Prof. Marco La Fata Per visione diretta conosciamo pochissimo circa la struttura e la composizione interna della terra infatti, se consideriamo che il raggio terrestre è di 6371 km e che le maggiori miniere non raggiungono i 3000 m e che le trivellazioni petrolifere più profonde non oltrepassano gli 8000 m, comprendiamo come la nostra conoscenza diretta sulla struttura interna della terra sia abbastanza limitata. Per conoscere l’interno del nostro pianeta ci è venuto in aiuto lo studio della propagazione delle onde sismiche. Durante un terremoto, nell'ipocentro (punto interno alla Terra, da cui ha origine il terremoto) si generano due tipi di onde sismiche, dette: onde P (longitudinali o primarie) sono le onde sismiche più veloci e le prime ad essere rilevate sulla superficie, si propagano nei solidi, nei liquidi e nei gas. Esse vibrano nella direzione di propagazione , facendo oscillare avanti e indietro le particelle del mezzo attraversato. onde S (trasversali o secondarie), si propagano ad una velocità più bassa rispetto alle onde P e non si propagano nei liquidi. Esse vibrano perpendicolarmente alla loro direzione di propagazione e le particelle della sostanza attraversata oscillano su e giù rispetto alla direzione dell’onda. Durante la loro propagazione all'interno della Terra, le onde sismiche attraversano strati di natura diversa, possono essere rifratte, cioè deviate dalla loro precedente direzione di propagazione, riflesse o subire una variazione di velocità. Queste modificazioni dipendono dalle caratteristiche dei materiali attraversati, quali la densità, la temperatura, lo stato fisico e la composizione chimica. Dall'analisi dei sismogrammi (grafici che registrano le onde sismiche ) di un gran numero di terremoti, anche di quelli artificiali prodotti attraverso esplosioni atomiche sotterranee, si è potuto stabilire che l'interno della Terra non è omogeneo e che, a diverse profondità, esistono delle superfici di discontinuità , cioè superfici che separano strati con diverse caratteristiche fisico chimiche. Tenendo conto di ciò, gli scienziati hanno proposto un modello dell'interno della Terra che potremmo definire a involucri concentrici. Ogni strato è separato da quello successivo da una superficie di discontinuità. Andando dall’esterno verso l’interno si hanno tre strati: crosta, mantello e nucleo • CROSTA TERRESTRE È la zona di cui abbiamo più informazioni, in quanto è l'unica che ha fornito dati diretti (miniere e pozzi petroliferi). La densità media della crosta è di 2,7 g/cm3. È lo strato più superficiale, sul quale viviamo, costituito in prevalenza da silicati di alluminio di cui il vecchio nome SIAL. La superficie è prevalentemente coperta da uno spesso strato di sedimenti e rocce sedimentarie. La crosta viene suddivisa in due zone: una continentale, di natura granitica, di spessore variabile tra 10 e 60 km, e una oceanica, di natura basaltica, di spessore variabile tra 5 e 10 km. Le profondità maggiori sono raggiunte in prossimità delle radici delle grosse catene montuose. Prof. Marco La Fata IL MANTELLO: L'inizio del mantello è segnato dalla discontinuità di Mohorovicic (Moho). La Moho è individuata da un aumento di velocità delle onde sismiche, da valori inferiori a 7.6 km/s a valori vicini o superiori a 8 km/s. È la parte più voluminosa, costituita da silicati di ferro e magnesio da cui il vecchio nome di SIMA. Le temperature sono superiori ai 1000 gradi e consentono una parziale fusione dei minerali delle rocce. Anche il mantello si divide in due strati: mantello superiore, fino a una profondità di circa 680 km e mantello inferiore. La parte superiore ha una densità di 3.3-3.4 g/cm3 e quella inferiore aumenta da 3.3 g/cm3 fino a 5.6 g/cm3 nella zona più profonda. A 2900 km di profondità si trova la seconda discontinuità, quella di Gutenberg. • IL NUCLEO: Comprende la parte più interna del pianeta, al di sotto della discontinuità di Gutenberg. Può essere suddiviso in due zone in base al diverso stato fisico in cui si trovano i materiali che lo compongono. 1. NUCLEO ESTERNO : costituito da silicati di ferro e nichel da cui il vecchio nome NIFE allo stato liquido; A 5100 km di profondità è localizzata l'ultima discontinuità, detta di Lehmann. 2. NUCLEO INTERNO : la zona più centrale del nostro pianeta, compreso tra 5100 e 6371 km circa. A queste profondità sono presenti delle fortissime pressioni che modificano i valori di temperatura di fusione dei materiali; le rocce che nel nucleo esterno sono liquide non riescono più a fondere e si presentano sotto forma solida. • LITOSFERA La litosfera comprende la crosta e una parte del mantello, la parte più esterna fino a circa 100 km di profondità nelle zone oceaniche e fino a circa 120-130 km ed oltre in quelle continentali. La litosfera ha un comportamento abbastanza uniforme di tipo rigido, tipico di solidi con temperature lontane da quella di inizio fusione. Al disotto della litosfera, è presente, una zona parzialmente fusa detta a comportamento plastico: l’astenosfera. I sismologi indicano questa zona come Low-Velocity Zone (LVZ) in quanto all'interno di essa le onde sismiche vengono significativamente rallentate. L'astenosfera si estende fino a 250 km di profondità e il suo limite inferiore è marcato dall'aumento di velocità delle onde sismiche. Infine, la mesosfera comprende il mantello intermedio e il mantello inferiore e si spinge fino a circa 2900 km di profondità, in corrispondenza della discontinuità di Gutenberg, che segna il confine con il nucleo. Nella mesosfera la densità delle rocce, che sono solide, aumenta gradualmente con la profondità. Prof. Marco La Fata