Il mantello terrestre, si sa, è in movimento: un flusso continuo e plastico di materiale solido a temperatura elevata, che fa sì che le placche si muovano l’una relativamente all’altra, con le conseguenze che tutti conosciamo: terremoti, alcuni tipi di vulcanismo, apertura di oceani, formazione di catene montuose.
Però, se il flusso nel mantello è ben chiaro dalle osservazioni sul moto delle placche, è molto meno ovvio quando si vanno a vedere da vicino le rocce originarie del mantello stesso, quando queste arrivano ad affiorare in superficie.
Alcuni dei minerali che formano le rocce del mantello appaiono deformati, ma non la maggior parte degli aggregati cristallini che vi sono contenuti. Questo perché il mantello è composto prevalentemente (tra il 60 e il 70 percento del totale) da olivina, minerale duro e denso, con una struttura tale da impedirne la sfaldatura o delle fratture su piani preferenziali. Caratteristiche, cioè, che fanno sì che le deformazioni che dovrebbero essere causate dal flusso del mantello non appaiano, in realtà, presenti.
Traslazioni e formazione di piani di scivolamento interni al reticolo stesso dei cristalli di olivina erano stati ipotizzati in precedenza, ma non sono mai stati accettati perché non sufficienti a compensare le forze e gli stress che subiscono.
Da sempre additato come paradosso, questo fenomeno è stato finalmente spiegato dai ricercatori dell’Université Lille 1 di Villeneuve-d’Ascq, dell’Université de Montpellier e dell’Université de Lorraine di Ile du Saulcy, che hanno pubblicato i loro risultati in un articolo su Nature.
I ricercatori hanno utilizzato il metodo della diffrazione da retrodiffusione elettronica (o EBSD, electron backscattered diffraction; tecnica utilizzata al microscopio elettronico per l’identificazione delle strutture e dei sistemi cristallini, ndr). Hanno individuato le strutture e le orientazioni preferenziali dei cristalli all’interno delle rocce e tra gli aggregati di olivina.
Eseguendo prima le analisi su campioni deformati in laboratorio e poi verificando il fenomeno su campioni deformati naturalmente, hanno scoperto che gli stress applicati sulla roccia durante il flusso, nel caso dell’olivina, si scaricano sulla superficie dei granuli. Sono state osservate, infatti, una serie di microscopiche deformazioni che avvengono per “disclinazione”: in altre parole uno spostamento, o, meglio, una dislocazione unita a rotazione del reticolo cristallino in prossimità della superficie di ogni cristallo.
In questo modo i cristalli di olivina riescono ad assorbire la deformazione senza danneggiarsi e senza effettuare rotazioni di granuli interi, altra ipotesi formulata in precedenza ma mai accettata per la troppo elevata energia elastica richiesta.
Questa ricerca, oltre a spiegare, finalmente, ciò che è stato ritenuto paradossale per molto tempo, apre nuove porte sullo studio dei moti del mantello e sulla formazione di orientazioni cristalline preferenziali in alcuni minerali, estendendosi perciò dalla scala del microscopico fino al flusso generale del mantello stesso.
Giulia Pieraccini
16 marzo 2014