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Geofisica applicata - Tomografia Sismica Appunti scolastici Premium

Appunti di Geofisica applicata per l'esame del professor Ruggiero Quarto. Gli argomenti trattati sono: la Tomografia Assiale Computerizzata, il modulo di incomprimibilità o incompressibilità k, la tomografia sismica, le anomalie di velocità, la Dorsale medio-atlantica.

Esame di Geofisica applicata docente Prof. R. Quarto

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Uno dei problemi più dibattuti è la profondità alla quale si estendono le zone calde anomale

sotto le dorsali e i vulcani; infatti le mappe ottenute inducono a pensare che esse

raggiungano almeno i 400 km di profondità, ma le manifestazioni superficiali sono spesso

spostate di una notevole distanza rispetto alla sorgente dei calore nel mantello.

350 km

A di profondità, ad esempio, il sistema di dorsali medio-oceaniche che circonda il

globo non è più continuo, ma è frammentato in segmenti isolati.

La parte centrale sia della Dorsale medio-atlantica sia della Dorsale dell’Oceano Indiano sud-

orientale si trova sopra a materiale ad alta velocità sismica e la zona a bassa velocità associata

alla Dorsale del Pacifico orientale è scomparsa o è dislocata lateralmente.

550 km

A di profondità la relazione tra mantello e strutture superficiali è ancora più esigua.

La maggior parte della Dorsale dell’Atlantico e di quella dell’Oceano Indiano è “veloce”,

mentre lo scudo siberiano, freddo e quindi veloce presso la superficie, è “lento”.

E’ chiaro che il sistema di dorsali medio-oceaniche non è semplicemente l’espressione

superficiale di correnti verticali ascendenti; sembra invece che venga alimentato dal

trasporto laterale di materiale caldo proveniente da alcune vaste zone di anomalia

termica nel mantello superiore.

Dunque le mappe delle anomalie di velocità permettono di localizzare in modo preciso le

zone calde e fredde e quindi le correnti ascendenti e discendenti del mantello.

Tuttavia, le mappe da sole non forniscono molte informazioni sul tratto finale della

circolazione convettiva: il flusso orizzontale del materiale subdotto dalla fossa alla dorsale.

Fortunatamente si possono ottenere informazioni sull’andamento di questo flusso orizzontale

dai dati sismici tenendo conto del fatto che la velocità delle onde sismiche nel mantello

dipende anche dalla direzione in cui si propagano le onde attraverso una determinata regione.

orientazione dei cristalli

A causa della diversa le onde si propagano più velocemente lungo

una particolare direzione azimutale rispetto ad altri azimut.

anisotropia azimutale.

azimutale

Questa proprietà del mantello è detta

Gran parte del mantello poco profondo (meno di 400 km) è composta da olivina (silicato di

ferro e magnesio).

I cristalli di olivina sono anisotropi rispetto alle onde sismiche: infatti, queste si propagano

molto più velocemente lungo un asse (asse cristallografico veloce) del cristallo che lungo gli

altri 2 assi.

Se una massa di cristalli fosse orientata in modo irregolare e caotico, gli effetti della loro

anisotropia si annullerebbero; ricerche sperimentali hanno dimostrato, però, che i cristalli di

olivina tendono a venire allineati dal flusso del mantello.

gli assi veloci sono orientati parallelamente alla direzione del flusso.

In aree molto vaste

Cartografando le direzioni di maggior velocità delle onde sismiche è possibile quindi

avere un’idea del flusso orizzontale del mantello.

Quando si combinano con le mappe tomografiche della velocità sismica, le mappe

pongono nuovi e forti vincoli ai modelli teorici della

dell’ anisotropia azimutale

convenzione del mantello.

STRUTTURA TOMOGRAFICA DELL’ITALIA

Il mantello è quella parte della Terra che si estende tra la discontinuità di Mohorovicic

(situata a profondità variabile tra 5-90 km) e la discontinuità di Gutenberg (che separa il

mantello dal nucleo terrestre), situata a circa 2900 km di profondità.

Il mantello è essenzialmente un solido cristallino. La sua temperatura è tuttavia piuttosto

vicina al suo solidus (temperatura alla quale le rocce che lo compongono iniziano a fondere)

e pertanto possono verificarsi al suo interno fenomeni anche estesi di fusione parziale.

Significativi episodi di fusione parziale si verificano, ad esempio, al contatto tra le placche,

soprattutto dove queste si formano (dorsali oceaniche) o si distruggono (zone di subduzione),

come evidenziato dalla intensa attività vulcanica che caratterizza tali margini di placca.

Il mantello terrestre è costituito nella sua porzione superiore da uno strato rigido chiamato

LID LITOSFERA.

che insieme alla crosta sovrastante forma la cosiddetta

Al disotto della litosfera, il cui spessore può variare tra i 20 e i 120 km circa, è presente una

ASTENOSFERA;

zona non rigida, parzialmente fusa, detta questa zona viene indicata

Low Velocity Zone (LVZ)

come poiché al suo interno le onde sismiche vengono

significativamente rallentate.

La sismologia ha sviluppato diverse tecniche per studiare l'interno della Terra.

Infatti le onde sismiche prodotte dai terremoti attraversano la Terra in ogni direzione,

interagendo con i suoi diversi strati secondo il tipo di onda e la composizione di tali strati.

La velocità stessa delle onde sismiche, ma anche il loro contenuto in ampiezza e frequenza,

sono fortemente influenzati dallo stato fisico (temperatura e pressione) e chimico

(composizione, mineralogia) dei materiali attraversati.

fasi Sn

Le sono onde trasversali (di taglio) che si propagano a scala regionale, cioè vengono

registrate a distanze epicentrali superiori ai 200 km (fino a circa 1000 km).

Sono particolarmente adatte allo studio del sistema litosfera/astenosfera nel mantello

crosta – mantello,

superiore in quanto si propagano prevalentemente all'interfaccia appena

al disotto della Moho. onde Sn

A scala regionale e globale si è osservato che le si propagano in maniera efficiente nel

mantello litosferico, mentre vengono fortemente attenuate al passaggio in materiali non rigidi,

quali ad esempio l'astenosfera. Le loro componenti di alta frequenza vengono cioè assorbite.

Questo tipo di osservazione consente di differenziare, quindi, zone del mantello in cui le onde

Sn sono attenuate (astenosfera) dove è presente materiale anormalmente caldo (parzialmente

fuso), rispetto a zone in cui la loro trasmissione avviene in maniera efficiente (mantello

litosferico o lid).

In Italia lo studio della

propagazione delle fasi

Sn ha dato importanti

risultati.

In lavori recenti sono

stati analizzati oltre 700

sismogrammi, classificati

in termini di efficienza

della propagazione delle

fasi Sn. zona di alta attenuazione delle fasi Sn

E’ stata messa in evidenza una nel mantello superiore,

prevalentemente al disotto della Catena Appenninica e lungo il margine tirrenico meridionale

della penisola italiana.

La forte attenuazione in corrispondenza della Catena Appenninica è stata interpretata con la

risalita di astenosfera a basse profondità, forse dovuta a processi di delaminazione della

litosfera continentale della Placca Adriatica sottoscorsa alla Catena Appenninica.

La zona di alta attenuazione nel bacino tirrenico meridionale è, invece, riconducibile a processi

di fusione parziale nella zona di retro-arco della subduzione tirrenica.

onde regionali Pn

Le possono essere

utilizzate oltre che per studi tomografici

del mantello superiore dell'area italiana,

fattore di qualità Q

anche per stimare il la sua

nel mantello superiore, ovvero

capacità di trasmettere le onde

sismiche.

Il fattore di qualità Q è basso (Q = 200 -

600), cioè il materiale attraversato

dall'onda tende a dissiparne l'energia, sul

versante tirrenico della penisola.

Il fattore di qualità Q è elevato (intorno a

1000) sul versante adriatico della

penisola per la presenza continua di lid

al disotto del bacino adriatico.


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze geologiche
SSD:
Università: Bari - Uniba
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Aristotele90 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Geofisica applicata e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Bari - Uniba o del prof Quarto Ruggiero.

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