L’interno della terra

Pubblicità

Sharing is caring!

Pubblicità

di Elena Roma

Lo studio delle onde sismiche ha messo in luce la presenza di 3 involucri concentrici all’interno della Terra: la crosta, il mantello e il nucleo. Esistono però delle discontinuità, cioè delle superfici di separazione tra materiali con proprietà chimico-fisiche differenti, il cui attraversamento produce delle variazioni significative nella propagazione delle onde sismiche.

La crosta:

La crosta è separata dal mantello dalla discontinuità di Mohorovicic. Ciò lo si è potuto osservare dallo studio delle onde P. Durante un terremoto, se la stazione che registra l’arrivo delle onde è vicina all’ipocentro, le prime onde ad arrivare sono le onde P dirette, seguite dalla P rifratte. Nel caso che la stazione sia, invece, piuttosto lontana dall’ipocentro, le prime onde ad arrivare saranno le onde P rifratte e poi quelle dirette. Tenendo conto che i due tipi di onde viaggiano all’incirca alla stessa velocità (nella crosta V = 6.5 km/s), questo fenomeno si può spiegare solo ipotizzando l’esistenza di una discontinuità tra la crosta e il mantello. Le onde P rifratte che incontrano questa discontinuità (a circa 30 km di profondità) non viaggiano più a 6.5 km/s, ma alla velocità delle onde P nel mantello (8 km/s), così, anche percorrendo più spazio, arrivano prima delle P dirette.

Vi sono due tipi fisicamente diversi di crosta:

  • La crosta continentale: ha uno spessore medio di 30 km e gli strati che la costituiscono variano molto, ma si possono comunque suddividere in 2 strati fondamentali separati dalla discontinuità di Conrad:

    • Strato superiore granitico: formato da grandi masse di graniti e granodioriti, avvolte da rocce metamorfiche sia con alto che con basso grado di metamorfismo;

    • Strato inferiore basaltico: formato da estesi corpi di rocce intrusive di composizione da acida a basica, circondati da magmatiti e inclusi in particolari rocce metamorfiche di altissimo grado;

  • La crosta oceanica: ha uno spessore medio di 8-10 km ed è costituita principalmente da 4 strati:

    • Strato 1: Vm = 2.0 Km/s, Sm = 0.5 Km, costituito da sedimenti;

    • Strato 2: Vm = 5.1 Km/s, Sm = 1.7 km, costituito da basalti;

    • Strato 3: Vm = 6.7-7.1 Km/s, Sm = 4.8 km;

    • Strato 4: Vm = 8.1 Km/s.

Lo spessore complessivo della crosta oceanica non è ben definito, ma varia di molto: lungo la dorsale medio-atlantica è di solo 3 Km, sotto le alpi è di 55 Km.

Il mantello:

Più ci si allontana con le stazioni che ricevono le onde sismiche dall’ipocentro, più queste avranno viaggiato in profondità, anche nel mantello. Esprimendo la distanza ipocentro-stazione non più in Km, ma in gradi, si è osservato che ai 103° si ha una zona d’ombra in cui non si registrano più arrivi né di onde P né di onde S. Ai 142° le onde P ricompaiono, ma le S continuano a non esserci. Le P qui, però, arrivano con 4 minuti di ritardo rispetto al tempo calcolato dall’ultima apparizione ai 103°. Questo rallentamento può spiegarsi con l’esistenza della discontinuità di Gutenberg a 2900 Km di profondità che separa il mantello dal nucleo. La zona inferiore del mantello ha velocità di 14 Km/s, mentre il nucleo di 8 Km/s, così le onde P subiscono un rallentamento e una doppia rifrazione che le fa scomparire a 103° e ricomparire a 142°. L’assenza delle one S, anche ai 142° indica la natura fluida della parte esterna del nucleo.

Il nucleo:

Abbiamo quindi stabilito la natura fluida del nucleo esterno.
L’esame più accurato ha rilevato deboli oscillazioni tra 110° e 169°: sono onde P che sono penetrate nella parte interna del nucleo, più veloce (V = 11.6 Km/s) e che hanno subito 2 nuove rifrazioni. Esiste infatti la discontinuità di Lehman a 5000 Km di profondità che separa il nucleo esterno, fluido, da quello interno, solido.

L’ipotesi che la parte più in terna del nucleo sia costituita da materiali solidi viene anche da un’osservazione sulla densità terrastre. Essa è in totale di 5.52 g/cm3: quella della crosta è di 2.7-3.0 g/cm3, quella del mantello è di 3.3 g/cm3, in quello superiore, e 5.6 g/cm3, in quello inferiore. Per compensare la differenza occorre che il nucleo abbia densità medio di 13.5 g/cm3: si suppone quindi che il nucleo sia formato da sideriti (leghe di ferro e nichel) che spiegherebbero anche la presenza del campo gravitazionale terrestre.

I meteoriti:

Per arrivare a ciò si sono studiate le meteoriti che possono essere di 3 tipi:

  • Sideriti: formate da leghe di ferro e nichel;

  • Sideroliti: simili alle sideriti ma con più olivina;

  • Lititi: di composizione simile alla peridotiti e ai basalti.

Si pensa che esse possano avere una composizione simile al quella interna della terra perciò le lititi ci confermano la composizione peridotitica del mantello, ma non conosciamo sulla terra rocce di composizione sideritica, quindi si presume siano nel nucleo.

Struttura generale:

Crosta: Sm = 30 Km, Vm = 6.5 Km/s, Dm = 2.7-3-0 g/cm3

  • Continentale: Sm = 30 Km, Vm = 6.5 Km/s
    1. Strato granitico (graniti, granodioriti e rocce metamorfiche);
    2. Discontinuità di Conrad;
    3. Strato basaltico (rocce intrusive e magmatiti);

  • Oceanica: Sm = 8-10 Km, Vm = 6.5 Km/s
    1. Strato 1: Vm = 2.0 Km/s, Sm = 0.5 Km, costituito da sedimenti;
    2. Strato 2: Vm = 5.1 Km/s, Sm = 1.7 km, costituito da basalti;
    3. Strato 3: Vm = 6.7-7.1 Km/s, Sm = 4.8 km;
    4. Strato 4: Vm = 8.1 Km/s.

  • Discontinuità di Moho: profondità 30 Km

  • Mantello: Sm = 2900 Km, Vm = 8 Km/s (peridotiti, olivina, pirosseni)

    • Superiore: Dm = 3.3 g/cm3
      1. LID: Pmax = 100-150 km, Vm = 8 Km
      2. Astenosfera: Pmax = 350 Km, Vm < 8 Km (peridotiti parzialmente fuse)
      3. Zona di transizione: Pmax = 660 Km, Vm = 8 Km

    • Inferiore: Dm = 4-5.6 g/cm3, Vm = 14 Km/s (cesseno i terremoti, il silicio dell’olivina si riduca e al suo posto ci sono ferro e magnesio)

  • Nucleo: Dm = 13.5 g/cm3 (composizione sibaritica di nichel e ferro)

    • Esterno: Vm = 11.6 Km/s;

    • Discontinuità di Lehman: Pmax = 5000 Km

    • Esterno: Vm = 8 Km/s

      Elena Roma

Pubblicità
shares
%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: