Analisi della struttura interna della Terra e delle sue discontinuità

Metodi di studio della Terra

Lo studio della struttura interna della Terra si effettua essenzialmente con metodi indiretti, attraverso l’analisi della propagazione delle onde sismiche; tuttavia a queste informazioni è necessario collegare altre caratteristiche fondamentali del pianeta, come la densità, la temperatura, l’energia emessa dalla Terra e il suo campo magnetico.La densità media terrestre si aggira intorno ai 5.5 g/cm3: tuttavia tale valore è piuttosto indicativo poiché i vari strati che compongono il pianeta hanno densità diverse; ad esempio la crosta ha una densità che si aggira sui 2,7 g/cm3, mentre nel nucleo si arriverebbe addirittura sui 13 g/cm3.

Composizione stratiforme e onde sismiche

Lo studio della composizione stratiforme della Terra si può effettuare attraverso lo studio della propagazione delle onde sismiche; tale fenomeno segue regole ben precise: infatti se le onde attraversano un mezzo omogeneo, esse si muovono in linea retta e a velocità costante, mentre se esse attraversano un mezzo disomogeneo, subiranno modifiche di velocità e direzione. Esse infatti, in corrispondenza delle superfici di separazione, subiranno o una riflessione o una rifrazione, a seconda delle densità dei materiali.

Discontinuità sismiche principali

Analizzando i sismogrammi dei terremoti sono state scoperte due importanti discontinuità:

• di Morovhicic: essa separa la crosta dal sottostante mantello; lungo tale superficie le onde p subiscono una brusca accelerazione e ciò indica che i materiali al di sotto sono solidi e hanno rigidità e densità differenti. Essa non risulta essere un involucro sferico, ma presenta una serie di curvature che rappresentano l’immagine speculare dei rilievi: in prossimità dei rilievi essa è più profonda, rispetto alla sua posizione in prossimità dei fondali oceanici. • di Gutenberg : essa separa il mantello dal nucleo e si trova alla profondità costante di 2900 km ed è una superficie completamente sferica. In corrispondenza di tale discontinuità le onde p rallentano, mentre le onde s vengono fermate. Per cui si ipotizza che una parte di nucleo debba essere necessariamente fluida.

• di Lemahann: è localizzata a 5170 km di profondità e indica il passaggio dal nucleo interno a quello esterno (fluido). Attraversando tale superficie, le onde p vengono in parte riflesse e in parte rifratte.

La crosta : è l’involucro esterno che non ha una superficie omogenea e presenta variazioni di spessore: esso è massimo in prossimità dei continenti, mentre si riduce nei fondali oceanici. Abbiamo due tipi di crosta:

1Crosta continentale: ha una densità media di 2,7 g/cm3 ed è composta principalmente da rocce sialiche ricoperte da sedimenti.

2.Crosta oceanica: è interamente sommersa dalle acque e ha uno spessore di pochi kilometri; ha una composizione più femica e una densità media più elevata. E’ formata da tre strati: uno strato di sedimenti, uno strato di basalti e uno strato di gabbri. Le aree instabili si concentrano lungo le dorsali oceaniche e in corrispondenza degli archi insulari. I confini tra i due tipi di crosta non coincidono esattamente con il bordo costiero: infatti intorno a ciascun continente vi è una piattaforma che, pur essendo sommersa dalle acque, è fatta da crosta continentale. Al limite esterno di tale piattaforma, si osserva una ripida scarpata che rappresenta il vero confine tra le due tipologie di crosta.

Struttura del mantello terrestre

Il mantello è compreso tra le due discontinuità principali e ha uno spessore considerevole; possiamo individuare:

A.: si estende per circa 700 km ed è formato da rocce ultrafemiche. Possiamo distingue tre differenti zone:

1 mantello litosferico: si trova immediatamente sotto la Moho ed è rigido e più denso della crosta. Si comporta insieme con la crosta terrestre come un unico blocco che prende il nome di litosfera.

2.Astenosfera: è uno strato del mantello in cui le rocce si trovano in uno stato plastico e sono duttili e facilmente deformabili.

3.mesosfera: è uno strato in simile al mantello litosferico, in cui le rocce riacquistano la loro rigidità.

B.mantello inferiore: è uno strato solido in cui si verifica una variazione della composizione mineralogica: sono presenti soprattutto ossidi femici.

Composizione e struttura del nucleo

Il Nucelo è la zona compresa tra il centro della Terra e la discontinuità di Gutenberg ed ha un raggio che è quasi la metà di quello terrestre. In passato si riteneva che esso conteneva solo ferro e nichel, in realtà oggi si ritiene che possano essere presenti anche metalli non pesanti come lo zolfo il silicio e l’ossigeno. All’interno del nucleo è presente la discontinuità di Lehmann che lo divide in due zone:

nucelo esterno: si comporta come un fluido e comprende anche metalli non pesanti. nucelo interno: si comporta come un solido e comprende ferro e nichel.