONI • Uinterna della Terra 38 I n d i z i d e r i v a n t i da l lo s tudio dei

t e r remot i : come perfezionare l ' i m m a g i n e 38 Pressione e temperature a l l ' i n t e r n o del la

Terra 39 2.7 D i che cosa sono f a t t i g l i s trat i in terni? 39 La crosta 40 I I mante l lo 40 I I nucleo 4 1 I I RESTO DELLA STORIA • Le meteoriti

4 1 2.8 La l i tosfera e I'astenosfera 42 Sommario 42 Parole chiave 43 Domande di verifica 43 Ulterior! letture

CAPITOLO 3

44 Continenti alia deriva e mari in espansione

44 3.1 I n t r o d u z i o n e 46 3.2 Le prove d i Wegener per la der iva d e i

c o n t i n e n t i 46 La corr ispondenza dei c o n t i n e n t i 46 L 'ubicazione d i ant iche g lac iaz ioni

IV Indice O 88Da07671-7

4 7 La d i s t r i b u z i o n e del le fasce c l i m a t i c b e equator ia l !

4 7 La d i s t r ibuz ione dei foss i l ! 4 8 Come confrontare le u n i t a geologiche 4 9 Cr i t i cbe alle idee d i Wegener 5 0 3 . 3 I I paleomagnetismo e i percors i del la

migrazione apparente d e i p o l i 5 0 I I campo magnetico terrestre 5 0 I n che m o d o le rocce s v i l u p p a n o

paleomagnetismo? 5 1 G L I STRUMENTI DELLA SCIENZA • Ifondamenti del

magnetismo 5 2 Come interpretare i percors i de l la

migraz ione polare apparente: i n d i z i del la der iva d e i c o n t i n e n t i

5 2 I I RESTO DELLA STORIA • Come si genera il campo magnetico terrestre

5 4 3 . 4 Si prepare la scena per la scoperta del l 'espanzione d e l f o n d o m a r i n o

5 4 N u o v e i m m a g i n i del la ba t imetr ia de l fondo m a r i n o

5 5 I I RESTO DELLA STORIA • Come trovare i paleopoli 5 8 N u o v e osservazioni sn l la natura de l la

crosta oceanica 5 9 3 .5 H a r r y Hess e i l sno «saggio d i geopoesia» 6 0 3 . 6 A n o m a l i e magnetiche: evidenze

del l 'espansione d e l f o n d o m a r i n o 6 1 Le anomal ie magnetiche m a r i n e 6 2 ILLUSTRAZIONI • Paleomagnetismo 6 4 Le i n v e r s i o n ! magnetiche 6 5 Interpretazione del le anomal ie m a r i n e 6 8 3 . 7 Per forazioni i n mare p r o f o n d o : u l t e r i o r !

evidenze 6 8 Sommario 6 9 Parole chiave 6 9 Domande di verifica 6 9 Ulteriori letture

GvprroLO 4 7 0 Come funziona la Terra: la tettonica

delle placche

7 0 4 . 1 I n t r o d u z i o n e 7 1 4 . 2 Che cosa i n t e n d i a m o c o n te t tonica del le

placche? 7 1 I I concetto d i placca l i tosfer ica 7 2 Premessa fondamentale de l la te t tonica

del le placche 7 2 Come ident i f i care i l i m i t i del le placche 7 3 G u STRUMENTI DELLA SCIENZA • II principio di

galleggiamento di Archimede 7 3 4 . 3 L i m i t i d i placca d i v e r g e n t i ed espansione

d e l f o n d o m a r i n o 73 Caratterist iche d i i m a dorsale

medio-oceanica

7 4 ILLUSTRAZIONI • La teoria della tettonica delle placche

La formazione d i crosta oceanica a u n a dorsale medio-oceanica La formazione del la p o r z i o n e l i tosfer ica del m a n t e l l o n e i press! d i u n a dorsale medio-oceanica

7 7

7 7

7 8 Perche le dorsa l ! medio-oceaniche sono alte

7 9 L'ASPETTO UMANO • AUora, volete vedere un limite di placca?

8 0 4 . 4 L i m i t i d i placca convergent! e subduzione

8 1 I t e r r e m o t i e i l dest ino del le placche subdotte

8 2 Caratteristiche geologiche d i i m l i m i t e convergente

8 4 4 . 5 L i m i t i d i placca t r a s f o r m i 8 7 4 . 6 Locali ta special ! ne l mosaico delle placche 8 7 G i u n z i o n i t r i p l e 8 7 P u n t i c a l d i 9 0 4 . 7 Nascita e mor te d e i l i m i t i d i placca 9 0 Spaccatura [rifting] cont inenta le 9 0 Col l i s ione 9 1 4 . 8 Che cosa aziona i l m o v i m e n t o del le

placche? 9 3 4 . 9 Veloc i ta d e i m o v i m e n t i del le placche 9 5 I L RESTO DELLA STORIA • C'e tettonica delle placche su

altri pianeti? 9 6 4 . 1 0 11 pianeta d i n a m i c o 9 6 Sommario 9 7 Parole chiave 9 7 Domande di verifica 9 8 Ulteriori letture

LI PELLi tER|A|

CAPITOLO 5

1 0 0 Ordine in natura: i minerali 1 0 0 5 . 1 I n t r o d n z i o n e 1 0 2 5 . 2 Che cos'e u n minerale? 1 0 3 G u STRUMENTI DELLA SCIENZA • Alcune definizioni

fondamentali della chimica 1 0 4 5 . 3 Bellezza n e l l ' o r d i n e : i c r i s t a l l i e la loro

stmttiu-a 1 0 4 Che cosa c'h dentro n n cristallo? 1 0 7 Formazione e d i s t m z i o n e d e i m i n e r a l i 1 0 9 5 . 4 Come si d is t ingue u n minera le da i m

altro?

O88.08D7671-7 Indice v

112 5.5 Come organizzare le conoscenze: la classificazione dei minerali

113 Le classi di minerali 113 I silicati: i principal ! minerali che

formano le rocce 115 5.6 Qnalcosa di prezioso: le gemme! 117 I I R E S T O D E L L A S T O R I A • Da dove provengono i

diamanti? 119 Sommario 120 Parole chiave 120 Domande di verifica 120 Ulteriori letture

150

152 152 153 153

Formazione di rocce ignee nelle dorsal! medio-oceanche: formazione nascosta di placca Sommario Parole chiave Domande di verifica Ulteriori letture

CAPITOLO 7

154 Un veio superficiale: sedimenti e rocce seaimentarie

121 INTERLUDIO A

Gruppi di rocce 121 A . l Introduzione 122 A.2 Che cos'e una roccia? 122 A.3 Come si presentano le rocce 123 A.4 L a base della classificazione delle rocce 126 A.5 Studiare le rocce 126 L'osservazione degli affioramenti 126 Studio di una sezione sottile 127 Attrezzature analitiche di alta tecnologia

CAPITOLO 6

129 Dalle viscere della Terra: magma e rocce ignee

129 6.1 Introduzione 131 6.2 L a formazione del magma 132 ILLUSTRAZIONI • La formazione delle rocce ignee 134 I I RESTO DELLA STORIA • Cerchiamo di capire la

fusione per decompressione 135 6.3 D i che cosa e fatto i l magma? 136 I principal ! t ip! di magma 136 6.4 11 movimento del magma e della lava 136 Le forze che fanno risalire i l magma 137 Viscosita del fuso 138 I I RESTO DELLA STORIA • La serie di reazioni di

Bowen 139 6.5 Ambient! effusivi e intrusivi 139 Scenari ignei effusivi 139 Scenari ignei intrusivi 140 6.6 Come i l magma si trasforma in roccia 144 6.7 L a tessitura delle rocce ignee 146 6.8 Classificazione delle rocce ignee 148 6.9 Dove si ha attivita ignea? E perche? 148 Formazione di rocce ignee negli arch!

vulcanic! : i l prodotto della subduzione 1 4 9 Formazione di rocce ignee nei punti

caldi: una sorpresa della Natura 1 5 0 Formazione di rocce ignee nei rift: una

registrazione della rottura dei continenti

154 7.1 Introduzione 156 7.2 Degradazione: la formazione del

sedimento 156 Le montagne si sgretolano 156 Degradazione fisica 159 Degradazione chimica 161 Quando la degradazione fisica e quella

chimica lavorano di concerto 162 7.3 II suolo: prodotto del sedimento alia

superficie terrestre 166 7.4 Introduciamo le rocce sedimentarie 167 7.5 Rocce sedimentarie clastiche 167 Formazione 168 Classificazione 171 7.6 Rocce sedimentarie hiochimiche e

organiche: sottoprodotti della vita 171 II calcare biochimico 173 L a selce biochimica 173 Rocce organiche: carhone e peliti

bituminose 174 7.7 Rocce sedimentarie chimiche 174 Le evaporiti: prodotti dell'evaporazione

di acqua salata 175 II travertino (calcare chimico) 176 II calcare dolomitico: sostituzione della

calcite con la dolomite (un tipo di diagenesi)

176 L a selce metasomatica 177 7.8 Strutture sedimentarie 177 Stratificazione 177 T i p ! special! di stratificazione 178 Impronte alia superficie dello strato: altri

indizi sugli ambient! del passato 179 7.9 Ambient! sedimentari 179 Ambient! sedimentari continental! 182 iLLUSTRAZiCKi • La formazione delle rocce

sedimentarie 185 Ambient! sedimentari marini 187 Potete ora fare i l detective sedimentario! 188 7.10 I bacini sedimentari 188 T i p ! di bacini nel contesto della teoria

delle placche 189 Trasgressioni e regression!

indice ©88-08-07671-7

190 Sommario INTERLUDIO B

190 Parole chiave 218 II ciclo delle rocce 191 Domande di verifica 191 Ulteriori letture 218 B . l I n t r o d u z i o n e

219 B.2 U n caso esemplare 221 B.3 Veloc i ta d e l m o v i m e n t o n e l c ic lo del le

CAPITOLO 8 rocce 193 Cambiamento alio stato solido: 221 B.4 Che cosa aziona i l c i c lo del le rocce?

rocce metamorfiche 222 ILLUSTRAZIONI • Gli ambienti in cui si formano le rocce e il ciclo delle rocce

193 8.1 I n t r o d u z i o n e 194 8.2 Che cos'e u n a roccia metamorfica? 195 8.3 Cause e conseguenze del m e t a m o r f i s m o 195

213

213

214

2 1 6

2 1 6

2 1 7

Riscaldamento e r i c r i s ta l l izzaz ione 196 G u STRUMENTI DELLA SCIENZA • La dlffuslone

197 Reazione con acqua sotterranea m o l t o calda: metasomatismo e venatura

197 La pressione e le sue conseguenze 198 Cambiamento s imultaneo d i pressione e

temperature; s tabi l i ta de i m i n e r a l i 198 Sforzo di f ferenzia le e or ientamento

preferenziale d e l minera le 200 Rigenerazione: la formazione del la roccia

metamorf ica 201 8.4 T i p i d i rocce metamorf i che 201 Rocce metamorf i che laminate 203 Roccia metamorf ica n o n fo l ia te 204 8.5 C r a d i d i m e t a m o r f i s m o 205 Esempio: metamorf i smo d i u n ' a r g i l l a a

grado sempre p i u al to M i n e r a l i i n d i c e e zone metamorf i che A m b i e n t i de l m e t a m o r f i s m o M e t a m o r f i s m o n e i pressi d i p l u t o n i (metamorf ismo termico o d i contatto) M e t a m o r f i s m o come r i sul ta to degl i s forzi d i tagl io i n zone d i faglia (metamorf ismo d i n a m i c o )

208 I I RESTO DELLA STORLA • Facles metamorfiche

209 M e t a m o r f i s m o sotto le montagne (metamorf ismo d i n a m i c o - t e r m i c o o regionale)

210 ILLUSTRAZIONI • Gli ambienti metamorfici 213 L 'ASPETTO UMANO • L'arte ceramica: un'analogia col

metamorfismo termico M e t a m o r f i s m o quale r i su l ta to d i rifting e d i faglie t ras formi M e t a m o r f i s m o i n corr ispondenza d i dorsa l i medio-oceaniche M e t a m o r f i s m o del le zone d i suhduzione (I 'enigma degl i «scisti b lu»)

214 8.7 Dove si t rovano le rocce metamorfiche? Sommario ) Parole chiave Domande di verifica

206 207 8.6 207

207

ONICA DI PARTE III

L'ATTIVITA TETTOI PIANETA DINAMICO

226 CAPITOLO 9

L'ira di Vulcano: le eruzloni vulcaniche

226 9.1 I n t r o d u z i o n e 227 9.2 I p r o d o t t i del le e r u z l o n i vu lcan iche 228 Lava e colate d i lava 230 M a t e r i a l i p i roc las t i c i 233 Gas v u l c a n i c o 233 9.3 A r c h i t e t t u r a e forma dei v u l c a n i 234 9.4 S t i l i e r u t t i v i : scorrera o esplodera? 238 ILLUSTRAZIONI • II vulcano 240 L 'ASPETTO UMANO • Esplosioni vulcaniche da

ricordare 242 9.5 E r u z l o n i d i p u n t o caldo 242 V u l c a n i d i p u n t o caldo oceanici

(Hawai i ) 243 V u l c a n i d i p u n t o caldo c o n t i n e n t a l i

(Parco Nazionale d i Ye l lowstone) 243 E r u z l o n i hasaltiche d i plateau 244 9.6 E r u z l o n i lungo le dorsali medio-oceaniche 244 L ' Is landa: u n p u n t o caldo su una

dorsale 245 9.7 E r u z l o n i lungo l i m i t i convergent! 245 9.8 E r u z l o n i n e i rift c o n t i n e n t a l i 245 9.9 I v u l c a n i ne l paesaggio 246 9.10 A t t e n z i o n e ! I v u l c a n i sono r i sch ios i 249 9.11 Come proteggersi d a l l ' i r a de l v u l c a n o 249 V u l c a n i a t t i v i , i n a t t i v i ed es t in t i 250 La previs ione del le e r u z l o n i 251 I I c o n t r o l l o del r i s ch io v u l c a n i c o 252 9.12 I v u l c a n i e i l c l i m a 253 9.13 I v u l c a n i e la c i v i l t a 254 9.14 I v u l c a n i sugl i a l t r i p i a n e t i 255 Sommario 256 Parole chiave 256 Domande di verifica 257 Ulteriori letture

C88D8-07671-7 /nc//ce VII

CAPITOLO 10 301 C.7 Natura del nucleo (la «zona d ombra» Zoo Un fremito violento: i terremoti del le onde SJ

302 C.8 Messa a p u n t o del la nostra i m m a g i n e o c o 258 10.1 I n t r o d u z i o n e degl i strati p r o t o n d i 259 10.2 Le faglie e la p r o d u z i o n e d i t e r r e m o t i 302 La tomograf ia sismica 260 Le faglie del la crosta 302 P r o f i l i s i s m i c i a r i f lessione 261 La formazione del le faglie 304 C.9 U n a v is ione integrata del la Terra 262 L'a t t r i to e lo scorr imento bloccato 263 I n che m o d o le faglie generano t e r r e m o t i 264 Ent i ta de l lo scorr imento sulle faglie CAPITOLO 11

265 Deformazione senza t e r r e m o t i 305 u i r u p i , T e s s u r e e p i e g n e . Zoo ILLUSTRAZIONI • La fagliatura della crosta l a u e T o r m a Z i o n e a e i i a c r o s x a o c o 268

10.3 Le onde s ismiche 6 l a T o r m a z i o n e a e i i e moniagne 268 I L RESTO DELLA STORIA • I lunamotv. terremoti sulla

6 l a T o r m a z i o n e a e i i e moniagne Luna 305 11.1 I n t r o d u z i o n e

270 l u . 4 Come misurare e local izzare i t e r r e m o t i 306 11.2 Le catene montuose e i l concetto d i 270 Come i s ismografi registrano u n orogenesi

terremoto 307 - . _ p • 1 1 1 • 11 1

11.3 Deformazione del la roccia ne l la crosta 272 Come trovare I 'epicentro 307 Deformazione e sue cause O OQ 2/3

Come def in i re le d i m e n s i o n i d i u n 309 T i p i d i deformazione: comportamenfo terremoto fragile e d u f t i l e

o o c 27b 10.5 Dove e perche si p r o d u c o n o i terremoti? 310 Forza, sforzo e cause delfa deformazione O O O

277 I t e r r e m o t i de i l i m i t i d i placca 311 11.4 Le diaclasi : fessure n a f u r a l i ne l le rocce

o o n 2/9 T e r r e m o t i n e i rift c o n t i n e n t a l i e ne l le 312 I L RESTO DELLA STORIA • Come descrivere

zone d i co l l i s ione 1'orientamento delle fratture o o n 280

T e r r e m o t i intraplacca 313 11.5 Faglie: fratfure c o n scorr imento 280 Sismic i ta i n d o t t a 314 Classif icazione del le faglie 281 10.6 I d a n n i de i t e r r e m o t i 315 Come riconoscere le faglie O Q1 2 8 1

Scosse e spostamenti de l terreno 316 r r i * 11 4. 1 * 1 -Le faglie sul le carte geologiche o o o 282 Frane e valanghe 316 Sistemi d i faglie e deformazione

282 Liquefazione d i sedimento r i su l fanfe 284 I n c e n d i 317 11.6 Le pieghe: sfrati rocc ios i i n c u r v a f i 284 T s u n a m i 318 T e r m i n o l o g i a e classificazione del le OflR 2 o D Per ico l i per la salute pieghe 287 10.7 Come prevedere i l Big One 318 T • 1- 11 4. 1 ' 1_

Le pieghe sulle carte geologiche O Q Q 288

P r e v i s i o n i a lungo t e r m i n e 319 Come S I fo rmano le pieghe 288 P r e v i s i o n i a breve t e r m i n e 320 11.7 La fo l iaz ione fet fonica 9Q1 2 9 1 10.8 L ' ingegneria s ismica e la d i v i s i o n e i n o o n 32U 11.8 La formazione del le rocce durante

zone (zonazione) 1'orogenesi 293 Sommario 322 11.9 11 soUevamento del le montagne 294 Parole chiave 322 T l J * * J. 1 * I j . J 11 1

R a d i c i crostal i e altezza del le monfagne 294 Domande di verifica 323 11 concetto d i isostasia

324 Come le montagne vengono scolpite dal l 'erosione

INTERLUDIO C 324 Cio che sale deve scendere: i l 296 Guardiamo dentro la Terra soUevamento ha i suoi l i m i t i

325 - - y, /-X T J l l 1 • J l l 1

11.10 Le cause delfa costruzione delfe montagne o etc 296

C.l I n t r o d u z i o n e 325 Catene montuose connesse con la 296 C.2 11 m o v i m e n t o del le onde s ismiche convergenza

attraverso la Terra 326 ILLUSTRAZIONI • La collisione dellTndia con 1 Asia C 9 0 C.3 Riflessione e r i f raz ione del l 'energia del le \ /I /^VN X 1"* /TCXN /N /-I /^X^ X^ t~\ P* f7 /^/"\XN 1 O /"l 1 1 7 f7 1 /-\X1 J-7

jvioniagne connesse c o n la co ius ione onde cont inentale 298 C.4 A l i a scoperta del conf ine crosta-mantel lo 328 Catene connesse con i l rifting 299 C.5 Come def in i re la s t rut tura d e l m a n t e l l o 329 11.11 La deformazione a l l ' i n t e r n o dei c ra toni 300 C.6 11 conf ine nuc leo-mante l lo (la «zona 329 11.12 Le D o l o m i t i : u n aspetto speftacolare

d'ombra» del le onde P) de l la catena col l i s ionale a l p i n a

VIII Indice 0 88-08-07671-7

330 11.13 Come misurare I'orogenesi i n atto 330 I I RESTO DELLA STORIA • Sintesi strutturale delle Alpi

oriental! (a cura di ALBERTO CASTELLARIN) 336 Sommario 337 Parole chiave 337 Domande di verifica 338 Ulteriori letture

I V

LA STORIA PRIMA DELLA STORIA

INTERLUDIO D

340 Memorie della vita passata: fossil! ed evoluzione

366 ILLUSTRAHONI • La documentazione nelle rocce: come ricostruire la storia geologica

368 I fossili e la colonna stratigrafica 368 12.9 L'eta numerica e I'orologio radiometrico 369 II decadimento radioattivo e i l concetto

di periodo di dimezzamento 370 L a tecnica di datazione radiometrica 372 Che cosa significa una datazione

radiometrica? 372 Altri metodi per determinare l'eta

numerica 373 I I RESTO DELIA STORIA • La datazione col carbonio-14

375 12.10 Dalla colonna stratigrafica alia colonna geocronologica

375 12.11 L'eta della Terra 377 12.12 Come raffigurarsi i l tempo geologico 378 Sommario 379 Parole chiave 379 Domande di verifica 380 Ulteriori letture

O ^ U D . l L a scoperta dei fossili Qzl 1 D.2 L a fossilizzazione 041 Quali tipi di roccia contengono fossili? CAPITOLO 1 3 9/1 i J 4 1

Come si forma u n fossile O Q "1 Una biografia della Terra O A O o4Z

I numerosi e diversi tipi di fossili 040 L a conservazione dei fossili O O 1 13.1 Introduzione OAR o 4 D

Fossil i straordinari: una finestra speciale O Q O 13.2 Metodi per studiare i l passato sul passato O Q O

3 8 3 13.3 L'eone Adeano: I'inferno sulla Terra

O y1 7

o4/ D.3 Come classificare la vita O Q C

3 8 5 13.4 L'eone Archeano: la nascita della crosta, Q A Q

o4o D.4 Come classificare i fossili degli oceani e della vita o4y D.5 L a documentazione fossile 9 0 0 13.5 L'eone Proterozoico: la transizione verso 349 Breve storia della vita i l mondo moderno 349 L a documentazione fossile e complete? 389 13.6 L'eone Fanerozoico: la vita si diversifica e 350 D.6 Evoluzione ed estinzione si formano i continenti odierni 350 C l i abitanti della Terra nel corso del 390 ILLUSTRAZIONI • L'evoluzione della vita

tempo 392 13.7 L'era Paleozoica: da Rodinia a Pangea 351 Estinzione: quando le specie scompaiono 392 11 Palezoico inferiore (periodi

Cambriano-Ordoviciano, 545-440 Ma) 393 L'era Paleozoica media (periodi

CAPITOLO 1 2 Siluriano-Devoniano, 440-360 Ma) 353 II tempo «profondo»: quanto 395 L'era tardo-Paleozoica (periodi

e antico rantico? Carbonifero e Permiano, 360-251 Ma) (a cura di C I A N B A T T I S T A V A I )

353 12.1 Introduzione 398 13.8 L'era Mesozoica: quando regnavano i 354 12.2 11 tempo: un'ossessione dell'uomo dinosauri 354 12.3 11 concetto di tempo geologico 398 11 Mesozoico inferiore e medio (periodi 354 L a nascita del tempo geologico Triassico-Ciurassico, 251-145 Ma) 355 Eta relative ed eta numerica 399 L'era Mesozoica superiore (periodo 356 12.4 Principi fisici per definire l'eta relative Cretaceo, 145-65 Ma) 359 12.5 Aggiungiamo i fossili alia successione 401 13.9 L'era Cenozoica: i l tratto finale fino al

stratigrafica presente 359 12.6 Le discordanze: lacune nella 402 G u STRUMENTI DELIA SQENZA • Sequenze

documentazione stratigrafiche e variazione del livello del mare 361 12.7 Formazioni stratigrafiche e loro 406 13.10 Entriamo nel futuro

correlazioni 407 Sommario 364 12.8 L a colonna stratigrafica 408 Parole chiave

088/18-07671-7 Indice ix

4 0 9 Domande di verifica 4 0 9 Ulteriori letture

CAPITOLO 1 5

4 3 9 Le ricchezze delle rocce: le risorse minerarie

PARTE V

LE RISORSE DELLA TERRA

CAPITOLO 1 4

4 1 2 Come spremere energia dalle pietre: risorse energetiche

4 1 2 1 4 . 1 Introduzione 4 1 3 1 4 . 2 Le risorse energetiche del sistema Terra 4 1 5 1 4 . 3 Petrolio e gas naturale 4 1 5 Che cosa sono i l petrolio e it gas

naturale? 4 1 6 Dove si formano i l petrolio e i l gas? 4 1 6 1 4 . 4 Come si forma u n giacimento

petrolifero 4 1 7 Rocce madri 4 1 7 Rocce serbatoio 4 1 8 Trappole e sigilli 4 1 9 1 4 . 5 L'esplorazione e la produzione

petrolifera 4 1 9 L a nascita deH'industria petrolifera 4 2 0 L a moderna ricerca di petrolio 4 2 1 I L RISTO DELLA STORIA • Tipi di trappole

petrolifere 4 2 4 1 4 . 6 11 gas naturale 4 2 4 1 4 . 7 11 carbone: I'energia che proviene dalle

paludi del passato 4 2 6 Come si forma i l carbone 4 2 6 Classificazione del carbone 4 2 8 1 4 . 8 Come trovare ed estrarre i l carbone 4 2 8 Come trovare i l carbone 4 2 8 Come estrarre i l carbone 4 3 0 1 4 . 9 L'energia nucleare 4 3 0 Come funziona una centrale nucleare? 4 3 1 Ceologia dell'uranio 4 3 2 I problemi del nucleare 4 3 2 1 4 . 1 0 L'energia geotermica 4 3 3 1 4 . 1 1 L'energia idroelettrica 4 3 3 1 4 . 1 2 Energia e societa: scelte e problemi 4 3 3 L a crisi degli anni Settanta 4 3 4 L a stretta petrolifera 4 3 5 E possibile soddisfare le nostre necessita

con altre risorse energetiche? 4 3 6 Prohlemi amhientali 4 3 7 Sommario 4 3 7 Parole chiave 4 3 8 Domande di verifica 4 3 8 Ulteriori letture

4 3 9 1 5 . 1 Introduzione 4 4 0 1 5 . 2 I metalli e la loro scoperta 4 4 0 Che cosa sono i metalli? 4 4 0 L a scoperta dei metalli 4 4 2 1 5 . 3 Minerali grezzi, minerali metallici e

giacimenti minerari 4 4 2 Che cos'b u n minerale grezzo? 4 4 3 Come si formano i giacimenti minerari? 4 4 6 Dove si trovano i giacimenti minerari? 4 4 7 1 5 . 4 L a ricerca e la produzione dei minerali

metallici 4 4 9 1 5 . 5 Risorse minerarie non metalliche 4 4 9 L a pietra da costruzione 4 4 9 Inerti (pietrisco e calcestruzzo) 4 5 0 Materiali geologici che si trovano nelle

nostre case 4 5 1 1 5 . 6 Le necessita globali di minerali 4 5 1 Quanto dureranno le riserve? 4 5 2 I L RISTO DILLA STORIA • / monumenti in pietra e il

tempo (a cura di MARCO D E L MONTE) 4 5 5 L'estrazione dei minerali e I'ambiente 4 5 6 Sommario 4 5 6 Parole chiave 4 5 6 Domande di verifica 4 5 7 Ulteriori letture

PARTE V I

PROCiSSI E PROBLEMI ALLA SUPERFICIE TERRESTRE

INTERLUDIO E

4 6 0 Paesagjgi in continuo cambiamento e ciclo idrologico

4 6 0 E . l Introduzione 4 6 0 E . 2 Lo scontro tra soUevamento ed erosione 4 6 4 ILLUSTRAZIONI • II ciclo idrologico 4 6 6 E . 3 Fattori che controllano lo sviluppo del

paesaggio 4 6 6 E . 4 II ciclo idrologico

GVPITOLO 1 6

4 6 8 Quando il terreno ^ insicuro: frane e altri movimenti di massa

4 6 8 1 6 . 1 Introduzione 4 6 9 1 6 . 2 T i p i di movimento i n massa

X Indice 88-08-07671-7

469 Soliflusso e ghiacciai di roccia 470 Frane rotatorie 471 Colate di fango e di detriti 472 Frane di roccia e detriti 473 Valanghe 474 Frane di crollo 475 Movimenti in massa snhacquei e

sottomarini 476 Sommario: una molteplicita di movimenti

in massa 476 16.3 Come si creano le condizioni per i

movimenti in massa 476 Rilievo e forza di gravita 477 Frammentazione e degradazione: i l

terreno superficiale si indeholisce 478 ILLUSTRAZIONI • Movimenti in massa 480 Stabilita del pendio: la battaglia tra la

forza traente e la forza resistente 482 16.4 II dito sul grilletto: fattori che causano i l

cedimento del pendio 482 Scosse e vibrazioni 483 Variazione degli angoli di pendio, dei

carichi e del sostegno 483 Resistenza variabile del pendio: gli effetti

della degradazione, della vegetazione e dell'acqua

485 16.5 L a tettonica delle placche e i movimenti in massa

485 Importanza dell'ambiente tettonico 485 16.6 Come ci possiamo proteggere dai disastri

causati dai movimenti in massa? 485 Identificazione delle regioni a rischio 487 Come prevenire i movimenti i n massa 490 Sommario 490 Parole chiave 491 Domande di verifica 491 Ulteriori letture

CAPITOLO 1 7

492 Corsi d'acqua e piene: geologia dell'acqua in movimento

492 17.1 Introduzione 493 17.2 II drenaggio del terreno 493 II deflusso superficiale nel contesto del

ciclo idrologico 493 L a formazione dei corsi d'acqua e dei

reticoli idrografici 495 Bacini idrografici e loro spartiacque 496 Corsi d'acqua conseguenti e

antecedenti 498 Corsi d'acqua permanenti ed effimeri 498 17.3 Portata e turbolenza 500 17.4 II lavoro dell'acqua corrente 500 Processi erosivi

501 I I R E S T O DELLA STORIA • Una forma di erosione: i calanchi

502 II trasporto: la portata solida 503 Quando i corsi d'acqua perdono i l carico

solido: i processi deposizionali 504 17.5 Come cambiano i fiumi lungo i l loro corso 504 Profili longitudinali 505 Livello di base 506 17.6 Corsi d'acqua e loro depositi nel paesaggio 506 V a l l i e gole 506 Rapide e cascate 5 0 7 Conoidi alluvionali e corsi d'acqua

intrecciati 508 Corsi d'acqua meandriformi e pianme

alluvionali 509 I delta: la deposizione alia foce di un

fiume 512 17.7 Evoluzione del paesaggio fluviale 512 L a peneplazione del rilievo e i l

ringiovanimento dei penepiani 514 ILLUSTRAZIONI • I sistemi fluviali 516 U n «furto» di drenaggio: la cattrua fluviale 516 Effetti della tettonica delle placche e delle

variazioni climatiche sui fiumi 517 17.8 Acque infuriate 517 L'inevitabile catastrofe 518 Inondazioni dell'epoca gliaciale: la

Crande Inondazione del Missoula nell'ovest americano

518 Previsione (e prevenzione?) delle inondazioni

521 17.9 F i u m i : una risorsa che sta scomprendo? 524 Sommario 524 Parole chiave 525 Domande di verifica

CAPITOLO 1 8

526 Un regno inquieto: gli oceani e le coste

526 18.1 Introduzione 528 18.2 Paesaggi sottomarini 530 Piattaforme, scarpate e declivi continentali 531 L a batimetria dei limiti di placca oceanici 531 Piane abissali e monti isolati 532 18.3 L'acqua degli oceani 532 Composizione 532 Temperature 534 Densita 534 18.4 Le correnti: fiumi nel mare 534 Correnti superficiali 535 Risalita, affondamento e correnti

profonde 536 G L I STRUMENTI DELLA SQENZA • L'effetto Coriolis

538 18.5 L a marea va . . . la marea viene. . .

C » « / ) 7 S 7 1 - - ' Indice XI

539 18.6 L azione del le onde 582 19.10 Crotte e carsismo: i l paradiso deg l i 542 18.7 Dove la terra i n c o n t r a i l mare: speleologi

morfo log ie costiere 582 T l * 1 * 1 • ! 1 1 1 11

La dissoluzione e lo s v i l u p p o delle grotte 542 Coste sabbiose 582 S is temi d i grotte 546 Coste rocciose 582 C l i speleotemi 548 Zone u m i d e costiere 583 La formazione d e i paesaggi carsici 548 Estuari 585 La v i t a nel le grotte 549 F i o r d i 587 Sommario 550 Scogliere cora l l ine 587 Parole chiave 551 18.8 y~ 1 1 1 t l t l V d V P t * 1 1 1

Cause del la v a r i a b i l i t a morto log ica del le 587 Domande di verifica

coste 588 Ulteriori letture 551 Contesto te t tonico 552 T T • • • I j . * I l l * n J l

V a r i a z i o m relat ive d e l l i v e l l o de l mare 553 T J J . J * J ' J. * 1 1 * L apporto d i sedimento e i l c i i m a

CAPITOLO 2 0

553 18.9 - n 1 1 - 1 1 1 1 ! • *

P r o b l e m i delle coste e loro s o l u z i o m 589 Un involucre di gas: l'atmosfera 553

— . . • ,1 1 * 1 1 1 * 11 1 1

Le v a r i a z i o n i a t t u a l i d e i l i v e l l o d e l mare e il clima 554 Proteggere le spiagge? 556 T » * * i I J ' 4 . • J l l

L i n q u i n a m e n t o e la d is t ruz ione del le 589 20.1 I n t r o d u z i o n e coste «organiche» 590 20.2 La formazione del l 'atmosfera

558 Sommario 590 20.3 S t rut tura del l 'atmosfera 558 Parole chiave 590 I c o m p o n e n t i de l l ' ar ia 559 Domande di verifica 591 I n q u i n a n t i a tmosfer ic i 559 Ulteriori letture 591 V a r i a z i o n i d i pressione e d i densita

592 Calore e temperatura 592 Re laz ioni tra pressione e temperatura :

CAPITOLO 1 9 variazione adiabatica 560 Una riserva nascosta: l'acqua 592 L'acqua ne l l ' a r ia : u m i d i t a re la t iva e

sotterranea calore latente 593 C l i strati del l 'atmosfera

560 19.1 I n t r o d u z i o n e 594 20.4 11 vento e la c ircolazione globale 561 19.2 Dove si t rova l 'acqua sotterranea? nel l 'a tmosfera 561 11 serbatoio sotterraneo del ciclo idrologico 595 V a r i a z i o n i la teral i d i pressione e or ig ine 561 Porosita: la sede del l 'acqua sotterranea d e l vento 563 19.3 Permeabi l i ta : fac i l i ta d i scorr imento 595 Immiss ione d i energia nel l 'atmosfera: la 564 A c q u i f e r i e acqui tard i convezione 564 19.4 La falda freatica 596 L'ASPETTO UMANO • Perche il cielo e azzurro 566 Topograf ia del la superf ic ie freatica 598 I L RESTO DELLA STORIA • L'inclinazione dell'asse

566 Falde freatiche p e n s i l i terrestre: la causa delle stagioni 566 19.5 La c i rcolazione del l 'acqua sotterranea 600 V e n t i super f i c ia l i preva lent i 566 Percorsi d i fiusso del l 'acqua sotterranea 601 V e n t i d i alta quota: le corrent i a getto 567 Veloc i ta del l 'acqua sotterranea 602 20.5 11 t e m p o atmosferico e le sue cause 568 La legge d i Darcy 602 Masse e f r o n t i d'aria 568 19.6 C h i m i c a del l 'acqua sotterranea 603 Circolazione c ic lonica e ant i c i c lon ica 569 19.7 L ' e m u n g i m e n t o del le falde 604 N u v o l e e p r e c i p i t a z i o n i 569 Pozzi 607 20.6 Per turbaz ioni 571 Sorgenti 607 T e m p o r a l i 572 L'ASPETTO UMANO • Le oasi 609 T o r n a d o 573 19.8 Sorgenti calde e geyser 611 Uragani 574 19.9 P r o b l e m i connessi a l l ' u t i l i z z o del l 'acqua 614 20.7 11 c l i m a globale

sotterranea 614 C o n t r o l l o d e l c l i m a e fasce c l i m a t i c h e 575 L 'esaurimento del le risorse i d r i c h e 616 V a r i a b i l i t a de l c l i m a : i m o n s o n i e

sotterranee E l N i n o 577 I n q u i n a m e n t o del le falde 619 Sommario 579 Effet t i indes idera t i d e l l ' i n n a l z a m e n t o 620 Parole chiave

del la superf ic ie freatica 620 Domande di verifica 580 l L L i STiAZK»«i • Grotte e paesaggi carsici 621 Ulteriori letture

XII Indice O88-08-07t71-7

GVPITOLO 2 1

6 2 2 Region! aride: la geologia dei deserti

6 2 2 2 1 . 1 Introduzione 6 2 2 2 1 . 2 Che cos'b u n deserto? 6 2 4 2 1 . 3 T i p i di deserto 6 2 6 Distribuzione dei deserti e tettonica

delle placche 6 2 6 2 1 . 4 Degradazioni e processi erosivi nei

deserti 6 2 6 Degradazione e formazione del suolo 6 2 8 L'erosione dell'acqua 6 2 8 L'erosione eolica 6 3 1 2 1 . 5 Ambienti deposizionali dei deserti 6 3 1 Falde di detrito 6 3 1 Conoidi alluvionali 6 3 2 Laghi salati ed effimeri 6 3 2 Depositi eolici 6 3 2 2 1 . 6 Paesaggi desertici 6 3 2 Pareti rocciose e mesa 6 3 3 Piane pietrose 6 3 3 Mari di sabbia: la geometria delle dune 6 3 5 2 1 . 7 L a vita nel deserto 6 3 6 iL RESTO DELLA STORIA • Uluru (Ayers Rock) 6 3 8 ILLUSTRAZIONI • II regno del deserto 6 4 0 2 1 . 8 II rischio di desertificazione 6 4 2 Sommario 6 4 3 Parole chiave 6 4 3 Domande di verifica 6 4 3 Ulteriori letture

CAPITOLO 2 2

6 4 4 Le meraviglie del ghiaccio: ghiacciai ed epoche glacial!

6 4 4 2 2 . 1 Introduzione 6 4 6 2 2 . 2 II ghiaccio: una roccia costituita di acqua 6 4 6 2 2 . 3 Natura dei ghiacciai 6 4 6 Categorie 6 4 7 Come si forma u n ghiacciaio 6 4 8 II movimento del ghiaccio 6 5 1 Avanzamento e arretramento dei

ghiacciai 6 5 3 II ghiaccio marino 6 5 3 2 2 . 4 Erosione e trasporto a opera del ghiaccio 6 5 3 L'erosione glaciale e i suoi prodotti 6 5 7 I fiordi: val l i glaciali sommerse 6 5 7 I nastro trasportatore glaciale: i l trasporto

di sedimento a opera del ghiaccio 6 5 8 2 2 . 5 I depositi delle glaciazioni 6 5 8 T i p i di depositi glaciali 6 5 9 Morfologie deposizionali e ambienti

glaciali 6 6 1 2 2 . 6 Altre conseguenze della glaciazione

continentale

6 6 1 II carico del ghiaccio e i l «rimbalzo» glaciale

6 6 2 Variazioni del livello del mare: i l serbatoio glaciale nel ciclo idrologico

6 6 3 Dighe di ghiaccio, inversioni idrografiche e laghi

6 6 4 IU.USTRAZI0N1 • Ghiacciai e morfologie glaciali 6 6 6 Caratteri pluviali 6 6 6 2 2 . 7 Ambienti periglaciali 6 6 8 2 2 . 8 L'epoca glaciale pleistocenica 6 6 8 I ghiacciai pleistocenici 6 6 9 L a vita e i l clima nel mondo pleistocenico 6 7 1 Cronologia dell'epoca glaciale

pleistocenica 6 7 2 Epoche glaciali p i u antiche 6 7 3 2 2 . 9 Le cause delle epoche glaciali 6 7 3 Cause di lungo termine 6 7 4 Cause di breve termine 6 7 5 U n modello per la storia glaciale

pleistocenica 6 7 7 2 2 . 1 0 C i sara u n altro avanzamento dei

ghiacciai? 6 7 7 Sommario 6 7 8 Parole chiave 6 7 9 Domande di verifica 6 7 9 Ulteriori letture

CAPITOLO 2 3

6 8 0 II cambiamento globale del sistema Terra

6 8 0 2 3 . 1 Introduzione 6 8 1 2 3 . 2 Camhiamenti unidirezionali 6 8 1 Evoluzione della Terra solida 6 8 2 I I REST© DELLA STORIA • L'effetto riccioli d'oro 6 8 2 Evoluzione dell'atmosfera e degli oceani 6 8 3 Evoluzione della vita 6 8 3 2 3 . 3 C i c l i fisici 6 8 3 II ciclo dei snpercontinenti 6 8 4 II ciclo del livello marino 6 8 5 II ciclo delle rocce 6 8 5 2 3 . 4 C i c l i biogeochimici 6 8 6 II ciclo dell'acqua 6 8 6 II ciclo del carbonio 6 8 7 2 3 . 5 II cambiamento globale del cl ima 6 8 7 Metodi di studio 6 8 8 ILLUSTRAZIONI • // sistema Terra 6 9 1 Cambiamento di lungo periodo del clima 6 9 3 L'ASPETTO UMANO • II cambiamento climatico globale

e la nascita delle leggende 6 9 5 I I RESTO DELLA STORIA • II paradosso del Sole giovane

e pallido 6 9 5 Cambiamento climatico di breve periodo 6 9 7 Cambiamento climatico catastrofico ed

episodi di estinzione in massa

0 88-08-07671-7 Indice XIII

699 23.6 Cambiamenti antropici nel sistema Terra T J K

c n n

699 Modifica dei paesaggi / l b

»7nn 7 0 0 Modifica degli ecosistemi 7 i 7 / I /

7 0 0 Inquinamento / I /

7 0 2 bttetti sul clima: i l problema del '7-1 T 717 riscaldamento globale 718

7 0 5 23.7 11 futuro della Terra: uno scenario 718 7 0 6 Sommario 7 0 7 Parole chiave 719 7 0 7 Domande di venfica £71 n

719 7 0 8 Ulteriori letture 719

APPENDICE A

709 L o n o s c e n z G scienTiTicne ai o a s e . 721 m a l c r l a GQ G n G i y l d

/ ua A 1 Q r r i T T r i a m n la Ttaftiva r i a l l o mnfRrist I\. L O L i U U l l d l l l U I d l l d L L U d U t d l d l l i d l t / l l d

710 A.2 U n a visione moderna della materia 725 7 1 0 G l i atomi 7 1 2 Numero atomico, massa atomica e isotopi 753 7 1 3 loni: atomi con una carica 7 1 3 Molecole e legami chimic i 757

Le forme della materia A.3 Le forze della natura A.4 L'energia

Energia cinetica e potenziale L'energia delle reazioni chimiche Energia proveniente dalle forze di campo Fissione e fusione: energia prodotta rompendo o costmendo atomi

A.5 Caldo e freddo Energia termica e temperatura Calore e trasferimento di calore

APPENDICE B

Diagramma di fiusso per identificare i minerali

Glossario

FonU delle illustrazioni

Indice analitico