NOTIZIARI

 

 

 

INTERNO DELLA TERRA E GEOLOGIA

Dott. Geologo Umberto Giongrandi

Scuola Nunziatella

Catania, Giovedì 2 Marzo 2006

 

 

Geologia, deriva da GEE’=terra.e LOGIA= Logos, discorso. La geologia è la scienza che tratta la genesi, la formazione e la struttura fisica della terra e non solo.

Che cos'e la terra, cioè il nostro pianeta, e com'è fatto al suo interno? La terra è una sfera, o quasi ma per approssimazione la possiamo in questo caso considerare tale, ed è composta da molti degli elementi che troviamo sulla tavola periodica di chimica, ma non tutti perché alcuni sono stati creati artificialmente dall'uomo.
Il più abbondante in assoluto è l' ossigeno che da solo rappresenta: in peso il 46% e in volume ben il 93.7% della crosta;di tutti gli altri  nessuno supera il 2%. Gli altri elementi fondamentali sono (con % in peso): silicio (27%), alluminio (8.3%), il ferro (6.2%), il calcio (4.7%), magnesio (2.8%), sodio (2.3%), potassio(1.8%).
Ma che cos'è questa crosta terrestre o litosfera? La crosta è il sottile involucro esterno della terra. Questa crosta può assumere valori variabili di spessore: si va dai 40 km di media della Crosta Continentale ai 10 km, sempre di media, della Crosta Oceanica (in certi punti questa può essere notevolmente più sottile come in vicinanza delle dorsali medio-oceaniche

 

Anche la Crosta Continentale risulta avere spessori variabili raggiungendo anche i 90 Km al di sotto della catena montuosa dell'Himalaya.
A causa di queste profondità non è stato ancora possibile, con le attuali tecniche di perforazione, raggiungere materialmente la "fine" della crosta.

 

La domanda allora giunge spontanea:

 

Com'è stato possibile determinare con questa precisione anche la sola differenza di spessore fra Continentale e Oceanica?


Semplice, si usano le onde sismiche….si si avete capito bene, si sfruttano i terremoti per potere investigare sia sulla struttura che sulla composizione dell'interno del nostro pianeta!! Talvolta addirittura si creano artificialmente, non i terremoti, ma le onde sismiche, con forti esplosioni, per poter indagare per profondità limitate. Ma torniamo alla nostra Terra: i valori di densità media della Terra, confrontati con quella della crosta, mostrano un aumento di densità con la profondità e quindi una non omogenea distribuzione delle masse all'interno del pianeta. Ciò si può realizzare in due modi: o per un continuo e costante aumento della densità, dalla superficie verso l'interno della terra, o per salti attraverso superfici di discontinuità. Una superficie di discontinuità è un piano immaginario che divide due porzioni, in questo caso di roccia, con caratteristiche fisiche diverse (durezza, composizione, densità o altro).

Sulla base dei dati sismici la Terra è stata suddivisa in quattro involucri principali: la crosta, il mantello, il nucleo esterno e il nucleo interno. La più importante discontinuità, a partire dalla superficie terrestre, è la discontinuità di Mohorovicic (scoperta appunto da questo sismologo Jugoslavo nel 1906) detta semplicemente Moho. In corrispondenza di questa la velocità delle onde P (vedi terremoti) passa da 6.8-7.3 Km al secondo a circa 8 Km al secondo e si trova ad una profondità variabile tra i 5 e i 90 Km. Come già detto la profondità a cui si trova questa discontinuità sarà più vicina alla superficie in corrispondenza della crosta oceanica e raggiungerà valori più alti al di sotto dei continenti. Recentemente lungo l'asse della dorsale media-oceanica atlantica, presso le Azzorre, si è misurato uno spessore della crosta di soli 3 Km. Nell'area delle Alpi e dell'Italia questa profondità varia notevolmente: al di sotto dei monti questa si trova a circa 55 Km di profondità, mentre per il resto dell'Italia questa si trova a circa 30 Km.
E' da notare anche la differenza di profondità al di sotto del Mare Adriatico ( circa 30 Km) e il Mar Tirreno ( è intorno ai 10 Km) e questo fa pensare che al di sotto del primo la crosta sia di tipo "continentale" mentre al di sotto del Tirreno è di tipo "oceanico".

 

Questa discontinuità divide quindi la crosta Terrestre dal mantello; quest'ultimo costituisce la maggior parte della Terra sia come volume (circa 84%), sia come massa (circa il 68%), ed è separata dal nucleo dalla discontinuità di Gutemberg alla profondità di 2.900 Km.

Nel mantello sono inoltre presenti altre tre discontinuità meno importanti (a 400 Km, a 650 Km, e a 1050 Km) che sono legate ad un mutamento della composizione del mantello stesso e creano una zona di transizione.  Il mantello è principalmente diviso in mantello superiore, che va dalla discontinuità di Mohorovicic ad una profondità di circa 400 Km e mantello inferiore che arriva ad una profondità di 2900 Km . Trai i due si trova la zona di transizione (tra i 400 e 1050 Km). Il mantello superiore può essere a sua volta diviso in astenosfera si trova tra i 70 e 250 Km ed è costituita parzialmente (almeno il 10%) da materiale fuso e litosfera che invece è rigida. Quindi è la roccia fusa nell'astenosfera che , risalendo attraverso fratture della litosfera, da vita ai vulcani e non solo. Al di sotto del mantello inferiore vi è il nucleo che si estende da circa 2900 Km fin al centro della Terra (6371 Km) ed ha un volume pari al 16% del totale, ma la sua massa è ben il 31% (cioè 1/3 della Terra !!). Per analogia con le meteoriti metalliche, derivate dalla disgregazione di un corpo celeste di cui costituivano la parte più interna, si ritiene che il nucleo interno sia formato in prevalenza da ferro e nichel e che quest'ultimo sia presente in quantità comprese tra il 10 e 20%. Il nucleo esterno che è liquido ,è composto da una piccola percentuale di nichel (2%) e una quantità, (al massimo del 15%) di un altro elemento più leggero, che potrebbe essere zolfo, silicio o ossigeno, e arriva a circa 5200 Km di profondità (è da questo che si origina gran parte del campo magnetico terrestre, Al di sotto vi è il vero e proprio nucleo della terra che è ritenuto solido.

NOZIONI SULL’ORIGINE DELLA TERRA

 

Bisogna conoscere la storia della Terra per comprendere l’origine della vita…

La formazione del nostro pianeta è a sua volta una conseguenza della comparsa dell’Universo. Attualmente la teoria più accettata sull’origine dell’Universo è quella del Big Bang o grande esplosione. Secondo questa teoria si produsse una grande esplosione e come conseguenza di questa grande esplosione comparvero le dimensioni (spazio tempo) e la materia.

Man mano che l’Universo si espandeva, questo si raffreddò progressivamente, producendo il collasso gravitazionale, in altre parole , iniziarono a comparire i diversi elementi e questi si condensarono, per formare i corpi celesti. L’origine del nostro Sistema Solare si ritiene che sia dovuta all’esplosione di una supernova. I suoi frammenti formarono una nube di materia, ed il 98% di questa si condensò in seguito per formare il Sole. Successivamente apparvero i due pianeti più grandi (Giove e Saturno), e per ultimi si formarono le comete e i pianeti tellurici tra i quali la Terra.

La formazione della Terra non può essere spiegata se non si tiene in considerazione il suo satellite, la Luna. La teoria più accettata attualmente è quella dell’impatto multiplo. Un corpo stellare di dimensioni simili a quelle di Marte urtò contro la Prototerra (Terra primitiva), in modo che tutto il ferro di questo corpo venne iniettato al centro della Prototerra stessa. Si produsse una fusione dei due corpi celesti ed una massa delle dimensioni della Luna venne espulsa nell’orbita terrestre, rimanendovi come satellite.

La Terra potrebbe aver perso a causa di questo processo, tutta la sua acqua e la maggior parte dei composti necessari ad originare le prime molecole organiche. Questi composti sembra che vennero recuperati dall’impatto delle comete. Tutti formarono l’atmosfera della Terra primitiva.

Le macromolecole importanti per la vita, tra cui il DNA e le proteine dovettero unirsi per originare la vita.

L’origine della vita, ed i misteri che ancora nasconde, hanno affascinato gli uomini per secoli, sebbene i progressi verso la sua comprensione siano stati scarsi fino a pochi anni fa…

La nascita del nostro pianeta ha inizio  in una gigantesca nube di materia interstellare composta da gas e polveri, forse i resti dell’esplosione di una supernova. Nella nube non ancora si formarono grumi di materiale.

Questi nuclei cominciarono a attrarre per gravità, nuova materia e diventarono sempre più grandi.

In quest’epoca il nostro pianeta era solo una palla di materiali incandescenti, senza oceani e continenti.

Quando la Terra si formò, circa 4,6 milioni di anni fa, era un luogo inospitale e privo di vita; a distanza di un milione di anni brulicava di organismi simili alle attuali alghe verdi-azzurre. Come nacquero questi organismi? Come ebbe origine la vita sul nostro pianeta?

Questi quesiti spinsero gli studiosi a formulare ipotesi affascinanti e a progettare esperimenti, e ora ne vediamo qualcuna…

Se si osserva con attenzione la successione delle ere geologiche si può notare che la loro durata diminuisce man mano ci si avvicina alle epoche odierne.

Il lunghissimo periodo di tempo che và dalla genesi della terra fino all’esplosione della vita che è avvenuto circa 570 milioni di anni fa è chiamato Precambriano; sebbene si tratti di un lunghissimo periodo ( superiore ai 4 miliardi di anni) di questo periodo si sa ben poco.

Quando si studiano le formazioni risalenti a una determinata era, troviamo in profondità gli strati più antichi e in alto quelli più moderni. Per questo motivo si definisce “inferiore” la parte più antica di un’era e “superiore” la parte più recente. Le rocce precambriane sono prevalentemente metamorfiche e granitiche. Ciò è vero specialmente per la parte inferiore del Precambriano, il cosiddetto Archeano.Nella parte “superiore” detta Proterozoico , si trovano invece anche rocce sedimentarie.

Nel corso del Precambriano si verificarono molte orogenesi e questi processi furono accompagnati da manifestazioni magnetiche e da un ’intenso  metamorfismo. In Nord - America sono state individuate tre distinte orogenesi: Laurenziana, Algomanica, e Huroniana.

Il Precambriano è l’era nella quale comparve la vita sulla Terra prima di 3,5 miliardi di anni fa.

Gli organismi che avevano fino ad allora popolato le acque del pianeta, erano costituiti soltanto da parti molli e perciò difficilmente si fossilizzavano lasciando una testimonianza. Nel cambiano fu invece un pullulare di gusci,conchiglie esoscheletri e corazze difensive che lasciando una traccia permettono oggi ai paleontologi di ricostruire quei lontani avvenimenti.

Naturalmente negli oceani continuavano a vivere e a morire anche organismi molli, visto che ancora costituivano il 50% di gruppi di animali marini.

E sono proprio i resti di questi animali che depositandosi sul fondo formarono quegli strati geologici da cui avrà origine il petrolio e il gas naturale.

Prima della metà del XVII secolo si riteneva comunemente che la specie umana e gli altri organismi superiori fossero stati creati per opera diretta di Dio, mentre insetti, rane e altri organismi inferiori sarebbero nati spontaneamente dalla fanghiglia o da materiali in decomposizione (Teoria della generazione spontanea), quindi queste credenze davano una risposta soddisfacente agli interrogativi che si ponevano sulla questione. Nei due secoli successivi queste idee furono sottoposte a una critica sempre più serrata.

 Tornando indietro di 4 miliardi di anni fa l’ambiente del nostro pianeta era completamente diverso da quello che possiamo osservare oggi intorno a noi. Allora l’atmosfera era composta da gas come l’ammoniaca, il metano,l’idrogeno, l’anidride carbonica. Non c’era l’ossigeno allo stato libero e pertanto neppure l’ozono,cosicché le radiazioni ultraviolette del Sole arrivavano in quantità enormi fino al suolo e quindi erano molto frequenti le scariche elettriche. Tutti questi gas presenti nell’atmosfera determinarono importanti trasformazioni chimiche nelle acque, dando origine a nuove sostanze,come per esempio gli amminoacidi (i principali costituenti delle proteine).

Gli scienziati chiamarono queste acque “brodo primordiale” ( chiamate da Bita   Nomekcop) e ritengono che esso sia stato la culla della vita.

Ora osserveremmo le più importanti ipotesi sull’origine della vita…

Aristotele, il famoso filosofo e studioso greco si occupò con molto interesse di questioni biologiche. Uno degli errori di questo filosofo riguardava l’origine degli organismi viventi, infatti anche lui era un sostenitore della generazione spontanea. Egli era convinto che alcune forme di vita potessero derivare da materia non vivente; ad esempio riteneva che le anguille avessero origine dalla melma del fondo dei fiumi e degli oceani. Altre credenze che un tempo ebbero lunga diffusione era quello che determinate larve fossero prodotte dalla carne in decomposizione e che crini di cavallo messi in acqua dessero origine a vermi.

Per secoli ad esempio si credete che la carne in putrefazione producesse larve.

Successivamente, invece, sono state enunciate diverse teorie che si basavano su presupposti scientifici.

Secondo alcuni studiosi, la vita terrestre ebbe inizio durante le prime fasi di evoluzione del pianeta (teoria della panspermia). Altri sostengono, invece che la vita si sviluppò per evoluzione a partire da molecole organiche di origine biologica  (teoria dell’origine chimica – biologica).

 

 

 LE ROCCE

 

Le rocce si definiscono come aggregati di minerali. Frequentemente sono costituite da un minerale dominante e solo in piccole percentuali da altri; le rocce calcaree ad esempio sono costituite essenzialmente dal minerale calcite (CaCO3).
Le rocce vengono classificate in base all'origine dei minerali di cui sono costituite e si distinguono in:


PRIMARIE

  • ignee quelle che derivano direttamente dal raffreddamento del magma sia superficiale (eruzioni vulcaniche) che profondo (camera magmatica)

SECONDARIE

  • sedimentarie quelle che si originano dalla deposizione e successiva compattazione dei prodotti di disgregazione e alterazione di rocce preesistenti
  • metamorfiche quelle che derivano da rocce preesistenti (PROTOLITI) che subiscono modificazioni cristalline dovute in genere ad aumenti di temperatura e/o di pressione, spesso legati a fenomeni tettonici.

 

 

ROCC  ROCCE IGNEE

 

Questo tipo di rocce si forma per il raffreddamento e la cristallizzazione di un magma fuso. Tale magma, che può avere origine anche a 200 Km di profondità, è composto prevalentemente dagli elementi che si ritrovano nei minerali silicatici, insieme a vapore acqueo e ad altri composti volatili.
Il flusso magmatico grazie alla minor densità rispetto alle rocce in cui è inglobato tende a risalire verso la superficie (Principio di Archimede) ove talvolta fuoriesce e, causa il brusco raffreddamento che subisce, si solidifica velocemente dando luogo alle rocce effusive.

Non sempre il magma arriva in superficie e allora si solidifica lentamente al di sotto di questa diventando roccia intrusiva. Questo tipo di roccia non verrebbe mai alla luce se gli agenti atmosferici non ne erodessero la copertura. La velocità con cui il magma si raffredda influisce in maniera determinante sul tipo di roccia che ne deriva.
Infatti se si raffredda lentamente la roccia avrà una struttura più ordinata e compatta e sarà più ricca di cristalli in quanto gli elementi costituenti avranno avuto molto tempo per ordinarsi mineralogicamente. Al contrario se questo raffreddamento è rapido si può arrivare fino ad avere una struttura completamente vetrosa (che non possiede una struttura mineralogica ordinata). L'esempio più calzante per una roccia di questo tipo resta semprel'ossidiana.

Le rocce ignee, cosi come anche tutte le altre rocce, vengono distinte in base alla loro composizione mineralogica e alla loro struttura. Si intende per struttura l'insieme delle caratteristiche, in genere rilevate al microscopio, della forma e dimensioni dei cristalli, della loro disposizione e dimensione. Le rocce che si sono formate in superficie (quelle effusive) in genere presentano una struttura granulare molto fine in cui i singoli cristalli non si distinguono ad occhio nudo, mentre per quelle intrusive si parla di rocce granitoidi per la presenza di cristalli facilmente visibili. A volte può capitare che un magma, che ha iniziato a cristallizzare in profondità, venga poi portato in superficie dove termina la sua cristallizzazione. Risulterà quindi una roccia dalle caratteristiche intermedie e sarà definita come filoniana.

 

 ROCCE SEDIMENTARIE

Le rocce sedimentarie sono il risultato finale di un processo che inizia con l'alterazione e la disgregazione di rocce preesistenti (sia magmatiche, sia metamorfiche, sia sedimentarie già formatesi), prosegue con il trasporto dei materiali così prodotti e termina con la loro deposizione e compattazione, in genere sui fondali marini o nel profondo dei grandi laghi, dove resterà pressochè immobile per molti molti anni.
Il termine sedimentarie dà già qualche indicazione, poichè deriva dal latino "sedimentum" che significa deposto, e si riferisce alla decantazione (o precipitazione) di materiale solido all'interno fluido.

Poichè l'alterazione delle rocce che affiorano e il trasporto e deposito dei prodotti alterati sono fenomeni sempre in atto, si trovano sedimenti quasi ovunque. Non appena il loro accumolo raggiunge un certo spessore, il materiale che si trova nella parte inferiore viene compattato dal peso dei sedimenti "fratelli" sovrastanti (questo processo prende il nome di costipazione). Questi sedimenti possono anche venire cementati da sostanze minerali che precipitano chimicamente dalle acque che filtrano attraverso i minuscoli spazi (detti pori) esistenti tra i singoli granuli (chiamati clasti). Il processo finale che dà luogo alla roccia sedimentaria è chiamato DIAGENESI.

 

 ROCCE METAMORFICHE

 

Il processo metamorfico, detto appunto metamorfismo comporta la trasformazione mineralogica di rocce preesistenti. Una roccia metamorfica si può infatti formare da una roccia ignea, sedimentaria, o da una stessa roccia metamorfica.
Il nome di questo genere di rocce risulta molto appropriato in quanto significa "cambiamento di forma" e questi cambiamenti sono innescati da alcuni fattori tra cui i più importanti sono la temperatura e la pressione (assume una importanza rilevante anche la presenza di fluidi poichè questa facilita la migrazione degli ioni nelle strutture mineralogiche.

 

E' noto infatti che, fino ad una certa profondità , vi è un aumento di temperatura variabile tra i 10°C e i 30°C per ogni chilometro a seconda delle diverse regioni e questo prende il nome di gradiente geotermico. In pratica più si scende in profondità e più aumenta la temperatura, infatti in alcune miniere d'oro del Sud Africa, che possono arrivare anche a 2 Km di profondità si possono raggiungere temperature di 40°C-50°C all'interno dei cunicoli.

Similmente alla temperatura cresce anche il valore della pressione detta "di confinamento". Questa è di tipo idrostatico, in quanto come quella presente sott'acqua agisce con uguale intensità in tutte le direzioni.

Il gradiente di pressione in genere si valuta intorno ai 250-300 bar ogni Km di profondità (1 bar = 1 atmosfera che è circa equivalente a 1 Kg/cmq). Nell'interno della Terra possono anche agire, in alcuni casi delle pressioni orientate secondo particolari direzioni chiamate stress o pressioni orientate che danno vita a varie strutture visibili sulla roccia come le foliazioni, lineazioni e scistosità.

 

 

I MINERALI

 

Molti associano il termine minerale ai soli metalli rari e alle sole pietre preziose.
In realtà un minerale è un qualunque solido inorganico naturale costituito da un insieme finito di identiche molecole aggregate fra loro secondo geometrie ordinate e periodiche. Le molecole a loro volta sono formate da un insieme di atomi, la più piccola porzione di materia che conserva tutte le caratteristiche di un unico elemento.
Ogni atomo (vedi figura a lato) ha una regione centrale, il nucleo che è costituito da particelle ad alta densità caricate positivamente, i protoni, e da particelle con carica neutra chiamate appunto neutroni. Per mantenere la neutralità della carica il nucleo è circondato da particelle caricate negativamente chiamate elettroni che ruotano a velocità elevatissime intorno al nucleo stesso. Quest'ultime particelle sono inoltre molto più piccole di dimensioni rispetto ai protoni e ai neutroni, e la distanza a cui ruotano dal nucleo è enorme rispetto alle dimensioni delle particelle; per farvi capire se il sole, nel nostro sistema solare, fosse il nucleo di un atomo, gli elettroni vi ruoterebbero intorno ad un distanza maggiore di quella del pianeta Plutone, il pianeta più esterno del Sistema Solare.

L'atomo quindi è prevalentemente vuoto e questo spiega come sia possibile che certi raggi siano in grado di attraversare i nostri corpi, che sono costituiti da atomi (es. raggi X e raggi cosmici).

Il numero dei protoni nel nucleo costituisce il numero atomico e caratterizza l'elemento, quindi ad esempio tutti gli atomi con 6 protoni sono tutti atomi di carbonio (C), tutti quelli con 8 protoni sono atomi di ossigeno (O) ecc...Il numero dei protoni ci dice anche il numero di elettroni che circonda il nucleo poichè questi devono essere uguali per mantenere una carica elettrica neutrale.

La presenza di queste cariche sta alla base di tutti i tipi di legami chimici che permettono agli atomi di aggregarsi in molecole.

Molecole che sono in grado di aggregarsi formando una struttura geometrica ben definita: la cosidetta cella elementare che da sola rappresenta il minerale. Questa cella elementare, struttura geometrica ai cui vertici (chiamati nodi) sono posizionati gli atomi delle molecole costituenti la cella stessa, si ripete periodicamente dando vita al reticolo cristallino caratteristico di quel minerale.

 

I FOSSILI

 

Che cosa sono i fossili?

La parola "Fossile" deriva dal latino scavare [fodio, fodere].

Essi sono i resti e le tracce di organismi vissuti nei tempi passati.
Questi sono elementi preziosi che permettono di ricostruire la storia biologica e geologica della Terra.
Il loro studio non è quindi finalizzato unicamente a catalogare le forme di vita che hanno popolato il nostro pianeta nel corso delle ere geologiche, ma anche a studiare i cambiamenti terrestri del passato per poter prevedere i possibili scenari futuri.
All'inizio del 1800 gli scienziati giunsero finalmente alla conclusione che i fossili erano i resti più o meno modificati di organismi vissuti milioni di anni prima, e da allora la paleontologia, la scienza che li studia, ha fatto enormi balzi in avanti.
Più anticamente le idee erano molto confuse e la teoria maggiormente accreditata considerava i fossili, queste strane pietre dalla forma bizzarra, come forme di vita a cui Dio non aveva distribuito l'anima, in due parole esseri viventi mancati.

In realtà già nel rinascimento un noto scienziato aveva più o meno capito tutto, Leonardo daVinci.
Ebbene si, proprio lui; sembra incredibile ma fra le straordinarie intuizioni di Leonardo ce ne sono molte che riguardano proprio le scienze della Terra. In maniera molto semplice si può definire un fossile come il risultato di un processo che inizia con la morte di un qualche essere vivente, prosegue con il suo seppelimento e termina con la sostituzione delle molecole organiche dell'essere stesso con le molecole inorganiche presenti nel sedimento in cui è seppellito.
In realtà solo una piccolissima parte degli organismi vissuti nel passato si è conservata allo stato fossile. Normalmente i resti di un animale o di una pianta si decompongono completamente nel giro di pochi anni non lasciando alcuna traccia della loro breve esistenza. Affinchè ciò non avvenga occorrono due distinte condizioni: che l'organismo subisca un rapido seppellimento, e che l'organismo possieda delle parti dure (vedremo che questa seconda condizione non sempre necessita di essere soddisfatta).

 

 

In quest'ottica si capisce perchè solo le rocce sedimentarie possono conservare dei fossili al loro interno; va da sè infatti che i processi che formano una roccia metamorfica o un roccia ignea distruggerebbero completamente l'organismo.

La paleontologia, è una branca della geologia che si occupa dello studio delle antiche forme di vita e si basa sull'esame dei fossili, ossia dei resti o delle impronte di organismi del passato, che si sono conservate fino a noi.

La maggior parte dei fossili ritrovati rappresentano resti parziali di animali (denti, ossa, frammenti di conchiglie ecc...), è infatti molto raro ritrovare resti di animali completi. Questi sono casi eccezionali dovuti a speciali condizioni climatiche e geologiche che possono permettere una perfetta conservazione (come i mammut trovati congelati nella tundra siberiana e dell'Alaska, o i resti di tardigradi scoperti in una grotta, molto asciutta, del Nevada).

 

Il PETROLIO

 

Il petrolio è un insieme di sostanze naturali che si trovano normalmente associate alle rocce sedimentarie e derivano dalla trasformazione/decomposizione di sostanze organiche che, anzichè essere distrutte dai normali processi naturali, si conservano e si accumulano nel sottosuolo per milioni di anni all'interno delle rocce sedimentarie stesse che via via si formano.
La sua utilizzazione pratica è antichissima; l'asfalto, che è un suo derivato, fu impiegato nella costruzione della città di UR in Mesopotamia già nel 3000 a.C., per l'edificazione della Torre di Babele, e per vari secoli fu usato come impermeabilizzante e legante. Ai giorni nostri, il suo impiego è vastissimo, basti pensare ai carburanti che muovono le nostre macchine, oppure alla plastica con cui sono realizzati la maggior parte degli oggetti che utilizziamo quotidianamente...

 

 La Terra

La Terra è il terzo pianeta del Sistema Solare e il quinto, per dimensioni, dopo Giove; è inoltre il più grande e il più denso fra i pianeti, detti di tipo terrestre, "rocciosi". Dista dal Sole mediamente circa 149 milionii di km. Il suo unico satellite naturale è la Luna,

Il nome del nostro pianeta trae origine dalla mitologia romana. Terra, "Tellus", è a Roma la personificazione della Terra nutrice, onorata talvolta sotto il nome di Terra Mater (Madre Terra), per lo più identificata con la dea ellenica Gaia.

I primi a studiare in maniera "scientifica" il nostro pianeta furono i filosofi greci del periodo ellenisitico. Ad essi si devono molte delle brillanti intuizioni, poi verificate con gli attuali strumenti scientifici, sulla natura del mondo in cui viviamo. In particolare va ricordato che fu il filosofo greco Pitagora, il quale probabilmente aveva semplicemente riportato e codificato conoscenze o intuizioni risalenti all'antico Egitto e forse all'antica Mesopotamia, a diffondere nei circoli culturali l'idea che la Terra fosse tonda anzichè piatta. Inoltre un altro filosofo pitagorico, Filolao, già verso il 400 a.C. ipotizzava l'esistenza di un "Fuoco centrale" intorno al quale la Terra, al pari del Sole e degli altri astri, ruota, celato però alla nostra vista da una "antiterra".

Un altro passo fondamentale verso la comprensione del mondo in cui viviamo fu compiuto da Niccolò Copernico nel 16° secolo. Copernico, nel tentativo di migliorare i metodi di previsione del moto della Luna e degli altri astri, giunse alla notevole intuizione che la Terra è un pianeta al pari degli altri cinque noti sin dall'antichità: Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno.

Egli supponendo che la Terra ruotasse su se stessa ed anche attorno al Sole potè giustificare in maniera semplice e convincente le traiettorie disegnate dai pianeti sulla volta celeste. Potè inoltre spiegare perchè Mercurio e Venere non si discostano mai più di tanto dal Sole.

E' palese che la Terra può essere studiata senza l'ausilio di navicelle spaziali. Eppure è solo grazie ad esse se nella seconda metà del ventesimo secolo siamo stati in grado di realizzare dettagliate mappe della superficie del nostro pianeta. Inoltre le immagini riprese dai satelliti metereologici sono di fondamentale importanza nella comprensione dell'evoluzione dei fenomeni atmosferici.

I satelliti forniscono informazioni indirette anche sull'interno della Terra. Lo studio del loro moto, siano essi naturali o artificiali, per mezzo delle leggi della dinamica di Newton ci possono fornire una stima della massa della Terra. Note le dimensioni di quest'ultima si deduce facilmente la densità media del nostro pianeta. Tecniche analoghe vengono usate per calcolare la massa degli altri corpi del sistema solare.
Informazioni dirette sulla natura degli strati interni della Terra ci vengono forniti dallo studio del materiale lavico eruttato dai vulcani e dallo studio dei terremoti.

Quello che viene dato per assodato dai geologi è che la Terra internamente è suddivisa in vari strati, ciascuno dei quali con una distintiva conformazione chimica e sismica (profondità espresse in Km):

               0    - 40                 Crosta
               40   - 400              Mantello superiore
               400  - 650             Strato di transizione
               650  - 2700           Mantello inferiore
               2700 - 5150         Nucleo esterno
               5150 - 6378         Nucleo interno

La maggior parte della massa della Terra è concentrata nel Mantello e nel nucleo. Di seguito viene riportata una tabella riepilogativa della distribuzione della massa sulla Terra; i valori riportati sono espressi in 1024 Kg:

               Atmosfera           0,0000051
               Oceani                 0,0014
               Crosta                  0,026
               Mantello               4,043
               Nucleo interno   1,835
               Nucleo esterno  0,09675
 

La crosta, la parte a nostro contatto e quindi più facilmente studiabile, è composta principalmente da silicati. La crosta oceanica ha in media uno spessore di circa 5 Km ed è composta princpalmente da rocce basaltiche ricche di silicio, ferro, alluminio, e magnesio. Quella continentale appare divisa in due strati di cui quello superiore composto da rocce più povere di silicio rispetto a quello inferiore. Tali strati risultano separate da una zona di transizione detta "discontinuità di Conrad".
La crosta e il mantello a loro volta sono separate dalla cosidetta "discontinuità di Mohorovicic".

Il mantello superiore è composto sostanzialmente da silicati di ferro e magnesio, calcio e alluminio.

Quello inferiore da silicio, magnesio e ossigeno con tracce di ferro calcio e alluminio. Il mantello probabilmente deve le sue peculiari caratteristiche alla parziale fusione del materiale ivi presente, mentre le altre discontinuità riscontrate sono dovute alla formazione di strutture cristalline più compatte generate delle enormi pressioni a cui è sottoposta la materia in tali regioni interne.

All'interno del mantello si trova il nucleo esterno, formato da una lega liquida di ferro e nickel. Infine attraverso un ulteriore strato di transizione si passa nel nucleo interno, la cui composizione chimica identica a quella del nucleo esterno ma, al contrario, è solido. Rapportata in percentuale alla sua massa totale, la composizione chimica della Terra è la seguente: 36,6% Ferro 29,5% Ossigeno 15,2% Silicio 12,7% Magnesio 2,4% Nickel 1,9% Zolfo 0,05% Titanio

Differentemente dagli altri pianeti terrestri, la crosta della Terra appare suddivisa in placche che si muovono sopra il mantello indipendentemente le une dalle altre.

Al bordo di tali placche o zolle, come vengono chiamate, tre sono i distinti tipi di margine osservabili: dorsali oceaniche, faglie abissali, e faglie trasformi.
In corrispondenza delle prime le zolle divergono fra loro e nuovo materiale proveniente dal mantello rimpiazza il vuoto lasciato tra le zolle. In corrispondenza delle seconde, invece le zolle convergono e si assiste allo scorrimento di una zolla sopra l'altra.

Il materiale sprofondato ritorna ad arricchire il mantello. Infine una faglia trasforme è una regione in cui le zolle scorrono l'una affianco all'altra senza creazione o distruzione di materiale della crosta. Un esempio di tale tipo di comportamento è la faglia di St.Andreas in California.

La superficie terrestre è una struttura molto giovane. Nel relativamente breve periodo di 500 milioni di anni l'erosione dovuta agli agenti atmosferici e i movimenti tellurici hanno praticamente distrutto e rimodellato la quasi totalità della superficie, eliminando tutte le tracce storiche delle prime ere geologiche della Terra. Salta all'occhio che, a differenza degli altri corpi rocciosi, la superficie terrestre non è "apparentemente" costellata da crateri d'impatto. Tuttavia poche e labili tracce di quella fase dell'evoluzione della superficie terrestre si posso ancora osservare, come qualche antico cratere da impatto (in Sudafrica e Canada si sono scoperti i più vasti).

Stando alle ultime stime l'età della Terra dovrebbe essere di 4,65 miliardi di anni. Tale data viene confermata dal fatto che le più antiche rocce rinvenute risalgo a circa quattro miliardi d'anni fa e che, rocce risalenti a oltre tre miliardi di anni fa, sono assai rare; inoltre il fossile più antico mai rinvenuto risale a 3,9 miliardi di anni fa. Sinora non è stato possibile rinvenire alcun reperto appartenente al periodo in cui è sbocciata per la prima volta la vita sulla terra.

Un'altra caratteristica distintiva del pianeta Terra è l'abbondanza d'acqua sulla sua superficie. Quasi il 71 per cento della superficie terrestre è occupato dagli oceani e dai mari. La Terra inoltre è l'unico corpo celeste conosciuto su qui sia presente l'acqua in forma liquida. Tale fatto ha sicuramente favorito lo sviluppo di forme di vita sul pianeta. Una tale massa d'acqua, inoltre, svolge l'importante ruolo di mantenere costante la temperatura superficiale del pianeta.

L'atmosfera terrestre è composta per il 77% da Azoto (N), per il 21% da Ossigeno (O). Il rimanente 2% è costituito da tracce di Argon (Ar), anidride carbonica (biossido di carbonio CO2) e acqua (H2O). L'atmosfera primordiale con tutta probabilità aveva una composizione sostanzialmente diversa da quella attuale.

Si può supporre che inizialmente l'involucro di gas che circondava la Terra fosse costituito da residui della nube protosolare, quella da cui si è formato il sistema solare. In ordine di abbondanza l'atmosfera doveva essere composta da: Idrogeno (H), Elio (He), Metano (CH4), Vapore acqueo (H2O), Ammoniaca (NH2), Azoto (N) e gas nobili (Ar, Kr, Xe).

 

Due possono essere i fenomeni che contribuirono alla "pulizia" dell'atmosfera primordiale. In primo luogo le molecole più leggere e dotate di maggiore energia termica hanno vinto la forza di gravità del pianeta, in secondo luogo il Sole durante le prime fasi della sua evoluzione doveva essere particolarmente attivo, per cui un intenso vento solare ha ripulito le regioni interne del sistema solare dagli elementi più volatili.

In seguito l'atmosfera terrestre si è arricchita con gas fuoriuscito dalle rocce dall'interno del pianeta. In questa fase un lungo periodo caratterizzato da intense eruzioni vulcaniche ha arricchito di anidride carbonica e vapore acqueo l'atmosfera. Tale vapore, diversamente da quanto avvenuto su Venere e Marte, incontrò condizioni favorevoli per una sua quasi completa transizione allo stato liquido.
Resta ora da spiegare da dove proviene l'ossigeno presente nell'atmosfera. Si ritiene oggi che la maggior parte sia di origine organica, cioè sia il sottoprodotto di processi biologici quali la fotosintesi.

Inoltre è interessante notare che la modesta quantità di Metano libero presente attualmente nell'atmosfera è stato prodotto da alcuni tipi di batteri. Rimane un ultimo dubbio da chiarire ed è connesso con lo strato di Ozono (O3) presente nell'alta atmosfera. Tale strato protegge la Terra e le sue forme di vita dalle radiazioni ultraviolette solari. Se, come si è detto, l'ossigeno ha origine organica ciò starebbe a significare che nelle prime fasi di sviluppo della vita un tale schermo avrebbe dovuto essere già presente, altrimenti i primi organismi unicellulari sarebbero stati sottoposti ad un irraggiamento insostenibile.
L'ipotesi che è stata avanzata è che l'ossigeno necessario alla creazione del primitivo strato di Ozono (O3), si sia creato dalla dissociazione di molecole di CO2 e H2O a causa dell'intensa radiazione ultravioletta. Il quantitativo di anidride carbonica presente nell'atmosfera svolge al fianco degli oceani l'importante compito di stabilizzazione della temperatura sulla superficie terrestre, per mezzo dell'effetto serra.
Non fosse per questo importante meccanismo naturale, la temperatura superficiale sarebbe di circa 35°C inferiore alla media.

 

La Terra dispone di un modesto campo magnetico prodotto con tutta probabilità da correnti elettriche e da moti convettivi presenti nel nucleo esterno. Attualmente risulta che il campo magnetico terrestre si stia indebolendo dello 0,05% all'anno. Se questa tendenza dovesse essere confermata, il campo vedrebbe annullata la sua intensità in meno di duemila anni.

 Lo studio del magnetismo fossile di antiche rocce ha comunque mostrato che non soltanto il campo magnetico si è annullato più volte nel corso della storia della Terra, ma che si sia anche invertito.
L'interazione fra il campo magnetico terrestre e il vento solare genera lo spettacolare fenomeno delle aurore boreali e australi.

La medesima interazione ha generato le fascie di Van Allen, gusci di gas ionizzato o plasma intrappolato in orbita intorno alla Terra. La fascia esterna si estende in altitudine da 16.000 a 41.000 Km, quella interna è confinata tra i 7.600 e i 13.000 Km di altitudine.

Oggi l'orbita della Luna si stà lentamente allargando al ritmo di 3 cm all'anno e la rotazione terreste rallenta di circa 2 millisecondi al secolo. Entrambi questi fenomeni sono dovuti alle forze grazitazionali che legano la Terra alla Luna, le stesse forze che generano il periodico alzarsi ed abbassarsi del livello del mare lungo le coste (maree. Sotto l'azione di tali forze la crosta terrestre si deforma, anche se in maniera impercettibile (un metro di altezza su quasi 13.000 Km di diametro).

L'effetto più importante delle maree si osserva negli specchi d'acqua poco profondi: le correnti di marea scorrendo sui fondali incontrano attrito, ed è a causa di questo attrito che la rotazione terrestre va rallentando. Come conseguenza, le leggi della meccanica classica impongono che la Luna, principale responsabile del fenomeno, si allontani costantemente dal nostro pianeta.

Prova di quanto detto si riscontra dallo studio dei fossili di antichi coralli. Essi, al pari degli alberi, presentano strati di accrescimento annuali, suddivisi in strati giornalieri. Si è perciò potuto stabilire che 380 milioni di anni fa il giorno durava 22 ore, e che la distanza orbitale della Luna era del 4% inferiore rispetto a quella attuale. Portando alle estreme consegnenze le implicazioni di un tale risultato, si potrebbe ipotizzare, come fu fatto oltre un secolo fa da George Darwin, figlio di Charles Darwin fondatore dell'evoluzionismo, che la Luna in tempi molto remoti fosse parte della Terra.

In realtà le ipotesi della fissione dalla Terra o dell'acquisizione della Luna come corpo inizialmente indipendentemente sono state ormai abbandonate, in quanto non rispondono completamente ai dati disponibili sia con lo studio del nostro pianeta che con lo studio delle rocce lunari prelevate dalle missioni Apollo.
L'ipotesi che sta prevalendo è quella dell'impatto radente di un planetesimo con la Terra, nella quale si ipotizza che la Luna fosse inizialmente un corpo isolato delle dimensioni di Marte, il quale stava accrescendo dai piccoli corpi prevalentemente rocciosi che inizialmente si trovavano all'altezza dell'orbita della Terra. Venuta a collisione radente col nostro pianeta, essa si distrusse completamente lasciando in un'orbita toroidale (cioé ad anello) gran parte dei detriti non precipitati sulla Terra. Nell'arco di un tempo astronomicamente brevissimo, i resti in orbita si riaggregarono in un planetesimo corrispondente all'attuale Luna e in seguito si differenziarono in base alla loro densità specifica.

Questo spiegherebbe perché la Luna è così simile alla Terra ma anche molto diversa e perché si sia formato una satellite così grande, caso unico nell'intero Sistema Solare in quanto il sistema doppio Plutone-Caronte è tutt'un'altra cosa. Inoltre darebbe conto della leggera maggiore anzianità che il nostro pianeta sembrerebbe avere, in quanto il processo si sarebbe verificato qualche decina di milioni d'anni dopo la formazione della Terra.

 

 

 

 

Notiziario sui Dinosauri

Dott. Geologo Umberto Giongrandi

Scuola Nunziatella

Catania,  3 Maggio 2006

 

I Dinosauri (dal greco deinos, terribile e saurus lucertola) sono un gruppo di rettili giganti, appartenenti alla sottoclasse degli arcosauri, che dominarono l'ecosistema terrestre per oltre 165 milioni di anni e apparvero tra la fine del Triassico medio e l'inizio del Triassico superiore. Si estinsero completamente circa 65 milioni di anni fa, alla fine del periodo Cretaceo, e ci sono noti solo attraverso resti fossili studiati e scavati dai paleontologi, e più recentemente anche da collezionisti.

Sin da quando il primo dinosauro fu riconosciuto nel XIX secolo, i loro scheletri assemblati divennero una delle maggiori attrazioni dei musei di tutto il mondo. I dinosauri divennero parte della cultura mondiale e rimasero costantemente popolari, specialmente tra il pubblico più giovane. Furono protagonisti di libri bestseller e film di cassetta come Jurassic Park, e ogni nuova scoperta riportata regolarmente sulle prime pagine di giornali e riviste.

Il termine dinosauro è anche usato erroneamente per descrivere ogni grande rettile preistorico, come il pelicosauro Dimetrodonte, gli pterosauri alati, e gli acquatici ittiosauri, plesiosauri, e mosasauri.

L'attuale risveglio di interesse per i dinosauri, iniziato negli anni '70, fu in parte innescato dalla scoperta da parte di John Ostrom del Deinonychus: predatore attivo e feroce forse a sangue caldo (omeotermico), in forte contrasto con la prevalente immagine che si aveva dei dinosauri come rettili pigri e a sangue freddo. Inoltre, la paleontologia dei vertebrati si è globalizzata, con nuove importanti scoperte in regioni prima inesplorate, tra cui Sud America, Madagascar, Antartide e con la scoperta ancor più significativa in Cina di dinosauri pennuti sorprendentemente ben conservati, che hanno ulteriormente rafforzato il legame tra i dinosauri e i loro discendenti viventi, le oltre 9000 specie di moderni uccelli[2]. La diffusa applicazione della cladistica, che analizza rigorosamente le relazioni tra organismi biologici, si è dimostrata estremamente utile nella classificazione dei dinosauri.

 

  

Cos'è un dinosauro?

Definizione

Il superordine o clade "Dinosauria" deve il suo nome allo scienziato inglese Richard Owen nel 1842. Il termine è una combinazione delle parole greche deinos ("terribile" o "spaventosamente grande" o "formidabile") e sauros ("lucertola" o "rettile"). In contrasto con la percezione popolare, il nome fu scelto per esprimere il rispetto di Owen di fronte alle dimensioni e alla maestà di questi animali e non il timore della loro mole o del terribile arsenale di cui erano dotati.

C'è un consenso quasi universale tra i paleontologi sul fatto che gli uccelli sono i discendenti dei dinosauri teropodi.

Tuttavia, gli uccelli sono morfologicamente molto diversi dai rettili loro progenitori e definire gli uccelli "dinosauri avicoli" e tutti gli altri dinosauri "dinosauri non-avicoli" è contorto. Gli uccelli sono sempre uccelli, almeno nell'uso popolare e tra gli ornitologi. È anche tecnicamente corretto, almeno nel più vecchio sistema di classificazione di Linneo, che accetta taxa che escludono alcuni discendenti di un singolo progenitore comune (taxa parafiletici).

Di conseguenza, questo articolo usa il termine "dinosauro" come sinonimo per "dinosauro non avicolo" e "uccello" come sinonimo per "dinosauro avicolo".

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Caratteristiche e comportamento

I dinosauri sono estremamente vari; alcuni erbivori, altri carnivori; alcuni bipedi, altri quadrupedi. Per dettagli sui vari tipi di dinosauri, vedi la classificazione qui sotto.

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Solo una minima percentuale di animali si sono fossilizzati e la maggior parte di questi sono ancora sepolti sottoterra. Di conseguenza, probabilmente non si potranno mai scoprire il più piccolo e il più grande dinosauro non avicolo. Anche tra quelli che sono stati recuperati, per pochissimi è noto lo scheletro completo e sono molto rare anche le tracce di tessuti soffici come la pelle.

Sono quindi inesatte le ricostruzioni di scheletri ottenute confrontando la dimensione e la morfologia delle ossa con ossa di specie simili meglio conosciute; e le ricostruzioni di muscoli e altri organi non sono più che ipotesi istruite.

Benché le dimensioni del più grande e del più piccolo rimarranno probabilmente sconosciute, e benché i confronti tra esemplari noti sia impreciso, è chiaro che in media i dinosauri erano molto grandi. Ma anche per gli standard dei dinosauri, i sauropodi erano giganteschi. I più piccoli sauropodi erano più grandi di qualunque altro essere nel loro habitat e i più grandi erano di un ordine di grandezza maggiore di qualunque altro essere abbia mai camminato sulla Terra.

Il più alto e il più pesante dinosauro di cui sia noto lo scheletro completo è tuttora il Brachiosaurus (ora Giraffatitan) che fu scoperto in Tanzania tra il 1907 e il 1912, ed è ora montato nel Museo Humboldt di Berlino. Era alto 12 m, e probabilmente pesava tra le 30 e le 60 tonnellate. Il più lungo è il Diplodocus che misura 27 m e che fu scoperto nel Wyoming, e montato nel Carnegie Natural History Museum di Pittsburgh nel 1907.

Esistono dinosauri più grandi, ma ne sono state recuperate solo poche ossa. Gli attuali primatisti risalgono tutti a dopo il 1970 e includono il massiccio Argentinosaurus, il cui peso potrebbe essere stato di 80–100 tonnellate; il più lungo, il Supersaurus (40 m); e il più alto, il Sauroposeidon (18 m), che avrebbe potuto raggiungere il sesto piano di una palazzo.

Nessun altro gruppo di animali terrestri si avvicina a queste dimensioni. Il più grande elefante registrato pesava appena 12 tonnellate, e la più alta giraffa era alta appena 6 m. Anche i grandi mammiferi preistorici come l' Indricotherium e il mammut imperiale erano nani in confronto ai giganteschi sauropodi. Solo pochi animali acquatici si avvcinano a tali dimensioni; tra questi la balenottera azzurra è la più grande, arrivando fino a 190 tonnellate e a 33.5 m di lunghezza.

Escludendo i moderni uccelli come il colibrì, i più piccoli dinosauri conosciuti erano circa delle dimensioni di un corvo o di un pollo. Il Microraptor, il Parvicursor e il Saltopus erano tutti di lunghezza inferiore ai 60 cm.

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Comportamento

Il comportamento dei dinosauri non-avicoli sarà sempre un mistero semplicemente perché oggi non ne esiste più nessuno. I paleontologi devono basarsi sulle prove dedotte da tracce fossili, da scheletri in combattimento (Velociraptor e Protoceratops), e da nidi fossilizzati.

Queste evidenze sono molto varie e suggeriscono diversi tipi di comportamenti. Gli erbivori potrebbero aver avuto un significativo comportamento sociale, poiché migravano in grandi branchi analogamente ai mammiferi moderni (ad esempio le specie africane). Una ipotesi sostiene che questo comportamento poteva fornire un sistema di allarme contro taluni predatori. Forse anche i dinosauri carnivori avevano caratteristiche sociali, come accade oggi per i lupi e i grandi felidi. Unità familiari potrebbero avere viaggiato insieme per lunghi periodi in modo da aiutarsi reciprocamente a sopravvivere. Qualunque interpretazione sul comportamento dei dinosauri si basa su speculazioni e promette di causare controversie nel prevedibile futuro.

 

Studio scientifico

 

Campi di studio

I dinosauri sono studiati dai paleontologi. Le specializzazioni includono la scoperta, la ricostruzione e la conservazione dei fossili di dinosauro e l'interpretazione di quei fossili per capire meglio l'evoluzione, la classificazione e il comportamento dei dinosauri.

 

 

Evoluzione

I dinosauri si separarono dal ramo degli arcosauri durante il periodo Triassico.

Il primo dinosauro conosciuto apparve approssimativamente 230 milioni di anni fa, circa 20 milioni di anni dopo l'estinzione di massa del Permiano-Triassico che causò la scomparsa di circa il 70 percento di tutta la varietà biologica del pianeta. Poche linee di dinosauri primitivi si diversificarono rapidamente dopo il Triassico, e di espansero rapidamente fino a riempire la maggior parte delle nicchie ecologiche vacanti.

 

Durante il regno dei dinosauri, che comprese i successivi periodi Giurassico e Cretaceo, ogni animale terrestre più lungo di 1 metro era un dinosauro.

L'Estinzione di massa del Cretaceo terziario, 65 milioni di anni fa, alla fine del Cretaceo, causò l'estinzione di tutti i dinosauri, eccetto il ramo dei teropodi che evolvendosi porteranno alla comparsa dei primi uccelli.

 

Classificazione

I dinosauri sono arcosauri, come i moderni coccodrilli. Questi si differenziano per avere cranio diapside, avendo due fori dove si attaccano i muscoli della mascella, chiamati finestre temporali. Gli uccelli e la maggior parte dei rettili sono diapsidi; i mammiferi, con solo una finestra temporale, sono chiamati sinapsidi; le tartarughe, senza finestra temporale, sono anapsidi. I dinosauri hanno anche denti che crescono da zoccoli, anziché essre estensioni dirette delle ossa mascellari, come pure varie altre caratteristiche. Entro questo gruppo, i dinosauri si differenziano principalmente per la loro andatura. Invece di avere zampe che si estendono lateralmente, come le lucertole e i coccodrilli, le loro zampe si protendono direttamente sotto il loro corpo.

Nella stessa epoca dei dinosauri vivevano molti altri tipi di rettili. Alcuni di questi sono comunemente, ma scorrettamente, considerati dinosauri: tra questi i plesiosauri (che non sono vicini ai dinosauri dal punto di vista evolutivo), e gli pterosauri, che si sono evoluti separatamente da un rettile progenitore nel tardo Triassico.

I dinosauri si dividono in due ordini principali, i Saurischia e gli Ornithischia, sulla base della struttura delle loro anche.

 

Saurischia

I Saurischia (dal greco, significa "bacino di lucertola") sono dinosauri che hanno conservato la struttura delle anche dei loro antenati. Essi includono tutti i Teropodi (carnivori bipedi) e i Sauropodi (erbivori dal collo lungo). Per maggiori dettagli, vedi Saurischia.

 

 

 

Ordine Saurischia

Ornithischia

L'altro ordine dei dinosauri è quello degli Ornithischia (dal greco, col significato di 'bacino d'uccello'; noti anche come Predentata), la maggior parte dei quali erano erbivori quadrupedi. Per maggiori dettagli, vedi Ornithischia.

 

Ordine Ornithischia

 

Area di dibattito

Sangue caldo?

Gli scienziati hanno alimentato un costante e vigoroso dibattito riguardo alla regolazione della temperatura del sangue dei dinosauri: la discussione, resa popolare da Robert T. Bakker si è incentrata dapprima sulla possibilità che vi fosse una tale regolazione, e in seguito sul metodo di regolazione.

Dalla prima scoperta dei dinosauri, i paleontologi ipotizzarono che fossero creature ectotermiche: "terribili lucertole" come il loro nome suggeriva. Questa ipotesi assiomatica implicava che i dinosauri fossero per lo più organismi lenti e pigri, confrontabili con i moderni rettili, che hanno bisogno del sole per riscaldare i loro corpi. Tuttavia, diverse scoperte successive misero in discussione questo punto di vista: il ritrovamento di dinosauri in territori dal clima freddo, di dinosauri polari in Australia, dove sopportavano sei mesi di inverno gelido e scuro, la scoperta di dinosauri piumati le cui piume fornivano una regolazione per isolamento e infine l'analisi, nelle ossa di dinosauro, di strutture dei vasi sanguigni che sono tipiche degli organismi endotermici. Tutte queste scoperte confermarono la possibilità che alcuni dinosauri regolassero la loro temperatura corporea con metodi biologici interni, in alcuni casi parzialmente aiutati dalla loro ampia massa corporea. Le strutture scheletriche suggeriscono per i teropodi e altre creature stili di vita attivi, più compatibili con un sistema cardiovascolare endotermico. I sauropodi mostrano invece meno caratteri endotermici. Forse alcuni dinosauri erano endotermici e altri no. La discussione scientifica sui dettagli continua, sebbene molti paleontologi ora concordino sul fatto che i sistemi endotermici sono più probabili.

Per complicare questo dibattito, il "sangue caldo" può essere mantenuto con più di un meccanismo. La maggior parte delle discussioni sull'endotermia dei dinosauri li confronta con il tipico uccello o mammifero, che consuma energia per alzare la temperatura corporea al di sopra della temperatura ambiente. I piccoli uccelli e i mammiferi possiedono anche qualche tipo di isolamento, come grasso, pelliccia o piume, per ridurre la perdita di calore. Tuttavia, i grandi mammiferi, come gli elefanti, devono affrontare un problema diverso poiché il rapporto tra la loro superficie corporea e il loro volume è particolarmente piccolo (principio di Haldane).

 

Considerando animali via via più grandi, si nota che l'area della loro superficie cresce più lentamente rispetto al loro volume; a un certo punto, la quantità di calore disperso per irradiazione attraverso la pelle scende al disotto della quantità di calore prodotta all'interno del corpo, costringendo così gli animali ad usare metodi addizionali per evitare il surriscaldamento. Nel caso degli elefanti, essi non hanno pelliccia, hanno grandi orecchie che aumentano la loro superficie corporea, e mostrano anche un adattamento comportamentale, come usare la proboscide per spruzzarsi di acqua e immergersi nel fango. Questi comportamenti aumentano il raffreddamento per evaporazione.

Presumibilmente, i grandi dinosauri hanno dovuto fronteggiare la stessa situazione: la loro dimensione suggerisce che disperdessero calore in modo relativamente lento, e quindi avrebbero potuto essere grossi endotermi, animali che sono più caldi dell'ambiente circostante a causa della loro dimensione, e non grazie ai particolari adattamenti messi in atto da mammiferi e uccelli.

 

 

Dinosauri piumati e la connessione con gli uccelli

Articolo principale: Dinosauri piumati

Archaeopteryx, può retrospettivamente essere considerato il primo esempio di "dinosauro piumato". Esso fu scoperto nel 1861 nel calcare litografico di Solnhofen, nella Germania meridionale, che è un Fossil-Lagerstätte, ovvero un giacimento fossilifero che permette la conservazione eccezionale anche delle parti molli degli organismi. Archaeopteryx è un fossile di transizione, con caratteristiche chiaramente intermedie tra quelle dei moderni rettili e uccelli.

 

Portato alla luce solo due anni dopo della pubblicazione del famoso testo L'origine delle specie di Darwin, la sua scoperta diede vigore al dibattito, allora nascente, tra i propugnatori della biologia evoluzionistica e il creazionismo. Questo uccello primitivo è così simile a un dinosauro che, senza un'evidente impronta delle penne nella roccia circostante, i resti sarebbero stati facilmente scambiati per quelli di piccoli dinosauri come Compsognathus.

A partire dal 1990, sono stati scoperti diversi dinosauri piumati, rafforzando l'idea della stretta relazione tra i dinosauri e gli uccelli. La maggior parte di questi esemplari erano originari della provincia di Liaoning nella Cina nordorientale, che faceva parte nel Cretaceo di un continente insulare. Le piume si erano conservate anche in questo caso per effetto delle particolari condizioni di fossilizzazione. È quindi possibile che i dinosauri possano essere stati dotati di piume anche in altre parti del mondo, anche se le piume non si sono conservate.

I dinosauri piumati scoperti finora includono Sinosauropteryx, Protarchaeopteryx, Caudipteryx, Beipiaosaurus, Dilong e Jinfengopteryx, che provengono tutti dalla formazione Yixian della Cina settentrionale. La famiglia dei dromeosauridi in particolare sembra essere stata riccamente piumata e almeno un dromeosauride, il Cryptovolans, potrebbe essere stato in grado di volare. Qualche anno fa, inoltre, è stato scoperto uno strano fossile di Microraptor che dimostra come questo piccolo dinosauro possedesse addirittura quattro "ali", probabilmente adatte al volo, a testimonianza del fatto che vi furono molteplici vie evolutive verso gli spazi aerei da parte dei dinosauri.

Poiché le penne sono spesso associate con gli uccelli, i dinosauri piumati sono spesso additati come l'anello mancante tra i dinosauri e gli uccelli. Tuttavia, l'associazione di molte caratteristiche dello scheletro che i due gruppi hanno in comune è il collegamento più importante per i paleontologi. Inoltre, è sempre più chiaro che una relazione tra gli uccelli, i dinosauri e l'evoluzione del volo è più complessa di quanto si fosse ritenuto in passato. Per esempio, mentre un tempo si credeva che gli uccelli si fossero semplicemente evoluti dai dinosauri e avessero poi seguito una strada evolutiva indipendente, alcuni scienziati oggi ritengono che alcuni dinosauri, come i dromeosauri, possano in effetti essersi evoluti dagli uccelli, perdendo la capacità di volare ma conservando le piume.

  

Teorie sull'estinzione

L'estinzione dei dinosauri terrestri è uno degli enigmi più intriganti della paleontologia. Solo dopo il 1980 la natura di questa estizione divenne chiara. La prima teoria proposta da Walter Alvarez collegava l'estinzione di massa alla fine del periodo Cretaceo ad un impatto meteorico risalente a circa 65.5 milioni di anni fa, basandosi sull'aumento dei livelli di iridio riscontrati negli strati geologi relativi a quel periodo. La maggior parte degli indizi oggi indica che un bolide di 10 chilometri di diametro colpì la penisola dello Yucatán 65 milioni di anni fa, scavando il cratere di Chicxulub, che ha un diametro di oltre 170 chilometri, e causando l'estinzione dei dinosauri e di molte altre forme di vita. Gli scienziati discutono ancora se i dinosauri fossero già in declino oppure fossero in piena salute prima dell'arrivo del meteorite.

Sebbene non sia possibile determinare la rapidità dell'estinzione dai soli reperti fossili, gli ultimi modelli suggeriscono che l'estinzione fu estremamente rapida. Sembra che essa sia stata causata dal calore causato dall'impatto del meteorite e dalla materia espulsa dal cratere e dispersa nell'atmosfera intorno alla Terra. Altre teorie collegano l'estinzione con l'aumentata attività vulcanica, che avrebbe ridotto il livello di ossigeno nell'atmosfera e abbassato la temperatura.

Come i dinosauri altri gruppi di animali si estinsero nello stesso periodo, tra cui ammoniti, mosasauri, plesiosauri, pterosauri, tartarughe erbivore e coccodrilli, la maggior parte delle specie di uccelli e molti gruppi di mammiferi.

 

Indizi di dinosauri non-avicoli nel Cenozoico

È stato sostenuto che fossili rinvenuti ad El Ojo, in Sud America, rappresentino resti di dinosauri non-avicoli sopravvissuti all'estinzione e ancora fiorenti nell'epoca del Paleocene. Ci sono anche altri sporadici proclami di dinosauri fossili post-Cretacei (tra cui un ritrovamento molto dubbio di uova di dinosauro del successivo periodo Eocene). Certamente non è improbabile che qualche sparso gruppo di alcune specie di dinosauri (presumibilmente piccoli) sia sopravvissuto almeno qualche centinaio di anni dopo l'estinzione di massa, ma le prove ora inducono ad interpretare i ritrovamenti di El Ojo (e la maggior parte degli altri analoghi) come fossili del Cretaceo che hanno contaminato gli strati del Paleocene.

Tuttavia, si ritiene tuttora plausibile che alcune popolazioni di dinosauri possano essere sopravvissuti all'estinzione di massa isolati in Antartide, dove sarebbero poi stati uccisi dai cambiamenti del clima.

 

Riportare alla vita i dinosauri

Sono state elaborate molte congetture circa l'effettiva possibilità tecnologica di riportare alla vita i dinosauri. L'idea proposta nel libro di Michael Crichton Jurassic Park di usare il sangue prelevato da una zanzara fossile racchiusa nell'ambra dal tempo dei dinosauri e poi riempire le lacune con geni di rana per creare il DNA di un dinosauro, è probabilmente impossibile.

Per due volte, scienziati hanno dichiarato di aver estratto con successo il DNA da dinosauri fossili, ma in entrambi i casi successivi approfondimenti non hanno confermato tale risultato (Wang et al., 1997). Tuttavia, è stato possibile ricostruire un peptide visuale di un (teorico) dinosauro, usando metodi di ricostruzione analitica filogenetica su sequenze di geni di specie correlate ancora viventi (rettili e uccelli) (Chang et al., 2002).

 

Storia

Fossili di dinosauro sono noti da millenni, benché la loro vera natura non fosse stata riconosciuta: i cinesi li consideravano ossa di dragone, mentre gli europei credevano che fossero i resti di giganti e altre creature uccise durante il Diluvio Universale. La prima specie di dinosauro ad essere identificata e a cui sia stato attribuito un nome è l'Iguanodonte, scoperto nel 1822 dal geologo inglese Gideon Mantell, che riconobbe le somiglianze tra i suoi fossili e le ossa della moderna iguana. Due anni dopo, il rev. William Buckland, professore di geologia all'Università di Oxford, divenne la prima persona a descrivere un dinosauro in una pubblicazione scientifica: in questo caso, si trattò del Megalosaurus bucklandii, rinvenuto vicino ad Oxford. Lo studio di queste "grandi lucertole fossili" divenne di grande interesse per gli scienziati europei e americani e nel 1842 il paleontologo inglese Richard Owen coniò il termine "dinosauro". Egli riconobbe che i resti che erano stati trovati fino ad allora (Iguanodon, Megalosaurus e Hylaeosaurus) avevano un certo numero di caratteristiche in comune, così decise di presentarli come un gruppo tassonomico distinto.

Col supporto del Principe Albert di Saxe-Coburg-Gotha, marito della Regina Vittoria, Owen fondò il Museo di Storia Naturale di South Kensington, a Londra, per mostrare la collezione nazionale di fossili di dinosauro e altri reperti biologici e geologici.

Nel 1858 il primo dinosauro americano conosciuto fu scoperto nei pozzi di marna della cittadina di Haddonfield, nel New Jersey (benché altri fossili fossero già stati scoperti, la loro natura non era stata identificata). La creatura fu chiamata Hadrosaurus foulkii, dal nome dello scopritore, William Parker Foulke. Fu una scoperta estremamente importante: l'Hadrosaurus fu il primo scheletro di dinosauro quasi completo mai rinveuto e si trattava chiaramente di una creatura bipede. Questa fu una scoperta rivoluzionaria, visto la maggior parte degli scienziati riteneva che i dinosauri si muovessero su quattro zampe come le lucertole. Le scoperte di Foulke fecero esplodere la mania dei dinosauri negli Stati Uniti, chiaramente esemplificata dalla fiera rivalità tra Edward Drinker Cope e Othniel Charles Marsh, che entrarono in competizione per superarsi l'un l'altro nello scoprire nuovi dinosauri in quella che fu chiamata la "guerra delle ossa". La faida durò per circa 30 anni e terminò solo nel 1897 quando Cope morì dopo aver speso tutto il suo patrimonio nella caccia ai dinosauri. Marsh vinse la contesa grazie al migliore supporto economico che ricevette attraverso lo US Geological Survey. La collezione di Cope si trova ora al Museo Americano di Storia Naturale di New York, mentre quella di Marsh è esposta al "Museo Peabody di Storia Naturale" alla Yale University.

Da allora, la ricerca dei dinosauri è stata portata su tutti i continenti della Terra, compresa l'Antartide, dove il primo dinosauro, un anchilosauro nodosauride, fu scoperto sulla Ross Island nel 1986. Tuttavia fu solo nel 1994 che un dinosauro antartico, il Cryolophosaurus ellioti, fu formalmente denominato e descritto in una pubblicazione scientifica. Attualmente i siti di maggior interesse includono il Sud America (specialmente il Cile) e la Cina, che ha prodotto molti dinosauri piumati eccezionalmente ben conservati.

 

Nella cultura popolare

I dinosauri furono una forma di vita di grande successo per 150 milioni di anni; tuttavia, più del loro successo, è la loro estinzione che è entrata a far parte della cultura umana. Perciò dinosauro è talvolta usato come una metafora per persone e cose che sono percepite come datate o non più in linea con il pensiero attuale, e quindi meriterebbero di essere estinte. Ad esempio, il movimento punk descriveva i gruppi rock "progressive" che li avevano preceduti come "dinosaur groups". Talvolta i movimenti sociali decentralizzati hanno descritto i governi centrali o le grandi imprese come dinosauri.

I dinosauri hanno catturato a lungo la fantasia del pubblico e in particolare i bambini ne sono affascinati. Ne è testimonianza il grande numero di dinosauri nelle opere di narrativa; in particolare i libri di Arthur Conan Doyle del ciclo "Il Mondo Perduto" e il libro di Michael Crichton Jurassic Park. In Jurassic Park i dinosauri entrano in contatto con gli esseri umani dopo essere stati resuscitati geneticamente. Nel 1993 dal romanzo venne tratto un film che divenne immediatamente un grande successo.

Anche agli albori della cinematografia un dinosauro poteva diventare una star del cinema come fu il caso, nel 1914 di Gertie il Dinosauro del pioniere dell'animazione Winsor McCay. Film successivi utilizzarono una "licenza artistica" e mostrarono umani come contemporanei dei dinosauri. Ad esempio La vendetta di Gwangi (1969) e Un milione di anni fa (1966) (con una famosa apparizione di Raquel Welch in un bikini di pelliccia). Ray Harryhausen diede vita ai dinosauri in entrambi i film utilizzando modelli animati.

I dinosauri sono spesso anche argomento televisivo in popolari documentari e libri di divulgazione scientifica. Sono inoltre un tema comune nella popolare strscia comica Calvin and Hobbes. Vedi anche Lista di dinosauri fantastici.

 

 

Riferimenti (in inglese)

 

 

 

 

 

Notiziario sull'Origine del Petrolio

Dott. Geologo Umberto Giongrandi

Scuola Nunziatella

Catania,  Giugno 2007

 

 

  

Il petrolio e il carbone sono chiamati “combustibili fossili” perché si crede si siano formati dai residui di piante cresciute molti secoli fa. Sembra che il materiale organico delle piante sepolte, non più a contatto con l’ossigeno atmosferico che avrebbe permesso la normale decomposizione, si trasformasse in idrocarburi. La grande pressione e le temperature elevate sotto la superficie terrestre, nel corso di molti millenni, sono probabilmente i fattori essenziali che hanno contribuito alla formazione del petrolio e del carbone.

 

 

Formazione del petrolio

 

 

 

Il petrolio si forma sotto la superficie terrestre per decomposizione di organismi marini e di piante che crescono sui fondali oceanici, oppure, in misura minore, di organismi terrestri, poi trasportati in mare dai corsi d'acqua. I resti della decomposizione si mescolano con le sabbie finissime e con il limo del fondo del mare, in zone non caratterizzate da forti correnti, formando sedimenti ricchi di materiali organici.

 

Il fenomeno ebbe inizio molti milioni di anni fa, quando esisteva un'abbondante fauna marina, e continua ancora oggi. I sedimenti depositati sul fondo degli oceani, accrescendo il loro spessore e dunque il loro peso, sprofondano nel fondale marino; a mano a mano che altri sedimenti si accumulano, la pressione su quelli sottostanti aumenta considerevolmente e la temperatura si alza di diverse centinaia di gradi. Il fango e la sabbia si induriscono trasformandosi in argillite e arenaria, il carbonio precipita, le conchiglie si induriscono trasformandosi in calcare, mentre i resti degli organismi morti si trasformano in sostanze più semplici composte da carbonio e idrogeno, gli idrocarburi appunto, costituendo il petrolio greggio e il gas naturale.

 

Il petrolio ha densità minore dell'acqua salmastra che riempie gli interstizi dell'argillite, della sabbia e delle rocce di carbonati che costituiscono la crosta terrestre: tende dunque a risalire verso la superficie, passando dai microscopici pori dei più grossi sedimenti sovrastanti.

 

 

 

Frequentemente il petrolio e il gas naturale incontrano uno strato di argillite impermeabile o di roccia più compatta, che impedisce la salita: rimangono dunque bloccati e danno origine a un giacimento che viene detto "trappola". Generalmente, la maggiore quantità del petrolio che si forma non incontra impedimenti, e risale lentamente verso la superficie terrestre o il fondale marino, creando giacimenti superficiali; questi giacimenti comprendono anche laghi bituminosi, e gas naturale che sbocca spontaneamente dalla superficie terrestre.

 

 

Formazione del carbon fossile

Combustibile solido di origine vegetale. Nelle passate ere geologiche, in particolare nel Carbonifero (345-280 milioni di anni fa), gran parte della superficie terrestre era occupata da paludi in cui cresceva una vegetazione lussureggiante che comprendeva molte varietà di felci, alcune grandi come alberi. Man mano che morivano, le piante venivano sommerse dall'acqua: la materia organica dunque non si decomponeva, ma cominciava a subire un lento processo di carbonizzazione, una particolare forma di fossilizzazione consistente nella perdita graduale e continua di atomi di idrogeno e di ossigeno, con il conseguente accumulo di un'alta percentuale di carbonio. In tal modo si formarono i primi giacimenti di torba, ricoperti col passare del tempo da strati di terreno più o meno spessi. In migliaia e milioni di anni la pressione degli strati sovrastanti, i sommovimenti della crosta terrestre e, talvolta, il calore dei vulcani compressero e compattarono gli originari depositi di torba, trasformandoli progressivamente in carbone.

 

I diversi tipi di carbon fossile vengono classificati secondo la loro età, e quindi secondo il loro contenuto percentuale di carbonio. La torba, che rappresenta il primo stadio della carbonizzazione, ha un basso contenuto di carbonio e un alto grado di umidità. Il contenuto di carbonio è maggiore nella lignite, che costituisce lo stadio immediatamente precedente il carbon fossile vero e proprio, rappresentato dal litantrace, che contiene ancor più carbonio, e che quindi ha un potere calorifico relativamente alto, e dall'antracite, che ha il massimo contenuto di carbonio e il potere calorifico maggiore. Se sottoposto a pressione e calore ulteriori, il carbon fossile può trasformarsi in grafite, che è praticamente carbonio puro. Altri componenti del carbon fossile sono alcuni idrocarburi volatili, zolfo e azoto, oltre ai minerali che residuano dalla combustione sotto forma di cenere.

 

Origine del petrolio

 

Il petrolio è la principale fonte energetica di tutto il pianeta capace di condizionare l'intera economia mondiale.
L'olio di roccia, o petrolio, richiede per la sua formazione tempi lunghissimi ed è costituito da una miscela di circa 350 idrocarburi.
Gli idrocarburi sono composti formati da idrogeno e carbonio con altri elementi presenti in piccole percentuali come ossigeno, zolfo, azoto.
La sua formazione deriva dalla decomposizione di organismi animali e vegetali in ambiente privo di ossigeno (anaerobico) che si sono depositati sul fondo di bacini poco profondi, come lagune, estuari, paludi costiere.
Il petrolio, una volta formato, si accumula in rocce serbatoio che contengono stratificati acque salmastre in basso, petrolio e gas metano in alto.
All'interno di queste rocce la pressione può raggiungere le 900 Atmosfere e la temperatura i 150°C.


Circa il 60% del petrolio scoperto si è formato tra 120 e 80 milioni di anni fa.
La formazione del petrolio è da mettere in relazione alla teoria della tettonica a placche, secondo la quale la litosfera, dello spessore medio di 100 Km è formata da diverse placche che si muovono galleggiando sul sottostante mantello, costituito da magma fuso. All'interno del mantello, nel magma, si verificano dei movimenti convettivi. Dal nucleo, a circa 2900 Km di profondità, alla litosfera, il magma risale e fuoriesce da spaccature della crosta terrestre chiamate "dorsali oceaniche". Dalla litosfera discende verso il basso nelle strutture dette "zone di subduzione".
Dalla parte più profonda del mantello, hanno origine i "pennacchi caldi" (hot plume), formati da magma in risalita che origina nella crosta terrestre, gli hot spot o punti caldi.
Le Hawaii, Tahiti e l'isola di Pasqua, sono Hot spot nell'Oceano Pacifico; i "plateau", sono colate di lava basaltica, dovuti alla risalita dei pennacchi, che possono dare origine sia ad altopiani sottomarini che ad altopiani sulla parte continentale della crosta, come l'altopiano del Deccan, in India.
Tra 125 e 120 milioni di anni, nel periodo Cretaceo, si è verificato un episodio di "superpennacchio", con la risalita del più grande pennacchio conosciuto che risalì sulla litosfera oceanica espandendosi per migliaia di chilometri.
Tracce di questo evento si possono ritrovare nel Pacifico, nell'Oceano Indiano, nell'Atlantico meridionale e nel Mar delle Antille.
In conseguenze a questo fenomeno si verificò un sollevamento del fondo oceanico con un aumento del livello marino di 250 m rispetto all'attuale ed un aumento di temperatura di circa 100C dovuto all'immissione di anidride carbonica da parte del magma. Questo "effetto serra naturale", permise un grande sviluppo di plancton nelle acque poco profonde che ricoprivano i continenti che dette origine alla formazione delle rocce madri del petrolio.
Il disegno mostra un bacino dove si forma il petrolio: i resti di organismi animali e vegetali si depositano, l'ossigeno si disperde, il carbonio e l'idrogeno formano gli idrocarburi che danno origine alla roccia madre.


Le alte pressioni e temperature permettono la formazione del petrolio che si accumula nella roccia serbatoio.
La roccia madre del petrolio si formò circa 95 milioni di anni fa in diverse parti del nostro pianeta, compresa la zona dove si è formata l'Italia.
Il petrolio si è potuto accumulare e conservare là dove non ci sono stati grandi sconvolgimenti geologici, per esempio negli Stati Uniti, dove dal 1859 a oggi sono stati scavati 700.000 pozzi, negli Urali, nella Siberia, nel Mare del Nord e nel Medio Oriente.
I bacini di formazione di petrolio in Italia hanno subito tali e tante frammentazioni che i giacimenti risultano troppo piccoli per essere economicamente vantaggiosi. Depositi si trovano nel delta del Po, in Basilicata e in Sicilia meridionale.

              

 

Classificazione

 

Tutti i tipi di petrolio sono costituiti principalmente da una miscela di idrocarburi (sostanze chimiche organiche, le cui molecole sono formate esclusivamente da atomi di carbonio e di idrogeno, variamente legati fra loro), anche se solitamente contengono anche zolfo, in quantità variabile dallo 0,1% al 5% circa, e ossigeno. I costituenti del petrolio sono liquidi e solidi, in varia percentuale: la consistenza dei derivati è dunque molto variabile, e va da liquidi fluidi, come la benzina, a liquidi densi, come il bitume, spesso di difficile manipolazione. Nel petrolio si trovano disciolte anche quantità rilevanti di particelle gassose, specialmente quando il giacimento petrolifero è associato a un giacimento di gas naturale.

  

Per comodità si distinguono tre classi principali di petroli, a seconda del tipo di idrocarburo prevalente: i petroli a base paraffinica, costituiti prevalentemente da paraffine (idrocarburi a catena aperta saturi, detti anche alcani); quelli a base naftenica, costituiti prevalentemente da nafteni (idrocarburi a catena chiusa saturi, detti anche cicloalcani); e quelli a base mista, nei quali le percentuali dei due tipi precedenti di idrocarburi sono pressoché uguali.

Molto più rari e pregiati sono i petroli della 'quarta classe', detti a base aromatica perché costituiti prevalentemente da idrocarburi aromatici (formati da uno o più anelli benzenici, detti anche areni).

 

Raffinazione

Una volta estratto, il petrolio viene trattato con sostanze chimiche e calore, per eliminare l'acqua e le particelle solide in esso contenute, e per separare il gas naturale residuo; in seguito è immagazzinato in serbatoi di smistamento, da dove viene trasportato alle raffinerie mediante tubazioni continue (oleodotti), o con navi opportunamente attrezzate (navi cisterna, o petroliere), o con speciali autoveicoli (autocisterne) e carri ferroviari (carri cisterna).

 

Distillazione

La distillazione rappresenta la prima fase della raffinazione del greggio. Il petrolio inizia a vaporizzare a una temperatura leggermente inferiore ai 100 °C: prima si separano gli idrocarburi a più basso peso molecolare, mentre per distillare quelli a molecole più grandi sono necessarie temperature via via crescenti. Il primo materiale che si estrae dal petrolio greggio è la frazione destinata a diventare benzina, seguita dal gasolio e dal cherosene. Nelle vecchie raffinerie, il rimanente veniva trattato con soda o potassa caustica e con acido solforico, e quindi distillato in corrente di vapore, ottenendo oli combustibili e oli lubrificanti dalla parte superiore della colonna di distillazione, e paraffina solida e asfalto da quella inferiore.

 

Reforming

Reforming è il processo, costituito da una serie di complesse reazioni chimiche, che ha per scopo l'aumento della resa in benzina della distillazione, mediante la scissione delle molecole di frazioni pesanti del petrolio greggio e la loro successiva ricombinazione in molecole di frazioni più leggere. Il passaggio principale del processo di reforming è il cracking, ovvero la rottura dei legami fra atomi di carbonio, con la generazione di radicali alchilici (alchilazione), che a loro volta si ricombinano per isomerizzazione, polimerizzazione e deidrogenazione.

Percentuale dei Prodotti

Nel 1920 i prodotti ricavati dal petrolio greggio erano: benzina (26%), cherosene (13%), gasolio e oli combustibili leggeri (48%), oli combustibili pesanti (13%). Negli anni più recenti, la resa del petrolio si è modificata in: minimo 50% benzina, 7% cherosene, 21% gasolio e oli combustibili, poco meno del 10% oli lubrificanti e circa il 12% residui pesanti.

 

Produzioni e Riserve

Il petrolio greggio è forse la materia prima più versatile in assoluto. Alla fine degli anni Novanta nel mondo si producevano circa 9 milioni di tonnellate di petrolio al giorno; l'Arabia Saudita, con il 13,4% del totale, è il maggiore produttore mondiale, seguita dalla Russia, dagli Stati Uniti, dall'Iran, dalla Cina, dal Messico, dal Venezuela, dalla Norvegia, dal Regno Unito e dagli Emirati Arabi Uniti. I principali consumatori di petrolio sono di gran lunga gli Stati Uniti, che consumano quasi il quadruplo del secondo paese in classifica, il Giappone; fanno seguito la Cina, la Germania, la Russia, la Corea del Sud, la Francia, l’Italia, il Messico e il Brasile. Undici paesi produttori di petrolio sono raggruppati nell’OPEC (Organization of Petroleum Exporting Countries).

 

 

 

PRINCIPALI PRODUTTORI DI PETROLIO

(prodotto greggio, in migliaia di t)

 

1995

1996

1997

Arabia S.

399.915

390.300

399.333

USA

330.830

319.732

318.220

Russia

305.107

301.214

304.000

Iran

179.394

182.600

183.995

Norvegia

134.617

156.804

152.491

Cina

150.044

155.800

160.741

Messico

136.460

148.454

157.846

Venezuela

144.862

146.152

157.586

Gran Bretagna

121.794

131.678

119.639

Em. Arabi

103.209

103.848

103.820

Kuwait

100.920

100.870

100.877

Nigeria

92.130

92.805

93.640

Canada

88.969

91.300

96.569

Indonesia

73.421

73.969

74.059

Libia

67.299

69.400

67.730

Oman

42.324

44.019

44.915

Egitto

44.530

42.837

-

Argentina

35.888

40.311

42.837

Brasile

34.907

39.401

42.191

Iraq

36.089

36.260

56.502

 

 

 

 

 

Principali Paesi produttori di Petrolio

 

 

Greggio

È detto greggio o grezzo il petrolio così come esso viene estratto dai giacimenti, cioè prima di subire qualsiasi trattamento teso a trasformarlo in successivi prodotti lavorati.

È un liquido denso di colore marrone scuro o verdastro e, dal punto di vista chimico, è un'emulsione della parte utile - gli idrocarburi - con acqua ed altre scorie. Il colore risulta essere più scuro nei greggi che presentano idrocarburi con peso molecolare medio più elevato. Al peso molecolare medio dei componenti sono legate anche la sua densità e la sua viscosità, in quanto più elevato risulta il PM medio più il greggio risulta denso e viscoso. 

In percentuale, è composto al 85% circa da carbonio, 13% circa da idrogeno e per restante 2% circa da ossigeno, azoto e da elementi metalli, sia combinati con i composti organici, sia in sali disciolti in tracce d'acqua (i più frequenti sono nichel, vanadio e molibdeno). Gli idrocarburi che lo compongono sono prevalentemente alcani, lineari o ramificati, presenti anche sottoforma di cicloalcani, e aromatici (in quantità minore ).

L'acqua e le scorie minerali sono le prime ad essere separate, prima di inviare il pertolio alla raffinazione, principalmente tramite distillazione. Per eliminare lo zolfo, il grezzo viene sottoposto ad un trattamento di desolforazione.

 

Campo petrolifero

Un campo petrolífero è una zona con abbondanza di pozzi dai quali si estrae petrolio dal sottosuolo. Poiché le formazioni sotterranee che contengono petrolio si estendono in zone molto grandi, anche grandi varie centinaia di chilometri, uno sfruttamento completo comprende vari pozzi sparsi in un'area estesa. Inoltre vi possono essere pozzi di esplorazione che investigano i limiti del giacimento e oleodotti per il trasporto del petrolio.

Poiché un campo petrolífero si trova parecchio lontano dalla civiltà, stabilirlo può essere un compito estremamente complicato, soprattutto per la logistica. Ad esempio, i lavoratori che vi lavorano per mesi o anni richedono abitazioni. Così gli ospedali e l'equipaggiamento richiedono elettricità ed acqua. Le tubazioni in zone fredde devono essere riscaldate. Un ecceso di gas naturale è deve esser bruciato se non se ne fa uso, così che si necessita di un forno e tubazioni per trasportarlo dal pozzo al forno.

Così il tipico campo petrolífero sembre una piccola città autosufficiente in mezzo ad un paesaggio puntellato da torri di perforazione (oil derricks) e pompe conosciute come nodding donkeys a causa del loro braccio in movimento.

Varie imprese, come Bechtel e Halliburton, hanno organizzazioni specializzate nella costruzione in grande scala dell'infrastruttura necessarie per mettere in opera un campo economicamente sfruttabile.

I campi petroliferi situati sotto il mare sono sfruttati tramite apposite piattaforme. Una piattaforma puo' accogliere petrolio e gas naturale tramite condotte da svariati pozzi situati nel raggio anche di diversi kilometri. Il petrolio o il gas naturale estratto possono o meno subire un primo trattamento sulla piattaforma per poi essere esportato tramite condotte a impianti situati sulla terraferma quali per esempio raffinerie. A giacimenti di petrolio e' quasi sempre associato del gas naturale. Oggigiorno, per aumentare la produttivita' di un giacimento, il gas naturale puo' essere re-iniettato in un pozzo chiamato di iniezione. Alcune compagnie petrolifere iniettano acqua ad alta pressione allo stesso fine in luogo di gas naturale.

Esistono più di 40.000 campi petroliferi in tutto il globo, in terra come in mare. Il maggiore è il Ghawar in Arabia Saudita e il Great Burgan in Kuwait, con più di 60 miliardi di barili (10 km³) stimati ciascuno. La maggior parte dei campi petroliferi sono molto più piccoli. Secondo il US Department of Energy (Energy Information Administration), nel 2003 gli USA da soli avevano più di 30.000 campi.

Nell'epoca moderna, la localizzazione e le riserve conosciute dei campi petroliferi sono un fattore chiave in molti conflitti geopolitici.

 

 

Giacimento Brent ( Mare del Nord )

 

Brent è il nome di un giacimento di petrolio scoperto nel 1971 nel mare del Nord al largo di Aberdeen, (Scozia), il cui sfruttamento è iniziato nel 1976. Il termine brent caratterizza oggi un petrolio molto leggero, risultato dell'unione della produzione di 19 campi petroliferi situati nel mare del Nord.

Malgrado una produzione limitata, il brent serve da petrolio grezzo di riferimento a livello mondiale. Il suo prezzo determina quello del 60 % del petrolio estratto nel mondo.