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- Interno della terra Ad uso esclusivo degli studenti Sitografia
varie fonti in particolare Universit degli Studi di Roma La
Sapienza Laurea in Scienze Ambientali Corso di Petrografia con
elementi di Mineralogia Lezioni on-line 04/05 al sito:
http://tetide.geo.uniroma1.it/sciterra/wed/corsoterra.html
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- La densit d = m/V sono stati indirettamente calcolati: il
Volume, calcolato da Eratostene, pari a 1,0810 27 cm 3 e la massa,
calcolata dopo lenunciazione della Legge di Newton pari a 5,97510
27 g. Quindi la densit media della Terra risulta essere 5,52 g/cm 3
Le misure dirette di densit limitate allo strato superficiale: la
densit media delle rocce superficiali pari a 2,85g/cm 3
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- Cosa dicono le meteoriti differenza esistente tra densit media
e densit superficiale: la spiegazione pi probabile e pi semplice
che linvolucro esterno sia formato da materiali a bassa densit e
che i materiali pi densi siano situati nelle zone pi interne ed
inaccessibili alle campionature. osserviamo che i valori di densit
delle meteoriti, mediati tra di loro, danno valori assai simili
alla densit media terrestre e quindi, se ammettiamo lunica origine
di tutti gli oggetti appartenenti al sistema solare, possiamo
verosimilmente supporre che anche la composizione degli strati pi
interni ed inaccessibili della Terra sia analoga a quella delle
meteoriti pi dense. Con prevalenza di Fe e Ni
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- Cosa dicono le onde sismiche lo studio complesso pi semplice lo
studioi di sismogrammi di sismi da esplosione le traiettorie
descritte dalle onde sismiche nellattraversare la Terra sono curve,
e ci significa che la d. dei materiali attraversati cambia
continuamente; la velocit di propagazione delle onde aumenta con la
profondit, e ci significa che procedendo verso linterno la d dei
materiali aumenta; a distanze notevoli dallipocentro, alcune zone
della superficie terrestre non sono raggiunte dalle onde sismiche
(zone dombra), e ci pu essere spiegato solo ipotizzando che
esistano dei materiali in grado di rifrangere e/o riflettere le
onde P quando attraversati; a notevole profondit, la velocit delle
onde cambia bruscamente, e ci mette ancora in evidenza che la d.
dei materiali cambia in modo notevole, creando superfici di
discontinuit.
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- Il comportamento delle onde sismiche e le discontinuit
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- Origine della Terra Processo di ACCREZIONE omogenea in seguito
a collisioni continue con corpi interplanetari di varia grandezza.
I corpi pi grandi [= Planetesimali] si pensa avessero diametri
dellordine di qualche centinaia di chilometri Tutti i corpi
planetari si sono accresciuti per accumulazioni successive (urti
con meteoriti) Tutti i corpi planetari sono craterizzati Per
generare un cratere come quello di Copernico (sulla Luna), con un
raggio di 93 km, ci vuole un urto con un asteroide di 5-10 km di
diametro.
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- AUTODIFFERNZIAZIONE: formazione del NUCLEO dal MANTELLO
PRIMORDIALE Il NUCLEO si formato alla fine del processo di
accrezione per una Migrazione verso il centro, dalla forza di
gravit, di un fuso di solfuri di ferro e nichel I corpi collidenti
erano gi differenziati con nuclei composti da solfuri di Fe e Ni
allo stato fuso che hanno innescato la fusione pressoch istantanea
dei composti analoghi presenti nel protopianeta
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- Nel 1909 Moho rovicic dallo studio delle onde di un sisma
Andrija Mohorovii (1857 - 1936) fu un geofisico croato. croato
Analizzando il terremoto di Pokuplje (valle di Kupa) dell'8 ottobre
del 1909, individu particolari arrivi di onde sismiche che potevano
essere spiegati solo con un brusco aumento della densit del suolo
ad una profondit di una quarantina di chilometri.Pokuplje8
ottobre1909onde sismichedensit Tale strato denso prende il nome di
discontinuit di Mohorovii o, pi semplicemente, moho.discontinuit di
Mohorovii oggi sappiamo che tale discontinut varia la profondit La
discontinuit di moho a 4-10Km sotto la crosta oceanica e a 20-70Km
sotto la continenetale min 1Km max 90Km
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- : Crosta Continentale Pi spessa: 20-70 km; in media ~ 35 km
Composizione molto variabile (~ granodiorite) Crosta Crosta
Continentale Crosta Oceanica Divisa in: - Crosta Superiore (pi
leggera, pi ricca in SiO 2 e relativamente povera in MgO) e -
Crosta Inferiore pi pesante (meno ricca in SiO 2 e pi ricca in
MgO)
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- Mantello Superiore fino a 410 km Zona di Transizione (410-660
km) Mantello Inferiore (Mesosfera) fino a 2900 km Composizione
stratificata sia in termini di composizione chimica che
mineralogica. Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic
Petrology, by John Winter 6370 5145 2900 660 410 80 220
CrostaMantello Nucleo Mantello Superiore Zona di transizione Nucleo
Interno (solido) Profondit (km) Mantello Inferiore Nucleo Esterno
(liquido) Discontinuit di Mohorovicic Discontinuit di
GutenbergMantello:
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- Mantello: 6370 5145 2900 660 410 80 220 Crosta Mantello Nucleo
Mantello Superiore Zona di transizione Nucleo Interno (solido)
Profondit (km) Mantello Inferiore Nucleo Esterno (liquido)
Discontinuit di Mohorovicic Discontinuit di Gutenberg Da: An
Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter
Mantello Superiore (dal contatto con la crosta fino a 410 km). Il
contatto con la crosta detto Discontinuit di Mohorovicic (Moho)
Mantello litosferico (solido) spessore variabile (in genere fino a
~ 80 km) Mantello Astenosferico (parzialmente fuso) ~ 80- 220 km
Mesosfera di nuovo solida (peridotite a granato) Zona di
Transizione. A partire da 410 km la velocit delle onde sismiche
aumenta rapidamente. Questa variazione dovuta al cambio strutturale
dellolivina (da rombica a monoclina). A 500 km lolivina (ora
wadsleyite) cambia di nuovo struttura e diventa cubica A 660 km la
ringwoodite si trasforma in perovskite e magnesiowustite (fasi
ancora pi dense)
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- 6370 5145 2900 660 410 80 220 Crosta Mantello Nucleo Mantello
Superiore Zona di transizione Nucleo Interno (solido) Profondit
(km) Mantello Inferiore Nucleo Esterno (liquido) Discontinuit di
Mohorovicic Discontinuit di Gutenberg Mantello Inferiore.
Conosciamo molto poco di questo volume della Terra. Perovskite
(MgSiO 3( probabilmente costituisce pi dell80% ) e magnesiowustite
(MgO) sono probabilmente le fasi pi abbondanti. Da: An Introduction
to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter Mantello:
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- Nucleo: Lega metallica di Fe-Ni. (non ci sono silicati) Nucleo
Esterno liquido senza onde di tipo S Nucleo Interno solido (a causa
delle fortissime pressioni) 6370 5145 2898 660 410 60 220 Crosta
Mantello Superiore Zona di transizione Nucleo Interno (solido)
Profondit (km) Mantello Inferiore Nucleo Esterno (liquido) Mantello
Nucleo Nucleo Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic
Petrology, by John Winter
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- P =onde P P = onde P S =onde S =densit S = onde S = densit Da:
Le rocce ed I loro costituenti Lucio Morbidelli
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- Variazione delle velocit delle onde P ed S con la profondit.
Suddivisioni composizionali della Terra sulla sinistra;
suddivisioni reologiche sulla destra. Da Kearey and Vine (1990),
Global Tectonics. Blackwell Scientific. Oxford. Crosta Mantello
Nucleo Esterno Velocit (km/sec) 0510 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Profondit (km) Onde S Onde P Nucleo Interno Asteno- Solido Liquido
Meso- sfera Onde S LAstenosfera la zona di mantello superiore che
permette alla sovrastante litosfera di muoversi parzialmente
scollata dalle restanti porzioni pi profonde. La Litosfera
comprende la Crosta e la porzione di mantello pi superficiale. Al
contatto Crosta-Mantello litosferico si verifica un aumendo di
velocit delle onde sismiche (aumenta la densit). Al contatto
Litosfera- Astenosfera si verifica una diminuzione di velocit delle
onde sismiche (astenosfera parzialmente fusa) Litosfera sfera
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- Il gradiente geotermico medio della crosta terrestre vale circa
25C/km (ma varia da localit a localit da 6 a 140 C/km) Il gradiente
geotermico per le altre regioni pi interne della terra molto pi
basso (0,7-0,8 C/km) Il gradiente geotermico per le altre regioni
pi interne della terra molto pi basso (~0,7-0,8 C/km) GRADIENTE
GEOTERMICO La variazione di Temperatura dalle regioni pi interne
della Terra (pi calde) a quelle pi esterne (pi fredde) viene
definita GRADIENTE GEOTERMICO (C/m)
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- FLUSSO DI CALORE La quantit di energia termica che sfugge dalla
Terra espressa per unit di area e di tempo viene definita FLUSSO DI
CALORE Questa viene espressa in HFU (Heat Flow Unit) equivalente ad
1 microcaloria/cm 2 /sec La media del flusso di calore sui
continenti 1,5 HFU In alcune regioni (es. Italia) il flusso di
calore superiore alla media. Perch?
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- Abbondanze relative atomiche dei sette elementi pi comuni che
costituiscono il 97% della massa della Terra. Da: An Introduction
to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter, Prentice
Hall. O 50.7% Mg 15.3% Fe 15.2% Si 14.4% S 3.0% Al 1.4% Ca
1.0%
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- 1. 1. Calore dallaccrezione primordiale e dalla
differenziazione della Terra, deriva dallenergia gravitazionaleale
convertita in calore, raggiunge ancora lentamente la superficie e
si conserva perch i materiali hanno bassa conducibilit termica
2.Calore rilasciato dal decadimento radioattivo dei radionuclidi
instabili presenti nelle rocce che hanno una lunga emivita (30/35%)
3.Calore proveniente dal mantello sui fondali oceanici dove sono
scarsi i radionuclidi Sorgenti di calore nella Terra
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- Trasferimento di Calore 1. Conduzione (energia termica
trasmessa dal moto vibratorio degli atomi da una zona calda a una
fredda): Questa funzione della conducibilit termica della sostanza
(ossia dellabilit a condurre calore) 2. Radiazione (energia termica
trasmessa da una sostanza portata allincandescenza) 3. Convezione
(spostamento di materia; es. acqua che bolle in una pentola; fumo
di una sigaretta o di un camino. Avviene perch se riscaldiamo un
fluido (liquido o gas) questo si espande divenendo meno denso,
quindi pi leggero, del materiale circostante. Tale fluido quindi
tende a salire, mentre il materiale pi freddo e pi pesante scende
aprenderne il posto. Si instaura cos un ciclo convettivo, detto
CELLA CONVETTIVA)
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- Campo magnetico terrestre da istituto d geofisica e
vulcanologia di Roma Campo principale, generato nel nucleo fluido
tramite il meccanismo di geodinamo Campo crostale, generato dalle
rocce magnetizzate della crosta terrestre; Campo esterno spazio
generato da correnti elettriche che fluiscono nella ionosfera e
nella magnetosfera come conseguenza dell'interazione tra il vento
solare e il campo geomagnetico; Campo d'induzione elettromagnetica,
generato da correnti indotte nella crosta e nel mantello dal campo
esterno variabile nel tempo.
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- Il campo principale rappresenta, in media, il 99% di tutto il
campo magnetico osservato in superficie da istituto d geofisica e
vulcanologia di Roma Da un semplice studio morfologico si nota che
il 95% del campo analogo a quello generato da un dipolo situato al
centro della Terra il cui asse inclinato, rispetto all'asse di
rotazione terrestre, di circa 11.5. La geometria del campo
geomagnetico caratterizzata da linee di forza entranti nella Terra
nell'emisfero Nord e uscenti in quello Sud.
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- Variazioni temporali campo magnetico terrestre oltre ad avere
una precisa struttura spaziale, definita principalmente dai
contributi provenienti dal campo principale e da quello crostale,
anche sottoposto a continue variazioni temporali. Queste variazioni
che possono essere di diversa natura, sono suddivise in due classi
principali: variazioni a lungo e a breve termine. Le prime,
generalmente indicate con il nome di variazione secolare, sono
dovute all'azione delle sorgenti profonde interne alla Terra, le
stesse che generano il campo principale, e hanno un tempo
caratteristico minimo variabile tra 5 e 10 anni; le seconde,
variazioni a breve termine, sono di origine esterna al nostro
pianeta e presentano tempi caratteristici della durata inferiore a
qualche anno.variazioni temporali
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- Gli effetti sulla atmosfera Tratto da :"The Liftoff Academy" -
Cortesia NASA/JPL Le linee del campo magnetico si irradiano tra i
poli magnetici nord e sud esattamente allo stesso modo in cui si
irradiano tra i poli di una barra magnetica. Le particelle cariche
rimangono intrappolate in queste linee di forza (proprio come la
limatura di ferro) formando la magnetosfera. Le linee di forza non
sono simmetriche L'impatto del vento solare provoca la compressione
delle linee di forza nella parte rivolta al Sole 80 a 60.000Km e
l'allungamento di quelle nella parte in ombra, formazione della
cosiddetta coda magnetica terrestre oltre 300.000.
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- La forza delle convenzioni La geometria del campo geomagnetico
caratterizzata da linee di forza entranti nella Terra nell'emisfero
Nord e uscenti in quello Sud. Dunque, l'estremo libero con polarit
Nord di un ago magnetico tender a disporsi verso il polo Sud
magnetico della Terra (che si trova al polo Nord geografico). E'
comunque tradizione chiamare polo magnetico Nord terrestre
semplicemente quello che si trova nell'emisfero Nord e,
analogamente, polo magnetico Sud quello che si trova nell'emisfero
Sud, in accordo con i corrispondenti poli geografici.
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- paleomagnetismo il punto di Curie corrisponde alla temperatura
alla quale scompare il magnetismo permanente, quando si riscalda un
materiale magnetico. Una lava fuoriuscendo da un vulcano,
raffreddandosi, si orienta, assume cio una magnetizzazione secondo
il campo magnetico di quel luogo e di quel momento e permane
inalterato anche a distanza di decine o centinaia di milioni di
anni, detto paleomagnetismo: Le lave basaltiche (TRM), rocce
sedimentarie depositate in acque tranquille, ricche di ossido di
ferro (DRM) Studiando il paleomagnetismo i geofisici analizzando
rocce di tutte le et e di varie parti del globo rilevando tre
interessanti e sorprendenti fenomeni: La migrazione dei poli, Le
inversioni di polarit, Le anomalie magnetiche dei fondi
oceanici.
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- La migrazione dei poli Lindagine ha rilevato che circa 500 600
milioni di anni fa, il polo nord si trovava lungo lequatore,
inoltre i risultati ottenuti dallanalisi delle rocce americane
rispetto a quelle europee davano posizioni diverse per il polo.
Lunica ipotesi plausibile per spiegare lapparente migrazione dei
poli quindi quella di considerare la deriva dei continenti; in
realt sono i continenti che, migrando sulla superficie del globo,
si sono mossi rispetto allasse di rotazione terrestre.
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- Inversioni di polarit Irregolarmente, ma circa ogni mezzo
milione di anni, il campo magnetico della Terra cambia polarit (il
polo nord diventa polo sud e viceversa), impiegando qualche
migliaio di anni ad invertire la propria direzione. queste
inversioni si succedono con lo stesso ordine cronologico, anche in
zone assai distanti tra loro e si ricostruita la storia delle
inversioni negli ultimi 5 7 milioni di anni, sotto forma di una
scala cronostratigrafica magnetica. La causa non ancora conosciuta.
Non accertato se il campo cambia gradualmente nella direzione
opposta o se semplicemente si ribalta. dipende dalla dinamo che il
nucleo terrestre, evidentemente pu variare la propria polarit
casualmente e con una certa facilit
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- Anomalie magnetiche Durante la perlustrazione dei fondi
oceanici, gli oceanografi scoprirono delle anomalie magnetiche
distribuite in modo assai caratteristico. Queste anomalie
rappresentano delle piccole deviazioni, dellordine dei milligauss,
dei valori medi dellintensit del campo magnetico terrestre. In
unarea con anomalia positiva, il campo magnetico terrestre ha
intensit maggiore del normale, mentre in unarea con anomalia
magnetica negativa, lintensit minore del normale.
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- Anomalie dei fondali oceanici Le anomalie magnetiche
riscontrate nelloceano hanno un andamento a bande lineari e
parallele che continuano per centinaia di chilometri ; esse
presentano inoltre una distinta simmetria bilaterale rispetto alla
dorsale medio oceanica questo accade poich dalle dorsali si forma
continuamente nuova crosta oceanica accompagnata dal progressivo
allontanamento di quella gi formata dallasse della dorsale.
Correlando queste inversioni con la scala dei tempi geomagnetici,
stato possibile datare i fondi oceanici e si constatato che i
fondali oceanici non hanno unet superiore a 200 milioni di anni
nelle parti pi antiche, et che molto diversa da quella registrata
per alcune rocce continentali che arrivano a 3,8 miliardi di anni.
Questo significa che il fondo oceanico cambiato molte volte nel
corso della storia della Terra.
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- Anomalie e movimento delle placche possibile ricostruire la
posizione dei continenti, luno rispetto allaltro, in un dato
momento della storia della Terra. Spostando e facendo coincidere
con lasse della dorsale le anomalie associate allo stesso periodo
temporale, si ottiene il profilo del fondo oceanico in quel
particolare tempo geologico e quindi anche i profili delle terre
emerse.
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- Anomalie da magnetismo crostale Oltre alle anomalie dei fondali
oceanici dovute alle inversioni di campo magnetico esistono anche
anomalie dovute alle caratteristiche costitutive della crosta
terrestre. Le anomalie pi intense e localizzate sono quelle
provocate da giacimenti di materiale ferromagnetico TRM, e DRM.
Anomalie positive o negative perch i campi magnetici principale e
crostale si sommano vettorialmente
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- Classificazione delle Meteoriti Ogni anno entrano nellatmosfera
terrestre 200 tonnellate di meteoriti Di questa quantit cadono
sullla superficie terrestre ogni anno per ogni milione di kilometri
quadrati: 58 meteoriti > 100 grammi 58 meteoriti > 100 grammi
9 meteoriti > 1 kg 9 meteoriti > 1 kg 1,3 meteoriti > 10
kg 1,3 meteoriti > 10 kg (LEuropa ha una superficie di 10
milioni di kilometri quadrati) (In Antartide ci sono 8 milioni di
tonnellate di meteoriti con un peso > 100 grammi)
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- Ordinarie (81%) (81%) Et 4500-4600 Ma; la distribuzione degli
elementi pesanti analoga a quella del Sole; sono composte da
silicati anidri (essenzialmente olivine, pirosseni) che si
ritrovano riuniti in condruli = globulisubsferici (0,5-1 mm); tra i
condurli compaiono minerali metallici (leghe di Fe e Ni o solfuri
sempre di questi elementi). Condriti (86%) Carbonacee(5%) Fino al
20% di H 2 O. Sono caratterizzate dalla presenza di minerali
silicatici tipo serpentino/clorite). Con sostanze organiche
(idrocarburi, acidi grassi ed aromatici, etc. Sono considerate le
pi primitive e meno differenziate tra i prodotti di condensazione
che hanno originato i pianeti. Silicatiche(95%) Acondriti (9%) (9%)
Et e composizioni molto variabili; senza condruli. In genere hanno
una Grana pi grossolana rispetto alle condriti. In genere senza
Fe-Ni. iniziale. Alcuni tipi oltre che dalla fascia degli
asteroidi, sembrano provenire dalla superficie di Marte (tipi SNC =
Shergottiti-Nakhiliti- Chassigniti) o daquella lunare. Sideroliti
(1%) (Silicatico-ferrose) Formate da silicati e minerali metallici
(essenzialmente Fe + Ni) Da riferire alle porzioni interne dei
corpi differenziati della cintura di asteroidi Essenzialmente
composte da minerali metallici (Fe + Ni) Da riferire alle porzioni
internedei corpi differenziati della cintura di asteroidi Sideriti
(4%) (4%) (Ferrose) Classificazione delle Meteoriti