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Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2004/2005PACEPACE
UniversitUniversitàà degli Studi di Roma La Sapienzadegli Studi di Roma La Sapienza
Laurea in Scienze AmbientaliLaurea in Scienze Ambientali
Corso di Petrografia con elementi di Corso di Petrografia con elementi di MineralogiaMineralogia
Docente : Prof. Lucio Morbidelli (dott. Michele Lustrino)
tel.: 06tel.: 06--4991415849914158ee--mail: michele.lustrino@uniroma1.itmail: michele.lustrino@uniroma1.it
Collaboreranno al corso:dott. Giovanni B. Giovanni B. AndreozziAndreozzi (per la parte di mineralogia)
Lezioni on-line al sito:http://tetide.geo.uniroma1.it/sciterra/wed/corsoterra.html
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SCOPI e METODI della PETROGRAFIASCOPI e METODI della PETROGRAFIA
Se si conoscono i caratteri essenziali delle rocce si può iniziare lo studio della loro genesi ed evoluzione che rappresentano gli argomenti fondamentali di un’altra disciplina affine denominata PETROLOGIA.
Non conoscere la PETROGRAFIA per un Geologo equivale a non conoscere l’anatomia per un medico.
La conoscenza della petrografia rappresenta il primo passo per capire la complessità della dinamica terrestre che in definitiva interessa corpi rocciosi siano essi profondi o superficiali.
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I metodi di studio della PETROGRAFIA sono: MICROSCOPIO OTTICO; APPARECCHIATURE di FLUORESCENZA X; MICROSCOPIO ELETTRONICO; MICROSONDA ELETTRONICA, ecc.
PRIMA di utilizzare le strumentazioni che spaziano dal martello ad attrezzature molto sofisticate e di alta tecnologia è necessario conoscere in modo adeguato il mondo delle ROCCE ed in particolare il divenire o, meglio, il succedersi degli eventi che possono trasformare rocce di un certo tipo in altre totalmente differenti.
SCOPI e METODI della PETROGRAFIASCOPI e METODI della PETROGRAFIA
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Struttura e dinamica della TerraStruttura e dinamica della TerraIpotesi sulla sua origineIpotesi sulla sua origine
INTRODUZIONEINTRODUZIONE
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DistanzaDistanza daldal Sole Sole 149,6 x 10149,6 x 1066 kmkm
PeriodoPeriodo didi rivoluzionerivoluzione ∼∼∼∼∼∼∼∼ 365 365 giornigiorni
PeriodoPeriodo didi rotazrotaz. . assialeassiale 23 23 hh 56 56 mm
InclinazioneInclinazione delldell’’asseasse 2323ºº 2727’’
DiametroDiametro equatorialeequatoriale 12.756 km12.756 km
EccentricitEccentricitàà orbitaleorbitale 0,0170,017
MassaMassa 6x106x102424 kgkg
DensitDensitàà mediamedia 5,5 g/cm5,5 g/cm33
Comp. Comp. delldell’’atmosferaatmosfera ~ ~ AzotoAzoto + + OssigenoOssigeno
EtEtàà ~ ~ 4,6 4,6 miliardimiliardi didi annianni
CaratteriCaratteri generaligenerali delladella TerraTerra
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InternoInterno delladella TerraTerra
Mantello
Nucleoesterno
Nucleo
interno
Crosta Quattro Quattro stratistrati principaliprincipali::
CrostaCrosta
MantelloMantello
NucleoNucleo esternoesterno
NucleoNucleo internointerno
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InternoInterno delladella TerraTerraCrostaCrosta::CrostaCrosta OceanicaOceanica
SottileSottile: 2: 2--10 km (in media 7 10 km (in media 7 km)km)
StratigrafiaStratigrafia relativamenterelativamenteuniformeuniforme �� serieserie ofioliticaofiolitica
SedimentiSedimenti
lave a lave a cuscinocuscino ((pillow basaltspillow basalts))
dicchidicchi basalticibasaltici
gabbrigabbri massivimassivi
roccerocce ultrafemicheultrafemiche ((mantellomantello))
Crosta Continentale
Crosta Oceanica
Rift centrale
Lave a cuscino
Dicchi basaltici
Peridotite(Mantello)
Camera magmatica
Sedimenti
Gabbrimassivi
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CrostaCrosta::CrostaCrosta ContinentaleContinentale
PiPiùù spessaspessa: 20: 20--70 km; in 70 km; in media ~ 35 kmmedia ~ 35 km
ComposizioneComposizione moltomoltovariabilevariabile (~ (~ granodioritegranodiorite))
InternoInterno delladella TerraTerraCrosta Continentale
Crosta Oceanica
DivisaDivisa in: in:
-- CrostaCrosta SuperioreSuperiore ((pipiùù leggeraleggera, , pipiùù riccaricca in SiOin SiO22 e e relativamenterelativamente poverapovera in in MgOMgO) e) e
-- CrostaCrosta InferioreInferiore pipiùù pesantepesante ((menomeno riccaricca in SiOin SiO22 e e pipiùùriccaricca in in MgOMgO))
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InternoInterno delladella TerraTerraMantelloMantello: : ComposizioneComposizione stratificatastratificata siasia in termini in termini didicomposizionecomposizione chimicachimica cheche mineralogicamineralogica. .
MantelloMantello SuperioreSuperiore finofino a 410 km a 410 km
ZonaZona didi TransizioneTransizione (410(410--660 km)660 km)
MantelloMantello InferioreInferiore ((MesosferaMesosfera) ) finofino a 2900 kma 2900 km
Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter 6370
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Crosta
MantelloMantello
NucleoNucleo
Mantello Superiore
Zona di transizione
Nucleo
Interno(solido)
Profondità (km)
Mantello
Inferiore
Nucleo
Esterno(liquido)
Discontinuità di
Mohorovicic
Discontinuità di Gutenberg
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InternoInterno delladella TerraTerraMantelloMantello: : ComposizioneComposizione stratificatastratificata siasia in termini in termini didicomposizionecomposizione chimicachimica cheche mineralogicamineralogica. .
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Crosta
MantelloMantello
NucleoNucleo
Mantello Superiore
Zona di transizione
Nucleo
Interno(solido)
Profondità (km)
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Inferiore
Nucleo
Esterno(liquido)
MantelloMantello SuperioreSuperiore finofino a 410 km a 410 km
ZonaZona didi TransizioneTransizione (410(410--660 km)660 km)
MantelloMantello InferioreInferiore ((MesosferaMesosfera) ) finofino a 2900 kma 2900 km
Discontinuità di
Mohorovicic
Discontinuità di Gutenberg
Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter
MantelloMantello SuperioreSuperiore ((daldal contattocontatto con la con la crostacrosta finofino a a 410 km). Il 410 km). Il contattocontatto con la con la crostacrosta èè dettodetto
DiscontinuitDiscontinuitàà didi MohorovicicMohorovicic ((MohoMoho))MantelloMantello litosfericolitosferico ((solidosolido) ) spessorespessore variabilevariabile(in (in generegenere finofino a a ~~80 km)80 km)
MantelloMantello AstenosfericoAstenosferico ((parzialmenteparzialmente fusofuso)) ~~ 8080--220 km220 kmMesosferaMesosfera didi nuovonuovo solidasolida ((peridotiteperidotite a a granatogranato))
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InternoInterno delladella TerraTerraMantelloMantello: : ComposizioneComposizione stratificatastratificata siasia in termini in termini didicomposizionecomposizione chimicachimica cheche mineralogicamineralogica. .
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Crosta
MantelloMantello
NucleoNucleo
Mantello Superiore
Zona di transizione
Nucleo
Interno(solido)
Profondità (km)
Mantello
Inferiore
Nucleo
Esterno(liquido)
MantelloMantello SuperioreSuperiore finofino a 410 km a 410 km
ZonaZona didi TransizioneTransizione (410(410--660 km)660 km)
MantelloMantello InferioreInferiore ((MesosferaMesosfera) ) finofino a 2900 kma 2900 km
Discontinuità di
Mohorovicic
Discontinuità di Gutenberg
ZonaZona didi TransizioneTransizione.. A A partirepartire dada 410 km la 410 km la velocitvelocitààdelledelle ondeonde sismichesismiche aumentaaumenta rapidamenterapidamente..
Questa Questa variazionevariazione èè dovutadovuta al al cambiocambio strutturalestrutturaledelldell’’olivinaolivina (Mg(Mg22SiOSiO44) in ) in wadsleyitewadsleyite (Mg(Mg22SiOSiO44). ). Cambia SOLO la Cambia SOLO la strutturastruttura ((dada rombicarombica a a monoclinamonoclina).).
A 500 km A 500 km ll’’olivinaolivina ((oraora wadsleyitewadsleyite) cambia ) cambia didi nuovonuovostrutturastruttura e e diventadiventa cubicacubica ((ringwooditeringwoodite))
A 660 km la A 660 km la ringwooditeringwoodite sisi trasformatrasforma in in perovskiteperovskite e e magnesiowustitemagnesiowustite ((fasifasi ancoraancora pipiùù dense)dense)
Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter
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InternoInterno delladella TerraTerraMantelloMantello: : ComposizioneComposizione stratificatastratificata siasia in termini in termini didicomposizionecomposizione chimicachimica cheche mineralogicamineralogica. .
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MantelloMantello SuperioreSuperiore finofino a 410 km a 410 km
ZonaZona didi TransizioneTransizione (410(410--660 km)660 km)
MantelloMantello InferioreInferiore ((MesosferaMesosfera) ) finofino a 2900 kma 2900 km
Discontinuità di
Mohorovicic
Discontinuità di Gutenberg
MantelloMantello InferioreInferiore.. ConosciamoConosciamo moltomolto pocopoco didi questoquestovolume volume delladella Terra.Terra.
PerovskitePerovskite (MgSiO(MgSiO33) e ) e magnesiowustitemagnesiowustite ((MgOMgO) ) sonosonoprobabilmenteprobabilmente le le fasifasi pipiùù abbondantiabbondanti..
La La perovskiteperovskite probabilmenteprobabilmente costituiscecostituisce pipiùù delldell’’80% 80% del del mantellomantello inferioreinferiore ((quindiquindi èè ilil mineraleminerale pipiùùabbondanteabbondante delladella Terra).Terra).
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NucleoNucleo: : LegaLega metallicametallica didi FeFe--Ni. (non Ni. (non cici sonosono silicatisilicati))
NucleoNucleo EsternoEsterno èè liquidoliquidosenzasenza ondeonde didi tipotipo SS
NucleoNucleo InternoInterno èè solidosolido (a (a causacausadelledelle fortissimefortissime pressionipressioni))
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Crosta
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Nucleo
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NucleoNucleo
InternoInterno delladella TerraTerra
Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter
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Velocità delle onde P (Primarie) ed S (Secondarie) in funzionedei moduli k e µ
kk == modulo di compressibilitmodulo di compressibilitàà;;µµ == modulo di rigiditmodulo di rigiditàà;;ρρ == densitdensitàà (g/cm(g/cm33))
OndeOnde P e P e OndeOnde S?S?
µµ nei liquidi nei liquidi = 0= 0
ρ
µ3/4−=k
Vpρ
µ=Vs
OndeOnde SS
OndeOnde PP(onde di compressione)(onde di compressione)
(onde di taglio)(onde di taglio)
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OndeOnde P e P e OndeOnde S?S?
OndeOnde PP
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OndeOnde P e P e OndeOnde S?S?
OndeOnde SS
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PP == onde Ponde PSS == onde Sonde Sρρ == densitdensitàà
Da: Le rocce ed I loro costituenti
Lucio Morbidelli
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VariazioneVariazione delledelle velocitvelocitàà delledelle ondeonde P ed S con la P ed S con la profonditprofonditàà. . SuddivisioniSuddivisioni composizionalicomposizionali delladella Terra Terra
sullasulla sinistrasinistra; ; suddivisionisuddivisioni reologichereologiche sullasulla destradestra. . DaDa KeareyKearey and Vine (1990), and Vine (1990), Global TectonicsGlobal Tectonics. . ©© Blackwell Scientific. Oxford.Blackwell Scientific. Oxford.
Crosta
Mantello
Nucleo
Esterno
Velocità (km/sec)
0 5 10
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Profondità (km)
Onde S
Onde P
Nucleo
Interno
Asteno-
Solido
Liquido
Meso-
sfera
Onde S
LL’’AstenosferaAstenosfera èè la la zonazona didimantellomantello superioresuperiore chechepermettepermette allaalla sovrastantesovrastantelitosferalitosfera didi muoversimuoversiparzialmenteparzialmente scollatascollata dalledallerestantirestanti porzioniporzioni pipiààprofondeprofonde..
La La LitosferaLitosfera comprendecomprende la la CrostaCrosta e la e la porzioneporzione didimantellomantello pipiùù superficialesuperficiale..
Al Al contattocontatto CrostaCrosta--MantelloMantellolitosfericolitosferico sisi verificaverifica un un aumendoaumendo didi velocitvelocitàà delledelleondeonde sismichesismiche ((aumentaaumenta la la densitdensitàà).).Al Al contattocontatto LitosferaLitosfera--AstenosferaAstenosfera sisi verificaverifica unaunadiminuzionediminuzione didi velocitvelocitàà delledelleondeonde sismichesismiche ((astenosferaastenosferaparzialmenteparzialmente fusafusa))
Litosfera
sfera
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La La variazionevariazione didi TemperaturaTemperatura dalledalle regioniregioni pipiùùinterne interne delladella Terra (Terra (pipiùù caldecalde) a ) a quellequelle pipiùù esterneesterne((pipiùù freddefredde) ) vieneviene definitadefinita
GRADIENTE GEOTERMICOGRADIENTE GEOTERMICO ((°°C/m)C/m)
Il Il gradientegradiente geotermicogeotermico mediomedio delladella crostacrostaterrestreterrestre vale circa 25vale circa 25°°C/km (ma C/km (ma variavaria dada localitlocalitàà a a localitlocalitàà dada 6 a 140 6 a 140 °°C/km)C/km)
Il Il gradientegradiente geotermicogeotermico per le per le altrealtre regioniregioni pipiùùinterne interne delladella terra terra èè moltomolto pipiùù basso (basso (~0,70,7--0,8 0,8 °°C/km)C/km)
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La La quantitquantitàà didi energiaenergia termicatermica chechesfuggesfugge dalladalla Terra Terra espressaespressa per per unitunitààdidi area e area e didi tempo tempo vieneviene definitadefinita
FLUSSO DI CALOREFLUSSO DI CALORE
Questa Questa vieneviene espressaespressa in HFU (in HFU (Heat Heat Flow UnitFlow Unit) ) equivalenteequivalente ad ad 1 microcaloria/cm1 microcaloria/cm22/sec/secLa media del La media del flussoflusso didi calorecalore suisuicontinenticontinenti èè 1,5 HFU1,5 HFU
In In alcunealcune regioniregioni ((eses. Italia) . Italia) ilil flussoflusso didicalorecalore èè superioresuperiore allaalla media. media. PerchPerchèè??
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Abbondanze relative atomiche dei sette elementi più comuni che costituiscono il97% della massa della Terra.Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter, Prentice Hall.
O50.7%
Mg15.3%
Fe15.2%
Si14.4%
S3.0%
Al1.4%
Ca1.0%
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SorgentiSorgenti didi calorecalorenellanella TerraTerra
1.1. CaloreCalore dalldall’’accrezioneaccrezione primordialeprimordiale e e dalladalla differenziazionedifferenziazione delladella TerraTerra
raggiungeraggiunge ancoraancora lentamente la lentamente la superficiesuperficie
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1.1. Calore dall’accrezione primordiale e dalla differenziazione della Terra
raggiungeraggiunge ancoraancora lentamente la lentamente la superficiesuperficie
2.2. CaloreCalore rilasciatorilasciato daldal decadimentodecadimentoradioattivoradioattivo deidei nuclidinuclidi instabiliinstabili
SorgentiSorgenti didi calorecalorenellanella TerraTerra
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TrasferimentoTrasferimento didi CaloreCalore1.1. ConduzioneConduzione ((energiaenergia termicatermica trasmessatrasmessa daldal motomoto
vibratoriovibratorio deglidegli atomiatomi dada unauna zonazona caldacalda a a unauna freddafredda): ): Questa Questa èè funzionefunzione delladella conducibilitconducibilitàà termicatermica delladellasostanzasostanza ((ossiaossia delldell’’abilitabilitàà a a condurrecondurre calorecalore))
2. 2. RadiazioneRadiazione ((energiaenergia termicatermica trasmessatrasmessa dada unaunasostanzasostanza portataportata allall’’incandescenzaincandescenza))
3. 3. ConvezioneConvezione ((spostamentospostamento didi materiamateria; ; eses. . acquaacqua chechebollebolle in in unauna pentolapentola; ; fumofumo didi unauna sigarettasigaretta o o didi un un caminocamino. . AvvieneAvviene perchperchèè se se riscaldiamoriscaldiamo un un fluidofluido ((liquidoliquido o gas) o gas) questoquesto sisi espandeespande divenendodivenendo menomeno densodenso, , quindiquindi pipiùùleggeroleggero, del , del materialemateriale circostantecircostante. Tale . Tale fluidofluido quindiquindi tendetendea a saliresalire, , mentrementre ilil materialemateriale pipiùù freddofreddo e e pipiùù pesantepesantescendescende aprenderneaprenderne ilil postoposto. . SiSi instaurainstaura coscosìì un un ciclocicloconvettivoconvettivo, , dettodetto CELLA CONVETTIVACELLA CONVETTIVA))
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1.1. MidMid--ocean Ridges ocean Ridges ((CresteCreste mediomedio--oceanicheoceaniche))
5.5. BackBack--arc Basinsarc Basins((BaciniBacini didi retroarcoretroarco))
? ??
600 km
400
200 km
15 3 46 7 2
C. Continentale
C. Oceanica
Mantello Litosferico
Mantello sub-litosferico
Sorgente dei fusi
2.2. IntracontinentalIntracontinental Rifts Rifts ((FessureFessure intracontinentaliintracontinentali))
3. 3. Island ArcsIsland Arcs((isoleisole didi arcoarco))
4.4. Active Continental Active Continental Margins Margins ((MarginiMargini continentalicontinentali attiviattivi))
6.6. Ocean Island BasaltsOcean Island Basalts((BasaltiBasalti didi isoleisole oceanicheoceaniche))
7.7. Miscellaneous IntraMiscellaneous Intra--Continental ActivityContinental Activity((AttivitAttivitàà igneaignea continentalecontinentale variavaria; ; es.es.kimberlitikimberliti, , carbonatiticarbonatiti, , anortositianortositi, etc.), etc.)
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TettonicaTettonica delledelle placcheplacche -- GenesiGenesi IgneaIgnea
?
?
Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2004/2005PACEPACECrostaCrosta creatacreata dove le dove le placcheplacche divergonodivergono ((CresteCreste oceanicheoceaniche))
Tettonica delle Placche Tettonica delle Placche –– Riciclaggio GlobaleRiciclaggio Globale
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DistruzioneDistruzione didi CrostaCrosta, , formazioneformazione didi catenecatene montuosemontuose, , scontroscontro
didi placcheplacche ((eses. . AndeAnde, Himalaya, , Himalaya, GiapponeGiappone))
Tettonica delle Placche Tettonica delle Placche –– Riciclaggio GlobaleRiciclaggio Globale
? ??
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Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter?
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Per Per accomodareaccomodare gligli sforzisforzi susu unauna superficiesuperficie sfericasferica, le , le zone zone
trasformitrasformi sonosono regioniregioni nellenelle qualiquali le le placcheplacche scivolanoscivolano unauna
rispettorispetto allall’’altraaltra ((eses. . fagliafaglia didi San Andrea, California)San Andrea, California)
Tettonica delle Placche Tettonica delle Placche –– Riciclaggio GlobaleRiciclaggio Globale
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Tettonica delle Placche Tettonica delle Placche –– EtEtàà degli Oceanidegli Oceani
Milioni di anni dal presente Milioni di anni dal presente
180180 150150 120120 8080 4040 00
Voi siete quiVoi siete qui
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Il Sistema solareIl Sistema solare
Da: Le rocce ed I loro costituenti - Lucio Morbidelli
Giove comprende Giove comprende ∼∼ il 99% della massa dellil 99% della massa dell’’intero sistema solare (intero sistema solare (∼∼10103030 g) g) (Sole escluso)(Sole escluso)
Giove ha una massa 10Giove ha una massa 10--33 (0.1%) rispetto a quella (0.1%) rispetto a quella solaresolare
La Terra ha una massa 10La Terra ha una massa 10--33 (0.1%) rispetto a quella (0.1%) rispetto a quella di Giovedi Giove
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Il Sistema solareIl Sistema solareIl contenuto in elementi volatili aumenta con la distanza dal SoIl contenuto in elementi volatili aumenta con la distanza dal Sole (Marte le (Marte doveva essere pidoveva essere piùù ricco in Hricco in H22O della Terra perchO della Terra perchéé èè pipiùù distante dal distante dal Sole)Sole)
MercurioMercurio
Tem
pera
tura
Tem
pera
tura
Distanze solari (distanza TerraDistanze solari (distanza Terra--Sole)Sole)1010
TerraTerra
GioveGiove
SaturnoSaturno
PlutonePlutone
Tungsteno (W)Tungsteno (W)
SilicatiSilicati
Silicati ricchi in CSilicati ricchi in C
GhiaccioGhiaccio
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Origine della TerraOrigine della TerraProcesso di ACCREZIONE omogenea in seguito a Processo di ACCREZIONE omogenea in seguito a
collisioni continue con corpi interplanetari di collisioni continue con corpi interplanetari di varia grandezza.varia grandezza.
I corpi piI corpi piùù grandi [= Planetesimali] si pensa grandi [= Planetesimali] si pensa avessero diametri dellavessero diametri dell’’ordine di qualche ordine di qualche centinaia di chilometricentinaia di chilometri
Tutti i corpi planetari si sono accresciuti per Tutti i corpi planetari si sono accresciuti per accumulazioni successive (urti con meteoriti)accumulazioni successive (urti con meteoriti)
Tutti i corpi planetari sono Tutti i corpi planetari sono craterizzaticraterizzati
Per generare un cratere come quello di Per generare un cratere come quello di CopernicoCopernico (sulla Luna), con un (sulla Luna), con un raggio di raggio di ∼∼93 km, ci vuole un urto con un asteroide di 593 km, ci vuole un urto con un asteroide di 5--10 km di 10 km di diametro.diametro.
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AUTODIFFERNZIAZIONE:AUTODIFFERNZIAZIONE:formazione del NUCLEO dalformazione del NUCLEO dalMANTELLO PRIMORDIALEMANTELLO PRIMORDIALE
Il NUCLEO si Il NUCLEO si èèformato alla fine del formato alla fine del processo di processo di accrezione per una accrezione per una Migrazione verso il Migrazione verso il centro, dalla forza di centro, dalla forza di gravitgravitàà, di un fuso di , di un fuso di solfuri di ferro e solfuri di ferro e nichelnichel
I corpi collidenti erano I corpi collidenti erano gigiàà differenziati con differenziati con nuclei composti da nuclei composti da solfuri di Fe e Ni allo solfuri di Fe e Ni allo stato fuso che hanno stato fuso che hanno innescato la fusione innescato la fusione pressochpressochéé istantanea istantanea dei composti analoghi dei composti analoghi presenti nel presenti nel protopianetaprotopianeta
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Simulazione numerica di una collisione tra una Terra Simulazione numerica di una collisione tra una Terra primitiva e un corpo grande circa 1,3 volte Marte alla primitiva e un corpo grande circa 1,3 volte Marte alla velocitvelocitàà di 5 km/sdi 5 km/s
4.2 minuti
8.4 minuti 12.5 minuti
Materiale chediventerà la proto-luna
Enigma LUNAEnigma LUNA
Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter
Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2004/2005PACEPACE
Le Le roccerocce lunarilunari e e quellequelle terrestriterrestri sonosono moltomolto similisimili in in composizionecomposizione trannetranne per per ilil contenutocontenuto moltomolto pipiùù basso in Febasso in Fe(ed (ed essenzialmenteessenzialmente ll’’assenzaassenza didi HH22O) O) delledelle roccerocce lunarilunari..
Se Se ll’’impattoimpatto cheche ha ha generatogenerato la Luna fosse la Luna fosse avvenutoavvenuto primaprimadelladella differenziazionedifferenziazione delladella Terra (Terra (ossiaossia prima prima delladellaformazioneformazione del del nucleonucleo terrestreterrestre) ) noinoi dovremmodovremmo aspettarciaspettarciper i due per i due corpicorpi (Terra e Luna) le (Terra e Luna) le stessestesse composizionicomposizioni totalitotali. .
LL’’unicounico modomodo per per spiegarespiegare ilil contenutocontenuto in Fe in Fe delladella Luna Luna moltomoltopipiùù basso basso didi quelloquello delladella Terra Terra èè ipotizzareipotizzare cheche ll’’impattoimpatto siasiaavvenutoavvenuto dopodopo la la formazioneformazione del del NucleoNucleo terrestreterrestre..
OrigineOrigine delladella Luna e Luna e differenzedifferenze didicomposizionecomposizione tratra Terra e LunaTerra e Luna
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SequenzaSequenza::
•• AccrezioneAccrezione delladella TerraTerra•• FormazioneFormazione del del NucleoNucleo ((� rimozionerimozione didi Fe Fe daldal
mantellomantello e e concentrazioneconcentrazione nelnel nucleonucleo terrestreterrestre))•• CollisioneCollisione tratra la Terra ed un la Terra ed un grossogrosso asteroideasteroide•• La Luna coalesce La Luna coalesce daidai restiresti delldell’’asteroideasteroide e e daldal
materialemateriale del del mantellomantello terrestreterrestre•• SiSi segregasegrega ilil nucleonucleo lunarelunare: : ilil mantellomantello lunarelunare, , gigiàà
impoveritoimpoverito in Fe, in Fe, perdeperde ancoraancora unun’’altraaltra porzioneporzione del del suosuo FeFe
QuindiQuindi le le roccerocce lunarilunari formateformate dopodopo la la segregazionesegregazione del del nucleonucleo sonosono moltomolto impoveriteimpoverite in Fe (ma in Fe (ma similisimili in in moltimoltialtrialtri elementielementi) ) rispettorispetto allealle roccerocce equivalentiequivalentiterrestriterrestri..
Le Le etetàà delledelle roccerocce pipiùù anticheantiche delladella Luna e la Luna e la stimastimadelldell’’etetàà delladella formazioneformazione del del nucleonucleo terrestreterrestre sonosonocoerenticoerenti con con questoquesto modellomodello. .
CronologiaCronologia delladella formazioneformazione delladella lunaluna
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ClassificazioneClassificazione delledelle MeteoritiMeteoritiOgniOgni annoanno entranoentrano nellnell’’atmosferaatmosfera terrestreterrestre ∼∼200 200 tonnellatetonnellatedidi meteoritimeteoriti
DiDi questaquesta quantitquantitàà cadonocadono sulllasullla superficiesuperficie terrestreterrestre ogniogniannoanno per per ogniogni milionemilione didi kilometrikilometri quadratiquadrati::
∼∼ 58 58 meteoritimeteoriti > 100 > 100 grammigrammi
∼∼ 9 9 meteoritimeteoriti > 1 kg> 1 kg
∼∼ 1,3 1,3 meteoritimeteoriti > 10 kg> 10 kg
((LL’’EuropaEuropa ha ha unauna superficiesuperficie didi ∼∼ 10 10 milionimilionididi kilometrikilometri quadratiquadrati))
(In (In AntartideAntartide cici sonosono ∼∼ 8 8 milionimilioni didi tonnellatetonnellatedidi meteoritimeteoriti con un peso > 100 con un peso > 100 grammigrammi))
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OrdinarieOrdinarie
(81%)(81%)
Età 4500-4600 Ma; la distribuzione degli elementipesanti è analoga a quella del Sole; sono composte dasilicati anidri (essenzialmente olivine, pirosseni) che siritrovano riuniti in condruli = globuli subsferici (0,5-1mm); tra i condurli compaiono minerali metallici (leghedi Fe e Ni o solfuri sempre di questi elementi).CondritiCondriti
(86%)(86%)
CarbonaceeCarbonacee
(5%)(5%)
Fino al 20% di H2O. Sono caratterizzate dalla presenza diminerali silicatici tipo serpentino/clorite). Con sostanzeorganiche (idrocarburi, acidi grassi ed aromatici, etc. Sono considerate le più primitive e meno differenziate trai prodotti di condensazione che hanno originato i pianeti.
SilicaticheSilicatiche
(95%)(95%)
AcondritiAcondriti
(9%)(9%)
Età e composizioni molto variabili; senza condruli. In genere hanno unaGrana più grossolana rispetto alle condriti. In genere senza Fe-Ni. iniziale. Alcuni tipi oltre che dalla fascia degli asteroidi, sembranoprovenire dalla superficie di Marte (tipi SNC = Shergottiti- Nakhiliti-Chassigniti) o da quella lunare.
SiderolitiSideroliti (1%)(1%)
((SilicaticoSilicatico--ferroseferrose))
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 interne dei corpi differenziati della cintura di asteroidi
SideritiSideriti (4%)(4%)
((FerroseFerrose))
ClassificazioneClassificazione delledelle MeteoritiMeteoriti
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pianetapianeta MarteMarteasteroideasteroide MathildeMathilde cometacometa HalleyHalley
La nostra La nostra conoscenzaconoscenza delladella storiastoria del del sistemasistema solaresolare e del e del ““sistemasistema didi funzionamentofunzionamento”” del del nostronostro pianetapianeta sarebbesarebbeimpossibileimpossibile se le se le meteoritimeteoriti non non cadesserocadessero sullasulla Terra.Terra.
MeteoritiMeteoriti: : LegamiLegami criticicritici con con ilil sistemasistemasolaresolare primitivoprimitivo e la Terra e la Terra profondaprofonda
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-- migliorimigliori stimestime delldell’’etetàà del del nostronostro sistemasistema solaresolare-- meteoritimeteoriti omogeneeomogenee chiamatechiamate condriticondriti sonosono la la miglioremigliore
stimastima delladella composizionecomposizione totaletotale delladella TerraTerra-- Le Le meteoritimeteoriti ferroseferrose fornisconoforniscono la la stimastima pipiùù vicinavicina allaalla
composizionecomposizione del del nucleonucleo terrestreterrestre
CristalliCristalli didi solfurisolfuri didi Fe e Ni in Fe e Ni in unaunameteorite meteorite ferrosaferrosa
Meteorite Meteorite ferrosaferrosa (304 kg)(304 kg)Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter
Le Le meteoritimeteoriti sonosono importantiimportanti
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-- prima prima delladella missionemissione Pathfinder Pathfinder susu MarteMarte, le , le meteoritimeteoriti ciciavevanoavevano datodato solo (e solo (e ancoraancora la la miglioremigliore) ) stimastima delladellacomposizionecomposizione (ed (ed etetàà) del ) del pianetapianeta MarteMarte
-- le le meteoritimeteoriti silicatichesilicatiche--ferroseferrose ((siderolitisideroliti; ; fotofoto sotto) sotto) possonopossono rappresentarerappresentare ilil materialemateriale delldell’’interfacciainterfaccia nucleonucleo--mantellomantello
Le Le meteoritimeteoriti sonosono importantiimportanti
MetalloMetallo didi FeFe--NiNiSilicatoSilicato didi Mg (Mg (olivinaolivina))Da: An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter
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UnaUna meteorite (meteorite (chondritechondrite) )
didi ~12 kg ha ~12 kg ha messomesso fine fine
allaalla vita vita didi questaquesta
Chevrolet Malibu a Chevrolet Malibu a
Peekskill, NY, Peekskill, NY, nelnel 1992.1992.
OgniOgni annoanno ~60 ~60 milionimilioni didi tonnellatetonnellate didi polverepolvere spazialespaziale e e
meteoritimeteoriti raggiungonoraggiungono la la superficiesuperficie delladella Terra.Terra.
Le Le meteoritimeteoriti possonopossono uccidereuccidere
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Per Per studiarestudiare (o per (o per curiositcuriositàà) ) provateprovate questiquesti sitisiti......http://www.whfreeman.com/presssiever/con_index.htm?99hsghttp://www.whfreeman.com/presssiever/con_index.htm?99hsg
http://http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/announcements/announce_predict.htmlwww.ngdc.noaa.gov/mgg/announcements/announce_predict.html
AlcuneAlcune delledelle immaginiimmagini didi questaquesta presentazionepresentazione sonosono state state preseprese dada: NASA, JPL, LPI. Per : NASA, JPL, LPI. Per acquistareacquistare meteoritimeteoriti
controllatecontrollate ilil sitosito::www.nyrockman.comwww.nyrockman.com
CreditsCredits
AltreAltre figure e figure e schemischemi dada::L. L. MorbidelliMorbidelli -- Le Le roccerocce ed i ed i loroloro costituenticostituentiJ. Winter J. Winter -- LezioniLezioni per per ilil corsocorso didi Igneous PetrologyIgneous PetrologyP. P. TomascakTomascak -- LezioniLezioni didi GeologiaGeologiaA. A. BoselliniBosellini –– Le Le ScienzeScienze delladella Terra (ed. Terra (ed. ZanichelliZanichelli))
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