Vulcanismo campano

Il Vulcanismo Campano
1
L'origine del vulcanismo campano è strettamente legato
alle fasi tettoniche Plio-Pleistoceniche a carattere
distensivo che hanno portato allo smembramento del
margine occidentale della parte centrale della catena
appenninica e alla creazione della depressione della Piana
Campana. Infatti durante la formazione della Piana
Campana si sono create le condizioni per la formazione e
per la risalita dei magmi che hanno alimentato l'attività
eruttiva dei vulcani campani.
Nella Piana Campana si rinvengono tre aree vulcaniche
principali: il vulcano di Roccamonfina, il Distretto
Vulcanico Flegreo (che comprende Napoli, i Campi
Flegrei e le isole di Ischia e Procida), ed il complesso
vulcanico del Somma-Vesuvio.
In epoca storica si sono verificate eruzioni ad Ischia, ai
Campi Flegrei ed al Vesuvio.
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3
4
•
•
•
Il Vesuvio, o più propriamente il Somma-Vesuvio, è un vulcano strato di medie
dimensioni che raggiunge un’altezza massima di 1.281 m s.l.m. Esso è costituito dal
più vecchio vulcano del M. Somma, la cui parte sommitale sprofondò generando una
caldera, e dal più recente vulcano del Vesuvio, cresciuto all’interno di questa caldera.
L’attività vulcanica nell’area del Somma-Vesuvio risale ad almeno 400.000 anni fa,
età di alcune lave trovate in perforazioni profonde 1.345 m.
La storia dell'apparato vulcanico Somma-Vesuvio è iniziata circa 25.000 anni fa con
l’accrescimento del Somma a seguito di eruzioni prevalentemente effusive e
subordinatamente esplosive, di bassa energia. Tale attività è durata fino a circa 19.000
anni fa ed ha determinato la formazione dell’apparato vulcanico del Somma il cui
probabile profilo è ricostruito in rosso nell'immagine sottostante. La parte
settentrionale di questo edificio più antico è ancora ben conservata ed è rappresentata
dall'attuale Monte Somma.
5
• Con la prima eruzione pliniana delle Pomici di Base, avvenuta 18.300 anni fa,
è cominciato il collasso dell’apparato vulcanico del Somma e la formazione
della caldera a seguito dello sprondamento della parte sommitale. Dopo
questo evento l’attività vulcanica e le successive fasi di sprofondamento
hanno contribuito alla formazione del vulcano più giovane, il Vesuvio.
L’attività di questo vulcano, accresciutosi all’interno della caldera del Monte
Somma, è stata caratterizzata da una grande variabilità sia del tipo di eruzioni
che della composizione chimica dei magmi emessi.
• La variabilità del comportamento eruttivo del Vesuvio è riconducibile, in
prima approssimazione, all'alternanza tra periodi a condotto aperto, e lunghi
periodi a condotto ostruito, con assenza di attività, seguiti da grandi eruzioni
pliniane o subpliniane. I periodi a condotto aperto sono caratterizzati da
attività stromboliana persistente, frequenti effusioni laviche e sporadiche, ma
più devastanti, eruzioni miste sia effusive che esplosive.
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Eruzione del 79 d.C.
• Il 24 agosto dell’anno 79 d.C. il Vesuvio rientrò in
attività dopo un periodo di stasi durato circa otto secoli,
causando la distruzione delle città romane di Pompei,
Ercolano e Stabia.
• Veduta attuale del Vesuvio dagli scavi di Pompei.
• L'eruzione è stata studiata da molti autori (Lirer et al.,
1973; Sigurdsson et al., 1985; Barberi et al., 1989;
Cioni et al., 1999; Gurioli et al., 2002). L'eruzione fu
caratterizzata da tre fasi eruttive principali:
• 1) fase di apertura freatomagmatica;
• 2) fase principale pliniana;
• 3) fase freatomagmatica, nel corso della quale si ebbe
la formazione della caldera.
9
• La successione stratigrafica dei depositi dell'eruzione
del 79 d.C. può essere suddivisa in 8 differenti unità
eruttive, caratterizzate da differenti distribuzioni areali
10
11
•
Distribuzione areale dei depositi da caduta (in azzurro) e dei depositi da flusso piroclastico (in rosso) dell'eruzione del 79 d.C.
12
• Sequenza di depositi dell'eruzione del 79 d.C. in una cava a Terzigno
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Storia eruttiva
Tra il 79 e il 1944:
Crescita del Vesuvio attuale
attività persistente a condotto aperto interrotta
da periodi di stasi conclusi da eruzioni esplosive.
tra il 1631 e il 1944
tra il X e il XII
(?) tra il V e l’VIII
tra il I e il III secolo
Tra ca.18.000 e 2024 anni fa:
4 grandi eruzioni piniane
Pomici di Pompei
alternate a una dozzina di eruzioni esplosive
medie o piccole
tra 30.000 (?) e 20.000 anni:
Formazione del M.Somma
•2
14
La storia del Vesuvio è caratterizzata dall’alternanza irregolare tra
periodi di attività
persistente
a condotto aperto
e
periodi di riposo
a condotto ostruito
chiusi da eruzioni esplosive di magnitudo variabile
15
Quando il condotto è aperto….
….lo stile eruttivo varia da
tranquillamente effusivo a
Stromboliano Violento,
a esplosivo freatomagmatico
•Colate di
lava del
1760
Fase
freatomagmatica
finale del 1906
•Fase
stromboliana
violenta del
1822
16
Quando il condotto è aperto….
LEGEND
si individuano “cicli” di attività
quiescent
"final" eruption (emptying)
persistent strombolian activity
"infraperiod" eruption (overflowing)
quiescent
volumi di magma emesso =
0.01-0.1 km3
composizione dei prodotti =
K-tefrite - Kfonotefrite
17
Le eruzioni che segnano a riapertura del condotto dopo
periodi di riposo di lunghezza variabile….
….sono esplosive, polifasate, in
genere caratterizzate da una fase
pliniana principale e fasi iniziali e finali
a carattere freatomagmatico
Pinatubo 12 Giugno 1991 ore 8.51
Vesuvio, 1631
18
19
volumi emessi = 0.2-0.5 fino a >3*109m3
Pliniane
Subpliniane
Caserta
AP 2 , CA. 3,000 BP
Caserta
AP 3 , CA. 3,000 BP
Nola
Somma V.
Vesuvius
Ottaviano
Nola
100
Somma V.
T. del
VesuviusGreco
Caserta
Sarno
10 Avellino
P. Campania
AD 1631
Ottaviano Pompei
N
Avellino
P. Campania
Nocera Inf.
Sarno
10C. di Stabia
T. del
Greco
Nola
N
Somma V.
Pompei
Sorrento
Stabia
P. Campania C. di Avellino
Vesuvius
Ottaviano
100
T. del
Greco
Sorrento
Sarno
Pompei
N
Salerno
Nocera Inf.
010 5
0
5
10
km
Nocera Inf.
10
15
5 km
kmSalerno
15
5 km
Battipaglia
Battipaglia
C. di Stabia
Salerno
Sorrento
0
5
10
km
15
5 km
Battipaglia
20
Evouzione geomorfologica
Collassi calderici segnano lo
svuotamento di grandi camere
magmatiche superficiali
4 collassi principali durante le 4 eruzioni pliniane
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nelle eruzioni che segnano la riapertura del condotto dopo periodi di riposo di lunghezza variabile……
Composizioni:
da Ktefrifonolite a Kfonolite,
da latite a Ktrachite
I depositi di tutte le
eruzioni sono
caratterizzati da
significativi gradienti
composizionali
•I depositi pliniani tendono ad avere composizioni a due falde
•I depositi subpliniani mostrano variazioni continue
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Il Sistema Magmatico
Il vulcano è alimentato periodicamente da
masse discrete (valutate ciascuna a 5-10
milioni di m3) di magma di provenienza
profonda
Queste “infornate” di magma fresco entrano in
camere magmatiche piu’ o meno superficiali,
piu’ o meno grandi.
Quando il condotto e’ aperto e la camera e’
piena, ogni nuovo arrivo innesca un’eruzione
(che potremmo definire “di trabocco”).
18
1000° 900°
15
1100°
12
9
fonolite
1050°
tepfrifonolite
fonotefrite
tefrite
1150°
6
3
42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62
SiO2 peso%
Quando il condotto e’ ostruito, la camera
continua a crescere fino al verificarsi di
un’eruzione (in genere violentemente
esplosiva).
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Le camere magmatiche del Vesuvio evolvono
da prolate a subsferiche cambiando i tipo di
stratificazione composizionale in funzione del
volume (e dell’età)
iniziale
giovane
1) iniziale - camere ad alto
rapporto d’aspetto; fusi
magmatici mafici arricchiti in
cristali nelle porzioni inferiori
della camera.
V<0.3 km3; età < 100 anni
2) giovane - camere a medio
rapporto d’aspetto; graduale
gradazione chimica da fusi
poco o mediamente evoluti a
magmi salici.
V=0.3-1.0 km3; età= 50-500 anni
stratificata
3) matura - camere ad alto
rapporto d’aspetto;
stratificazione a due falde con
ripido gradiente termico e
composizionale tra la porzione
inferiore, convettiva,
mediamente evoluta e quella
superiore, salica, staticamente
stratificata.
V>1.0 km3; età > 200 anni
24
Alimentazione magmatica
volume cumulativo (x 1000m3)
20000
frequenti eruzioni effusive e stromboliane
in condizioni di condotto aperto
1631
subpliniana
15000
472 d.C."POLLENA"
subpliniana
10000
79 d.C. "POMPEI"
Pliniana
5000
1350 a.C "AVELLINO"
Pliniana
0
2500
2000
1500
a.C
1000
500
anno
0
500
1000
1500
Negli ultimi 3-4000 anni il volume
cumulativo di magma emesso dal
Vesuvio e’ variato con il tempo in
modo abbastanza lineare (i dati
sono comunque largamente
speculativi), indicando lo stato
sostanzialmente stazionario del
vulcano (per lo meno a livello di
alimentazione).
2000
d.C.
Il volume di magma entrato nel sistema vesuviano dopo il
1944 e’ stimato nell’ordine dei 200 milioni di m3.
25
200 milioni di metri3 di magma emessi nel corso di una
singola eruzione esplosiva darebbero luogo ad un’eruzione
subpliniana di magnitudo simile a quella del 1631.
L’eruzione del 1631 e’ stata per questo assunta come evento di
riferimento per l’eruzione massima oggi attesa al Vesuvio.
Lo scenario dell’ “Evento Massimo Atteso a medio termine
(EMA)” e’ il risultato della combinazione di dati di terreno, di
dati storici e di simulazioni numeriche basate su modelli fisici.
26
IL RISVEGLIO DEL VESUVIO: SCENARIO ERUTTIVO
DELL’EVENTO MASSIMO ATTESO A MEDIO TERMINE
fase eruttiva
Apertura
freatomagmatica
Colonna Eruttiva
Sostenuta
Messa in posto di
flussi piroclastici
Lento esaurimento
freatomagmatico
fenomeni
- Ripetute esplosioni
- Da moderati a forti terremoti
- Eiezione balistica di blocchi (2-3 km dalla bocca)
- Ricaduta sottovento di cenere (ca.10 km dalla
bocca)
- Formazione di una colonna eruttiva alta 12-15 km
- ricaduta di cenere e lapilli (collasso dei solai a 10-30
km dalla bocca)
- Eiezione balistica di blocchi e bombe (3-5 km dalla
bocca)
- Tremore continuo e forte
- Destabilizzazione della colonna - collassi
- Scorrimento di colate e di surges piroclastici
- Possibile collasso strutturale della parte superiore
del cono vesuviano
- Forti terremoti isolati
- frane e debris flows
- moderate onde di tsunami
- ripetute esplosioni connesse all’interazione magmaacqua nel condotto
- ricaduta di cenere e fango; uragani di fango
- forti piogge; colate di fango; allagamenti
- terremoti isolati
durata
area
interessata
(km2)
da minuti
ad ore
10-20
ore
200-300
ore
50
?
da giorni
a mesi
?
50-100
27
Apertura freatomagmatica
28
Colonna eruttiva sostenuta
Eruzione del
1631
Isopache
(cm)
Fase di
colonna
sostenuta
29
Colate piroclastiche
30
Lento esaurimento
Simulazioni effettuate sui 4 bacini scelti 31
(spessori massimi con flusso tipo Glenwood 1)
Napoli
estensione massima delle
colate e dei surges piroclastici
Somma Vesuviana
Sant'Anastasia
Pollena
S. Sebastiano
Ottaviano
San Giuseppe V.
Portici
Terzigno
Ercolano
Boscoreale
Torre del Greco
Pompei
Torre Annunziata
5 km
Napoli
nel 1631
durante gli
eventi subpliniani
durante gli
eventi pliniani
h= 0.3 km
pend. = 16°
h= 1.0 km
pend. = 16°
}
da modelli
fisici
Somma Vesuviana
Sant'Anastasia
Pollena
S. Sebastiano
Ottaviano
San Giuseppe V.
limiti della Zona Rossa
Portici
Terzigno
(confini amministrativi )
Ercolano
Torre del Greco
Boscoreale
Pompei
Torre Annunziata
5 km
32
collassi attesi dei solai
carico
Benevento
%
collassi
200
kg/m 2
300
kg/m 2
400
kg/m 2
Caserta
7
19
Nola
42
Palma C.
Avellino
Pozzuoli
200
NAPOLI
Vesuvio
Torre d.Gr.
400 300
Pompei
5 km
Salerno
Sorrento
0
7.5 km
Eboli
Battipaglia
Zona Gialla
33
Propensione alla formazione di lahars nei bacini
sorgenti ricoperti da piroclastiti sciolte
La propensione è
stata valutata
utilizzando criteri
morfometrici
(distribuzione delle
pendenze, densità di
drenaggio, rapporto
di rilievo).
34
Table 2 - Scientific alert levels
level
alert state
0
NO ALERT
low
1
ATTENTION
volcano state
Civil Defense main actions
typical background values
- none
medium
departure from back-ground values of one
monitored indicator
- Population is alerted
2
ATTENTION
high
departure from back-ground values of one
monitored indicator sugge-sting a possible
preeruptive state
- Prefecture provides logistic support to the scientific
community
3
PRE-ALARM
very high
departure from back-ground values of more than
one monitored indicator suggesting a possible
preeruptive state
- Cabinet declares the State of Emergency
- The Civil Defense model of intervention is activated
4
ALARM
maximum
Several indicators are coherent with a preeruptive
state
- Red zone is evacuated (outside Campania region)
5
WAITING
maximum
data indicate preeruptive conditions; situation
probably irriversible
- Civil Defense and scientific operators leave the Red Zone
6
ERUPTION
IN PROGRESS
maximum
eruption in progress
- That part of yellow zone affected by heavy fallout is
evacuated (within Campania region)
7
AFTER THE
ERUPTION
maximum
eruption is over; attention has to be payed to
possible late phenomena (mudflows, gas
emission, ...)
- The State Department of Civil Defense defines modalities
of return of population.
- The State of Emergency is revoked
35
36
37
Campi Flegrei
• I Campi Flegrei sono un campo vulcanico all’interno del quale, negli ultimi
39 ka, sono stati attivi più di settanta centri eruttivi differenti. La depressione
dei Campi Flegrei viene generalmente interpretata come una struttura
calderica. Questa deriva dalla sovrapposizione di due episodi di
sprofondamento (Orsi et al., 1996) connessi con le eruzioni dell’Ignimbrite
Campana (39 ka; De Vivo et al., 2001) e del Tufo Giallo Napoletano (15 ka;
Deino et al., 2003). La caldera Flegrea è la struttura più evidente del Distretto
Vulcanico Flegreo, che comprende, inoltre, la città di Napoli, le isole
vulcaniche di Procida ed Ischia, e la parte nord-occidentale del Golfo di
Napoli. L’attività vulcanica del Distretto Flegreo, è connessa agli eventi
tettonici distensivi che hanno determinato la formazione della depressione,
compresa tra il M. Massico a nord e la penisola sorrentina a sud, che prende il
nome di graben della Piana Campana.
38
39
40
•
•
Storia vulcanica e deformativa
L’età di inizio del vulcanismo nell’area flegrea non è precisamente noto: sequenze di
lave e piroclastiti di circa 2 milioni di anni di età sono state incontrate in perforazione
tra Villa Literno e Parete (Barbieri et al., 1979; Di Girolamo et al., 1984; Rosi e
Sbrana, 1987); mentre in affioramento i prodotti vulcanici più antichi hanno un’età di
circa 60 ka e sono costituiti principalmente da depositi piroclastici e da resti di duomi
lavici (Alessio et al., 1973; Cassignol e Gillot, 1982; Pappalardo et al., 1999).
L'interpretazione di nuovi dati stratigrafici sia di superficie che provenienti da
perforazioni, anche alla luce di tutti i dati geologici, geomorfologici, petrologici e
geofisici disponibili in letteratura, ha consentito recentemente (Orsi et al., 1996; Di
Vito et al., 1999) una più dettagliata ricostruzione della storia vulcanica e deformativa
della caldera flegrea. La geologia di superficie è stata ricostruita facendo riferimento
ai depositi dell'Ignimbrite Campana (39 ka) e del Tufo Giallo Napoletano (15 ka) che,
in virtù della loro distribuzione areale e continuità laterale, costituiscono utili orizzonti
guida.
41
•
•
•
•
Eruzione e collasso calderico
L'Ignimbrite Campana è il prodotto della maggiore eruzione esplosiva avvenuta
nell'area campana. Durante tale eruzione furono emessi, da un centro ubicato nei
Campi Flegrei, circa 150 km3 di magma di composizione da trachitica a
trachifonolitica, che ricoprirono un'area di circa 30.000 km2.
Al termine di questa eruzione i due terzi della Campania apparivano ricoperti da una
coltre di tufi spessa fino a 100 m, mentre enormi volumi di cenere vulcanica
rimanevano sospesi nell’atmosfera causando, probabilmente, sconvolgimenti climatici
estesi all’intero pianeta.
La caldera Flegrea copre un'area di circa 230 km2 e racchiude tutti i centri eruttivi
attivi dopo l'eruzione dell'Ignimbrite Campana. Assumendo uno sprofondamento di
circa 700 m in media, come suggerito dalle perforazioni profonde (AGIP, 1987), il
volume collassato è di circa 160 km3, in buon accordo con il volume stimato di
magma eruttato nel corso dell'eruzione (150 km3).
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Caldera Ignimbrite Campana
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