STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA Fenomeni vulcanici Fenomeni legati al calore (Geyser, acque termali) Fenomeni legati al campo magnetico (magnetismo, aurore boreali) CENNI STORICI: Da sempre fenomeni come vulcani e terremoti hanno suscitato stupore nell’uomo e hanno stimolato la sua immaginazione: Miti, divinità Opere letterarie (Dante, Verne..) I tentativi di spiegare questi fenomeni risalgono all’antichità: Greci: Presenza di cavità sotterranee in cui soffiano venti incandescenti (Vulcani e fenomeni termici), il cui soffitto può crollare (Terremoti) XVII sec: Vulcani sono dovuti a sacche magmatiche collegate da canali ai vulcani in superficie XVIII sec: primi studi su composizione e struttura interna della Terra, basati su: Densità delle rocce: da legge di gravitazione universale si ricava d=5,5g/cm3, le rocce superficiali hanno d=2,7 g/cm3. Studio dei meteoriti Temperatura: cresce scendendo in profondità (es. miniere). LA TERRA E’ FATTA DA INVOLUCRI CON MATERIALI, DENSITA’ E SPESSORI DIVERSI. Seconda metà ‘800: primi modelli (su basi CHIMICHE) della struttura della Terra a involucri concentrici: NUCLEO (ferro e nichel) metalli STRATO INTERMEDIO (Si, O, Mg) ossidi INVOLUCRO ESTERNO (Si, O, Al) Sali minerali METODI DI INDAGINE ODIERNI: STUDIO METEORITI: METODI INDIRETTI: Sideriti: ferro e nichel nel nucleo Condriti carbonacee: composti di O, Si, Mg nel mantello ONDE SISMICHE MODELLO ATTUALE: TERRA COSTITUITA DA: CROSTA MANTELLO NUCLEO separati da superfici di discontinuità ONDE SISMICHE: ONDE P: ONDE S: •Longitudinali (di compressione): particelle si muovono parallele a direzione di propagazione onda; •Trasversali: particelle si muovono perpendicolarmente a direzione di propagazione onda; •Più veloci (V=5,5-14 km/s); •Più lente (V=3-7 km/s); •Si propagano in solidi e liquidi •Si propagano solo nei solidi SUPERFICIE DI DISCONTINUITA’: superficie di contatto tra due mezzi a diversa densità. RIFRAZIONE: deviazione di un’onda che passa una superficie di discontinuità Facendo propagare le onde sismiche all’interno della terra, si individuano sfere concentriche e superfici di discontinuità in base a: Le onde cambiano velocità in mezzi differenti In corrispondenza di superfici di discontinuità le onde sono rifratte Le onde S non si propagano nei fluidi VELOCITA’ DELLE ONDE SISMICHE IN PROFONDITA’ E LORO INTERPRETAZIONE: STRUTTURA INTERNA DELLA TERRA: •Continentale e oceanica CROSTA: •Spessore variabile (7-80km) •Densità 2,7 g/cm3 •Materiali silicatici (Si, O, Al) •Stato solido DISCONTINUITA’ DI MOHOROVICH (crosta – mantello) •Superiore e inferiore •Da Moho a 3479 km MANTELLO: •Densità 3,3 – 5,6 g/cm3 •Materiali silicatici (Si, O, Mg) •Diversi comportamenti reologici MANTELLO LITOSFERICO: •Da Moho a 100 km •Solido •Costituisce la litosfera con la crosta MANTELLO: ASTENOSFERA: •Da Moho a 2900 km •Tra 70 – 250 km •Densità 3,3-5,6 g/cm3 •Parzialmente fuso •Materiali silicatici (Si, O, Mg) •Sede di moti convettivi (Tettonica,Vulcanismo..) MANTELLO SUPERIORE: •Fino a 2900 km •Solido •Discontinuità minori a 400 km e 700 km (cambi di fase mineralogica) MANTELLO INFERIORE: •Da 2900 km a 3470 km •Densità aumenta •Composizione omogenea •Solido 3470 km: DISCONTINUITA’ DI GUTEMBERG NUCLEO ESTERNO: •Da Gutemberg a 5170 km •Densità 9,7 g/cm3 •Leghe Fe-Ni + elementi leggeri (S o O) •Fuso •Sede di moti convettivi (Campo magnetico terrestre) 5170 km: DISCONTINUITA’ DI LEHMAN NUCLEO INTERNO: •Da Lehman a centro della Terra (6378 km) •Densità 13 g/cm3 •Leghe Fe-Ni •Solido CONCLUSIONI: ANDAMENTO DI PRESSIONE, TEMPERATURA E DENSITA’ IN PROFONDITA’: RAPPRESENTAZIONI MENTALI ERRONEE: La crosta galleggia su uno strato completamente fluido. La suddivisione in involucri è una suddivisione CHIMICA Le onde S non si propagherebbero del tutto, invece sono solo rallentate. Le interpretazioni sono fatte in base alla propagazione di onde sismiche, quindi su basi FISICHE; Alcuni involucri che hanno la stessa composizione hanno proprietà reologiche diverse (nucleo) Se la temperatura cresce in profondità, la maggioranza del Pianeta dovrebbe essere fuso Lo stato della materia dipende anche dalla pressione, che contrasta l’effetto della temperatura; I dati delle onde sismiche indicano materiali solidi in profondità. Le onde P e S individuano il nucleo esterno fuso; Scendendo in profondità il materiale è sempre più denso: non ci sono materiali fusi intermedi. Il campo magnetico si genera per cariche elettriche in movimento; le leghe metalliche sono individuate nel nucleo (per meteoriti): è nel nucleo che ha origine il campo magnetico; deve essere fluido per permettere il movimento delle cariche.