astenosfera

astenosfera

Parte del mantello superiore che va dalla base della litosfera (isoterma dei 1300 °C, in media ca. 100 km) fino a ca. 400 km di profondità. È così chiamata perché è un livello reologicamente debole, ovvero la zona in cui le onde sismiche rallentano rispetto alla litosfera sovrastante. L’astenosfera, perciò detta anche canale a bassa velocità (Low velocity layer, LVZ), al suo interno presenta un’ulteriore stratificazione, con il livello a minore velocità delle onde P (7,8 km/s) e S (4,0÷4,2 km/s) nella parte superiore (tra 100 e 200 km), fino alle maggiori velocità nell’astenosfera inferiore (V_Π=8,8÷8,9 km/s, V_Σ=4,7÷4,8 km/s), in prossimità della transizione con la sottostante mesosfera a circa 400 km di profondità, dove per il cambiamento di fase dell’olivina nella fase più densa e più rigida dello spinello, le onde sismiche aumentano ulteriormente di velocità. La pressione stimata è di ca. 3 GPa alla sommità dell’astenosfera e di ca. 13 GPa alla sua base, dove la temperatura è di ca. 1550°C. L’astenosfera, di composizione ultramafica (litologie come peridotiti, lherzoliti, haszburgiti, duniti) è studiata grazie alle velocità delle onde sismiche, e alla composizione geochimica delle rocce magmatiche che vengono in buona parte prodotte dalla sua fusione parziale. La minore velocità delle onde sismiche è dovuta alla minore rigidità del mantello, generata dal fatto che nell’astenosfera la temperatura di fusione è prossima o intercetta la geoterma (la curva che descrive come aumenta la temperatura all’interno del mantello) del solidus della roccia che localmente costituisce il mantello. All’intercetta tra la curva del solidus e della geoterma si pensa si formi ca. l’1÷2% di fuso, che diminuisce fortemente la rigidità e la viscosità dell’astenosfera, e di conseguenza anche la velocità delle onde sismiche. L’astenosfera è considerata come il piano di scollamento basale della litosfera e dunque delle placche che scivolano al di sopra di essa, grazie alla sua minore viscosità. Quest’ultima è stimata nell’ordine di 10¹⁷÷10¹⁹ Pa·s, tramite studi di rimbalzo post glaciale (post-glacial rebound) o altre tecniche di misurazione indiretta. La bassa viscosità dell’astenosfera è in essenza uno dei requisiti fondamentali per la mobilità e la tettonica delle placche. La mesosfera descrive genericamente la parte completamente solida del mantello sotto l’astenosfera, e comprende il rimanente mantello superiore da 400 a 670 km, e tutto il mantello inferiore fino alla sua base, alla transizione con il nucleo esterno a 2900 km.

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