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GEOLOGIA/ Una luce sulle profondità del mantello terrestre

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Lo studio delle onde sismiche ha rilevato che negli ultimi 1000 km del mantello inferiore sono presenti un ampia varietà di fenomeni: a) due vaste regioni profonde caratterizzate da una forte riduzione di velocità (~3%) delle onde di taglio (large low-shear-velocity provincesLLSVPs) che si estendono dall’interfaccia Nucleo-Mantello fino alla profondità di ~2000 km al di sotto dell’Africa e del Pacifico; b) regioni con discontinuità nelle velocità sismiche quasi orizzontali 100-300 km al di sopra dell’interfaccia nucleo-mantello con salti di velocità delle onde sismiche dal 2 al 3% (queste discontinuità definiscono la regione anomala alla base del mantello chiamata D”); c) regioni con spessori tra i 5 e i 40 km al di sopra dell’interfaccia nucleo-mantello, caratterizzate da riduzioni fortissime delle velocità sismiche, fino al 45% (ultralow-velocity zones,ULVZs).

I risultati di due esperimenti, recentemente pubblicati sulla prestigiosa rivista Science, forniscono nuovi ipotesi su come le anomalie di velocità delle onde sismiche possano essere generate nel mantello profondo. Andrault e coautori (2014) hanno esaminato la temperatura di fusione della crosta oceanica basaltica fino alle pressioni e temperature in prossimità dell’interfaccia nucleo-mantello, grazie all'impianto della European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble. Gli autori mostrano che la crosta oceanica, portata in profondità lungo le zone di subduzione, è la componente con il punto di fusione più basso (3800 °K a 100 GPa) e rappresenta l’unica componente che può fondere parzialmente una volta in prossimità del nucleo esterno. Il materiale basaltico fuso potrebbe costituire la componente dominante delle regioni a velocità ultra-lente, ma può rimanere tale, solo se, in presenza di una matrice solida con composizione basaltica. Infatti il fuso basaltico a contatto con le rocce costituenti il mantello, trovandosi in forte disequilibrio chimico, reagirebbe immediatamente per formare perovskite solida (la fase silicatica di ferro e magnesio dominante nel mantello inferiore).