Interno e struttura della terra tettonica delle placche

Struttura e interno della Terra

Raggio della Terra: all'equatore 6378 km, raggio polare 6357 km.

Circonferenza: 40000 km.

Composizione: 90% Fe, SiO₂, Mg, O₂. Solo il 15% del volume totale della Terra è fuso. Crosta e mantello sono solidi.

Nel 1909 il geofisico serbo Mohorovicic individuò un involucro esterno, la crosta, poggiante su una massa più profonda, il mantello. La Terra è quindi un corpo sferico diviso in strati che hanno forma di gusci concentrici di spessore variabile. Il passaggio tra strati non è netto e definito, tranne in alcuni casi. Solo in tre livelli si hanno passaggi ben definiti:

• Il primo si ha a piccola profondità (30 km) ed è chiamata discontinuità di Mohorovicic o moho. Sopra la moho abbiamo la crosta, sotto la moho abbiamo il mantello che si estende fino a 2900 km.
• A tale profondità (2900 km) abbiamo la discontinuità di Gutenberg. Sotto tale discontinuità abbiamo il nucleo.
• L'ultima discontinuità è quella di Lehmann a circa 5200 km e suddivide il nucleo in esterno e interno.

Crosta

La crosta continentale

La temperatura aumenta ad un tasso medio di circa 25 °C/km (gradiente geotermico).

La pressione aumenta con la profondità ad un tasso di circa 30 MPa/km = 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 intermedia tra la granodiorite e la diorite (granitoide). Il granito ha una densità di circa 2,6 g/cm³, leggermente inferiore al valore medio di densità calcolato per la crosta superiore.

La crosta continentale inferiore

Ha una densità maggiore rispetto alla crosta continentale superiore. Caratterizzata da velocità delle onde sismiche da 6,5 a 7,6 km/s, 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) È caratterizzato da uno spessore variabile da 1,0 a 2,5 km; velocità sismica nell’ambito di 3,4 - 6,2 km/s. Campioni presi con draghe sulle creste delle dorsali oceaniche. È costituito da rocce altamente magnetiche, caratteristica che conferma la loro origine ignea. Si tratta in genere di basalti tholeiitici contenenti olivina (Mg, Fe)₂SiO₄ e 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 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), 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. È 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 ed un orizzonte inferiore (3B), a velocità di propagazione più alta (7,0-7,7 km/s). 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 e 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 e 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.

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 parte 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 700 km si individua il mantello superiore oltre i 700 km fino alla discontinuità di Gutenberg si ha il mantello inferiore.

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. È liquido, no onde S. I suoi moti convettivi generano il campo ge