I vulcani - dentro la materia

I VULCANI
DEFINIZIONE DI VULCANO
Un vulcano può essere definito come una frattura
nella crosta terrestre, in corrispondenza della quale il
magma viene in superficie nel corso di un’eruzione.
Comunemente i materiali eruttati tendono ad
accumularsi attorno al centro di emissione,
costruendo edifici vulcanici di forma e dimensioni
variabili a seconda della composizione chimica del
magma, della dinamica eruttiva, del tipo e
quantità di materiali emessi, e della durata
dell’attività vulcanica. Gli edifici possono essere
lineari o centrali
La struttura visibile dall’esterno
L'EDIFICIO VULCANICO
rappresenta
In base alla forma dell'edificio è possibile distinguerli in:
Vulcani lineari
vulcani a scudo
vulcani a cono
Strato vulcano.
Esistono inoltre vulcani policentrici, cioè costituiti da
più bocche eruttive attive contemporaneamente in genere
lungo fratture, che determinano la formazione di grandi
espandimenti di lave basaltiche, ad esempio nelle zone di
rift continentale.
• Struttura interna
di un vulcano centrale
• Struttura esterna
Vulcano lineare
VULCANI CENTRALI A SCUDO
Vulcano a scudo
VULCANO A STRATO
Lave intermedie
Vulcano di ceneri
ORIGINE DEI MAGMI
Quando un magma si viene a trovare in condizioni di minore
densità rispetto alle rocce circostanti, si verifica un
trasferimento di energia e di materia dal basso verso l'alto.
Il magma risale e durante la risalita costituisce grandi corpi a
forma di roccia, chiamati diapiri magmatici.
Essi continuano a spingere verso l'alto e così deformano e
fratturano le rocce sovrastanti.
Giunti in prossimità della superficie, i diapiri magmatici
tendono a fermarsi per un periodo di tempo più o meno lungo.
Lo spazio da loro occupato costituisce il cosiddetto bacino o
serbatoio magmatico.
Nella camera magmatica ci sono condizioni di equilibrio.
Quando si determina una variazione dell'equilibrio si ha
l'eruzione vulcanica
La composizione del magma
Il magma è una massa
parzialmente o completamente fusa, costituita da una miscela di minerali e
di gas. Il suo componente principale è rappresentato dalla silice (SiO 2), la
stessa sostanza di cui è fatto il quarzo, che si riscontra in percentuali
variabili dal 45 al 70%. Il secondo componente in ordine di abbondanza è
l'allumina (AlO3),presente fra il 10 e il 20%. Poi, in quantità inferiori al
10%, seguono diversi ossidi di ferro,manganese, magnesio, sodio, potassio,
titanio, e altri.
Rilevante in questa specie di zuppa di minerali è la presenza di gas e vapori,
sotto forma di acqua (H2O), anidride carbonica (CO2), anidride solforosa
(SO2), idrogeno (H2), ossido di carbonio (CO), e acidi solfidrico (H2S),
cloridrico (HCl) e fluoridrico (HF). Tutti i prodotti gassosi insieme possono
raggiungere fino al 5% dell'intera massa fusa.
Quando la pressione litostatica esercitata sul magma diminuisce, diminuisce anche
la solubilità dei gas che sfuggono dal magma e si accumulano nella parte superiore
della camera magmatica esercitando una forte spinta nei confronti delle rocce
sovrastanti.E’ proprio questa enorme spinta che determina la frantumazione della
roccia e i tremori del suolo, quindi la creazione di un varco, il camino vulcanico
per la fuoriuscita del magma che traboccando all’esterno diventa lava privata della
L’ERUZIONE VULCANICA
ESPLOSIVA: avviene con violente esplosioni, quando il MAGMA
è poco fluido e molto ricco di gas.
EFFUSIVA:
avviene quando il MAGMA è molto fluido, ed esce dal
cratere scorrendo come un fiume.
L'ATTIVITA' ERUTTIVA
Quando un magma si viene a trovare in condizioni tali da raggiungere
la superficie esterna del pianeta, si ha una eruzione vulcanica.
Questa può verificarsi tramite l'espulsione di un magma come un
continuo liquido a viscosità variabile che fluisce lungo la superficie,
eventualmente frammentandosi durante il flusso, oppure tramite la
violenta espulsione di miscele di gas e materiale solido o
parzialmente fuso, frammentato a causa della espansione esplosiva
dei volatili contenuti nel magma o a causa dell'istantanea
vaporizzazione di acqua esterna al sistema, che può venire a contatto
con il corpo magmatico.
Nel primo caso l'eruzione viene detta effusiva, e il suo prodotto è una
colata lavica;
nel secondo caso l'eruzione viene detta esplosiva e determinerà la
messa in posto di una vasta gamma di prodotti piroclastici.
Il verificarsi di una eruzione vulcanica effusiva o esplosiva dipende in
buona sostanza dalle proprietà fisiche del magma che la alimenta.
I PRODOTTI DELL’ATTIVITA’ VULCANICA
•Prodotto solidi misurabili in base alle dimensioni espresse
in mm ;
- particelle < 1/16 di mm
ceneri vulcaniche
- «
 1/16 e 2 mm sabbie vulcaniche
- «
 2 e 64 mm lapilli
- «
 64 e 10 cm brandelli di lava
- «
> 10 cm
bombe vulcaniche
vapore acqueo CO2 ; SO3
•Prodotti gassosi
nubi ardenti
•Prodotti liquidi
lave basiche – acide – colate
di fango
La solidificazione delle lave basaltiche
Le lave basaltiche possono, solidificando, portare a molteplici strutture:
•lave a corda o pahoehoe .Si tratta di lave molto basaltiche che scorrono a
fiumi, uno strato sopra l'altro. Il più superficiale solidifica, mentre i
sottostanti, scorrendo, lo incurvano. Solidificando, sono responsabili della
forma dei cosiddetti vulcani a scudo
•blocchi coriacei. Si tratta di lave basiche, ma meno rispetto a quelle a corda
con una % di SiO4 > del 52%. Lo strato che raffreddando solidifica è più
spesso e quelli sottostanti invece di incurvarlo lo spezzano.
lave a cuscino (pillow-lavas), quando la lava fuoriesce a grandi
profondità, nel mare, raffredda in fretta ma i gas sgorgano liberandosi
molto lentamente
LAVE AA
Le colate di tipo aa sona caratterizzate da superfici
accidentati, irregolari, frammentate, scoriacee formate da
fessurazione colonnare e dalla presenza di vescicole di
forma bollose. La forma scoriacea di queste lave è dovuta
all’improvisa perdida dei gas dalle vescicole che
esplodendo fanno assumere la tipica struttura scoriacea
ERUZIONI E PRODOTTI DELL’ATTIVITÀ VULCANICA
Una colata di fango (lahar).
VULCANI CENTRALI A SCUDO
Hanno base ampia e sono tra i
più alti del sistema solare
VULCANI A SCUDO
I vulcani a scudo sono costituiti essenzialmente
dall'accumulo di colate laviche a composizione basaltica,
con intercalati subordinati depositi piroclastici originati da
esplosioni stromboliane (depositi di scorie da caduta) e/o
freatomagmatiche (depositi di ceneri e lapilli da caduta, da
flusso e da surge). L'edificio che ne deriva ha una forma
convessa verso l'alto ed ha base circolare o ellittica in pianta
e sono i più alti tra i pianeti terrestri del nostro sistema
solare.
I vulcani a scudo possono essere distinti in tre tipi
fondamentali:
•Vulcani a scudo di tipo hawaiiano
•Vulcani a scudo di tipo islandese
•Vulcani a scudo tipo Galàpagos
I vulcani a scudo di tipo hawaiiano sono generalmente di grandi
dimensioni (diametro di base fino a 250 km) e di forma ellittica –
altezza altre 9000 metri parteti poco ripidi o dolci.
I vulcani a scudo di tipo islandese sono generalmente di piccole
dimensioni, con un diametro di base che non supera i 15 km.
I vulcani a scudo tipo Galàpagos costituiscono un tipo intermedio fra
il tipo hawaiiano e quello islandese. Essi infatti sono poligenici, hanno
un diametro di base al livello del mare di 45-80 km, e sono
caratterizzati dalla presenza di caldere sommitali di diametro
compreso tra 3 e 9 km.
TIPI DI ERUZIONI ED EDIFICI VULCANICI
• Influenzano la morfologia e dipendono dalla viscosità a dalle
condizioni chimiche
CONI VULCANICI
Gli edifici vulcanici di forma conica
comprendono tre tipi principali:
•Coni di scorie (o pomici)
•Coni ed anelli di tufo
•Stratovulcani o vulcani compositi
Coni
di
scorie
(o
pomici)
I coni di scorie sono piccoli edifici vulcanici,
formati nel corso di eruzioni subaeree di tipo
stromboliano, della durata di pochi giorni o
pochi anni. Essi sono formati dall’accumulo di
frammenti messi in posto secondo traiettorie
balistiche nelle immediate vicinanze del centro
di emissione. La forma di questi edifici, in
pianta, è approssimativamente circolare o, talora,
allungata se l’attività che ne determina la
formazione si protrae nel tempo, con il centro di
emissione che migra lungo una frattura.
STRATOVULCANI
Gli stratovulcani sono edifici vulcanici formati dall'accumulo di colate
laviche intercalate da prodotti piroclastici , emessi nel corso di ripetute
eruzioni che si verificano in corrispondenza del medesimo centro
eruttivo. Gli stratovulcani sono pertanto vulcani centrali, anche se sono
comunemente presenti diversi centri eruttivi lungo i fianchi dell'edificio,
spesso allineati lungo zone di frattura.
Spaccato di uno stratovulcano
MAARS
Il termine maar è stato usato nella letteratura geologica per indicare
genericamente edifici vulcanici di altezza modesta rispetto al
diametro di base, comprendendo in questa definizione anche i coni
e gli anelli di tufo. Il termine maar dovrebbe essere usato
esclusivamente per crateri originati nel corso di eruzioni
freatomagmatiche, caratterizzati da:
•versanti interni molto acclivi o subverticali
•fondo posto a quota inferiore rispetto al piano campagna
•depositi originati nel corso dell'eruzione immergenti verso
l'esterno
ERUZIONI TIPO PELEANO
Vulcano St. Helen 20 marzo 1980
La vita di questo enorme vulcano fu sconvolta nel 1980 da una
gigantesca esplosione che ha determinato la sua quasi totale
distruzione.
Inizio attività: 20 Marzo 1980: piccoli terremoti localizzati
27 Marzo: prima emissione di ceneri e vapori, rigonfiamento sul
fianco settentrionale del vulcano
metà Aprile: diminuzione attività sismica!
18 Maggio: ore 8.00 scossa sismica di 5.1 Richter le cui vibrazioni
fecero franare il pendio settentrionale del cono vulcanico,
eliminando così il sovraccarico che tratteneva il
sottostante magma
18 Maggio ore 8.32 eruzione del monte St.Helen
Vulcano St. Helen 18 Maggio 1980
L’esplosione si scatenò con una violenza di un paio di centinaia di
volte maggiore di quella della bomba atomica sganciata su Hiroshima
durante la seconda Guerra Mondiale. L'esplosione ha disintegrato
tutto il fianco settentrionale del vulcano, quello che una volta era un
vulcano alto più di 2900 m, collassò e si abbassò di circa 450 m
•Produzioni di nubi ardenti, con temperature di circa 300°C in quota
e circa 800°C al suolo viaggiando alla velocità di 400 Km/ora,
distrussero tutto in un'area di 400 km2.
•Abbattimento di alberi nel raggio di 25 km
•3 a 4 km3 di ceneri e frammenti di roccia proiettati nell’atmosfera
•La colonna eruttiva arrivò a 18.000 m di quota (stratosfera).
sensibili spessori di ceneri si depositarono anche a più di 2500 Km di
distanza dal vulcano
•60 le persone che persero la vita
IL NUOVO EDIFICIO VULCANICO DI M. St. HELEN
CALDERE E CAMPI VULCANICI INTRACALDERICI
Le caldere sono strutture da collasso vulcano-tettonico che si
presentano come ampie depressioni a contorno frequentemente
subcircolare o ellittico (sono tuttavia note anche caldere di forma
irregolare), di diametro superiore ad un chilometro, caratterizzate da
pareti interne subverticali. Esse risultano dallo sprofondamento di una
parte più o meno cospicua del tetto di una camera magmatica
superficiale, svuotatasi a seguito di una grossa eruzione esplosiva.
Vulcanesimo secondario
Sorgenti termali
Solfatare
fumarole
Soffioni
boraciferi
Geyser
IL RISCHIO VULCANICO:
Gli effetti disastrosi di un'eruzione sono
tanto maggiori quanto maggiore è
l'urbanizzazione dell'area circostante al
vulcano e quanto maggiore è la probabilità
di avere fenomeni di tipo esplosivo.
Il Rischio è definito (Unesco, 1972, Fournier
d'Albe, 1979) come il prodotto:
Rischio = (Danno) x (Pericolosità)
Danni che il vulcano potrebbe provocare nel
contesto in cui è inserito (tipologia costruzioni,
densità abitativa, etc.)
Pericolosità è la probabilità che una data area
sia soggetta ad un determinato evento
vulcanico distruttivo .
IL RISCHIO VULCANICO IN ITALIA:
In tale contesto, per la densità degli
insediamenti urbani che lo circondano, un
vulcano a rischio altissimo è il Vesuvio, a
riposo dal 1944.
IL RISCHIO VULCANICO
Un’altra area a rischio vulcanico altissimo è
quella dei Campi Flegrei, i cui lenti
movimenti verso l’alto o verso il basso
(bradisismi),
che
saltuariamente
si
manifestano,sarebbero causati da movimenti,
in una massa di magma posta a qualche km di
profondità.
I campi Flegrei, sono un complesso vulcanico
con una lunga evoluzione - iniziata 50.000
anni fa - che comprende circa 20 crateri
disseminati su un’area di 65 km2.
IL RISCHIO VULCANICO:
Nel caso del Vesuvio e dei Campi Flegrei, la cui
attività è stata quasi sempre esplosiva,l’unica
possibilità di difesa è:
riconoscere l’avvicinarsi di un’eruzione
attraverso lo studio dei prodotti e delle
caratteristiche delle eruzioni precedenti
e la
rilevazione
continua di certi parametri fisici e
chimici
Per potere evacuare tempestivamente l’area.
IL RISCHIO VULCANICO:
Se l’attività vulcanica è prevalentemente
effusiva:
si può tentare di attuare una difesa attiva
L’Etna,
laboratorio
naturale
per
la
Vulcanologia, in relazione agli insediamenti
urbani e agricoli in espansione sui suoi versanti,
è una sorvegliato speciale.
DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEI VULCANI SULLA
TERRA