Scarica RIASSUNTO COMPLETO L'INTERNO DELLA TERRA (CAP.17) - ripasso maturità e più Sintesi del corso in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! CAPITOLO 17: L’INTERNO DELLA TERRA 1. L'IMPORTANZA DELLO STUDIO DELLE ONDE SISMICHE Per studiare i materiali che compongono l’interno della terra e la loro distribuzione si ricorre allo studio delle onde sismiche. Queste variano la loro velocità a seconda del tipo di roccia che attraversano (temperatura, densità, composizione chimica). Possono essere ONDE S, che si propagano solo attraverso i solidi; e ONDE P che si propagano nei solidi e nei liquidi, passando da un materiale ad un altro si possono avere fenomeni di riflessione e rifrazione. 2. LE PRINCIPALI DISCONTINUITÀ SISMICHE strati rocciosi concentrici con caratteristiche chimico-fisiche differenti sono separate da un strato chiamato discontinuità. Quando le onde sismiche raggiungono una discontinuità subiscono variazioni di velocità e deviazioni, e avvengono i fenomeni di riflessione e rifrazione. DISCONTINUITÀ DI MOHOROVICIC: studiando il terremoto di Zagabria scoprì che le onde P e S lontane dall’epicentro avevano una velocità maggiore rispetto a quelle in prossimità. Quindi si ipotizzò che all'interno della terra era presente un materiale più denso e con composizione chimica differente. Divisione in due strati la crosta terrestre e il mantello. DISCONTINUITÀ DI GUTENBERG: individuò una discontinuità più profonda, grazie alla scoperta di alcune zone d’ombra in cui le onde P sono molto rallentate e le onde S non sono presenti; si ipotizzò la presenza di materiale liquido. Si separò il mantello dal nucleo (esterno): DISCONTINUITÀ DI LEHMANN: nel nucleo si registrano fenomeni di rifrazione e riflessione delle onde P e quindi il passaggio ad un materiale più denso. Separazione nucleo esterno(liquido) da quello interno(solido). 3. CROSTA TERRESTRE La crosta continentale compone lo 0,5% della massa della terra e 1,4% del volume totale. Si divide in crosta continentale e crosta oceanica. La crosta continentale è più spessa ed ha una densità di 2,7 g/cm cubo; ha una composizione eterogenea, si individuano 2 strati. Uno strato superficiale, formato da graniti e rocce metamorfiche di composizione acida e avvolte da rocce sedimentarie; e uno strato sottostante, che è composto probabilmente da granuliti a granato e rocce metamorfiche intermedio-acide. La crosta oceanica è più sottile e ha una densità di 3 g/cm cubo, e ha una composizione più omogenea; distinguiamo 3 strati, uno superficiale, uno strato di basalti e uno strato di gabbri. 4.IL MANTELLO Il mantello è lo strato di maggior spessore, infatti arriva fino a 2900 km di profondità. Compone il 67% della massa terrestre e 83%c del suo volume. E° composto da peridotiti e da rocce ultrabasiche composte da silicati di ferro e magnesio. L a sua densità varia da 3,3 a 5,6, e quindi la velocità delle onde aumenta con la profondità. All’interno del mantello si hanno alcune discontinuità ma sono interpretate come adattamenti in strutture cristalline più semplici, dense e compatte. a 700 km di profondità si ha un incremento di velocità delle onde P e viene considerata la profondità dove avviene il passaggio da mantello superiore a mantello inferiore. 5.ILNUCLEO Il nucleo costituisce il 16% del volume della terra. Viene diviso in nucleo esterno (liquido) e nucleo interno (solido). Per la sua composizione si segue l’ipotesi differenziale gravitazionale, secondo cui i materiali più pesanti che costituivano la terra primordiale si sarebbero concentrati al centro. Il nucleo è costituito principalmente da una lega di Fe-Ni. E ha una densità molto elevata, di 10-12. L’interno della terra si può anche suddividere considerando caratteristiche fisiche e il comportamento meccanico dei materiali. Si ha uno strato in cui le onde sismiche si muovono a bassa velocità, questo rallentamento è dato dalla presenza parziale di materiale fuso; questo strato, che comprende il mantello, viene chiamato ASTENOSFERA. Lo stato sottostante si chiama LITOSFERA e comprende parte del mantello superiore e la crosta terrestre. In fine la parte più interna si chiama MESOSFERA in cui non si hanno variazioni di caratteristiche fisiche o meccaniche, ma si ha un aumento della densità e quindi della velocità delle onde sismiche all'aumentare della profondità. 7. MOVIMENTI VERTICALI DELLA CROSTA: LA TEORIA ISOSTATICA I valori della gravità vengono misurati attraverso i gravimetri, questi possono confermare le previsioni oppure subire delle anomalie gravitazionali, che sono prodotte o da una variazione di densità del sottosuolo o da movimenti verticali della crosta terrestre; essa non è un unico blocco ma è costituita da più blocchi con diverse altezze composizioni e densità. Più il blocco emerge in altitudine più saranno profonde le sue radici. I blocchi soggetti da erosione riacquistano l’equilibrio con movimenti del blocco verso l’alto, mentre i blocchi soggetti ad accumulo di sedimenti riacquistano una condizione di equilibrio con lo sprofondamento del blocco. Questa tendenza ha riacquistare un equilibrio si chiama ISOSTASIA; si tratta di un equilibrio dinamico che viene raggiunto con ovviamente verticali. Questo concetto venne introdotto dopo alcune misurazioni con il filo di piombo in prossimità di catene montuose; l’eccessiva massa comportò una deviazione del filo di piombo. Ciò è spiegabile in 2 modi; IPOTESI DI PRATT secondo cui ciò era causato da una minor densità dei materiali costituenti; oppure dall’IPOTESI DI AIY secondo cui era causata dal fatto che il blocco continentale potesse affondare le sue radici di più rispetto ai blocchi adiacenti. Possono esserci variazioni di densità, ma il fattore principale è la diversità di profondità. 8.IL CALORE INTERNO DELLA TERRA Il gradiente geotermico è l’aumento di temperatura in funzione della profondità; e può variare a seconde delle caratteristiche della località, ad esempio valori anomali si trovano in corrispondenza di aree con vulcanismo attivo o sorgenti termali. Il grado geotermico è l’intervallo di profondità per il quale si registra un aumento di temperatura di 1°C, in media è 33m. Se si ipotizza un incremento costante della temperatura si arriverebbe a temperature talmente elevate da dover ammettere l’esistenza di un materiale totalmente fuso nel mantello e nel nucleo, ma noi sappiamo che mantello e nucleo interno sono composti da materiale solido. Quindi i geofisici sono dovuti risalire alle temperature interne della terra considerando le temperature di fusione dei minerali costituente gli strati interni in relazione alla pressione crescente. La geoterma è la curva che mette in relazione la temperatura interna della terra con la sua profondità. 8.1 FLUSSO DI CALORE: è la quantità di calore che viene emessa dalla terra per unità di superficie in una unità di tempo. Il valore medio del flusso di calore misurato è molto basso, ma se si considera l’intera superficie terrestre il valore della quantità di calore disperso diventa significativo. 8.2 ORIGINE DEL CALORE INTERNO: Con l’ipotesi del calore fossile primordiale si pensava che la terra nei primi stadi di evoluzione raggiunse una temperatura di 1000°c, provocando la fusione del ferro, che si sarebbe concentrato nella parte più interna creando il nucleo; ciò diede come conseguenza la liberazione di energia gravitazionale. Successivamente avvenne un aumento di temperatura che portò alla fusione totale del terra, facendo migrare i materiali più leggeri verso l’alto; e successivamente la loro solidificazione. Questo non è possibile in quanto le rocce sono cattivi conduttori di calore e quindi ci sarebbe voluto troppo tempo. La reale causa principale del flusso termico è il decadimento di elementi radioattivi all’interno della crosta. Valori elevati di flusso di calore si rilevano in corrispondenza delle zone dei fondali oceanici, in prossimità di aree vulcaniche e di catene montuose continentali di recente formazione. Il valore medio del calore misurato sui continenti e sui fondali oceanici è quasi uguale, per spiegare ciò gli scienziati ritengono che il mantell oceanico abbia una temperatura più elevata e una maggiore concentrazione di elementi radioattivi rispetto quella oceanica. 8.3 CORRENTI CONVETTIVE NEL MANTELLO: Il calore si può propagare per CONDUZIONE, in cui avviene il passaggio di energia da un corpo caldo ad uno più freddo mediante il passaggio di energia cinetica tra le particelle costituenti. La terra non disperde calore per conduzione in quanto le rocce sono scarsi conduttori di calore. Per RADIAZIONE, si hanno emissioni di radiazioni luminose con frequenza corrispondente ai campi del visibile e dell’infrarosso. Si ritiene che, per quanto riguarda il calore della terra, ciò sia improbabile vista l’opacità dei materiali costituenti. Per CONVEZIONE, questo è caratteristico dei fluidi. Prendiamo in osservazione un recipiente d'acqua posto su una fonte di calore; L’acqua a contatto con il calore diventa meno densa e più leggera, tendendo ad andare verso l’alto, mentre l’acqua più densa e più pesante tende a sprofondare per poi essere riscaldata a sua volta; così si viene a creare un ciclo convettivo con la formazione di celle convettive. Le rocce del mantello sono solide , ma se sottoposte a sforzi prolungati a profondità e temperature elevate si comporterebbero come un fluido molto viscoso.