Earth’s Interior & Plate Tectonics

Earth’s Interior & Plate Tectonics Copyright © 1995-2009 by Rosanna L. Hamilton.All rights reserved. A theory is a tool – not a creed. -J. J. Thomson

L’interno della Terra

Come un bambino può scuotere un regalo non aperto nel tentativo di scoprire il contenuto di un regalo, così l’uomo deve ascoltare il suono e le vibrazioni della nostra Terra nel tentativo di scoprire il suo contenuto. Questo si realizza attraverso la sismologia, che è diventata il principale metodo usato per studiare l’interno della Terra. Seismos è una parola greca che significa shock, simile a terremoto, scossa o movimento violento. La sismologia sulla Terra si occupa dello studio delle vibrazioni prodotte da terremoti, dall’impatto di meteoriti o da mezzi artificiali come un’esplosione. In queste occasioni, un sismografo viene utilizzato per misurare e registrare i movimenti effettivi e le vibrazioni all’interno della Terra e del terreno.

Gli scienziati classificano i movimenti sismici in quattro tipi di onde diagnostiche che viaggiano a velocità che vanno da 3 a 15 chilometri (da 1,9 a 9,4 miglia) al secondo. Due delle onde viaggiano intorno alla superficie della Terra in mareggiate. Gli altri due, primario (P) o onde di compressione e secondario (S) o onde di taglio, penetrare l’interno della Terra. Onde primarie comprimere e dilatare la materia theytravel attraverso (sia roccia o liquido) simile a onde sonore. Essi hanno anche la capacità di muoversi due volte più veloce di onde S. Onde secondarie propagare attraverso la roccia, ma non sono in grado di travelthrough liquido. Entrambe le onde P e S si rifrangono o riflettono nei punti in cui si incontrano strati di diverse proprietà fisiche. Essi alsoreduce velocità quando si muove attraverso materiale più caldo. Thesechanges in direction and velocity are the means of locatingdiscontinuities.

Divisioni nell’interno della Terra
(adattato da Beatty, 1990.)

Le discontinuità sismiche aiutano a distinguere le divisioni della Terra in nucleo interno, nucleo esterno, D”, mantello inferiore, regione di transizione, mantello superiore e crosta (oceanica e continentale). Anche le discontinuità laterali sono state distinte e mappate attraverso la tomografia sismica, ma non saranno discusse qui.

• Nucleo interno: 1,7% della massa della Terra; profondità di 5.150-6.370 chilometri (3.219 – 3.981 miglia)
  Il nucleo interno è solido e non attaccato al mantello, sospeso nel nucleo esterno fuso. Si crede che si sia solidificato come risultato del congelamento per pressione che si verifica per la maggior parte dei liquidi quando la temperatura diminuisce o la pressione aumenta.
• Nucleo esterno: 30,8% della massa terrestre; profondità di 2.890-5.150 chilometri (1.806 – 3.219 miglia)
  Il nucleo esterno è un liquido caldo, elettricamente conduttivo, all’interno del quale si verifica un movimento convettivo. Questo strato conduttivo si combina con la rotazione terrestre per creare un effetto dinamico che mantiene un sistema di correnti elettriche noto come campo magnetico terrestre. È anche responsabile del sottile movimento a scatti della rotazione terrestre. Questo strato non è denso come il ferro fuso puro, il che indica la presenza di elementi più leggeri. Gli scienziati sospettano che circa il 10% dello strato sia composto da zolfo e/o ossigeno perché questi elementi sono abbondanti nel cosmo e si dissolvono facilmente nel ferro fuso.
• D”: 3% della massa terrestre; profondità di 2.700-2.890 chilometri (1.688 – 1.806 miglia)
  Questo strato è spesso da 200 a 300 chilometri e rappresenta circa il 4% della massa del mantello-crosta. Sebbene sia spesso identificato come parte del mantello inferiore, le discontinuità sismiche suggeriscono che lo strato “D” potrebbe differire chimicamente dal mantello inferiore soprastante. Gli scienziati teorizzano che il materiale si sia dissolto nel nucleo, o che sia stato in grado di affondare nel mantello ma non nel nucleo a causa della sua densità.
• Mantello inferiore: 49,2% della massa terrestre; profondità di 650-2.890 chilometri (406 -1.806 miglia)
  Il mantello inferiore contiene il 72,9% della massa del mantello-crosta ed è probabilmente composto principalmente da silicio, magnesio e ossigeno. Probabilmente contiene anche un po’ di ferro, calcio e alluminio. Gli scienziati fanno queste deduzioni assumendo che la Terra abbia un’abbondanza e una proporzione di elementi cosmici simile a quella trovata nel Sole e nei meteoriti primitivi.
• Regione di transizione: 7,5% della massa terrestre; profondità di 400-650 chilometri (250-406 miglia)
  La regione di transizione o mesosfera (per middlemantle), talvolta chiamata strato fertile, contiene l’11,1% della massa del mantello-crosta ed è la fonte dei magmi basaltici. Contiene anche calcio, alluminio e granato, che è un minerale complesso di silicato contenente alluminio. Questo strato è denso quando è freddo a causa del granato. È galleggiante quando è caldo, perché questi minerali si sciolgono facilmente in formbasale che può poi salire attraverso gli strati superiori come magma.
• Mantello superiore: 10,3% della massa terrestre; profondità di 10-400 chilometri (6 – 250 miglia)
  Il mantello superiore contiene il 15,3% della massa del mantello-crosta. Frammenti sono stati scavati per la nostra osservazione da cinture di montagne erose e da vulcanizzazioni. Olivina (Mg,Fe)2SiO4 e pirosseno (Mg,Fe)SiO3 sono stati i minerali primari trovati in questo modo. Questi ed altri minerali sono refrattari e cristallini ad alte temperature; perciò la maggior parte si deposita fuori dal magma che sale, formando nuovo materiale crostale o non lasciando mai il mantello. Una parte del mantello superiore, chiamata astenosfera, potrebbe essere parzialmente fusa.
• Crosta oceanica: 0,099% della massa terrestre; profondità di 0-10 chilometri (0 – 6 miglia)
  La crosta oceanica contiene lo 0,147% della massa del mantello. La maggior parte della crosta terrestre si è formata attraverso l’attività vulcanica. Il sistema delle dorsali oceaniche, una rete di vulcani di 40.000 chilometri, genera nuova crosta oceanica al ritmo di 17 km3 all’anno, coprendo il fondo dell’oceano con il basalto; le Hawaii e l’Islanda sono due esempi di accumulo di cumuli di basalto.
• Crosta continentale: 0,374% della massa della Terra; profondità di 0-50 chilometri (0 – 31 miglia).
  La crosta continentale contiene lo 0,554% della massa della crosta terrestre. Questa è la parte esterna della Terra composta essenzialmente da rocce cristalline. Si tratta di minerali galleggianti a bassa densità dominati principalmente da quarzo (SiO2) e feldspati (silicati poveri di metalli).La crosta (sia oceanica che continentale) è la superficie della Terra; come tale, è la parte più fredda del nostro pianeta. Poiché le rocce fredde si deformano lentamente, ci si riferisce a questo rigido guscio esterno come alla litosfera (lo strato robusto o forte).

La litosfera &Tettonica a placche

Litosfera oceanica

Lo strato rigido e più esterno della Terra che comprende la crosta e il mantello superiore è chiamato litosfera. La nuova litosfera oceanica si forma attraverso il vulcanismo sotto forma di fessure a metà oceano, che sono crepe che circondano il globo. Il calore sfugge all’interno quando questa nuova litosfera emerge dal basso. Gradualmente si raffredda, si contrae e si allontana dalla cresta, viaggiando attraverso il fondo del mare verso le zone di subduzione in un processo chiamato diffusione del fondo del mare. Col tempo, la litosfera più vecchia si ispessisce e alla fine diventa più densa del mantello sottostante, facendola scendere (subduzione) all’interno della Terra con un angolo ripido, raffreddando l’interno. La subduzione è il principale metodo di raffreddamento del mantello al di sotto dei 100 chilometri. Se la litosfera è giovane e quindi più calda in una zona di subduzione, sarà costretta a rientrare all’interno con un angolo minore.

Litosfera continentale

La litosfera continentale è spessa circa 150 chilometri con una crosta a bassa densità e un mantello superiore che sono permanentemente galleggianti.I continenti vanno alla deriva lateralmente lungo il sistema di convezione del mantello, allontanandosi dalle zone di mantello caldo verso quelle più fredde, un processo noto come deriva continentale. La maggior parte dei continenti sono ora seduti o si stanno muovendo verso parti più fredde del mantello, con l’eccezione dell’Africa. Diverse centinaia di milioni di anni prima della formazione di Pangea, i continenti meridionali – Africa, Sud America, Australia, Antartide e India – erano assemblati insieme in quello che è chiamato Gondwana.

Tettonica delle placche

Confini delle placche crostali
(Cortesia NGDC)

La tettonica delle placche comporta la formazione, il movimento laterale, l’interazione e la distruzione delle placche litosferiche. Gran parte del calore interno della Terra viene alleggerito attraverso questo processo e molte delle grandi caratteristiche strutturali e topografiche della Terra si formano di conseguenza. Le valli continentali e i vasti altipiani di basalto sono creati alla rottura delle placche quando il magma sale dal mantello al fondo dell’oceano, formando nuova crosta e separando le dorsali medioceaniche. Le placche si scontrano e si distruggono mentre scendono nelle zone di subduzione per produrre profonde fosse oceaniche, stringhe di vulcani, estese faglie di trasformazione, ampi rilievi lineari e cinture di montagna piegate. La litosfera terrestre è attualmente divisa in otto grandi placche con circa due dozzine di placche più piccole che stanno andando alla deriva sopra di esse al ritmo di 5-10 centimetri all’anno. Le otto grandi placche sono la placca africana, antartica, eurasiatica, indiana-australiana, Nazca, nordamericana, pacifica e sudamericana. Alcune delle placche più piccole sono le placche anatolica, araba, caraibica, di Cocos, filippina e somala.

Beatty, J. K. e A. Chaikin, eds. Il nuovo sistema solare.Massachusetts: Sky Publishing, 3rd Edition, 1990.

Press, Frank e Raymond Siever. Terra. New York: W. H. Freemanand Company, 1986.

Seeds, Michael A. Horizons. Belmont, California: Wadsworth, 1995.

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