S U L L A P O S S I B I L I T À ' D I R E A Z I O N I A C A T E N A N E L L A C R O S T A T E R R E S T R E ( * ) C . F E S T A - F . I P P O L I T O 1. -—• L a s c o p e r t a d e l l a f i s s i o n e d e l l ' u r a n i o e d e l l e r e a z i o n i a ca- t e n a ( J ) i n d u s s e a l c u n i g e o l o g i a d a t t r i b u i r e , sia p u r e in m a n i e r a du- b i t a t i v a , a q u e s t i p r o c e s s i l ' o r i g i n e di f e n o m e n i c o l l e g a t i con il pro- b l e m a del b i l a n c i o t e r m i c o - t e r r e s t r e e cioè la f o r m a z i o n e dei g r a n i t i (-) e il v u l c a n i s m o ( : ! ). A l l ' e p o c a d e l l a s c o p e r t a d e l l a f i s s i o n e , il f e n o m e n o d e l l a i n t e r a z i o n e dei n e u t r o n i con la m a t e r i a n o n e r a c o m p l e t a m e n t e c o n o s c i u t o e d ' a l t r a p a r t e m a n c a v a q u a l s i a s i i n f o r m a z i o n e r e l a t i v a a d u n a e v e n t u a l e p r e s e n z a di n e u t r o n i n e l l ' i n t e r n o d e l l a T e r r a . S i c c h é q u a n t u n q u e u n o d e g l i a u t o r i ( 4 | a v e s s e s p i n t o a b b a s t a n z a a v a n t i la t r a t t a z i o n e t e o r i c a del p r o b l e m a , non si p o t è g i u n g e r e ad a l c u n a con- c l u s i o n e p o s i t i v a p e r m a n c a n z a di d a t i s p e r i m e n t a l i . P o i c h é sotto q u e - sto a s p e t t o la s i t u a z i o n e è o g g i c o m p l e t a m e n t e d i f f e r e n t e , v a l e la p e n a di r i p r e n d e r e l a q u e s t i o n e p e r m o s t r a r e c o m e i n u m e r o s i d a t i spe- r i m e n t a l i , a c q u i s i t i d a l 1945 in p o i , p r o v a n o c h e l e r e a z i o n i a c a t e n a 11011 p o s s o n o s u s s i s t e r e n e l l a c r o s t a t e r r e s t r e . C o m i n c i a m o col c o n s i d e r a r e le c o n d i z i o n i fisiche e c h i m i c h e n e l l e (piali si v e r i f i c a n o i p r o c e s s i c o n s i d e r a t i . È o r m a i c o m u n e m e n t e ac- c e t t a t o il m o d e l l o di u n a t e r r a c o m p o s t a da u n c e r t o n u m e r o di s t r a t i s f e r i c i c o n c e n t r i c i . Q u e s t a s t r u t t u r a c o n c e n t r i c a si d e s u m e , c o m ' è n o t o , d a v a r i d a t i s p e r i m e n t a l i r i g u a r d a n t i la d e n s i t à e la s u a v a r i a z i o n e con la p r o f o n d i t à , la v e l o c i t à d e l l e o n d e s i s m i c h e , la r i g i d i t à ecc. l'issi i n d i c a n o u n a b r u s c a v a r i a z i o n e d e l l e p r o p r i e t à fisiche del c o r p o t e r r e s t r e p e r d e t e r m i n a t i v a l o r i d e l l a p r o f o n d i t à . L a q u e s t i o n e s e a d o g n i v a r i a z i o n e d e l l e p r o p r i e t à fisiche c o r r i s p o n d a u n a v a r i a z i o n e d e l l o s t a t o di a g g r e g a z i o n e o d e l l a c o m p o s i z i o n e c h i m i c a è a n c o r a in di- s c u s s i o n e . R e s t a c o m u n q u e s t a b i l i t a la p a r t i z i o n e d e l l a t e r r a n e l l e t r e p a r t i p r i n c i p a l i : n u c l e o , m a n t e l l o e c r o s t a . F i n o a p o c h i a n n i f a si a t t r i b u i v a s e n z a d i s c u s s i o n e al n u c l e o u n a c o m p o s i z i o n e s i m i l e a q u e l l a d e l l e m e t e o r i t i f e r r o s e . N e l 1941 K u h n e R i t t m a n n (r'i h a n n o a v a n z a t o l ' i p o t e s i c h e il n u c l e o n o n s i a costi- ( * l C o m u n i c a z i o n e p r e s e n t a l a a l C o n v e g n o d e l l ' A s s o c i a z i o n e G e o f i l i c a I t a l i a n a , t e m i l o a R o m a il 28-29 m a g g i o 1 9 5 4 . ! 18 C . F K S T A - F . I P P O L I T O t u i t o (la f e r r o - n i c h e l m e t a l l i c o , m a d a m a t e r i a s o l a r e i n d i f f e r e n z i a t a ; a l d i s o p r a di q u e s t a p a r t e c e n t r a l e v i s a r e b b e u n o s t r a t o m o l t o r i c c o d i f e r r o e di a l t r i e l e m e n t i p e s a n t i . S e c o n d o q u e s t i a u t o r i le discon- t i n u i t à s i s m i c h e n o n s o n o u n i n d i c e d i v a r i a z i o n e d e l l a c o m p o s i z i o n e c h i m i c a ai l i v e l l i c o r r i s p o n d e n t i b e n s ì di u n b r u s c o c a m b i a m e n t o d e l l e p r o p r i e t à f ì s i c h e . A d u n a r e p e n t i n a v a r i a z i o n e d e l l e p r o p r i e t à fisiche d e l l a m a t e r i a a t t r i b u i s c e l ' o r i g i n e d e l l e d i s c o n t i n u i t à a n c h e W . H. R a m - s e y (®ì, c h e c o n s i d e r a il m a n t e l l o ed il n u c l e o c o m e f a s i t e r m o d i n a - m i c h e d i f f e r e n t i di u n a i d e n t i c a s o s t a n z a . È i n v e c e g e n e r a l m e n t e accet- t a t a l ' i p o t e s i s e c o n d o la q u a l e a il m a n t e l l o » si c o m p o n e d i s i l i c a t i b a s i c i a c c o m p a g n a t i da u n a f a s e m e t a l l i c a , d i e va d e c r e s c e n d o al d i m i - n u i r e d e l l a p r o f o n d i t à . P e r l ' e s a m e d e i f e n o m e n i , di c u i v o g l i a m o q u i o c c u p a r c i , d o b - b i a m o p e r a l t r o c o n s i d e r a r e s o l t a n t o l a c r o s t a t e r r e s t r e e la z o n a m a g - m a t i c a a d essa i m m e d i a t a m e n t e s o t t o s t a n t e , c o m e q u e l l e c h e p a r t e - c i p a n o ai f e n o m e n i g e o l o g i c i di cui a b b i a m o f a t t o c e n n o s o p r a . S e c o n d o le p i ù r e c e n t i i n t e r p r e t a z i o n i dei «lati s i s m o l o g i c i ("l, c h e in l i n e a di m a s s i m a c o i n c i d o n o con le d e d u z i o n i di c a r a t t e r e geolo- g i c o e p e t r o g r a f i c o ( 8 ) ( ° ), la c r o s t a t e r r e s t r e p u ò c o n s i d e r a r s i c o s t i t u i t a d a t r e g u s c i s o v r a p p o s t i , d a l l ' a l t o in b a s s o : S i a l I, S i a l l i , S i m a . 11 S i a l I è il g u s c i o s i a l i c o s u p e r i o r e , c o s t i t u i t o p r e v a l e n t e m e n t e «la r o c c e d i t i p o g r a n i t i - g n e i s s con v e l o c i t à «li p r o p a g a z i o n e «Ielle o n d e s i s m i c h e l o n g i t u d i n a l i , V oo 5,6 k m s e c : «piesto g u s c i o non è c o n t i n u o e d h a u n o s p e s s o r e c h e v a r i a da 40 k m ed o l t r e , n e l l e z o n e o r o g e n i - c h e , fino a d a n n u l l a r s i in t a l u n e z o n e o c e a n i c h e ( a d e s e m p i o : O c e a n o P a c i f i c o ) . Il S i a l 11 è un g u s c i o i n t e r m e d i o ( o v e V oo 6,3 k m / s e c ì , di c o s t i t u z i o n e a n c o r a a l q u a n t o c o n t r o v e r s a : s e c o n d o Ritt- m a n n ( 1 0 ) ( u ) si t r a t t e r e b b e di m a t e r i a l e o r i g i n a r i a m e n t e g r a n i t i c o , d e p a u p e r a t o d e l l ' e u t e t t i c o q u a r z o - f e l d s p a t o e q u i n d i di t i p o d i o r i t i c o - l a m p r o f i r i c o . E s s o h a u n o s p e s s o r e v a r i a b i l e d a u n a v e n t i n a di chilo- m e t r i ( z o n e c o n t i n e n t a l i ) a z e r o ( a r e e d i b a s s o c r a t o n e ) . I l S i m a è a l l ' i n c o n t r o u n g u s c i o c o n t i n u o , o v e V oo 7,9 k m sec, c o s t i t u i t o d a m a g m a di t i p o b a s a l t i c o — m a g m a «« o r i g i n a r i o » sec. Ritt- m a n n —• s o l i t l i f i c a t o . L o s p e s s o r e del S i m a v a r i e r e b b e tra i 2 5 e i 30 k m . L a c r o s t a t e r r e s t r e a v r e b b e , in t o t a l e , s p e s s o r i v a r i a b i l i d a u n a t r e n t i n a d i k m di s o l o S i m a ( n e l l e z o n e o c e a n i c h e ) a d u n m a s - s i m o d i u n a s e t t a n t i n a d i k m di S i a l I, S i a l l i e S i m a ( n e l l e z o n e c o n t i n e n t a l i di a l t o e r a t o n e l ( v e d i fig. 11. I m m e d i a t a m e n t e al d i s o t t o d e l l a c r o s t a t e r r e s t r e — e le m a g g i o r i p r o f o n d i t à e s u l a n o , c o m e a b b i a - S U L L A P O S S I B I L I T À III R E A Z I O N I A C A T E N A N E L L A C R O S T A T E R R E S T R E 4 l i i ino a c c e n n a t o , d a q u e s t a t r a t t a z i o n e — v i è il S i m a l'uso: m a g m a b a s a l - t i c o r i c c o di g a s s e c o n d o la m a g g i o r a n z a d e i g e o l o g i e dei p e t r o g r a f i . È a n c o r a d a t e n e r p r e s e n t e c h e s u l S i a l I p o g g i a , in t a l u n e a r e e c o n t i n e n t a l i , un e s i l e s p e s s o r e di s e d i m e n t i p i ù o m e n o m e t a m o r f o s a t i . Si t r a t t a o r a di e s a m i n a r e se a l l ' i n t e r n o d e l l a c r o s t a c o m e s o p r a O C E A N O P A C I F I C O O R O G E N E C O N T I N E N T E F i g . 1 • S e z i o n e s c h e m a t i c a a t t r a v e r s o la c r o s t a t e r r e s t r e c o n t i n e n t a l e e s o t t o - o c e a n i c a i d i t i p o P a c i f i c o ! c o n i n d i c a z i o n e d e l l e g e o i s o t e r m e I d a R i t t m a n n ) . d e f i n i t a : n l s o n o p r e s e n t i e l e m e n t i fissionabili: b I s i t r o v a n o n e u t r o n i in g r a d o d i p r o d u r r e l a f i s s i o n e : ci s i v e r i f i c a n o l e c o n d i z i o n i n e c e s - s a r i e p e r l ' i n n e s c o di l i n a r e a z i o n e a c a t e n a . 2. — G l i e l e m e n t i fissionabili n a t u r a l i s o n o c o m ' è n o t o l ' u r a n i o e il t o r i o . S e a b o r g e c o l i . I 1 - ! h a n n o r i v e l a t o la p r e s e n z a in n a t u r a di Pi,-»', e l e m e n t o t r a n s u r a n i c o fissionabile u s a t o n e i r e a t t o r i n u c l e a r i : m a le c o n c e n t r a z i o n i m i s u r a t e d a S e a b o r g s o n o t a l m e n t e b a s s e c h e q u e s t o e l e m e n t o p u ò e s s e r e s e n z ' a l t r o s c a r t a t o n e l l e n o s t r e c o n s i d e r a - z i o n i . L a fissione di e l e m e n t i di n u m e r o a t o m i c o i n f e r i o r e a 9 0 è sta- la o t t e n u t a s o l o d a p o c o m e d i a n t e n e u t r o n i d i e n e r g i a e l e v a t i s s i m a 184 \ I e V i | , : , | . V e d r e m o in s e g u i t o c h e s u l l a t e r r a n o n si h a n n o a d i s p o s i z i o n e n e u t r o n i c o n e n e r g i a t a n t o e l e v a t a . P e r c i ò n e l l a d i s c u s s i o n e r e l a t i v a a l l a p o s s i b i l i t à di r e a z i o n i a ca- i s l N o n vi è a c c o r d o s o s t a n z i a l e s u l c h i m i s m o d i q u e s t o m a g m a , s e c o n d o a l c u n i d i t i p o llioleiilico ( a d e s . N i g g l i l , s e c o n d o a l t r i d i t i p o oliviniro ( a d e - , R i t t m a n n I . M a c i ò n o n ha i m p o r t a n z a ai n o s t r i fini. ! 18 C . F K S T A - F . I P P O L I T O t e n a s p o n t a n e e c o n v i e n e c o n c e n t r a r e l ' a t t e n z i o n e su l ' u r a n i o e il t o r i o , q u a l i e v e n t u a l i c o m b u s t i b i l i d e l l a r e a z i o n e . È b e n n o t o c l i c il c o n - t e n u t o d i u r a n i o e d i t o r i o n e l l e r o c c e d i m i n u i s c e c o n l a a c i d i t à di q u e s t e . Q u e s t o f a t t o p r o v a c h e g l i e l e m e n t i r a d i o a t t i v i s o n o p r e v a l e n - t e m e n t e c o n c e n t r a t i n e l l a c r o s t a . D a l l e a n a l i s i d e l c o n t e n u t o di u r a n i o e t o r i o n e l l e r o c c e e d a l l e a b b o n d a n z e i s o t o p i c h e d e i s i n g o l i n u c l i d i c h e li c o m p o n g o n o , si p o s s o n o d e d u r r e i v a l o r i m e d i d e l l a c o n c e n t r a - z i o n e di l / 2 3 8 , l / 2 3 5 e Th-:i2 nei v a r i s t r a t i d e l l a c r o s t a t e r r e s t r e . Q u e s t i v a l o r i s o n o r i p o r t a t i n e l l a t a b e l l a 1 d a l l a q u a l e r i s u l t a e v i d e n t e la d i m i n u z i o n e n e l c o n t e n u t o t o t a l e .in J7~3i>, f / - ; i s e T/t 2 : 1 2 nel p a s s a g g i o d a l S i a l I ( g r a n i t i c o ) a l l o s t r a t o di S i a l II e d a q u e s t o al S i m a . T A B E L L A 1 S t r a t o JJ 1*S 77r'-'ì2 S t r a t o X X 1 0 1 8 g X 1 0 1 8 g S e d i m e n t i i 0 , 0 6 8 S i a l I ) ( 126 0.9 4 4 4 S i a l I I j 126 0.9 S i m a 31 0.2 131 I f e n o m e n i d e i q u a l i ci i n t e r e s s i a m o h a n n o s e d e n e l l a c r o s t a e s p e c i e in q u e l l e z o n e o v e s o n o p r e s e n t i S i a l e S i m a . O r a l ' u r a n i o e il t o r i o p o s s o n o c o n s i d e r a r s i c o m e e l e m e n t i « d i s p e r s i » n e l s e n s o c h e a q u e s t a e s p r e s s i o n e è s t a t o a t t r i b u i t o d a Y e r n a d s k y e si c o m - p o r t a n o , n e i p r o c e s s i g e o c h i m i c i , c o m e e l e m e n t i litofili, nel s e n s o di G o l d s c h u i i d l ( l u ) o a n c h e c o m e jmi'iimatofili n e l s e n s o di R i t t m a n n I " ' I . S e c o n d o q u e s t o u l t i m o i n o l t r e la p o v e r t à in li e Tli d e l l a z o n i d e l S i a l I I è c a u s a t a p r o p r i o d a q u e s t o c a r a t t e r e g e o c h i m i c o di t a l i ele- m e n t i . 11 S i a l l i , s e c o n d o l ' i n t e r p r e t a z i o n e di v a r i a u t o r i , s a r e b b e c o m e g i à a c c e n n a t o , c o s t i t u i t o d a r o c c e g r a n i t i c h e d e p a u p e r a t e s i a d e l l ' e u t e t - t i c o q u a r z o - f e l d s p a t o s i a di q u e g l i e l e m e n t i , e l l e , c o n t a l e e u t e t t i c o , ten- d o n o a c o n s o l i d a r e n e l l e s o l u z i o n i m a g m a t i c h e r e s i d u e , t r a i (piali a p - p u n t o l ' u r a n i o e s u b o r d i n a t a m e n t e il t o r i o . T a l e d e p a u p e r a m e n t o sa- r e b b e a v v e n u t o s p e c i a l m e n t e p e r e f f e t t o d e l « r a s t r e l l a m e n t o » o p e r a t o d a l p a s s a g g i o di « f l u i d i » p r o v e n i e n t i d a l l e p r o f o n d i t à s u b c r u s t a l i l ' i. I * ) S a r e b b e a p p u n t o d o v u t o a f e n o m e n i ili q u e s t o t i p o il f a t t o c o n s t a t a t o c h e i g r a n i t i g e o l o g i c a m e n t e p i ù r e c e n t i , e l l e h a n n o c i o è s u b i t o p i ù c i c l i p e t r o - g e n e t i c i , a r r i c c h e n d o s i s e m p r e p i ù d i e l e m e n t i l i t o f i l i , s o n o p i ù r i c c h i d i U e III d i q u e l l i p i ù a n t i c h i . V e d i R i t t m a n n i 1 T >, l a b . a p a g g . 2 4 8 - 2 4 9 . SULLA P O S S I B I L I T À III R E A Z I O N I A C A T E N A N E L L A C R O S T A T E R R E S T R E 4 lii È i n o l t r e d a t e n e r e b e n p r e s e n t e c h e l ' u r a n i o n o n è c o n t e n u t o n e l l e r o c c e i g n e e di t i p o g r a n i t i c o s e n o n i n s o s t i t u z i o n e i s o n i o r f o g e n a di Tli o di a l t r i e l e m e n t i di p r o s s i m o r a g g i o i o n i c o (Ti, Zr, e c c . ì in m i n e r a l i a c c e s s o r i di p r i m i s s i m a c o n s o l i d a z i o n e e d è p e r t a n t o e s t r e - m a m e n t e « d i s p e r s o » . V a p o i a c o n c e n t r a r s i , p e r i b e n n o t i p r o c e s s i m a g m a t i c i , c o m e o s s i d o c r i s t a l l i z z a t o o n o n ( u r a n i n i t e e p e c h b l e n d a l in f o r m a z i o n i p e g m a t i t i c h c , p n e u m a t o l i t i c h e o i d r o t e r m a l i , c h e n o n h a n n o a l c u n a i m p o r t a n z a , a c a u s a d e l l e l o r o d i m e n s i o n i g e o l o g i c h e , p e r i p r o b l e m i di c u i t r a t t i a m o , s e b b e n e c o s t i t u i s c a n o i « g i a c i m e n t i » , c u i si a p p r o v v i g i o n a l ' u o m o . E c o m u n q u e si t r a t t a di f o r m a z i o n i p r e s e n t i p e r la l o r o g e n e s i g e o l o g i c a , n e l l a p a r t e più e s t e r n a d e l l a l i t o s f e r a ( 1 7 l . Q u e s t e c o n s i d e r a z i o n i , d e r i v a n t i d a l l e c a r a t t e r i s t i c h e g e o c h i m i c h e d i U e Th, i n d u c o n o p e r t a n t o a r i t e n e r e c o m e a l t a m e n t e i m p r o b a b i l e l ' e s i s t e n z a d i c o n c e n t r a z i o n i r i l e v a n t i di q u e s t i e l e m e n t i , c h e c o s t i t u i - s c o n o il « c o m b u s t i b i l e » d e l l e r e a z i o n i a c a t e n a . C i ò p e r q u a n t o c o n c e r n e l ' o r i g i n e d e l l e r o c c e g r a n i t i c h e . P e r i f e n o m e n i vulcanici o c c o r r e a g g i u n g e r e a l l e c o n s i d e r a z i o n i d i c u i so- p r a ( [ n e l l e i n f o r m a z i o n i c h e c i v e n g o n o d a l l e p i ù r e c e n t i e d a m p i e t r a t t a z i o n i in p r o p o s i t o ( , s ) ( s | ("i. 11 v u l c a n i s m o —- i n t e s o c o m e m a - n i f e s t a z i o n e e s t e r n a di p r o c e s s i m a g m a t i c i — si r i e o n n c t t e ai f e n o m e n i di p l u t o n i s i n o , di c u i a b b i a m o f a t t o c e n n o (li s o p r a , o v v e r o p i ù di I r e q u e n t e t r a e o r i g i n e pili p r o f o n d a — e d è q u e s t o il vulcanismo ti- pico c i o è d a l l e z o n e m a g m a t i c h e s o t t o c r o s t a l i ili t i p o s i m a t i c o . L a c o n c e n t r a z i o n e di l e Th in q u e s t e z o n e d e l l a c r o s t a t e r r e s t r e o d e l l a z o n a m a g m a t i c a s u b c r u s t a l e , c o m e si v e d e d a l l a t a b e l l a I. e c o m e si d e d u c e d a t u t t e l e r i c e r c h e d i r e t t e s u v u l c a n i t i i n t e r m e d i e e basi- c h e , è n o t e v o l m e n t e p i ù b a s s a di q u e l l a d e l m a t e r i a l e s i a l i c o . N o n è q u i n d i il c a s o di i n s i s t e r e u l t e r i o r m e n t e s u q u e s t o a s p e t t o d e l p r o b l e m a . — N o n p o s s e d i a m o a l c u n d a t o s p e r i m e n t a l e r i g u a r d o a l l a pre- s e n z a d i n e u t r o n i n e l l a p a r t e p i ù i n t e r n a d e l l a c r o s t a t e r r e s t r e . E s s a è s t a t a p e r a l t r o p r o v a t a n e l l e r o c c e d e l l a s u p e r f i c i e t e r r e s t r e . I n e u - t r o n i ivi o s s e r v a t i p r o v e n g o n o d a : Il la r a d i a z i o n e c o s m i c a ; 2) l a fis- s i o n e s p o n t a n e a d e l U ~ 3 S : 3l i p r o c e s s i ( a , n i p r o d o t t i d a l l e p a r t i c e l l e e m e s s e d a g l i e l e m e n t i r a d i o a t t i v i n a t u r a l i . S e a b o r g ( 1 2 ) v a l u t a a c a . 30 m i n il n u m e r o d e i n e u t r o n i g e n e r a t i in 100 g di p e c h b l e n d a con- t e n e n t i c a . il 13' r di u r a n i o . A l l ' e p o c a i n c u i S e a b o r g h a f a t t o l a s u a v a l u t a z i o n e , il v a l o r e d e l l a c o s t a n t e di d e c a d i m e n t o p e r fissione s p o n - t a n e a d e l f - : ! s , e il n u m e r o d e i n e u t r o n i e m e s s i n e l l a fissione s p o n - t a n e a e r a n o c o n o s c i u t i c o n q u a l c h e i n c e r t e z z a . F a c e n d o u s o d e i va- ! 18 C . F K S T A - F . I P P O L I T O l o r i o t t e n u t i r e c e n t e m e n t e c o n m i s u r e |>iù p r e c i s e ( 1 ! , | si t r o v a c h e nel c a m p i o n e e s a m i n a t o d a S e a b o r g s o n o p r e s e n t i 12 n e u t r o n i m i n . V e d i a m o o r a s e d a q u e s t i d a t i r e l a t i v i ai n e u t r o n i p r e s e n t i s u l l a s u p e r f i c i e t e r r e s t r e si p u ò d e d u r r e q u a l c h e i n f o r m a z i o n e s u l l a even- t u a l e e s i s t e n z a di n e u t r o n i a g r a n d i p r o f o n d i t à . L a m i s u r a d e l l a inten- sità d e l l a r a d i a z i o n e c o s m i c a t o t a l e è s t a t a s p i n t a fino a 600 m e t r i ea. di p r o f o n d i t à ( 2 0 l . I r i s u l t a t i di q u e s t e m i s u r e i n d u c o n o a d e s c l u d e r e la p o s s i b i l i t à d i u n a p e n e t r a z i o n e d e l l e p a r t i c e l l e c o s m i c h e n e l l a p a r t e p i ù i n t e r n a d e l l a c r o s t a t e r r e s t r e . L e s o l e s o r g e n t i di n e u t r o n i effi- c i e n t i in q u e l l e z o n e s o n o d u n q u e la fissione s p o n t a n e a d e l l J ì s e i p r o c e s s i (a, n). P o i c h é a b b i a m o v i s t o c h e il c o n t e n u t o di e l e m e n t i r a d i o a t t i v i d i m i n u i s c e con la p r o f o n d i t à p o s s i a m o c o n c l u d e r e c h e il n u m e r o d i n e u t r o n i p r e s e n t i n e l l a p a r t e i n t e r n a d e l l a c r o s t a t e r r e s t r e è i n f e r i o r e a l n u m e r o di n e u t r o n i p r e s e n t i in s u p e r f i c i e . D u n q u e o l t r e gli e l e m e n t i r a d i o a t t i v i , clic c o s t i t u i s c o n o il c o m b u s t i b i l e d e l l a rea- z i o n e , si r i d u c e con la p r o f o n d i t à a n c h e il n u m e r o dei n e u t r o n i , c i o è d e g l i a g e n t i p r i n c i p a l i d e l l a r e a z i o n e a c a t e n a . R i m a n e o r a d a s t a b i l i r e q u a l e p r o b a b i l i t à h a un n e u t r o n e , e m e s s o p e r fissione s p o n t a n e a d e l l 2 : ! s o p p u r e in un p r o c e s s o ( a . /il di inne- s c a r e u n a r e a z i o n e a c a t e n a . S u p p o n i a m o clic, a t t r a v e r s o uno dei d u e p r o c e s s i s u d d e t t i in u n a r o c c i a r a d i o a t t i v a v e n g a e m e s s o un c e r t o nume- r o di n e u t r o n i . L a l o r o e n e r g i a m e d i a è d e l l ' o r d i n e di IO" el . L a p r o b a b i l i t à c h e u n n e u t r o n e di q u e s t a e n e r g i a v e n g a c a t t u r a l o «la u n n u c l e o di f,r-:ìS d a n d o l u o g o a l l a fissione del n u c l e o s t e s s o è m o l t o p i c c o l a . 1 n e u t r o n i c o n t i n u e r a n n o a m u o v e r s i e n t r o la r o c c i a s u b e n d o u n a s e r i e «li u r t i c o n t r o i n u c l e i d e g l i a l t r i e l e m e n t i c h e ac- c o m p a g n a n o l ' u r a n i o n e l l a r o c c i a m e d e s i m a . D u r a n t e q u e s t i urti un c e r t o n u m e r o di n e u t r o n i v e r r à a s s o r b i t o p e r c a t t u r a «la p a r t e «lei nu- clei stessi. I n c o n s e g u e n z a d e g l i u r t i la e n e r g i a dei n e u t r o n i non cat- t u r a t i d i m i n u i s c e r a p i d a m e n t e . S e e s s a p o t e s s e r i d u r s i fino al v a l o r e t e r m i c o i n e u t r o n i c o m i n c e r e b b e r o a d i f f o n d e r e fino a q u a n d o s a r e b - b e r o a s s o r b i t i d a un n u c l e o di p e r c h é la p r o b a b i l i t à «li c a t t u r a dei n e u t r o n i con e n e r g i a t e r m i c a «la p a r t e del l -:lr' è p a r t i c o l a r m e n t e e l e v a t a ( c>r= 500 b a r a s i . Q u e s t o p r o c e s s o di c a t t u r a c h e dà l u o g o a l l a f i s s i o n e d e l n u c l e o d e l L- : '- c o s t i t u i s c e c o m ' è n o t o il p r i m o s t a d i o d e l l a r e a z i o n e a c a t e n a . In r e a l t à i n e u t r o n i non r a g g i u n g o n o le e n e r g i e ter- m i c h e p e r c h é d u r a n t e il p r o c e s s o di r a l l e n t a m e n t o e p r e c i s a m e n t e « p i a n d o la loro e n e r g i a si a g g i r a i n t o r n o a 7 r i la p r o b a b i l i t à «li cat- tura da p a r t e «lei I / 2 : ! s d i v i e n e g r a n d i s s i m a Icr, = 1800 b a r a s i . Si t r a t t a S U L L A P O S S I B I L I T À III R E A Z I O N I A C A T E N A N E L L A C R O S T A T E R R E S T R E 4 lii
  • • S 100 10 0 025 «V I al m a x di 1800 b a r n s 6.75 « v 1.11 _1_L 0.01 0,1 1 i o E n e r v a n e u t r o n i c a ( e v ) F i g . 2 - S e z i o n e d ' u r t o t o t a l e d e l l ' u r a n i o n a t u r a l e i n f u n z i o n e d e l l ' e n e r g i a n e u t r o n i c a ( - ' ) . g i u n t a la e n e r g i a n e c e s s a r i a p e r la fissione i n d o t t a del ( - 3 " . S e si t i e n e c o n t o d e l f a t t o c l i c l ' a b b o n d a n z a i s o t o p i c a d e l U'2:is è d e l 99.39'< si c o m p r e n d e p e r c h e n e l l ' u r a n i o n a t u r a l e n o n [ t o s s o n o p r o d u r s i r e a z i o n i a c a t e n a , se n o n r i c o r r e n d o a p a r t i c o l a r i a r t i f i c i ( - 1 ) c h e r i d u c o n o l a p r o b a b i l i t à d i c a t t u r a d a p a r t e d e l L : 2 3 s . D a ( p i e s t e c o n s i d e r a z i o n i di c a r a t t e r e n u c l e a r e si d e s u m e p e r c i ò la i m p o s s i b i l i t à d i a t t u a z i o n e d i r e a z i o n i n u c l e a r i n e l l e r o c c e t e r r e s t r i . P o i c h é a b b i a m o v i s t o c h e p e r q u a n t o r i g u a r d a l ' a b b o n d a n z a d e i c o m b u s t i b i l i n u c l e a r i e d e g l i a g e n t i d e l l e r e a z i o n i a c a t e n a l a s i t u a - ! 1 8 C . F K S T A - F . I P P O L I T O z i o n e (1 i v i e n e s e m p r e p i ù s f a v o r e v o l e a l l a a t t u a z i o n e d e l l e r e a z i o n i me- d e s i m e , m a n m a n o c h e si p r o c e d e n e l l ' i n t e r n o d e l l a c r o s t a , p o s s i a m o c o n c l u d e r e e s c l u d e n d o l a p o s s i b i l i t à d i r e a z i o n i a c a t e n a n e l l a c r o s t a t e r r e s t r e . E s s e p o t r e b b e r o a v e r l u o g o s o l o n e l c a s o c h e il r a p p o r t o isoto- p i c o [/ / J / 2 3 " = 139 f o s s e n o t e v o l m e n t e a l t e r a t o in c o n s e g u e n z a di u n p r o c e s s o d i a r r i c c h i m e n t o d i U~s~'. M a ( i n o r a v a r i a z i o n i c o s ì r i l e v a n t i n o n s o n o s t a t e o s s e r v a t e n é n e l l e r o c c e n é n e l l e m e t e o r i t i , c h e c o s t i - t u i s c o n o l a s o l a f o n t e d i i n f o r m a z i o n e s u l l e a b b o n d a n z e d e i n u c l e i a l l ' i n t e r n o d e l l a t e r r a , n é si c o n o s c o n o p r o c e s s i g e o c h i m i c i c h e po- t r e b b e r o c o m u n q u e p o r t a r e a t a l i a r r i c c h i m e n t i . E m e r g e q u i n d i c h i a r a m e n t e d a l l e b r e v i c o n s i d e r a z i o n i s o p r a e s p o - s t e c o m e s i a p r a t i c a m e n t e i m p o s s i b i l e , a l l o s t a t o a t t u a l e d e l l e n o s t r e c o n o s c e n z e , p e n s a r e a d u n a g e n e s i d e l l e r o c c e g r a n i t i c h e o d e l l a a t t i - v i t à m a g m a t i c a i n g e n e r e d a f e n o m e n i di c a r a t t e r e n u c l e a r e . P e r il m o m e n t o c i ò d e v e b a s t a r e , s e v o g l i a m o , s e c o n d o l ' a n t i c o i n s e g n a m e n t o d i H u t t o n , p e r s p i e g a r e i f e n o m e n i g e o l o g i c i « n o n u t i l i z z a r e f o r z e c h e n o n s i a n o c o n n a t u r a l i al g l o b o , n o n a m m e t t e r e r e a z i o n i a d e c c e - z i o n e d i q u e l l e di c u i ci è n o t o il p r i n c i p i o , n é i n v o c a r e a c c a d i m e n t i e c c e z i o n a l i p e r s p i e g a r e f e n o m e n i c o m u n i » . Roma — Istituto Nazionali' ili Gi'ofisica. Napoli Istituto ili Geologia Applicata — giugno 1954. RIASSUNTO Alcuni autori hanno ricercalo nella presenza (li reazioni a catena all'interno della crosta terrestre la soluzione di alcuni problemi geolo- gici e geofisici. Nel presente lavoro si discute la possibilità (li tali rea- zioni e dal punto di vista geologico e dal punto di vista nucleare. Come risultato di i/uestc discussioni si è indotti ad escludere la presen- za di reazioni a catena nell'interno della crosta terrestre. SI \1 MARY The existence of nuclear chain-reactions inside the Eartli's crust has been supposed hy some Autliors in order to explain some geological and geopliysical problema. The possibili tv of sitcli processes is diseussed S U L L A P O S S I B I L I T À DI R E A Z I O N I A C A T E N A N E L L A C R O S T A T E R R E S T R E 4 4 9 frani the geological and nuclear point of vieic. .4s a result of tliis discussion the existence of nuclear chain-reactions in the Earth's crust seenis to be excluded. B I B L I O G R A F I A L ' I T I R N E R ! . . A . , Rev. Mod. Phys., 12, 1 5 0 , 1 1 9 4 0 ) . < - ) A N D R E A T T A C „ Rend. Soc. Min. It., 1, 4 3 ( 1 9 4 6 ) . ( : L ) N O E T Z L I N J „ C . R. Ac. Sci., 2 0 8 , 1 6 6 2 , ( 1 9 3 9 ) . l ' I N O E T Z L I N J . , ] . de P h y s . et Riul., ti, 9 0 ( 1 9 4 0 ) . - Rilans énergetiques en Géophysique. H e r m a n n , P a r i s 1948. i " ' l K U H N W . u n d R I T T M A N N A . , Geol. Rundschau, 32, 4 6 , ( 1 9 4 2 ) . C I ) R A M S E Y W . H „ M.N.R.A.S., IMI, 4 0 6 , ( 1 9 4 8 ) . I " ) GUTENBERG B . , The Internai Conslitution oj the Earth, N e w Y o r k ( 1 9 5 1 ) . (,») DALV R . A . , Igneus Rocks and the Depth of the Earth, N e w Y o r k ( 1 9 3 3 ) . i ! , l NICOLI P „ Gesteine und Minerallagerstatten, B a s e l ( 1 9 4 8 ) . I wi RITTMANN A . , Rend. Acc. Sci. Fis. e Mat. della Soc. II. di Napoli; S . 4 , v o i . 13, ( 1 9 4 2 - 4 5 ) . I " ) IPPOLITO F . , Meni, e Note Ist. Geol. Appi. Univ. di Napoli, 1, 3 9 , ( 1 9 4 8 ) . ( ' - ) L E V I N E C . A . a n d S E A B O R G G . T . , J . Ani. Chem. Soc., 73, 3 2 7 8 , ( 1 9 5 1 ) . ( 1 3 ) P O L L A R D E . a n d D A V I D S O N \ V . L . , Applied Nuclear P h y s i c s , N . Y o r k ( 1 9 5 1 ) . i 1 4 > V E R N A R S K V W . J . , La Géochimie. P a r i s ( 1 9 2 4 ) . < 1 3 ) G O L D S C H M I D T W . M . , J . Chem. Soc., 6 5 5 , ( 1 9 3 7 ) . I I N ) R I T T M A N N A . , E x p e r i e n t i n , 3 , 8 , ( 1 9 4 7 ) . i ' " ) RITTMANN A . , Vulcani, attiviti) e genesi, N a p o l i ( 1 9 4 4 ) . C o n f r . a n c h e Archi- ves des Sciences. 4, 5, G e n è v e , 1951. ( L S ) C L O O S H . , E i n j i i h r u n g in die G e o l o g i e , B e r l i n ( 1 9 3 6 ) . 1 1 » ) S E G R È E . , Phys Rev^ Kb, 2 1 , ( 1 9 5 2 ) . I - ( L ) J A N O S S V L „ Cosmic Rays, O x f o r d ( 1 9 4 9 ) . ( - ' ) M u r r a y R . L „ Introduction lo Nuclear Engineering, N e w \ o r k ( 1 9 5 4 ) .