La composizione del mantello terrestre: come un quadro di Pollock

Sui libri di scuola il mantello terrestre è quell'involucro dalle tonalità giallo-arancio che separa il nucleo e la crosta. Ma la sua raffigurazione come uno strato omogeneo e uniforme è molto lontana dalla realtà: bisogna invece immaginarlo come un mosaico disordinato, un dinamico quadro espressionista. Uno studio, pubblicato su Nature Geoscience, rivela infatti che il mantello è formato da componenti geochimiche molto diverse tra loro, che coesistono a lungo senza mescolarsi e che si fondono in un magma uniforme soltanto negli strati inferiori della crosta terrestre.

La composizione profonda del mantello è quindi variegata e molto diversa da quella, uniforme, della lava che affiora dalle dorsali oceaniche, cioè i punti in cui le placche tettoniche si allontanano e il magma risale in superficie, formando nuova crosta oceanica.

Differenze perdute. Finora, le analisi del materiale in uscita dai vulcani sottomarini hanno mostrato che questa lava è chimicamente simile in ogni parte del pianeta: un dato che mal combacia con l'estremo opposto di questo ciclo geologico, ossia il "riciclo" della crosta oceanica più vecchia. Nei punti di contatto con la crosta continentale, quella oceanica sprofonda, e fonde a sua volta trasformandosi in magma. Questo mix dovrebbe intuitivamente mutare la composizione chimica del mantello: perché allora nella lava delle dorsali oceaniche non vi è più traccia di questa diversità chimica?

A fondo. Per capire quali caratteristiche abbia il magma prima di fuoriuscire come lava, e risalire così alla composizione del mantello, un gruppo internazionale di geologi guidati da Sarah Lambart, dell'Università dello Utah, ha effettuato carotaggi profondi nelle dorsali oceaniche, e analizzato le rocce cumulitiche, i primi minerali che cristallizzano quando il magma entra nella crosta.

Gli scienziati hanno osservato la composizione chimica soltanto dei primissimi minerali che cristalizzano perché, spiegano, «Se non si studia la parte più primitiva si potrebbe perdere traccia del primo magma consegnato alla crosta: in questo consiste l'originalità del nostro lavoro».

Ingredienti diversi. In particolare, hanno seguito le variazioni degli isotopi di neodimio (un metallo appartenente al gruppo delle terre rare) e di stronzio: alterazioni che rivelano le diverse composizioni chimiche del materiale del mantello, originato da diverse tipologie di rocce. Le analisi degli isotopi hanno rivelato una variabilità sette volte più alta di quella presente nelle lave eruttate dalle dorsali oceaniche: la prova che la stessa variabilità è presente nel mantello, che quindi è tutto fuorché un "frullato" ben amalgamato.

La ragione del mancato miscuglio è che rocce diverse fondono a temperature diverse, e ciascuna tipologia minerale apre un proprio canale che trasporta il magma fino alla crosta.

Il risultato è un'intricata rete di canali che convergono fino alle dorsali medio oceaniche, ma che non si mescolano fino a una zona situata ormai già nella crosta terrestre. Lo studio aiuterà i geologi a raffinare le conoscenze su come i materiali terrestri profondi si spostino dal mantello fino alla superficie.