Introduzione

L’ oceanografia è la scienza che ha per oggetto lo studio dell'ambiente marino e dei processi fisici, chimici e biologici che si sviluppano in esso e ne mantengono la struttura e i movimenti.

Essa si divide in tre grandi settori :

-          l'oceanografia dell’ambiente fisico contenitore degli oceani (vaso oceanografico), studia i rilievi, la natura e la genesi dei fondali oceanici fino agli zoccoli dei continenti;

-          l'oceanografia del liquido, o idrologia marina, si occupa delle proprietà fisiche e dei movimenti delle masse d'acqua marina (maree, correnti),  e delle interazioni tra gli oceani e l'atmosfera terrestre;

-          l'oceanografia del vivente, infine, studia le specie vegetali e animali che vivono nel mare.

Questa dispensa  si prefigge di fornire una generale conoscenza di questi settori, limitatamente a quanto potrà essere utile per il raggiungimento delle finalità di questo corso.

Giova ricordare che l’oceanografia è una scienza giovane, che si è sviluppata considerevolmente negli ultimi trenta anni, grazie alla odierna tecnologia (batiscafi, satelliti). Questi sofisticati mezzi, collegati ad efficienti strumentazioni elettroniche(radar,sonar ed altri dispositivi), ci hanno permesso di raccogliere una grande massa di informazioni sugli oceani ed i suoi abitanti.  Abbiamo carte topografiche dei fondali marini, tabelle delle correnti, mappe dei flussi migratori dei branchi di vari tipi di animali, dalle balene al plancton. Grandi prospettive future ci offrono i  R.O.V. (Remote Operating Vehicle), veicoli telecomandati per l’esplorazione dei fondali.

Jacques Piccard ed il batiscafo  “Trieste”  con cui nel 1960 ha raggiunto il fondo della Fossa delle Marianne, a 11.000 mt. di profondità. I programmi di ricerca internazionali, coordinati dall’ UNESCO, vengono attuati dai numerosi Istituti di ricerca oceanografica, che oltre alla ricerca pura si impegnano anche in studi per il reperimento di giacimenti minerari e per lo sviluppo dell’ itticultura, attività di rilevante interesse economico, svolte coi contributi finanziari di diversi paesi.

PARTE I    :   GEOFISICA MARINA

               La deriva dei continenti

 All'inizio degli anni Venti Alfred Wegener (1880-1930), un geofisico tedesco, ipotizzò che 200 milioni di anni fa fosse esistito un unico grande continente detto Pangea, il quale si sarebbe poi frazionato in due zolle (Laurasia a nord e Gondwana a sud) le quali, a loro volta, si sarebbero lentamente separate, formando gli odierni continenti e oceani. La crosta terrestre è costituita in sostanza da due tipi di associazione rocciosa: il sima, a base di silicati di magnesio (basalto), caratteristico della crosta oceanica, e il sial, a base di silicati di alluminio (granito), caratteristico della crosta continentale. Wegener pensava che le zolle continentali sialiche andassero alla deriva attraverso la crosta oceanica simatica come iceberg in un oceano. Wegener presentò a sostegno della sua teoria la perfetta corrispondenza di forme tra la costa orientale dell'America meridionale e quella occidentale dell'Africa, che sembrano proprio le parti di un incastro.  Inoltre provò anche che le formazioni rocciose delle opposte sponde atlantiche del Brasile e dell'Africa occidentale erano della medesima era geologica, presentavano uguale struttura e consistenza e vi si trovavano le stesse specie di fossili di animali e piante, tutte testimonianze del fatto che un tempo l'America meridionale e l'Africa erano unite.  Nei decenni successivi, varie scoperte scientifiche convalidarono la teoria di Wegener. I geologi dimostrarono infatti l'esistenza dell'astenosfera sotto la superficie terrestre, e, utilizzando il sonar per misurare la profondità e la struttura dei fondali oceanici, scoprirono la Dorsale Medio-Atlantica, che costituisce un tratto della dorsale che si estende in tutti i fondali oceanici. Tutto ciò portò, negli anni ’60, alla formulazione della teoria della tettonica a zolle.                    

Le dorsali oceaniche

                       La tettonica a zolle

Secondo la teoria della tettonica a zolle, la crosta terrestre è costituita da una dozzina di zolle (o placche) rigide, che si muovono, indipendentemente l'una dall'altra, su uno strato di magma (roccia allo stato fluido per l’alta temperatura), detto astenosfera, che ha uno spessore variabile fra i 50 e i 150 km.  Si ritiene che il movimento delle zolle in superficie sia causato da correnti di convezione, processo ciclico che spinge il magma più caldo e fluido verso la superficie ove si raffredda per poi tornare nel profondo dell’astenosfera a rifondersi. Parte del magma che risale in superficie lungo i margini delle zolle, riesce a solidificarsi, aggiungendosi alla crosta terrestre, e provocando tensioni tettoniche che spesso si traducono in terremoti ed eruzioni vulcaniche. I margini delle zolle non coincidono necessariamente con i margini dei continenti. Una zolla può essere composta da crosta continentale, da crosta oceanica o da entrambi i tipi di crosta. In genere i continenti costituiscono solo una parte della zolla cui appartengono, che può estendersi per centinaia di chilometri al largo delle coste. I margini delle zolle possono essere di tre tipi: divergenti, convergenti e trasformi.

I margini divergenti appartengono a zolle che si allontanano l'una dall'altra a causa del magma che risale in superficie dall'astenosfera. Il magma che affiora presso i margini divergenti solidifica, aggiungendo quindi nuova crosta alle estremità delle zolle che si allontanano, per cui spesso gli scienziati li definiscono margini di accrescimento, dato che in corrispondenza di essi avviene la formazione di nuovo materiale. Le dorsali medioceaniche sono un esempio di questo tipo di margini, che in genere assumono la forma di catene montuose sottomarine, alcuni tratti delle quali raggiungono altitudini tali da emergere dalle acque, formando isole come l'Islanda, nell'Atlantico settentrionale. Margini divergenti possono trovarsi anche in terre emerse: ne è un esempio la Rift Valley, che si estende per oltre 4.830 km dalla Siria al Mozambico. La divergenza ha reso sottile la crosta terrestre, che si frattura e sprofonda lungo questi margini.

I margini convergenti appartengono a due zolle che si muovono una verso l'altra, entrando in collisione. Quando una zolla oceanica, come la Zolla di Nazca, che si muove verso est sotto l'Oceano Pacifico sudorientale, incontra il margine di una zolla continentale, come quella dell'America meridionale, la placca oceanica, più spessa e più pesante scivola sotto quella continentale, sprofonda nell'astenosfera e subisce un parziale processo di fusione. In corrispondenza dei margini si formano spesso profonde fosse oceaniche, mentre sulla zolla continentale si innalzano catene montuose e possono verificarsi terremoti, capaci di spostare le zolle fino a 5 m. Faglie di questo tipo si trovano in Cile, Giappone, Taiwan, Filippine, Nuova Zelanda e Sumatra. 

I margini trasformi appartengono a zolle che scivolano l'una accanto all'altra in direzioni opposte. Tale movimento non provoca fenomeni vulcanici, ma violenti terremoti. Un esempio di margine trasforme è la Faglia di San Andrea  in California e le dorsali medioceaniche sono incise da centinaia di piccole faglie trasformi.

La rivoluzionaria teoria della tettonica a zolle è alla base della geologia moderna, giacché spiega l'origine di varie formazioni della superficie terrestre, la causa dei movimenti dei continenti, l'attività dei vulcani e l'origine dei terremoti. La maggior parte delle eruzioni vulcaniche e dei terremoti si verifica, infatti, lungo i margini delle zolle.