Origini dei vulcani

Origini dei vulcani
L'origine dei vulcani sotto la superficie della Terra
L'origine dei vulcani sta molti chilometri di profondità sotto la
superficie della Terra. La temperatura delle rocce
nel mantello terrestre può raggiungere i 1500 gradi
centigradi. A questa temperature le rocce normalmente si
fonderebbero ma a causa della forte pressione delle rocce
sovrastanti, la fusione non è completa. Esse sono in grado
tuttavia di fluire lentamente. Questo genere di flusso viene
detto "fluido plastico".
Per capire l'origine dei vulcani in tutta la loro variabilità fu
necessario aspettare la metà degli anni Sessanta del secolo
scorso, quando venne formulata la famosa Teoria della tettonica delle placche (o
delle zolle) legata alla precedente Teoria della deriva dei continenti. La crosta terrestre
non è un pezzo unico ma è formata da molte parti dette placche che "galleggiano" sulle
rocce semiliquide del mantello.
Sotto la crosta terrestre, la roccia semiliquida si sposta lentamente: la roccia più calda si
sposta verso l'alto e quella più fredda ricade verso il basso formandocorrenti convettive,
che provocano il movimento delle placche.
Il movimento delle placche è classificato in tre differenti categorie. I limiti di due
placche convergenti sono definite come fosse, si parla invece di dorsali se le placche
sono divergenti; nel caso di due placche che si muovono orizzontalmente l'una rispetto
all'altra si parla di trasformi.
La maggior parte dei vulcani si trova su bordi di placche. Alcuni vulcani tuttavia, come quelli
del Hawaii, sorgono sopra punti caldi presenti sotto la crosta terrestre. Un punto caldo è
un'area della placca in cui la roccia sottostante del mantello ribolle.
Esperienza 1: Il flusso plastico
Materiali: Argilla da modellare - Tavoletta di legno.
Procedimento: Formate una palla di argilla - Mettete la
tavoletta di legno sull'argilla e premete.
Cosa si osserva: L'argilla si appiattisce e si espande verso i
bordi esterni, esattamente come le rocce semiliquide che
fluiscono sotto la pressione. L'argilla fluisce e la tavoletta si
sposta nello stesso modo in cui si spostano le placche
tettoniche.
Esperienza 2: Correnti convettive
Materiali: Colorante per alimenti – un barattolino – una
brocchetta – una pellicola trasparente – un elastico – una
matita appuntita – un vasetto più grande.
Procedimento: Versare il colorante nel vasetto – Aggiungere
acqua calda – Chiudere con pellicola – Fare due fori nella
pellicola – Mettere il vasetto piccolo dentro quello grande e
riempire quello grande con acqua fredda.
Cosa si osserva: L'acqua bollente colorata inizia a salire attraverso i fori. Ciò accade perché
l'acqua bollente è più leggera e meno densa dell'acqua fredda.
I vulcani
I vulcani sono fratture della crosta terrestre, dalle quali
fuoriesce il magma, una massa di materiale fuso ed
incandescente presente al di sotto della crosta terrestre. Il
magma, una volta all’esterno viene chiamato lava. Noi
vediamo solo la parte esterna del vulcano detta cono
vulcanico.
Al di sotto della superficie terrestre si trova lacamera
magmatica o bacino magmatico.Il magma risale poi in
superficie attraverso uno o più condotti chiamati camini ed
esce attraverso aperture dette crateri.
Esperienza 3: L'eruzione
Materiali: Bricco – bicarbonato – farina – un bastone – una
bottiglia – un vassoio – sabbia – aceto – colorante rosso per
alimenti - imbuto.
Procedimento: Mettete bicarbonato e farina nel bricco e
mescolate – Mettete poi il tutto dentro la bottiglietta - Intanto
bagnate la sabbia con l’acqua e formate un cono mettendo al
centro la bottiglietta - Mettete aceto e colorante per alimenti
nella brocca – Mettete l'imbuto nella bottiglietta e versate
velocente l'aceto – Aspettate...
Cosa si osserva: Il vulcano comincerà ad eruttare. Dall'aceto e il bicarbonato si sprigiona
diossido di carbonio che rende la farina schiumosa e la spinge fuori come lava.
Prodotti vulcanici
Prodotti vulcanici
I prodotti emessi dai vulcani sono:
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lava (ossia magma degassificato);
gas diversi;
detriti solidi diversamente denominati a seconda delle dimensioni e delle
caratteristiche.
L’attività vulcanica può manifestarsi con diverse modalità che dipendono dalla quantità di
gas presenti nel magma e dalla sua percentuale di silice.
I gas favoriscono l’attività esplosiva mentre la silice rende il magma viscoso, quindi poco
mobile.
Esperienza 1: Viscosità della lava
Materiale: Detersivo per piatti – due piatti – miele – ketchup
- cronometro.
Procedimento: Con il ketchup traccia due cerchi circa uguali
sui piatti – Versa al centro del primo piatto il miele e nel
secondo una pari quantità di detersivo. Cronometrate e
quanto tempo impiegano il miele e il detersivo a raggiungere
il cerchio esterno.
Cosa si osserva: Il detersivo fluisce più rapidamente a
causa della sua minore viscosità rispetto al miele.
Anche nelle lave succede lo stesso: le lave più ricche di silice sono più viscose, come il miele,
e quindi poco mobili mentre quelle meno ricche di silice, come il detersivo, possono scorrere
più rapidamente.
Esperienza 2: Temperatura del magma
Materiale: Burro – barattolo – brocca – terrina - cronometro.
Procedimento: Mettere il burro nel vasetto – Se inclinate il
barattolo osservate che il burro rimane attaccato al fondo e
non scivola – Riempite la brocca di acqua calda e mettetevi
dentro il barattolo con il burro – Aspettate un minuto –
inclinatelo di nuovo e osservate cosa accade al burro –
Ripetete l’immersione e l'osservazione.
Cosa si osserva: Il burro comincerà a scivolare sul fondo del
barattolo e a diventare sempre meno viscoso.
Colate laviche
Le eruzioni effusive sono caratterizzate dalla tranquilla
emissione di colate laviche che peraltro si muovono con
modalità alquanto differenti tra loro, a seconda delle loro
caratteristiche chimiche e fisiche e soprattutto del loro grado
di viscosità.
Magmi molto viscosi
Le lave acide, ricche di silice, presentano una forte
resistenza interna allo scorrimento a causa della loro viscosità
elevata; le loro colate di conseguenza sono generalmente
corte e tozze e si presentano in superficie come distese di
blocchi, cui si dà il nome di "lave a blocchi". E sono
accompagnate spesso da esplosioni quindi fuoriuscita di
materiali solidi.
Abbiamo visto che riscaldando il burro, esso diventava prima
morbido, poi fluido. Questo succede anche alla roccia. Nelle
profondità del vulcano la roccia calda diventa liquida i fluisce
in superficie sotto forma di lava che quando fuoriesce può
raggiungere la temperatura di 1200 gradi centigradi.
Magmi poco viscosi
Le lave poco viscose, possono invece scorrere con facilità
lungo i fianchi del vulcano ed allontanarsi anche di parecchi
chilometri dal vulcano stesso. In questi spettacolari campi di
lava riconosciamo essenzialmente due categorie di colate,
definite con termini di origine hawaiana: "aa" e "pahoehoe" . Essi hanno un diverso tipo di
superficie: liscia il pahoehoe si corruga in rotoli simili a quelli della corda, molto più ruvida e
piena di asperità l'aa.
Gas
I vulcani esplosivi sono i più distruttivi. Sebbene la loro lava
non fluisca lontano perché densa, le nubi di
cenere, roccia e gas possono essere letali.
Quando i vulcani esplodono all'inizio, liberano spesso una
nube di cenere incandescente di gas e detriti rocciosi: nubi
ardenti che può raggiungere una velocità di 100Km/h.
I gas che i vulcani emettono, come biossido di zolfo, e
il solfuro di idrogeno possono essere mortali. Anche grandi
quantità di biossido di carbonio possono essere liberate
nell'aria.
Questo gas pur non essendo velenoso, può uccidere per
soffocamento.
Tra i gas emessi dai vulcani ve ne sono di non pericolosi
come il vapor acqueo che, una volta fuori, si raffredda e si
condensa trasformandosi in acqua.
Esperienza 3: La pressione gassosa
Materiale: Brocca – imbuto – bottiglietta – bicarbonato di
sodio – aceto - palloncino.
Procedimento: Mettete nella bottiglietta il bicarbonato di
sodio – Aggiungete l’aceto – Inserite velocemente il
palloncino nel collo della bottiglia.
Cosa si osserva: Il palloncino inizia a gonfiarsi a causa del
gas prodotto nella bottiglia.
Esperienza 4: Gas soffocanti
Materiale: Vaschetta – due candele – bottiglietta – aceto –
imbuto – bicarbonato di sodio – argilla – matita – cannuccia fiammiferi.
Procedimento: Mettete nella bottiglietta il bicarbonato di
sodio e l'aceto – Incastrate il pezzo d'argilla nel collo della
bottiglia – Con la matita fate un foro nell’argilla e inserite la
cannuccia – Mettete la candele accesse nella vaschetta e
dirigete la cannuccia sul fondo.
Cosa si osserva: La candela più bassa si spegnerà. Il
biossido di carbonio l'avrà avvolta impedendo all'ossigeno di
bruciare.
Esempi di eruzioni del passato
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Il 24 agosto 79 d.c., il Vesuvio, erutto con potenza esplosiva. Un enorme nube di
gas soffocante, di cenere e detriti incandescenti si abbatte sulla città di Pompei
ricoprendola interamente. Si pensa che morirono almeno 2000 persone. Nel corso del
secolo scorso fu riportata alla luce gran parte della città.
Il 18 maggio 1980 il monte St. Helens, vicino alla costa nord-ovest degli USA,
esplose liberando nell’aria una grande quantità di ceneri. In alcune città la cenere
oscuro il sole. Sette ore dopo l’esplosione l’illuminazione stradale era necessaria a
140 Km di distanza: l’aria era satura di polvere nera e soffocante.
Nell’agosto del 1986, il biossido di carbonio liberatosi durante un'esplosione vulcanica
sotto il lago Nyos in Camerum, uccise il bestiame che stava nei pressi.
Detriti solidi
I più comuni prodotti esplosivi che si depositano dopo un viaggio aereo, la cui traiettoria
dipende dalla potenza dell'esplosione, e ricadono per gravità nelle aree circostanti sono i
seguenti:
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Le bombe sono frammenti di lava incandescenti, di diametro superiore a 64 mm, che
durante il loro percorso aereo acquistano forme aerodinamiche, solitamente a fuso.
I blocchi, anch'essi aventi dimensioni superiori ai 64 mm, sono invece frammenti di
rocce più antiche, strappate dalla forza delle esplosioni dalle pareti del condotto
vulcanico.
I lapilli sono frammenti esplosivi di dimensioni minori, comprese tra 2 e 64 mm.
Le ceneri hanno dimensioni dei singoli frammenti inferiori a 2 mm.
Le scorie rappresentano frammenti di lava. Di aspetto spugnoso; le scorie
presentano comunemente dimensioni che vanno da quelle delle bombe a quelle dei
lapilli.
Rocce ignee
Rocce ignee
Dal raffreddamento e dalla cristallizzazione del magma fuso si formano le rocce
ignee o magmatiche.
Se il raffreddamento avviene nelle profondità della terra lentamente le rocce si
dicono INTRUSIVE (o plutoniche), se il magma solidifica velocemente sulla superficie della
terra le rocce si dicono EFFUSIVE (o vulcaniche).
La velocità con cui il magma si raffredda influisce in maniera determinante sul tipo di roccia
che ne deriva. Infatti se si raffredda lentamente la roccia avrà una struttura più ordinata e
compatta e sarà più ricca di cristalli in quanto gli elementi costituenti avranno avuto molto
tempo per ordinarsi. Al contrario se questo raffreddamento è rapido la roccia presenta una
struttura a grana fine e si può arrivare fino ad avere una struttura
completamente vetrosa.
Un altro modo per classificare le rocce ignee è in base alla quantità di silicepresente nel
magma. In genere le rocce ricche di silice (acide) sono di colore chiaro, mentre quelle
povere di silice (basiche) e scure.
Laboratorio: osservazione di rocce
Basalto
-
Rocce effusiva;
Povera di silice;
Colore scuro, grigio, verdastro;
Struttura massiccia con grana finissima.
E' una roccia molto comune. Infatti il magma povero di silice,
raggiunge facilmente la superficie e da spesso origine a rocce
di tipo effusivo.
Granito
- Roccia di tipo intrusivo;
- Ricca di silice;
- Esso si forma quando il magma solidifica lentamente
sottoterra. Contiene tre tipi di principali di cristalli: il quarzo
bianco, il feldspato rosa e la mica nera.
E' una roccia molto comune. Infatti il magma ricco di silice si
arresta a livelli più o meno profondi raggiungendo di rado la superficie.
Riolite
- Roccia grana fina (effusiva);
- Ricca di silice;
- Abbastanza leggera.
Gabbro
- Roccia intrusiva;
- Povera di silice;
- Colore in massa grigio-verdastro.
Ossidiana
- Roccia effusiva;
- Basso contenuto siliceo;
Assomiglia a vetro nero. Il vetro presenta uno stato di
aggregazione delle molecole di tipo liquido (un liquido ad
altissima viscosità). Riscaldandolo, la viscosità diminuisce
sempre più e, nell'intervallo dagli 800 ai 1100 gradi circa,
esso può essere lavorato.
Pomice
- Roccia effusiva;
- Ricca di silice - Colore chiaro, grigiastro;
- Struttura porosa dovuta al rilascio di gas.
E' caratteristica la sua leggerezza. E' chiamata anche pietra
pomice, viene usata come abrasivo. Nell'acqua galleggia!!!
Riassumendo
La pietra pomice
Plinio il Vecchio nel suo Naturalis Historia(compendio in
37 volumi delle conoscenze scientifiche dell'epoca) parlava di
una roccia galleggiante: "Quella di buona qualità deve essere
bianca, di peso molto leggero, estremamente porosa e secca
e facile da frantumare".
Plinio elenca gli usi: come abrasivo, liscia il bordo dei rotoli di
pergamena e serve alla depilazione di uomini e donne; in
polvere è un rimedio per il mal di denti e se ingerita aiuta i
bevitori a reggere il vino. Egli non dice la fonte di tale rocce
ma la vide il giorno in cui perse la vita. Egli morì durante la
catastrofica eruzione del Vesuvio del 79 d.c. L'evento fu
narrato da suo nipote, Plinio il Giovane. Plinio il Vecchio morì
per asfissia, mentre respirava i fumi nocivi rilasciati
dall’eruzione. Poco distante, 4 milioni di metri cubi di lapilli di
pomice e ceneri vulcaniche seppellivano Pompei.
Il vulcanologi chiamano pliniane in onore di Plinio il Vecchio le eruzioni di pari violenza.
Non sempre le eruzioni producono pomice ma è stata trovata in grandi quantità in due delle
peggiori catastrofi dei tempi moderni:
- Eruzione del Krakatoa in indonesia del 1883 che uccise 35000 persone;
- Eruzione del Pinatubo nelle Filippine del 1991
Origini storiche del nome
Il Mito di Efesto - Vulcano
Per gli antichi greci il temibile Etna era la fucina di Efesto,
Vulcano per i latini, dio del fuoco e fabbro divino, nato da
Era e Zeus. Nell' Iliade, Omero racconta come Efesto fosse
brutto e di cattivo carattere, ma con una grande forza nei
muscoli delle braccia e delle spalle, per cui tutto ciò che
faceva era di un'impareggiabile perfezione.
Essendo accorso in aiuto della madre Era durante un litigio
con Zeus, Efesto dovette subire le ire del padre che, infuriato,
lo scaraventò giù dall'Olimpo. Nella caduta si fratturò le
gambe per cui da quel giorno camminò zoppicando.
Moltissimi sono i racconti relativi alle sue imprese come fabbro divino: infatti, prima o poi,
tutte le divinità dell'Olimpo si sono recate nella sua fucina per commissionargli delle opere.