Post on 15-Dec-2014
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L’interno della Terra (r = 6367,650Km) informazioni dirette
• Scavo di pozzi; il più profondo, nell’isola di Kola, arriva a 15 Km
• Xenoliti = frammenti di rocce strappate dalle pareti più profonde di un condotto vulcanico
Kimberliti ( 150 -300 Km)Kalahari
Vie indirette
• Densità media = 5,52 g/cm3
• Sismi
• Meteoriti
• Principio dell’isostasia
• Anomalie di Bouger
Rifrazione dipende dalla densità e dalla temperatura dei materiali attraversati
Riflessione
Dipende dall’angolo d’incidenza che la direzione dell’onda forma con la superficie di separazione di due mezzi con caratteristiche chimico-fisiche diverse
Onde sismiche
Ci sono tre grandi classi di meteoriti: litoidi o areoliti o rocciose, ferrose o sideriti
e rocciose-ferrose o sideroliti o mesosideriti
Le meteoriti rocciose sono formate da silicati, come olivina e pirosseno, mescolati a solfuro di ferro e leghe metalliche
si suddividono in due gruppi:
le condriti
e le acondriti.
condriti
Le condriti per la maggior parte sono rimaste immutate fin dalla loro formazione, avvenuta 4,6 miliardi di anni fa, cioè poco dopo la formazione del Sole.
Quasi tutte le condriti contengono condri - piccole inclusioni gassose di forma sferica che si sono formate al tempo della nebulosa solare
Un frammento della superficie
di Marte
• Le acondriti sembrano essere state di natura condritica, prima di venire alterate dal calore o da qualche impatto. Le acondriti sono molto più rare delle condriti e comprendono il gruppo di meteoriti provenienti dall'asteroide Vesta (HED) e dal pianeta Marte (SNC).
• Le meteoriti ferrose sono ritenute essere pezzi di nuclei frantumati di asteroidi e contegono quantità variabili di ferro e nichel con piccole quantità di solfuro di ferro
• Le mesosideriti e le pallasiti sono i due gruppi principali delle meteoriti rocciose-ferrose. Le mesosideriti sono frammenti spigolosi di roccia e nichel-ferro che si sono fusi insieme a causa dell'impatto con un altro corpo.
• Si ritiene che le pallasiti, tra le meteoriti più affascinanti, si siano formate sul confine tra nucleo e mantello degli asteroidi: esse contengono cristalli di olivina (peridoto).
Il campo gravitazionale terrestre
• Massa della Terra = 5, 976 x 1024 Kg
• Raggio = 6 367 650 m
• Volume = 1,083 x 1012 Km3
• Densità = 5,517 g/cm3
• la distanza fra Kaliana e Kalianpur(due località alla base dell'Himalaya) fu misurata con la triangolazione geodetica e con la triangolazione con le stelle e il filo a piombo,
• fra le due misurazioni c'era uno scarto di 150m ( (su 600 km)
• il mistero fu risolto da Pratt prendendo in considerazione la massa dell'Himalaya che curvava il campo gravitazionale,
ma l'errore secondo studi dei fisici, non doveva essere di 150m, bensì di 450 m. G.B. Airy (1801-1892) capì che quanto più un corpo montuoso emerge tanto più ci deve essere un difetto di massa nelle radici
Isostasia Equilibrio geostatico che regola il galleggiamento della litosfera sul
sottostante mantello.
Superficie di compensazione isostatica p = in ogni punto
La penisola scandinava si sta sollevando
• copertura dei ghiacci nell'era glaciale Wurmiana (10 000 anni fa).
• Le frecce indicano le direzioni di sviluppo della calotta polare.
• velocità di innalzamento della penisola Scandinava;
Si ritiene che la Scandinavia si sia sollevata di circa 200m con una velocità media di 2cm/anno e che per tornare al suo equilibrio isostatico originario dovrà innalzarsi per altri 200 metri con una velocità media di circa 1cm/anno
Il principio su cui si basa il funzionamento di un gravimetro è lo stesso di un dinamometro
La forza peso misurata a parità di massa dipende da g
I gravimetri più sofisticati misurano variazioni di g dell’ordine del centomillesimo di grammo per questo si usa come u.di m. il milligall = 10μ/sec2
Anomalie dei Bouguerg > g0 anomalia positiva
g < g0 Anomalia negativa
1909 terremoto di Zagabria
1913
1936
Le scosse erano molto attenuate nei sismografi a 200Km di distanza
Tra i 103° e i 143° c’è la zona d’ombra
Velocità delle onde sismiche
Crosta continentale
• Rivestimento di rocce sedimentarie
• Strato del granito
• Strato di rocce metamorfiche ( impropriamente detto strato del basalto per le sue proprietà elastiche)
• La separazione tra i due strati è detta discontinuità di Conrad (20 km):
Crosta Oceanica• 1: sedimenti • 2: roccia vulcanica
basaltica • 3: roccia plutonica
(gabbro) • 4: Mantello
Serie ofiolitica
Nel mantello la velocità delle onde P aumenta progressivamente
Da 8Km/sec a 13Km/sec; la densità raggiunge valori di 5,6g/cm3
La temperatura aumenta fino a 3000°C
La pressione raggiunge valoridi 1,3 -1,4 milioni di atm
Confine nucleo mantello
Discontinuità di Gutemberg a circa 2900 Km di profonità
Confine tra
nucleo e mantello
Lo strato D ha uno spessore variabile
Tra mantello e nucleo avvengono scambi
Sedimenti arricchiti di ferro
Il nucleo• Il nucleo ha un diametro di
3470 Km.( poco più grande della luna).
• Nel centro della terra la temperatura supera i 6000 °C mentre nella porzione più esterna si abbassa a 3000 °C
• . La pressione raggiunge valori di oltre 3.600.000 atmosfere.
Gli ultimi studi a riguardo ritengono che il nucleo sia composto prevalentemente da ferro, con la presenza di un 6% di nichel e di qualche materiale meno denso come il silicio e lo zolfo.
Nucleo interno e nucleo esterno ( Fe con 15-20% Si? O?,S?)
• La discontinuità di Gutemberg separa il mantello dal nucleo esterno e si trova ad una profondità di 2900 km.
• La discontinuità di Lehman separa il nucleo esterno fuso dal nucleo interno solido , è localizzata ad una profondità di 5170 Km ed è circondata da una zona di transizione di 500 Km
Tomografia sismica
• Mediante un calcolatore vengono elaborate matematicamente le informazioni ottenute da molti tracciati sismografici ottenendo immagini tridimensionali dell’interno della Terra
Tomografia sismica
Un aumento di Vp dipende da un aumento di rigidità che corrisponde ad un abbassamento della temperatura
le parti in blu mostrano le zone dove il materiale piu' freddo, piu' rigido (e piu' veloce sismicamente parlando) penetra nel mantello.
Vicino alla superficie la maggior parte del materiale piu' freddo rappresenta le radici di antichi continenti, i cosiddetti cratoni.
In quest'immagine da sud-ovest le zone in rosso sono i "plumes" di materiale piu' caldo e meno rigido, che risalgono principalmente
dai centri di apertura medio-oceanici.
Litosfera = crosta
+ LID o mantello
litosferico
• Spessore:• 70 Km nelle aree
oceaniche• Profondità
media100 Km
La dinamica della Terra
Astenosfera• LVL fino a 200-
250 Km • Astenosfera
intermedia fino a 400 Km
• Astenosfera inferiore fino a 700 Km
mesosfera
Nuovo brusco aumento della velocità delle onde sismiche
Si formano ossidi di Fe, Si e Mg organizzati in reticoli cristallini molto densi e compatti
Uno o due mantelli?
Origine del calore terrestre:• Calore fossile ( circa 1000 °C alla formazione, poi ulteriore
aumento )• Rilascio di energia gravitazionale• Passaggi di stato• decadimento di isotopi radioattivi (quelli più importanti sono:• il torio 232, ( tempo di dimezzamento = 13,9 miliardi di anni)• l'uranio 238, ( 4,51 miliardi di anni) e 235 ( 0,713 miliardi)• e il potassio 40; ( 1,3 miliardi di anni)• un grammo di uranio 235 produce 4,34 calorie all'anno).• Dal momento che con il decadimento la quantità di questi isotopi
diminuisce si deduce che al momento della formazione della crosta terrestre il flusso di calore doveva essere notevolmente maggiore.
Il calore interno della Terra ( già nella seconda metà del ‘600 R.Boyle aveva ipotizzato sorgenti di
calore interne alla Terra)
• Il flusso di calore e viene espressa in HFU (Heat Flow Unit)
• 1HFU = 1µcal/ cm2 sec, si ottiene moltiplicando il gradiente geotermico per la conducibilità termica locale.
• In media il flusso di calore calcolato è 1,5 HFU pari a pari a 0,06 watt per metro quadro, quindi moltiplicato per tutta la superficie si arriva a valori di 30.000 miliardi di watt;
Trasporto di calore• Il nucleo della Terra si trova a una temperatura massima di
circa 5.500 °C. Il calore del nucleo si sposta verso la superficie terrestre attraverso due processi:
• conduzione e convezione.
Il primo processo riguarda il trasferimento di calore attraverso le rocce e le quantità in gioco sono relativamente basse, poiché le rocce sono cattive conduttrici.
Il secondo processo permette il rapido scambio di calore attraverso il materiale che si trova allo stato fluido.
• (Il calore si può trasmettere anche dove non c'è materia, per irraggiamento senza bisogno di mettere in movimento né particelle, né liquidi, né gas. )