Discontinuità di Mohorovičić

A) Discontinuità di Mohorovičić . B) Discontinuità di Gutenberg. C) Discontinuità di Lehmann. 1) Crosta continentale 2) Crosta oceanica 3) Mantello superiore 4) Mantello inferiore 5) Nucleo esterno 6) Nucleo interno.

La discontinuità di Mohorovičić (o Moho) è la zona che separa la crosta terrestre dal mantello.

Interpretazione

Nel 1909, il geofisico croato Andrija Mohorovičić (1857 - 1936), analizzando il terremoto di Pokuplje (valle di Kupa) dell'8 ottobre, individuò particolari arrivi di onde sismiche che potevano essere spiegati solo con un brusco aumento di densità ad una profondità di una quarantina di chilometri.

Diagramma Distanza-tempi (Fig 1)

Ofiolite dell'Ordoviciano nel Gros Morne National Park, a Terranova. Questa roccia che si è formata nella Moho è ora esposta sulla superficie terrestre.

Mohorovicic riportò in grafici spazio-tempo (distanza della stazione di misura - tempi di arrivo delle onde), come quello di figura 1, i tempi di arrivo delle onde sismiche del terremoto registrate da diverse stazioni sismiche. Maggiore è la distanza di una stazione di misura dall’epicentro, maggiore è il tempo impiegato dalle onde sismiche a raggiungerla. Ci si dovrebbe aspettare quindi che in un grafico spazio-tempo sia una linea retta ad collegare i tempi di arrivo con le distanze. Maggiore la pendenza della retta, maggiore la velocità delle onde. I grafici che costruì Mohorovicic erano invece delle spezzate (Fig. 1, in alto).

Se un’onda sismica incontra una superficie di discontinuità che la separa da un mezzo con diverse caratteristiche elastiche, viene in parte riflessa ed in parte rifratta. Le onde riflesse tornano in superficie con lo stesso angolo con cui hanno inciso sulla discontinuità e vengono registrate dai sismografi. Le onde rifratte proseguono in profondità deviando dalla verticale con un angolo maggiore di quello di incidenza (perché passano in un mezzo più veloce) in accordo alla legge di Snell. Esiste un angolo di incidenza critico tale che il raggio rifratto è parallelo alla discontinuità; quest’ultima comincerà così ad emettere raggi verso l’alto, con lo stesso angolo di quello incidente (Fig. 1, in basso).

In zone relativamente vicine all’epicentro, le prime ad arrivare ai sismografi sono le onde dirette, che viaggiano quasi orizzontalmente fino alla stazione sismica. Poi arrivano le onde riflesse dalle superfici di discontinuità, che viaggiano sempre nel mezzo più superficiale a velocità mediamente costante. Le onde critiche che viaggiano invece lungo la superficie di discontinuità vanno ad una velocità maggiore, in funzione delle caratteristiche elastiche del mezzo sottostante. Esisterà una distanza tale alla quale cominceranno ad arrivare insieme alle onde dirette e poi prima di esse. Questo permette di calcolare la profondità della discontinuità spiegando la spezzata del grafico spazio-tempo di figura 1.

Mohorovicic calcolò la profondità della discontinuità a circa 50 km; essa prese il nome di “superficie di Mohorovicic”, in breve “Moho”. Il brusco cambiamento delle caratteristiche elastiche venne spiegato con una variazione di composizione alla base della crosta, dove comincia quello che viene definito come mantello terrestre (che ricopre il nucleo terrestre). Da dati di superficie e di pozzo sappiamo che la composizione media della crosta continentale è vicina a quella delle rocce granitiche-granodioritiche (ricche in quarzo e silicati di sodio e calcio); la crosta oceanica è più povera in quarzo e ha una composizione media vicina a quella dei basalti (ricchi in silicati di ferro e magnesio). Per quel che riguarda il mantello, rocce provenienti da condotti vulcanici profondi suggeriscono una composizione peridotitica (silicati di ferro e magnesio a basso tenore di silice). La profondità della Moho è in media a circa 30-50 km di profondità; può scendere a meno di 10 km al di sotto degli oceani, ma raggiungere la profondità di 70 km sotto le catene montuose.

La Moho è quindi considerata una discontinuità primaria in corrispondenza della quale si verifica un brusco aumento della velocità delle onde sismiche, in particolare di quelle longitudinali (onde P) che passano da 6,5 - 6,8 a 7,8 - 8,4 km/s.

Perforazioni sperimentali

Sono state condotte recentemente alcune campagne di perforazioni miranti ad arrivare fino alla discontinuità di Mohorovičić. Nel 1994 perforazioni sovietiche nella penisola di Kola hanno permesso di raggiungere la profondità di 12.262 m.

L' Integrated Ocean Drilling Program (IODP) si occupa invece di perforazioni sottomarine e nel 2005 è riuscito ad arrivare fino a 1416 m sotto la piana abissale oceanica.

Bibliografia

• Harris, P., 1972, 'The composition of the earth', in Gass, I.G., Smith, P.J., and Wilson, R.C.L. (eds), Understanding the Earth: A Reader in the Earth Sciences. The Open University Press.
• Schlumberger Oilfield Glossary

Collegamenti esterni

• Hole Drilled to Bottom of Earth's Crust (2005)
• Project Mohole, 1958-1966

Voci correlate

• Discontinuità di Gutenberg
• Discontinuità di Lehmann