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5 C 2009 Interno Della Terra

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leodolcevita
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Linterno della Terra (r = 6367,650Km) informazioni dirette Scavo di pozzi; il pi湛 profondo, nellisola di Kola, arriva a 15 Km Xenoliti = frammenti di rocce strappate dalle pareti pi湛 profonde di un condotto vulcanico
Kimberliti ( 150 -300 Km) Kalahari
油
Vie indirette Densit media = 5,52 g/cm 3 Sismi Meteoriti Principio dellisostasia Anomalie di Bouger
Rifrazione dipende dalla densit e dalla temperatura dei materiali attraversati Riflessione Dipende dallangolo dincidenza che la direzione dellonda forma con la superficie di separazione di due mezzi con caratteristiche chimico-fisiche diverse Onde sismiche
油
Ci sono tre grandi classi di meteoriti: litoidi o areoliti o rocciose , ferrose o sideriti e rocciose-ferrose o sideroliti o mesosideriti Le meteoriti rocciose sono formate da silicati , come olivina e pirosseno , mescolati a solfuro di ferro e leghe metalliche si suddividono in due gruppi : le condriti e le acondriti.
condriti Le condriti per la maggior parte sono rimaste immutate fin dalla loro formazione, avvenuta 4,6 miliardi di anni fa, cio竪 poco dopo la formazione del Sole. Quasi tutte le condriti contengono condri - piccole inclusioni gassose di forma sferica che si sono formate al tempo della nebulosa solare
Un frammento della superficie di Marte Le acondriti sembrano essere state di natura condritica, prima di venire alterate dal calore o da qualche impatto. Le acondriti sono molto pi湛 rare delle condriti e comprendono il gruppo di meteoriti provenienti dall'asteroide Vesta (HED) e dal pianeta Marte (SNC).
Le meteoriti ferrose sono ritenute essere pezzi di nuclei frantumati di asteroidi e contegono quantit variabili di ferro e nichel con piccole quantit di solfuro di ferro Le mesosideriti e le pallasiti sono i due gruppi principali delle meteoriti rocciose-ferrose . Le mesosideriti sono frammenti spigolosi di roccia e nichel-ferro che si sono fusi insieme a causa dell'impatto con un altro corpo. Si ritiene che le pallasiti, tra le meteoriti pi湛 affascinanti, si siano formate sul confine tra nucleo e mantello degli asteroidi: esse contengono cristalli di olivina (peridoto).
Il campo gravitazionale terrestre Massa della Terra = 5, 976 x 10 24 Kg Raggio = 6 367 650 m Volume = 1,083 x 10 12 Km 3 Densit = 5,517 g/cm 3
la distanza fra Kaliana e Kalianpur(due localit alla base dell'Himalaya) fu misurata con la triangolazione geodetica e con la triangolazione con le stelle e il filo a piombo, fra le due misurazioni c'era uno scarto di 150m ( (su 600 km) il mistero fu risolto da Pratt prendendo in considerazione la massa dell'Himalaya che curvava il campo gravitazionale, ma l'errore secondo studi dei fisici, non doveva essere di 150m, bens狸 di 450 m. G.B. Airy (1801-1892) cap狸 che quanto pi湛 un corpo montuoso emerge tanto pi湛 ci deve essere un difetto di massa nelle radici
Isostasia Equilibrio geostatico che regola il galleggiamento della litosfera sul sottostante mantello.
Superficie di compensazione isostatica p = in ogni punto
油
La penisola scandinava si sta sollevando copertura dei ghiacci nell'era glaciale Wurmiana (10 000 anni fa). Le frecce indicano le direzioni di sviluppo della calotta polare.
velocit di innalzamento della penisola Scandinava; Si ritiene che la Scandinavia si sia sollevata di circa 200m con una velocit media di 2cm/anno e che per tornare al suo equilibrio isostatico originario dovr innalzarsi per altri 200 metri con una velocit media di circa 1cm/anno
Il principio su cui si basa il funzionamento di un gravimetro 竪 lo stesso di un dinamometro La forza peso misurata a parit di massa dipende da g I gravimetri pi湛 sofisticati misurano variazioni di g dellordine del centomillesimo di grammo per questo si usa come u.di m. il milligall = 10 亮 /sec 2
Anomalie dei Bouguer g > g 0 a nomalia positiva g < g 0 Anomalia negativa
1909 terremoto di Zagabria 1913 1936 Le scosse erano molto attenuate nei sismografi a 200Km di distanza Tra i 103属 e i 143属 c竪 la zona dombra
油
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Velocit delle onde sismiche
油
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油
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Crosta continentale Rivestimento di rocce sedimentarie Strato del granito Strato di rocce metamorfiche ( impropriamente detto strato del basalto per le sue propriet elastiche) La separazione tra i due strati 竪 detta discontinuit di Conrad (20 km):
Crosta Oceanica 1: sedimenti 2: roccia vulcanica basaltica 3: roccia plutonica (gabbro) 4: Mantello
Serie ofiolitica
油
油
Nel mantello la velocit delle onde P aumenta progressivamente Da 8Km/sec a 13Km/sec; la densit raggiunge valori di 5,6g/cm 3 La temperatura aumenta fino a 3000属C La pressione raggiunge valoridi 1,3 -1,4 milioni di atm
Confine nucleo mantello
Discontinuit di Gutemberg a circa 2900 Km di profonit
Confine tra nucleo e mantello Lo strato D ha uno spessore variabile
Tra mantello e nucleo avvengono scambi Sedimenti arricchiti di ferro
Il nucleo Il nucleo ha un diametro di 3470 Km.( poco pi湛 grande della luna). Nel centro della terra la temperatura supera i 6000 属C mentre nella porzione pi湛 esterna si abbassa a 3000 属C . La pressione raggiunge valori di oltre 3.600.000 atmosfere. Gli ultimi studi a riguardo ritengono che il nucleo sia composto prevalentemente da ferro , con la presenza di un 6% di nichel e di qualche materiale meno denso come il silicio e lo zolfo.
Nucleo interno e nucleo esterno ( Fe con 15-20% Si? O?,S?) La discontinuit di Gutemberg separa il mantello dal nucleo esterno e si trova ad una profondit di 2900 km. La discontinuit di Lehman separa il nucleo esterno fuso dal nucleo interno solido , 竪 localizzata ad una profondit di 5170 Km ed 竪 circondata da una zona di transizione di 500 Km
油
Tomografia sismica Mediante un calcolatore vengono elaborate matematicamente le informazioni ottenute da molti tracciati sismografici ottenendo immagini tridimensionali dellinterno della Terra
Tomografia sismica Un aumento di Vp dipende da un aumento di rigidit che corrisponde ad un abbassamento della temperatura
油
le parti in blu mostrano le zone dove il materiale piu' freddo, piu' rigido (e piu' veloce sismicamente parlando) penetra nel mantello. Vicino alla superficie la maggior parte del materiale piu' freddo rappresenta le radici di antichi continenti, i cosiddetti cratoni.
In quest'immagine da sud-ovest le zone in rosso sono i &quot;plumes&quot; di materiale piu' caldo e meno rigido, che risalgono principalmente dai centri di apertura medio-oceanici .
Litosfera = crosta + LID o mantello litosferico Spessore: 70 Km nelle aree oceaniche Profondit media100 Km La dinamica della Terra
Astenosfera LVL fino a 200-250 Km Astenosfera intermedia fino a 400 Km Astenosfera inferiore fino a 700 Km
油
mesosfera Nuovo brusco aumento della velocit delle onde sismiche Si formano ossidi di Fe, Si e Mg organizzati in reticoli cristallini molto densi e compatti
Uno o due mantelli?
油
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Origine del calore terrestre: Calore fossile ( circa 1000 属C alla formazione, poi ulteriore aumento ) Rilascio di energia gravitazionale Passaggi di stato decadimento di isotopi radioattivi (quelli pi湛 importanti sono: il torio 232 , ( tempo di dimezzamento = 13,9 miliardi di anni) l' uranio 238 , ( 4,51 miliardi di anni) e 235 ( 0,713 miliardi) e il potassio 40 ; ( 1,3 miliardi di anni) un grammo di uranio 235 produce 4,34 calorie all'anno). Dal momento che con il decadimento la quantit di questi isotopi diminuisce si deduce che al momento della formazione della crosta terrestre il flusso di calore doveva essere notevolmente maggiore.
Il calore interno della Terra ( gi nella seconda met del 600 R.Boyle aveva ipotizzato sorgenti di calore interne alla Terra) Il flusso di calore e viene espressa in HFU (Heat Flow Unit) 1HFU = 1 袖 cal/ cm 2 sec , si ottiene moltiplicando il gradiente geotermico per la conducibilit termica locale. In media il flusso di calore calcolato 竪 1,5 HFU pari a pari a 0,06 watt per metro quadro, quindi moltiplicato per tutta la superficie si arriva a valori di 30.000 miliardi di watt;
Trasporto di calore Il nucleo della Terra si trova a una temperatura massima di circa 5.500 属C. Il calore del nucleo si sposta verso la superficie terrestre attraverso due processi: conduzione e convezione . Il primo processo riguarda il trasferimento di calore attraverso le rocce e le quantit in gioco sono relativamente basse, poich辿 le rocce sono cattive conduttrici. Il secondo processo permette il rapido scambio di calore attraverso il materiale che si trova allo stato fluido. (Il calore si pu嘆 trasmettere anche dove non c'竪 materia, per irraggiamento senza bisogno di mettere in movimento n辿 particelle, n辿 liquidi,油 n辿 gas. )
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  • 2. Kimberliti ( 150 -300 Km) Kalahari
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  • 5. Rifrazione dipende dalla densit e dalla temperatura dei materiali attraversati Riflessione Dipende dallangolo dincidenza che la direzione dellonda forma con la superficie di separazione di due mezzi con caratteristiche chimico-fisiche diverse Onde sismiche
  • 6. 油
  • 7. Ci sono tre grandi classi di meteoriti: litoidi o areoliti o rocciose , ferrose o sideriti e rocciose-ferrose o sideroliti o mesosideriti Le meteoriti rocciose sono formate da silicati , come olivina e pirosseno , mescolati a solfuro di ferro e leghe metalliche si suddividono in due gruppi : le condriti e le acondriti.
  • 8. condriti Le condriti per la maggior parte sono rimaste immutate fin dalla loro formazione, avvenuta 4,6 miliardi di anni fa, cio竪 poco dopo la formazione del Sole. Quasi tutte le condriti contengono condri - piccole inclusioni gassose di forma sferica che si sono formate al tempo della nebulosa solare
  • 9. Un frammento della superficie di Marte Le acondriti sembrano essere state di natura condritica, prima di venire alterate dal calore o da qualche impatto. Le acondriti sono molto pi湛 rare delle condriti e comprendono il gruppo di meteoriti provenienti dall'asteroide Vesta (HED) e dal pianeta Marte (SNC).
  • 10. Le meteoriti ferrose sono ritenute essere pezzi di nuclei frantumati di asteroidi e contegono quantit variabili di ferro e nichel con piccole quantit di solfuro di ferro Le mesosideriti e le pallasiti sono i due gruppi principali delle meteoriti rocciose-ferrose . Le mesosideriti sono frammenti spigolosi di roccia e nichel-ferro che si sono fusi insieme a causa dell'impatto con un altro corpo. Si ritiene che le pallasiti, tra le meteoriti pi湛 affascinanti, si siano formate sul confine tra nucleo e mantello degli asteroidi: esse contengono cristalli di olivina (peridoto).
  • 11. Il campo gravitazionale terrestre Massa della Terra = 5, 976 x 10 24 Kg Raggio = 6 367 650 m Volume = 1,083 x 10 12 Km 3 Densit = 5,517 g/cm 3
  • 12. la distanza fra Kaliana e Kalianpur(due localit alla base dell'Himalaya) fu misurata con la triangolazione geodetica e con la triangolazione con le stelle e il filo a piombo, fra le due misurazioni c'era uno scarto di 150m ( (su 600 km) il mistero fu risolto da Pratt prendendo in considerazione la massa dell'Himalaya che curvava il campo gravitazionale, ma l'errore secondo studi dei fisici, non doveva essere di 150m, bens狸 di 450 m. G.B. Airy (1801-1892) cap狸 che quanto pi湛 un corpo montuoso emerge tanto pi湛 ci deve essere un difetto di massa nelle radici
  • 13. Isostasia Equilibrio geostatico che regola il galleggiamento della litosfera sul sottostante mantello.
  • 14. Superficie di compensazione isostatica p = in ogni punto
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  • 16. La penisola scandinava si sta sollevando copertura dei ghiacci nell'era glaciale Wurmiana (10 000 anni fa). Le frecce indicano le direzioni di sviluppo della calotta polare.
  • 17. velocit di innalzamento della penisola Scandinava; Si ritiene che la Scandinavia si sia sollevata di circa 200m con una velocit media di 2cm/anno e che per tornare al suo equilibrio isostatico originario dovr innalzarsi per altri 200 metri con una velocit media di circa 1cm/anno
  • 18. Il principio su cui si basa il funzionamento di un gravimetro 竪 lo stesso di un dinamometro La forza peso misurata a parit di massa dipende da g I gravimetri pi湛 sofisticati misurano variazioni di g dellordine del centomillesimo di grammo per questo si usa come u.di m. il milligall = 10 亮 /sec 2
  • 19. Anomalie dei Bouguer g > g 0 a nomalia positiva g < g 0 Anomalia negativa
  • 20. 1909 terremoto di Zagabria 1913 1936 Le scosse erano molto attenuate nei sismografi a 200Km di distanza Tra i 103属 e i 143属 c竪 la zona dombra
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  • 34. Nel mantello la velocit delle onde P aumenta progressivamente Da 8Km/sec a 13Km/sec; la densit raggiunge valori di 5,6g/cm 3 La temperatura aumenta fino a 3000属C La pressione raggiunge valoridi 1,3 -1,4 milioni di atm
  • 36. Discontinuit di Gutemberg a circa 2900 Km di profonit
  • 37. Confine tra nucleo e mantello Lo strato D ha uno spessore variabile
  • 38. Tra mantello e nucleo avvengono scambi Sedimenti arricchiti di ferro
  • 39. Il nucleo Il nucleo ha un diametro di 3470 Km.( poco pi湛 grande della luna). Nel centro della terra la temperatura supera i 6000 属C mentre nella porzione pi湛 esterna si abbassa a 3000 属C . La pressione raggiunge valori di oltre 3.600.000 atmosfere. Gli ultimi studi a riguardo ritengono che il nucleo sia composto prevalentemente da ferro , con la presenza di un 6% di nichel e di qualche materiale meno denso come il silicio e lo zolfo.
  • 40. Nucleo interno e nucleo esterno ( Fe con 15-20% Si? O?,S?) La discontinuit di Gutemberg separa il mantello dal nucleo esterno e si trova ad una profondit di 2900 km. La discontinuit di Lehman separa il nucleo esterno fuso dal nucleo interno solido , 竪 localizzata ad una profondit di 5170 Km ed 竪 circondata da una zona di transizione di 500 Km
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  • 42. Tomografia sismica Mediante un calcolatore vengono elaborate matematicamente le informazioni ottenute da molti tracciati sismografici ottenendo immagini tridimensionali dellinterno della Terra
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  • 45. le parti in blu mostrano le zone dove il materiale piu' freddo, piu' rigido (e piu' veloce sismicamente parlando) penetra nel mantello. Vicino alla superficie la maggior parte del materiale piu' freddo rappresenta le radici di antichi continenti, i cosiddetti cratoni.
  • 46. In quest'immagine da sud-ovest le zone in rosso sono i &quot;plumes&quot; di materiale piu' caldo e meno rigido, che risalgono principalmente dai centri di apertura medio-oceanici .
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  • 48. Astenosfera LVL fino a 200-250 Km Astenosfera intermedia fino a 400 Km Astenosfera inferiore fino a 700 Km
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  • 50. mesosfera Nuovo brusco aumento della velocit delle onde sismiche Si formano ossidi di Fe, Si e Mg organizzati in reticoli cristallini molto densi e compatti
  • 51. Uno o due mantelli?
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  • 53. 油
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  • 55. Origine del calore terrestre: Calore fossile ( circa 1000 属C alla formazione, poi ulteriore aumento ) Rilascio di energia gravitazionale Passaggi di stato decadimento di isotopi radioattivi (quelli pi湛 importanti sono: il torio 232 , ( tempo di dimezzamento = 13,9 miliardi di anni) l' uranio 238 , ( 4,51 miliardi di anni) e 235 ( 0,713 miliardi) e il potassio 40 ; ( 1,3 miliardi di anni) un grammo di uranio 235 produce 4,34 calorie all'anno). Dal momento che con il decadimento la quantit di questi isotopi diminuisce si deduce che al momento della formazione della crosta terrestre il flusso di calore doveva essere notevolmente maggiore.
  • 56. Il calore interno della Terra ( gi nella seconda met del 600 R.Boyle aveva ipotizzato sorgenti di calore interne alla Terra) Il flusso di calore e viene espressa in HFU (Heat Flow Unit) 1HFU = 1 袖 cal/ cm 2 sec , si ottiene moltiplicando il gradiente geotermico per la conducibilit termica locale. In media il flusso di calore calcolato 竪 1,5 HFU pari a pari a 0,06 watt per metro quadro, quindi moltiplicato per tutta la superficie si arriva a valori di 30.000 miliardi di watt;
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