mantello

mantello

Parte silicatica del nostro pianeta. In profondità, a ca. 2900 km, è limitato dal nucleo terrestre essenzialmente fatto da una lega di ferro e nichel. Superiormente è coperto dalla crosta terrestre, un sottile strato di spessore variabile tra ca. 5 e 60 km di rocce silicatiche relativamente leggere, ricche in quarzo. La struttura interna del mantello è definita da dati simologici e soprattutto dalla modalità di variazione della velocità delle onde sismiche generate dai terremoti con la profondità e dalla dispersione delle onde di superficie. La densità media del mantello è valutata intorno a 4,5 g/cm³, consistente con la presenza di minerali silicatici ricchi di Mg e Fe, e ben inferiore al valore medio del nucleo per il quale si stima d=10,7 g/cm³, ma superiore a quella della crosta continentale (d=2,6÷2,9 g/cm³). Il limite superiore e inferiore del mantello è individuato da due importante discontinuità sismiche (discontinuità primarie), dette rispettivamente discontinuità di Mohorovicic (crosta/mantello, abbreviata in Moho) e di Gutenberg (mantello/nucleo). Discontinuità secondarie sono state riconosciute a ca. 410 km e 660 km: esse permettono quindi di distinguere un mantello superiore, uno inferiore e una zona di transizione. Lo studio della struttura fine del mantello ha consentito di individuare due altre zone di particolare interesse. La prima corrispondente a un’anomala riduzione della velocità delle onde sismiche che inizia a ca. 100 km di profondità e prosegue per ca. 100÷200 km. Essa è chiamata zona a bassa velocità (LVZ, Low velocity zone) ed è comunemente interpretata come una zona debole in quanto costituita da rocce molto vicine al punto di fusione. La superficie superiore del LVZ costituisce una possibile area di disaccoppiamento nel mantello superiore. Il secondo strato anomalo si rinviene alla base del mantello ed è chiamato strato D; esso è caratterizzato da velocità delle onde sismiche basse in modo anomalo, è irregolare ed eterogeneo sia verticalmente sia orizzontalmente e ha uno spessore tra 100 e 300 km. È comunemente considerato come l’effetto di un possibile mescolamento tra fusi metallici provenienti dal nucleo e silicatici di alta pressione. Alcuni lo ritengono una possibile sorgente dei plumes mantellici. La composizione del mantello può essere desunta indirettamente dai valori di velocità delle onde sismiche, dalla loro misura in laboratorio ad alta pressione su rocce appropriate o dalla composizione dei magmi derivati dalla fusione parziale del mantello stesso (basalti). Informazioni dirette si ricavano dallo studio degli xenoliti mantellici (frammenti di mantello superiore trasferiti in superficie da eruzioni vulcaniche) o delle porzioni di mantello superiore trasferite tettonicamente nella crosta. I dati disponibili indicano che il materiale mantellico ha una composizione consistente con rocce genericamente peridotitiche (dominate da olivina, con pirosseni e minori fasi contenenti alluminio come spinello, granato e, in casi particolari di bassa pressione plagioclasio). L’olivina, così come gli altri minerali costituenti, subisce transizioni di fase caratterizzate da impacchettamenti ionici sempre più densi che rendono conto delle discontinuità secondarie. Nel mantello inferiore la fase cubica (Mg,Fe)₂SiO₄, detta γ-spinello, si disproporziona nelle due fasi perovskite (Mg,Fe)SiO₃ e magnesiowürstite (Mg,Fe)O, considerate le due principali fasi del mantello inferiore. Comunemente si ritiene che la composizione del mantello inferiore sia sostanzialmente uguale a quella del mantello superiore tanto da poter calcolare la composizione di un mantello primitivo. Tuttavia lo studio dei magmi basaltici di derivazione mantellica rivela che la distribuzione degli isotopi sia radiogenici sia stabili e quella degli elementi in traccia incompatibili non è omogenea, denunciando quindi una eterogeneità geochimica caratterizzata dalla presenza di domini mantellici composizionalmente diversi. Le cause di questa eterogeneità sono diverse, per es. l’estrazione di liquidi in quantità diverse o il riciclaggio in profondità di litosfera subdotta. L’eterogeneità del mantello è rivelata anche dai dati di tomografia sismica in grado di produrre immagini tridimensionali dell’interno della Terra.

→ Terra. Interno della Terra; Vulcani