La struttura Interna della Terra

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• I pozzi minerari raggiungono profondità massima di circa 4 km.

• Le caverne raggiungono profondità massima di circa 2 km.

• Le perforazioni raggiungono profondità massima di circa 12 km.

pozzi minerari, grotte e trivellazioni raggiungono una

profondità del tutto trascurabile rispetto alle dimensioni della

Terra (il raggio terrestre misura circa 6370 km).

La struttura interna della terra non è accessibile a

osservazioni dirette

Immagine estratta da https://staticmy.zanichelli.it/catalogo/assets/9788808935090_04_CAP.pdf

La densità media della Terra è nettamente superiore alla densità delle rocce

superficiali, perciò l’interno della Terra deve essere formato principalmente da

materiali più densi, ad esempio metalli

Densità

d= 5.5 g/cm3

Densità dei silicati delle

rocce è compresa fra i 2.5

e i 4 g/cm3

Metalli comuni:

Ferro 7.96 g/cm3

Nichel 8.8

Zinco 6.9

d = m/V

Calcolo della densità media della

Terra, basandosi sulla legge di

Gravitazione

Le onde sismiche offrono modo di conoscere

indirettamente le proprietà fisiche dell’interno della Terra

𝑣𝑠 =𝜇

𝛿𝑣𝑝 =

𝑘+4

3𝜇

𝛿

Resistenza alla compressione

Velocità di propagazione

Resistenza al taglio

densità

• P-wave:onde primarie (compressibilità)

• S-wave:onde secondarie (resistenza allo

sforzo di taglio)

• 𝑣p > 𝑣𝑠Immagine estratta da http://hiscience.pbworks.com/w/page/117754737/4%20ESO%20MAYO%202017

Le onde hanno traiettoria rettilinea solo in un mezzo omogeneo.

le onde seguono linee curve in un mezzo nonomogeneo e vengono rifratte passando da unmateriale all’altro.

A seguito di un terremoto… Le onde P dirette attraversano il mantello e riemergono in superficie arrivando fino a 11000 km.

Zona d’ombra per onde P: fascia compresa tra 11000 e 16000 km dove non arrivano onde P dirette.

Le onde P riemergono oltre i 16000 km perché rifratte dal nucleo esterno dove rallentano.

Le onde P arrivano al nucleo interno dove subiscono una rifrazione perché si muovono più velocemente in esso che risulta solido. Poi riattraversano il nucleo esterno, dove rallentano, e il mantello, dove riaccelerano.

Zona d’ombraper onde S : fascia compresa tra 11000 e 16000 km dove non arrivano onde P dirette.

Images extracted from https://opentextbc.ca/geology/chapter/9-1-understanding-earth-through-seismology/

Variazione dellavelocità delle onde Primarie e delle onde Secondarie all’interno della Terra

Immagine estratta da https://www.chegg.com/homework-help/study-seismic-waves-improved-understanding-earth-s-interior-chapter-6.4-problem-11a-solution-9780321934529-exc

La gran maggioranza delle rocce che compongono

la crosta terrestre sono ossidi, principalmente

silice (SiO2 Circa il 60%) e ossido di alluminio

(Al2O3 circa il 15%). Come elementi Ossigeno e

silicio raggiungono insieme quasi il 75% del totale

.

Il nucleo è ipotizzato essere composto principalmente di ferro e nickel sulla base dei calcoli della sua densità e di quella osservata di molte meteoriti

Affioramenti di materiale proveniente dal mantello (fondali marini, eruzioni vulcaniche) mostrano che Il mantello (almeno nella sua parte superiore) è composto da rocce dense e pesanti, relativamente povere di silicio ma ricche di ferro e magnesio, dette ultrabasiche.

Composizione chimica dell’interno della Terra

Immagine estratta da http://www.geocoops.com/tectonic-processes.html

Divisione dell’internodella Terra per composizione (sinistra) o proprieta fisiche (destra)

CAUSE

Terremoti da crollo

Terremoti da esplosione

Terremoti vulcanici

Terremoti tettonici

I terremoti e le loro cause

• Precedono o accompagnano le eruzioni vulcaniche

• Sono provocati dal movimento del magma nel sottosuolo

• Le scosse più violente si verificano durante le eruzioni esplosive

• Rappresentano il 7% degli eventi sismici registrati in un anno

• Sono i più frequenti ed violenti

• Sono provocati dalla frattura

improvvisa di masse rocciose

all’interno della Terra

DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEI TERREMOTI TETTONICI

la distribuzione dei vulcani e

dei terremoti segue

approssimativamente i

bordi delle placchelitosferiche. Si identificano

in particolare la cintura di

fuoco circumpacifica e le

dorsali oceaniche

Immagine estratta da http://www.lemiescienze.net/modellamento_terremoti_vulcani/superiori/distribuzione_vulcani_terremoti.htm

TEORIA DEL RIMBALZO ELASTICO

Quando i materiali della crosta terrestre sono sottoposti a sforzo, dapprima si deformano elasticamente (ii). Se la tensione continua si fratturano (ii).

L’esempio si riferisce alla rottura di uno steccato effettivamente verificatori nel terremoto del 1906 a San Francisco (foto e panello iv)

Immagine da https://instruct.uwo.ca/earth-sci/240a/E9.JPG

Blocco roccioso sottoposto a sforzo

Quando si supera il limite di rottura, il

blocco roccioso si spacca

improvvisamente nel punto più debole

TEORIA DEL RIMBALZO ELASTICO

Produzione della faglia: frattura lungo la

quale i due blocchi rocciosi si muovono

(dislocamento) in direzione opposta

Il punto di rottura è l’ipocentro del

terremoto

Le onde sismiche giunte i superficie generano le

scosse che noi percepiamo

Le masse rocciose riacquistano il loro volume e

la loro forma e si stabilisce una nuova condizione

di equilibrio

L’energia accumulata nel corso della deformazione si

libera in modo repentino sotto forma di calore e di onde

sismiche

Onde sismiche: onde sferiche che partono dall’ipocentro

e che si propagano in tutte le direzioni dello spazio

Punto all’interno della terra dal quale partono le onde sismiche che si propagano in tutte le direzioni dello spazio, verso l’interno e verso la superficie terrestre

Punto della superficie terrestre situato verticalmente sopra l’ipocentro, che viene raggiunto per primo dalle onde sismiche

Le scosse sismiche sono avvertite con maggiore

intensità

L’energia di un sisma si dissipa rapidamente man mano che ci si allontana dall’ipocentro

http://hiscience.pbworks.com/w/page/117754737/4%20ESO%20MAYO%202017 http://academic.brooklyn.cuny.edu/geology/grocha/plate

s/platetec19.htm

Esempio di sismogramma

Tempo 0: le onde partono dall’ipocentro

Dopo circa 2 minuti arrivano le prime onde P

Dopo circa 4 minuti arrivano le prime onde S

Dopo più di 5 minuti arrivano le prime onde di superficie

Il ritardo delle onde S e di superficie rispetto alle onde P viene usato per calcolare la distanza a cui si trovano l’ipocentro ed epicentro

Il nucleo interno che è la parte centrale, solida e più calda della Terra ed è costituito da ferro e nichel con temperature fino a 5.500 °C.

Il nucleo esterno che circonda il nucleo interno. È uno strato liquido, anch’esso costituito da ferro e nichel. È ancora estremamente caldo, con temperature di supriori a 3000 ° C . Le correnti nel nucleo esterno liquido sono considerate la causa dell'origine del campo geomagnetico terrestre, basato sul modello della geodinamo(o dinamo ad autoinduzione o autoeccitata).

La Terra è composta da quattro strati distinti

Il mantello con uno spessore di circa 2.900 km, è costituito da una roccia semi-fusa chiamata magma. Il mantello superiore immediatamente sotto la crosta terrestre viene definito "mantello litosferico" ed insieme alla crosta costituisce la litosfera. A maggiore profondità, che varia da circa 80 km sotto gli oceani a circa 200 km sotto i continenti, c'è uno strato a bassa viscosità, comunemente definito astenosfera.La crosta è lo strato esterno e roccioso della Terra, avente uno spessore medio fino a 10km per la crosta oceanica e fino a

70chilometri per la crosta continentale.

Estratto da https://www.leeds.ac.uk/ruskinrocks/Earth%20Structure.html

Image copyright Rebecca Hildyard 2010

La crosta terrestre è suddivisa in diversi segmenti rigidi, o placche tettoniche, che si spostano lungo la superficie in periodi di diversi milioni di anni, I movimenti relativi tra le placche sono variabili tra 1 e 100 mm/anno. Le correnti di convezione nel mantello prodotte dal calore generato dal decadimento radioattivo nel nucleo spostano le placche continentali. In prossimità della crosta terrestre, dove le correnti divergono le placche si allontanano e dove convergono le placche si muovono l'una verso l'altra.

il moto dei continenti (tettonica a placche) provoca terremoti e vulcani, che sono più probabili nei pressi dei margini di contatto fra le placche.

Immagine estratta da http://www.geosci.usyd.edu.au/users/prey/ACSGT/EReports/eR.2003/GroupD/Report1/web%20pages/Convection.html

I I moti relativi delle placche, si manifestano lungo i margini in 3 diverse tipologie

• Margini a scorrimento laterale ("conservativi'") lungo i quali la crosta non viene mai né creata né distrutta e le zolle scorrono lateralmente l'una rispetto all'altra

• Margini divergenti (di accrescimento, "costruttivi"), lungo i quali le zolle si allontanano l'una dall'altra creando faglie normali o dirette e lo spazio creatosi viene occupato da nuova litosfera oceanica

• Margini convergenti o di subduzione, ("distruttivi") o sovrascorrimento lungo i quali le zolle si avvicinano l'una all'altra. In questa sede avvengono fenomeni diversi a seconda del tipo di zolle che entrano in collisione.

Immagine estratta da https://it.wikipedia.org/wiki/Tettonica_delle_placche

Margini convergenti o di subduzione, ("distruttivi") o sovrascorrimento lungo i quali le zolle si avvicinano l'una all'altra. In questa sede avvengono fenomeni diversi a seconda del tipo di zolle

Quando la crosta oceanica converge verso la crosta continentale, essendo più densa di quest’ultima, la placca oceanica scorre sotto la placca continentale. Questo processo caratterizza le fosse oceaniche ai bordi delle placche continentali e produce intensi terremoti ed eruzioni vulcaniche.

Quando convergono due placche oceaniche, quella più antica e densa penetra nel mantello (Una fossa oceanica segna il punto dove ciò avviene). Vulcani e terremoti sono comuni sull’arco di isole che si formano sulla placca superioire

Quando convergono due placche continentali, poiché sono leggere, non scorrono in profondità nel mantello. Il materiale della crosta continentale viene spinto verso l’alto e crea alcune delle più grandi catene montuose del mondo. Il magma non riesce penetrare attraverso questa parte spessa della crosta terrestre e non si formano vulcani, ma le collisioni fra le placche continentali producono forti terremoti.

Immagini estratte da https://courses.lumenlearning.com/wmopen-geology/chapter/outcome-theory-of-plate-tectonics/

http://ebook.scuola.zanichelli.it/http://ebook.scuola.zanichelli.it/lupiagloboblu/volume-minerali-e-rocce-vulcani-terremoti/la-crosta-terrestre-minerali-e-rocce/il-ciclo-litogenetico#44

La litogenesi o ciclo delle roccePer rocce si intendono gli aggregati naturali di minerali, che, al contrario di questi, non presentano una composizione chimica definita e in generale, sono eterogenee, quindi costituite da più minerali.

Classificazione delle rocceA seconda del processo litogenetico che dà loro origine, le rocce vengono distinte in tre grandi categorie:

rocce ignee o magmatiche,

rocce sedimentarie,

rocce metamorfiche.

Le rocce ignee derivano dalla solidificazione del magma provenienti dalla parte inferiore della litosfera.

Si differenziano in rocce intrusive, che si raffreddano molto lentamente in profondità e rocce effusive che si originano dall’occasionale affioramento in

superficie del magma. Nelle prime il lento raffreddamento lascia il tempo ai minerali di organizzarsi in strutture ordinate formando cristalli ben visibili

come nel granito (in foto). Al contrario le rocce effusive presentano un aspetto più uniforme (come il basalto) e talvolta vetroso (come l’ossidiana).

Le rocce sedimentarie sono generate per sedimentazione di detriti inorganici, organici e sali minerali, consolidati dalla successiva o contemporanea

deposizione di una sostanza cementante. Esistono rocce sedimentarie di deposito chimico che si formano in seguito all'evaporazione dell'acqua e alla

conseguente precipitazione dei sali disciolti (come ad esempio il gesso), Rocce organogene si formano in seguito alla sedimentazione di parti dure di

organismi viventi, rocce sedimentarie clastiche (o detritiche) che si originano dalla disgregazione di rocce preesistenti per effetto della degradazione

meteorica, erosione, trasporto e sedimentazione. Il processo che compatta, cementa e ricristallizza i sedimenti è chiamato diagenesi.

Spesso le rocce sedimentarie hanno un aspetto stratificato (ma possono avere anche altre strutture) e sono caratterizzate dalla frequente presenza di

fossili Esempi sono l'arenaria, il calcare, la dolomia.

Le rocce metamorfiche derivano da rocce preesistenti (magmatiche o sedimentarie) attraverso processi di trasformazione meccanica o chimica ad

opera delle fortissime pressioni e temperature (diverse da quelle presenti al momento della loro formazione ) coinvolte nei fenomeni geologici, senza

però passare attraverso una completa fusione dei minerali che le costituiscono. Esempi sono l'alabastro e il marmo..

L’evoluzione del rilievo della superficie terrestreL’evoluzione avviene per fattori endogeni (che producono il sollevamento delle catene montuose e il vulcanismo) ed esogene (che producono erosione, trasporto e deposizione ). Agenti esogeni sono di fattori meteorologici, le acque correnti lungo la superficie terrestre, i ghiacciai e il mare. Le azioni esercitate sono suddivise in:Degradazione meteorica, distinta in fisica (oscillazioni di temperatura, gelo e disgelo, attività biologica) che porta alla disgregazione delle rocce, e chimica (principalmente dissoluzione)Azione morfologica del vento, distinta in deflazione (prelievo e trasporto di detriti) , corrasione (abrasione prodotta dai granuli di detrito trasportati), deposizione (di sabbie e polveri a formare distese piane e dune)Azione morfologica delle acque superficiali è distinta fra acque dilavanti (che producono erosione areale) e acque incanalate in alvei (che producono erosione lineare). I corsi d’acqua producono inoltre erosione laterale che sommandosi a quella lineare determina la formazione di valli a V. I Quando la corrente diminuisce si ha il deposito di sedimenti che alternandosicon l’erosione produce meandri e terrazzi fluviali. Azione solvente delle acque e carsismo. In presenza di anidride carbonica che le rende leggermente acide le acque meteoriche sciolgono il carbonato di calcio delle rocce calcaree. Il processo diventa molto efficiente in presenza di rocce fessurate e porta a caratteristiche formazioni: Karren, doline, polje in superficie, pozzi, grotte, corsi d’acqua e laghi sotterranei nel sottosuoloAzione morfologica dei ghiacciai, distinta in estrazione (frantumazione delle rocce) ed esarazione (erosione meccanica) che originano circhi glaciali e valli a U, mentre il materiale detritico si accumula ai fianchi e sul fronte del ghiacciai formando le moreneAzione morfologica del mare sulle coste, derivante da processi di erosione, trasporto e deposizione di materiali. L’erosione è

principalmente il risultato dell’azione meccanica delle onde sulle coste. Quando agisce lungo una costa rocciosa produce il solco di battente, la cui crescita determina il crollo di parte della parete e la formazione delle falesie. Il trasporto di sedimenti in aree poco profonde determina la formazione e la distruzione delle spiagge, la formazione e lo spostamento di cordoni litorali sottomarini, che possono evolvere in lidi e formare lagune e laghi costieri