La lherzolite fra le peridotiti è quella che meglio approssima la media del mantello.
Tettoniti: sono immensi blocchi di roccia tettonicamente trasportati in alto nella crosta. Un esempio lo ritroviamo vicino ad Ivrea, in cui le tettoniti sono peridotiti (lherzolite).
Si fanno esperimenti in laboratorio per vedere quello che succede in profondità, non avendo testimonianze dirette. Vediamo cioè come si comportano i materiali che conosciamo direttamente alle condizioni che si verificano alle profondità di cui non possiamo avere testimonianza diretta. Entrano allora in gioco i campi di esistenza dei minerali, con tutte le relative trasformazioni. Il passaggio da un campo di esistenza ad un altro è brusco.
L’olivina viene indicata con a in condizioni normali. Scendendo più in profondità invece l’olivina assume la struttura dello spinello e viene indicata con b (aumento di densità del 7%) e g (aumento di densità del 10%) e i suoi parametri y e m aumentano molto.
Verso una profondità corrispondente a 12 Gpa abbiamo il salto di velocità dei 400 km. Questo è stato spiegato con il passaggio dall’olivina a all’olivina g. Occorre prestare attenzione al fatto che la discontinuità dei 400 km si trova a questa profondità per una olivina costituita per il 30% da forsterite e per il 70% da fayalite. Prima della discontinuità abbiamo comunque delle perturbazioni nella velocità delle onde perché per un breve tratto le due fasi coesistono.
Quanto detto vale per l’olivina, ma dobbiamo considerare anche altri minerali, come l’enstatite.
Ad una profondità corrispondente a 21 Gpa abbiamo il salto di velocità dei 670 km dovuto al passaggio a configurazioni ancora più compatte. Troviamo ossidi di ferro e magnesio e strutture tipo stishovite o perovskite. Da qui in poi l’aumento di velocità delle onde è dovuto solo alla maggiore densità, non si hanno più salti sismici, ed è plausibile ritenere che i materiali rimangano quelli.
Il Confronto tra le velocità delle onde sismiche nel mantello e quelle riscontrate sperimentalmente in laboratorio sui minerali citati mette in evidenza una grande corrispondenza, nei primi 400 km di profondità, con l’olivina. Tra i 400 e i 670 km le velocità del mantello sono ben confrontabili con quelle del granato calcico, il b e g spinello. Per profondità ancora inferiori il confronto migliore si ha con la perovskite magnesifera, mentre va meno bene quella calcica, con velocità troppo basse. Quest’ultima va bene per profondità minori. La magnesio – wustite ha invece velocità stranamente basse. Bisogna comunque vedere come ognuno di questi minerali da il suo contributo in termini di velocità, perché dobbiamo ricordarci che stiamo studiando una roccia composta da più minerali.
NUCLEO. L’alta densità riscontrata ha fatto pensare ad una composizione metallica. Altre indicazioni sono venute dalle meteoriti fatte di lega di ferro. Il ferro dal solo o con il nichel non basta però a spiegare la densità del nucleo. Il confronto tra la densità in laboratorio di ferro e nichel nelle condizioni che vi sono nel nucleo con la reale densità di questo ha portato alla conclusione che i componenti che meglio approssimano la densità del nucleo sono una lega di ferro e un po’ di nichel più il 20% di silicio. Ferro e nichel da soli hanno densità troppo alte rispetto a quella reale.
Sono tuttavia possibili altre conclusioni.
FINE QUARTA PARTE...