La variazione di temperatura in relazione con la profondità prende il nome di gradiente geotermico ed ha un valore medio di 25°C/Km , ma può oscillare dai 10°C/Km ai 75°C/Km ( in prossimità di plutoni) o raggiungere i 100-150°C/Km in presenza di una dorsale oceanica.Quindi si deve tenere conto che per la misurazione di tale parametro ci si deve riferire sempre a situazioni locali poiché la distribuzione di tale valore non è omogenea sulla superficie terrestre. Per una costruzione di un modello veritiero di una geoterma ci si è riferiti ad alcuni punti di ancoraggio che ci dicono con certezza le condizioni fisiche e i parametri di parti inaccessibili del pianeta. Infatti si è potuto contare su parametri mineralogici di alcuni silicati come l’olivina che ci dicono le condizioni di temperatura e pressione a cui ci troviamo. Altro punto cardine per la costruzione della geoterma che quindi possiamo chiamare geoterma ancorata rappresenta la temperatura di fusione del ferro poiché sapendo che nel nucleo esterno questo elemento si trova allo stato liquido possiamo dedurre che a 2900 Km di profondità la temperatura è sicuramente più elevata di questo valore di riferimento.Dobbiamo quindi considerare anche la disomogeneità del gradiente geotermico procedendo verso il centro del pianeta poichè il l’incremento di temperatura non rimane costante per tutte le profondità.
MISURAZIONE DEL FLUSSO GEOTERMICO
A livello teorico è possibile costruire un semplice modello matematico che consente di quantificare l ‘entità del flusso di calore uscente da una superficie in un dato momento :
ɸ = K dT/dZ
K = conducibilità termica della roccia
dT /dz = gradiente geotermico
la conducibilità termica esprime la capacita da parte della roccia di cedere calore e viene misurata empiricamente su un campione di roccia tramite specifiche apparecchiature. L’ unità di misura rappresentativa del flusso di calore geotermico sarà quindi una quantità di energia passante per una superficie in un determinato tempo , ovvero µcal/cm^2 s , questa unità di misura viene definita Heat Flow Unit o HFU.
DISTRIBUZIONE DEL FLUSSO GEOTERMICO
La litosfera oceanica rappresenta il 60% della superficie terrestre ed in essa ritroviamo circa il 72 % della dissipazione termica totale , ciò è dovuto alla presenza delle dorsali oceaniche in cui l’attività vulcanica non cessa mai, tipici infatti degli ambienti di fondale oceanico sono i camini i fumatori neri.
Da tenere in considerazione è il fatto che l’entità del flusso di calore è inversamente proporzionale all’età dei fondali oceanici , infatti secondo la legge di raffreddamento
Q = 11.3√t
In cui “t” rappresenta l’età della crosta oceanica. Per quanto concerne la litosfera continentali invece le variazioni del flusso o l’entità dello stesso non sono correlate all’età bensì a molteplici fenomeni come vulcanismo , reologia e tipologia di attività tettonica. Per ultimo dobbiamo ricordare la stretta relazione che vi è tra flusso di calore e spessore litosferico , infatti uno spessore minore rappresenta un maggior flusso.
ORIGINE DEL FLUSSO GEOTERMICO
Una delle prime domande che ci si pone entrando in contatto con la geotermia riguarda proprio l’origine del calore terrestre. Le cause di questo calore sono molteplici e di diversa influenza. La prima e fondamentale causa resta il calore primigenio del corpo celeste che, una volta totalmente fuso ed incandescente, va lentamente raffreddandosi.
Una seconda causa da non sottovalutare è invece rappresentata dal decadimento radioattivo di elementi come il torio 232, l’uranio 238 o potassio 40. Infatti questi elementi andando incontro ad un lento decadimento che porta la struttura atomica a modificarsi per passare ad una struttura più stabile , sviluppano calore. Un ultima causa potrebbe essere attribuita in quota minoritaria agli innumerevoli impatti di meteoriti a cui il nostro pianeta è stato soggetto e lo è tutt’ora. La modalità di trasmissione del calore a livello litosferico è fondamentalmente la conduzione mentre nel mantello e nel nucleo esterno sono di gran lunga dominanti l’irradiazione e la convezione , quest’ultima responsabile dei moti convettivi del mantello , causa determinante della tettonica, e dei movimenti convettivi nel nucleo esterno fautori del magnetismo terrestre.