Le discontinuità sismiche

Lo studio delle onde sismiche è un metodo d'indagine indiretta che ha permesso di ricavare importanti informazioni sulla struttura interna del nostro pianeta.

L'esplorazione indiretta del sottosuolo è basata sulla misurazione dei tempi impiegati da parte di onde elastiche, prodotte artificialmente tramite esplosioni, vibrazioni o da masse battenti, a percorrere distanze note. Appositi sismografi, detti geofoni, posti a distanze prestabilite gli uni dagli altri e a una distanza nota dal punto in cui si è sviluppata l'onda elastica, ne registrano su nastri magnetici l'arrivo. Quando le onde sismiche, che sono onde elastiche, attraversano mezzi diversi oppure due zone dello stesso mezzo, ma a diversa densità, esse vengono scisse in due componenti: un'onda riflessa, che torna indietro, e un'onda rifratta, che prosegue oltre la superficie di discontinuità, ma con traiettoria deviata rispetto all'originaria. Viaggiando verso l'interno della Terra, le onde sismiche cambiano di velocità: questa aumenta quando la densità del mezzo aumenta e viceversa. I cambiamenti di velocità e direzione più significativi delle onde sismiche avvengono a profondità ben definite, che corrispondono a superfici dette discontinuità sismiche: esse indicano cambiamenti netti di proprietà fisiche e chimiche del nostro pianeta e hanno permesso di suddividere l'interno della Terra in tre involucri concentrici: crosta, mantello e nucleo.

La discontinuità di Mohorovičič, o Moho, separa la crosta terrestre dal cosiddetto mantello litosferico: in sua corrispondenza la velocità delle onde sismiche cambia bruscamente, indicando un aumento della densità; essa si trova a una profondità media di 35-40 km sotto i continenti e di 8-10 km sotto gli oceani.

A circa 2900 km di profondità si trova la discontinuità di Gutenberg, che divide il mantello dal nucleo.

All'interno del nucleo, alla profondità di circa 5000 km, si trova infine la discontinuità di Lehmann, che separa il nucleo esterno "fuso" dal nucleo interno "solido". La presenza di questa discontinuità è dimostrata dall'esistenza di una zona d'ombra, cioè un'ampia fascia che si estende sulla superficie del globo, comprendendo tutti i luoghi che distano da 103° a 142° dall'ipocentro, nella quale arriva solo una piccola parte dell'energia delle onde P e dove non si registrano le onde S. Questi risultati si possono spiegare ammettendo l'esistenza di un nucleo formato, almeno nella parte esterna, da materiali allo stato fuso, in cui le onde P perdono velocità e le onde S non possono propagarsi.