Interno e struttura della terra tettonica delle placche

LA CROSTA CONTINENTALE

La temperatura aumenta ad un tasso medio di circa 25 °C/ Km-1 (gradiente

geotermico).

La pressione aumenta con la profondità ad un tasso di circa 30 MPa/Km1 = 300

bar/

km; ciò è in gran parte dovuto al carico litostatico delle rocce sovrastanti.

La crosta continentale superiore

Ha una densità media corrispondente a quella di un tipo di roccia intermedio

tra la

granodiorite e la diorite (granitoide).

Il granito ha una densità di circa 2,6 g cm-3, leggermente inferiore al valore

medio di

densità calcolato per la crosta superiore.

La crosta continentale inferiore

Densità maggiore rispetto alla crosta continentale superiore. Caratterizzata da

velocità

delle onde sismiche da 6,5 a 7,6 Km s-1, valori che non possono essere spiegati

dall’aumento di profondità. Molto probabilmente esiste una variazione nella

composizione chimica (più basica) o sono presenti fasi mineralogiche di alta

pressione, più dense.

Sono separate dalla discontinuità di Conrad (non sempre presente).

LA CROSTA OCEANICA

Studi di sismica a rifrazione mostrano che la crosta oceanica ha uno spessore

di 6 - 7 Km, al di sotto uno spessore medio di acqua di

4,5 Km.

Parte 1) La parte più superficiale è conosciuta perché oggetto di perforazioni e

carotaggi,

(carotaggi per ricerca scientifica: Deep Sea Drilling Project DSDP, Ocean Drilling

Program ODP, IODP e tramite perforazioni petrolifere, geotecniche, etc.).

Questo livello è costituito da sedimenti terrigeni quali sedimenti oceanici

pelagici, torbiditi, noduli di manganese, etc. con uno spessore medio di 400 m,

ma con spessori molto variabili (anche migliaia di metri).

Parte 2) E’ caratterizzato da: - spessore variabile da 1,0 a 2,5 Km; - velocità

sismica nell’ambito di 3,4 - 6,2 Km s-1 Campioni presi con draghe sulle creste

delle dorsali oceaniche. E’ costituito da rocce altamente magnetiche,

caratteristica che conferma la loro origine ignea. Si tratta in genere di basalti

tholeitici contenenti olivina (Mg, Fe)2SiO4e plagioclasio calcico CaAl2Si2O8.

Nell’ambito del secondo strato della crosta oceanica, si distinguono: orizzonte

superiore (2A), di spessore variabile da 0 a 1 Km. Presente soltanto sulle

dorsali oceaniche vicini a centri eruttivi in aree con circolazione idrotermale. La

sua natura porosa e brecciata è indicata da una velocità delle onde P di 3,6 Km

s-1 e da una porosità del 30-50%; orizzonte intermedio, caratterizzato da

velocità di propagazione delle onde sismiche più alte, (4,8-5,5 Km s-1), che

denotano riempimento dei pori da parte di minerali secondari come calcite,

quarzo e zeoliti.

orizzonte inferiore 2B, spesso all’incirca 1 Km e caratterizzato da

velocità comprese 5,8-6,2 Km s-1. E’ rappresentato da un’alta percentuale di

rocce basiche intrusive. Non sempre presente. Passa gradatamente allo strato

3.

Parte 3) Il terzo livello della crosta oceanica è dal punto di vista volumetrico la

parte più importante e costituisce la base intrusiva o plutonica. Ha uno

spessore di circa 5 km.

Si riconoscono un orizzonte superiore (3A) con velocità sismiche variabili tra i

6,5 e 6,8 Km s-1 ed un orizzonte inferiore (3B), a velocità di propagazione più

alta (7,0-7,7 Km s-1). Sulla base delle caratteristiche sismiche si suppone abbia

composizione gabbrica. La conferma viene da un pozzo DSDP, che ha permesso

di trovare dei gabbri a

.

questo livello

Le ofioliti sono pezzi di placche oceaniche che sono state traslate sul margine

di placche continentali (Processo di obduzione). Sono esposte sulla terraferma.

Petrograficamente parlando le ofioliti sono associazioni di rocce basiche ed

ultrabasiche, trovate in associazione con rocce sedimentarie di mare profondo,

come radiolariti, diaspri e calcari pelagici.

Si trovano in aree caratterizzate da complesse strutture tettoniche

Le ofioliti sono caratterizzate da una sequenza

tipica di rocce. La base della sequenza è data

da rocce sedimentarie, che non fanno parte

della crosta oceanica ma del margine

continentale sul quale sono state obdotte. Dalla

base troviamo peridotite, gabbro stratificato,

gabbro massivo, dicchi e rocce vulcaniche.

Questa successione può avere uno spessore di

15 km. La peridotite basale è costituita da una

roccia di nome Harzburgite (composta quasi

esclusivamente di olivina (Mg, Fe)2SiO4 ed

enstatite MgSiO3). All’interno della peridotite si

trovano dicchi di gabbro e dunite. La peridotite

è deformata ed ha al di sopra dunite (roccia

intrusiva quasi esclusivamente composta da

Olivina) che gradualmente passa a gabbro

(roccia intrusiva composta da plagioclasi

(Na,Ca)(Si,Al)4O8 e

augite (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6)

clinopirosseno.

Al top della sequenza si trovano dicchi e rocce

vulcaniche

2- IL MANTELLO

• Il mantello ha una densità

media di 4.5 g/cm3.

• Composto di Si, O, Fe, Mg.

• Conoscenze indirette:

sismica e prove di laboratorio

su rocce.

• Volumetricamente è la part più abbondante della Terra.

Costituisce il 67% della massa della terra e l’82% del suo volume totale ed è

costituito da peridotiti. Fino a 700km si individua il mantello superiore oltre i

700 km fino alla discontinuità di Gutenberg si ha il mantello inferiore.

3- IL NUCLEO

• Il nucleo è la parte più

interna.

• Ha una densità media di

13 g/cm3;

• Contiene Fe, Ni.

• Altri elementi “leggeri”.

• Il limite mantello-nucleo (discontinuità di Gutenberg) genera forti riflessioni

sismiche: probabilmente corrisponde ad una variazione composizionale.

Alla profondità di 2900 km esiste il limite mantello-nucleo.

Fra 2900-5150 km, c’è il nucleo esterno costituito principalmente da Fe, Ni e

altri elementi leggeri quali O, Si, K.

E’ liquido, no onde S. I suoi moti convettivi generano il campo geomagnetico.

• Distinguiamo nucleo esterno ed interno, separati dalla discontinuità

di Lehman. A 5150 km inizia il nucleo interno.

Costituito prevalentemente da Ferro, è solido. Ruota più velocemente della

superficie della Terra

Come è stato possibile stabilire che il nucleo esterno è liquido? Mediante lo

studio e l’osservazione delle onde S e delle onde P

Onde P: Onde longitudinali o di compressione, onde primarie. Producono una

variazione nel volume del corpo che attraversano. Lo spostamento avviene

lungo la

direzione di propagazione e si ha variazione volumetrica senza rotazioni o

distorsioni del

mezzo. Viaggiano nei solidi e nei liquidi.

Onde S: onde trasversali o di taglio, onde secondarie. Producono una

variazione

nella forma del corpo che attraversano. Lo spostamento avviene

perpendicolarmente

alla direzione di propagazione e si ha una distorsione del mezzo senza

variazione

volumetrica. L’onda S può essere scomposta: SV e SH. Lo spostamento della

fase SH è

puramente orizzontale (ad esempio nella direzione y) mentre quello della SV è

sul piano

(x-z) perpendicolare al fronte d’onda. Viaggiano solo nei solidi.

Le onde di compressione (onde P) si muovono sempre più

velocemente di quelle di taglio (onde S). Vp è maggiore di 1,7 volte Vs.

Altre onde sismiche

Quando le Onde P e le Onde S raggiungono un qualsiasi punto della superficie

terrestre, cominciano a propagarsi concentricamente le onde superficiali, più

lente delle "onde di volume". I due tipi principali sono:

Le Onde di Rayleigh assomigliano a quelle che si propagano quando un sasso

viene lanciato in uno stagno. Esse fanno vibrare il terreno secondo orbite

ellittiche e retrograde rispetto alla direzione di propagazione dell'onda

Le Onde di Love fanno vibrare il terreno sul piano orizzontale. Il movimento

delle particelle attraversate da queste onde è trasversale e orizzontale rispetto

alla direzione di propagazione delle onde.

Se la terra fosse omogenea le onde P ed S, generate durante un terremoto,

viaggerebbero a velocità costante lungo linee diritte attraversando tutto il

globo.

In realtà la terra è costituita da involucri a densità e composizione differente,

nei quali le onde P ed S si propagano a velocità differenti. Le onde vengono

rifratte a cause di cambiamenti di densità. Le stazioni sismiche sono dotate di

sismografi e orologi di

grande precisione. Con questi strumenti, si misurano e confrontano tra loro i

tempi di arrivo delle onde sismiche (rilevate durante uno stesso terremoto) in

punti diversi

della superficie terrestre. Se la Terra fosse costituita da un solo tipo di materiale

omogeneo, onde P e onde S si muoverebbero all’interno del pianeta, tra

l’ipocentro e uno qualunque dei sismografi sparsi sulla superficie, lungo una

linea retta, con velocità costante. Oltre a riflettersi e a rifrangersi quando

incontrano mezzi a densità differente separati da superfici di discontinuità le

onde sismiche possiedono anche altre proprietà.

1) Si propagano seguendo una traiettoria rettilinea se la densità del mezzo è

costante, altrimenti la traiettoria è curvilinea. Si osserva che all’interno della

Terra la traiettoria è curvilinea.

2) La velocità è tanto maggiore quanto maggiore è la densità e la rigidità del

mezzo.

Si osserva che man mano che aumenta la profondità, la velocità delle onde

aumenta, ad eccezione di due zone: il canale a bassa velocità di propagazione

compreso tra 100 e 250 km di profondità (astenosfera), in cui la materia è

plastica (contrario di rigida, quindi si deforma in seguito a sollecitazione

meccanica e non accumula energia potenziale elastica, come il pongo); il

nucleo esterno liquido, pur essendo costituito da metallo.

3) Le onde S non si propagano nei mezzi fluidi e nel nucleo esterno la loro

.

velocità è pari a zero. Se ne deduce che il nucleo esterno è liquido

Ai primi del 900 si scoprì che le onde S non sopravvivevano quando

passavano in profondità nella terra. Dunque doveva esistere un intervallo

liquido all’interno della stessa

Gli studiosi, infatti, hanno scoperto che per ogni terremoto esiste una

zona della superficie terrestre (tra 11 000 e 16 000 km circa

dall’epicentro) che non viene raggiunta dalle onde sismiche dirette. Si

tratta della zona d’ombra.

L’esistenza della zona d’ombra suggerisce che le onde P siano fortemente

deviate dal loro percorso originale a causa della presenza di un materiale di

natura diversa da quello in cui si stavano propagando