Velocità di Propagazione delle Onde Sismiche e Struttura Terrestre
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Velocità di Propagazione delle Onde Sismiche
Le onde sismiche prodotte dalla detonazione di una carica esplosiva o qualsiasi altro sistema vengono trasmesse attraverso la Terra sotto forma di vibrazioni o onde che viaggiano a velocità diverse. Queste velocità sono influenzate da:
- La profondità
- La litologia
- La porosità del materiale
- La compattazione
- La litificazione
- Il contenuto fluido
- Altri fattori
Queste velocità dipendono dal modulo elastico e dalla densità. Questi parametri sono fondamentali per l'interpretazione dei dati sismici basata sull'analisi delle velocità.
Tabella delle Velocità di Propagazione delle Onde Sismiche (Onde Longitudinali)
La seguente tabella riporta le velocità di propagazione delle onde sismiche, riferite specificamente alle onde longitudinali (onde P).
| Materiale | V = [m/s] |
| Strato di Weathering (Alterazione) | 300 – 900 |
| Alluvione moderna | 350 – 1500 |
| Argille | 1000 – 2000 |
| Marne | 1800 – 3200 |
| Arenaria | 1400 – 4500 |
| Conglomerati | 2500 – 5000 |
| Calcari | 4000 – 6000 |
| Dolomie | 5000 – 6000 |
| Gneiss | 3100 – 5400 |
| Cuarziti | 5100 – 6100 |
| Graniti | 4000 – 6000 |
| Gabbre | 6700 – 7300 |
| Diabasi | 5800 – 7100 |
| Gesso | 3000 – 4000 |
| Anidrite | 3000 – 6000 |
| Duniti | 7900 – 8400 |
Osservazioni sulle Velocità
L'esame di questi dati evidenzia che, in genere, le rocce magmatiche presentano velocità più elevate rispetto alle rocce sedimentarie. Queste velocità variano entro i limiti indicati a seconda della profondità e delle costanti elastiche specifiche del materiale.
In linea generale, per un dato tipo di roccia, si osserva un aumento della velocità con:
- L'età geologica (più antica è la roccia, maggiore è la velocità).
- L'aumento della profondità.
Modello della Struttura Interna della Terra (Secondo Gutenberg)
Il modello di Gutenberg descrive le principali discontinuità interne basandosi sulla propagazione delle onde sismiche.
Discontinuità Principali
- Limite del Core: Circa 2.900 chilometri di profondità. A questa profondità si osserva la scomparsa delle onde di taglio (onde S), suggerendo che il nucleo esterno si comporta come un fluido.
- Discontinuità di Mohorovičić (Moho): Situata a circa 50 km o meno sotto la superficie terrestre, questa discontinuità segna la base della crosta terrestre.
Propagazione nel Mantello e nel Nucleo
La regione compresa tra la crosta e il nucleo è denominata Manto. Nella sua parte esterna, la velocità dell'onda P è di circa 8,1 km/s e aumenta gradualmente, con piccole discontinuità, fino al confine con il nucleo.
Al limite del core, si nota un brusco abbassamento della velocità delle onde P e un aumento della velocità delle onde S alla base del mantello. All'interno del nucleo, la velocità dell'onda P (Vp) aumenta rapidamente con la profondità fino al centro della Terra.
Queste variazioni di velocità permettono di tracciare curve che mostrano come le costanti elastiche (come la compressibilità e la rigidità) cambiano con la profondità. Questo processo è essenziale per identificare i materiali presenti all'interno della Terra e per visualizzarne la struttura.
Sebbene altri ricercatori abbiano sviluppato modelli geodinamici e geo-statici per spiegare la struttura interna, tutti convergono verso la stessa struttura di base descritta da queste variazioni di velocità.