venerdì 29 aprile 2011

L'isostasia

Per isostasia si intende la tendenza della crosta a raggiungere una posizione di equilibrio attraverso il fenomeno del galleggiamento.
Come ho già affermato precedentemente, il mantello si comporta come un fluido ad elevata densità, nonostante abbia una composizione rigida.
Infatti la crosta continentale galleggia sul mantello grazie alla minore densità dei materiali di cui è costituita (2,7 g/cm3 mentre quella del mantello è di 3,3 cm3).
In questo fenomeno di galleggiamento vale il principio di Archimede.
Per chi non lo conoscesse o volesse rinfrescarsi un po’ la memoria lo ricordiamo :-)
Il principio di Archimede afferma che:
“Un corpo, immerso in un fluido, riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del fluido spostato”

Nel caso dell’isostasia accade che la formazione delle catene montuose (orogenesi), dovuta alla presenza di forze di compressione che agiscono lungo il confine tra settori di crosta contigue (deformano la roccia), la crosta aumenta di spessore e, di conseguenza, anche di peso.
Aumentando il peso, per poter mantenere l’equilibrio, per compensare il peso aggiunto, è necessario che una parte di crosta sprofondi nel mantello, dando origine alle cosiddette “radici” (protuberanza di crosta nel mantello).
Inseguito a fenomeni di erosione, la catena montuosa viene livellata facendo diminuire il peso della crosta (viene alleggerita): a questo punto la parte di crosta sprofondata nel mantello risale, ritornando alla sua posizione originale. 

giovedì 28 aprile 2011

Il flusso termico terrestre

Il flusso termico terrestre (la quantità di calore emessa nell’unità di tempo per ogni unità di superficie) è molto bassa: in media 0,06 W per m2.
In passato si pensava che il calore terrestre fosse nient’altro che il residuo dello stadio primordiale della Terra, quando doveva essere totalmente fusa.
I principali materiali che costituiscono la Terra sono, infatti, isotopi radioattivi (nuclei di atomi che hanno lo stesso numero di protoni ma differente numero di neutroni) instabili, che con il tempo si modificano spontaneamente (decadono) con emissione di particelle nucleari, trasformandosi in isotopi di elementi diversi.
L’energia cinetica delle particelle si trasforma poi in calore.
Esistono, però, delle zone dove il flusso termico risulta essere più elevato della media, come nelle dorsali oceaniche.
In corrispondenza di queste zone si verificano i moti convettivi del mantello: del materiale caldo, in profondità, sale verso l’alto liberando calore e facendo aumentare il flusso termico locale; mentre altro materiale che si è raffreddato in prossimità della superficie scende verso il basso.
Il mantello, pur essendo solido, è da considerare come un fluido con un’elevata densità (questo aspetto lo vedremo meglio successivamente con il fenomeno dell’isostasia).

Temperatura all’interno della Terra__
I geofisici sono riusciti a definire l’andamento della temperatura all’interno della Terra attraverso una curva che prende il nome di geoterma, basatosi sulla struttura interna del nostro pianeta.
Il mantello è solido perché la sua temperatura  è più bassa rispetto a quella di fusione dei silicati e degli ossidi (solo nell’astenosfera, tra 70 e 250 km di profondità, si ha una fusione parziale;
Il nucleo esterno è fuso perché la sua temperatura  è superiore a quella di fusione della lega metallica;
Il nucleo interno è solido perché la sua temperatura è inferiore rispetto a quella di fusionedella lega metallica.

lunedì 25 aprile 2011

Struttura interna della Terra

Si può studiare l’interno del nostro pianeta facendo riferimento a due modelli:
-          modello chimico-mineralogico (si basa sulla composizione chimica)
-          modello reologico (si basa sul comportamento dei materiali al passaggio di onde. Si prende in considerazione la struttura fisica)

Modello chimico-mineralogico.
L’interno della Terra viene diviso in crosta, mantello e nucleo.
La crosta: caratterizzata dal passaggio delle onde P a bassa velocità, è la parte più esterna del pianeta (spessore di 35 km sotto i continenti, 60-70 km in corrispondenza delle catene montuose e 6 km sotto i fondi oceanici). Struttura eterogenea.
La crosta continentale: composta da rocce granitiche a bassa densità (2,7 g/cm3).
La crosta oceanica: più densa (3,00 g/cm3), composta principalmente da basalti e gabbri.
Tra la crosta e il mantello è presente una superficie di discontinuità che prende il nome di discontinuità di Mohorovicic (Moho).
Viene attribuito il nome di “discontinuità” perché al passaggio delle onde la composizione chimica e lo stato fisico dei materiali attraversati subiscono dei cambiamenti improvvisi.
Il mantello: composto da peridotiti, rocce ultrabasiche, formate principalmente da olivina e pirosseni. Nel mantello le onde P aumentano la loro velocità (velocità superiori agli 8000 m/s). La pressione e la densità aumentano con la profondità.
Tra il mantello e il nucleo è presente una seconda superficie di discontinuità: la discontinuità di Gutenberg.
Il nucleo: formato da ferro e nichel
Esiste un’altra superficie di discontinuità che divide il nucleo in due parti, questa superficie prende il nome di discontinuità di Lehmann.

Modello reologico.
L’interno della Terra viene diviso in litosfera, astenosfera, mesosfera e nucleo.
La litosfera: strato superficiale situato sotto i continenti. Le onde sismiche hanno un’elevata velocità.
L’astenosfera: strato molle con comportamento plastico. Le onde sismiche diminuiscono la loro velocità.
La mesosfera: strato solido con comportamento rigido ed elastico. La velocità delle onde sismiche aumenta con la profondità.
Il nucleo: è diviso in due parti (nucleo interno e nucleo esterno). Il nucleo esterno è costituito da una lega di ferro e nichel allo stato fuso, mentre quello interno è allo stato solido (sempre con la stessa composizione).

domenica 17 aprile 2011

Fenomeni sismici

Che cosa sono i terremoti?
Verso la metà del XIX secolo un ingegnere irlandese, Robert Mallet, dopo diversi studi arrivò alla conclusione che il terremoto è costituito da una serie di onde elastiche che si propagano all’interno della Terra, in seguito a deformazioni o fratture di masse rocciose nel sottosuolo.
Successivamente un sismologo di nome Harry F. Reid propose un modello che spiegava in che modo avvengo quelle deformazioni all’origine dei fenomeni sismici.
Si tratta del modello di “Rimbalzo elastico”. Secondo il rimbalzo elastico due sistemi di crosta, soggetti a sforzi in direzioni opposte, si deformano elasticamente fino a quando si raggiunge il limite di rottura, che genera una faglia, lungo la quale i due blocchi di roccia  scorrono  l’uno contro l’altro in direzioni opposte.
Pian piano accade che le rocce compresse riacquistano volume e riprendono la loro posizione di equilibrio: c’è un riassestamento che genera delle rapide vibrazioni.
L’energia elastica che viene accumulata durante la deformazione si libera in parte sotto forma di calore (determinato dall’attrito lungo la superficie della faglia) e in parte dalle vibrazioni.
Le vibrazioni, queste onde sferiche si propagano dalla zona dove si è verificata la rottura (ipocentro).
Perpendicolarmente all’ipocentro, sulla superficie terrestre la zona prende il nome di epicentro.