Spiegato il mistero dei terremoti profondi

Una nuova sofisticata analisi spettroscopica dei cristalli di olivina, il principale materiale che compone il mantello terrestre, ha identificato delle deformazioni che risolvono un enigma vecchio di cinquant'anni: l'esistenza di terremoti profondi che, sulla base del presunto comportamento plastico dell'olivina in condizioni di elevatissima pressione, non dovrebbero verificarsi.

L'esistenza di misteriosi immensi terremoti nelle profondità del mantello terrestre ha trovato una spiegazione grazie all'osservazione di minuscole deformazioni nei cristalli di olivina, il principale costituente del mantello. A fornirla è uno studio condotto da alcuni ricercatori dell'Université Lille 1 aVilleneuve d’Ascq e dell'Université de Lorraine a Ile du Saulcy, in Francia, che firmano un articolo su “Nature”.

I moti convettivi che avvengono nel mantello – e che controllano fra l'altro la dinamica della tettonica a placche - dipendono dalla viscosità dell'olivina, che influisce anche sull'attenuazione delle onde sismiche che lo percorrono. Questa viscosità dipende a sua volta dalle proprietà fisiche dei granuli di cristalli di olivina nelle condizioni presenti a quelle profondità.

Da oltre mezzo secolo i geofisici cercano di definire in particolare le proprietà di scorrimento allo stato solido dell'olivina, ma si sono sempre dovuti accontentare di estrapolazioni basate su esperimenti di laboratorio effettuati in condizioni di pressione, stress e tempi inferiori di molti ordini di grandezza a quelle esistenti nelle profondità del pianeta. 

Queste estrapolazioni hanno portato a elaborare modelli di flusso dei materiali del mantello a cui corrispondono particolari delle deformazioni microstrutturali nei cristalli dei suoi componenti. Queste deformazioni sono state confermate dall'osservazione dei campioni di roccia portati in superficie dalle eruzioni vulcaniche: ma con un'eccezione. Nei cristalli di olivina di quelle rocce mancano infatti alcuni tipi di deformazione, e proprio quelli legati allo scatenamento dei terremoti nel mantello. Ci si trovava quindi in una situazione paradossale: l'esistenza di terremoti che però secondo il modello del comportamento plastico dell'olivia non avrebbero dovuto esserci. 

L'enigma è stato ora risolto da Patrick Cordier e colleghi grazie a un'attenta analisi di campioni profondi di olivina che ha messo in evidenza l'importanza di un tipo di deformazioni superficiali dei granuli di olivina finora sottovalutato: le disclinazioni, o dislocazioni con rotazione. 

I tipi di deformazione invano cercate all'interno dei granuli di olivina non ci sono perché gli stress che dovrebbero provocarli in realtà si scaricano tutti sulla superficie dei granuli, dove il reticolo cristallino invece di subire una semplice dislocazione, cioè uno spostamento, subisce localmente anche una torsione, assorbendo l'energia che altrimenti avrebbe deformato l'interno dei granuli.
[fonte lescienze]

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