I vulcani Il vulcano è una spaccatura della crosta terrestre attraverso la quale vengono emessi, in modo continuo o discontinuo, materiali solidi e fluidi ad elevata temperatura. Le cause del vulcanesimo si possono ricondurre ai movimenti delle placche litosferiche. I vulcani attivi manifestano la loro attività in modo continuo o ad intervalli brevi o lunghi anche centinaia di anni. Sono invece vulcani quiescenti i vulcani che hanno avuto un'attività eruttiva negli ultimi secoli ed emettono ancora gas e vapore acqueo. Quando un vulcano non erutta da qualche millennio, si può considerare estinto. Il magma e la lava Un vulcano è alimentato dal magma, un fuso di silicati ad alta temperatura che, risalendo dalle zone superiori del mantello o dalla crosta profonda, assume il nome di lava. I magmi possono essere ricondotti sostanzialmente a due tipologie: acidi e basici, in base alla percentuale di silice; tra i due estremi si possono avere tutte le composizioni intermedie. La lava ha una composizione diversa rispetto a quella del magma di partenza, perché durante la risalita perde parte dei componenti volatili e ingloba materiale proveniente dal camino vulcanico. Il tipo di lava influenza tutte le caratteristiche del vulcano, come è riassunto nella tabella seguente. Struttura del vulcano Un tipico vulcano presenta una camera magmatica, dove si accumula la lava risalita dalle zone profonde. La camera è collegata con l'esterno tramite un camino vulcanico, che si apre in corrispondenza di una bocca centrale e, a volte di bocche laterali. Quando la bocca è di grandi dimensioni si chiama cratere. La forma specifica del vulcano, cioè l'edificio vulcanico, dipende dal tipo di lava. I vulcani non sono soltanto subaerei, ma esistono anche quelli sottomarini, dove è più difficile seguirne l'evoluzione. I vulcani sottomarini possono far gorgogliare e intorbidare l'acqua, produrre onde sismiche e, in qualche caso, generare nuove isole. Meccanismo e fasi di eruzione L'eruzione si manifesta con l'emissione di materiali solidi o fluidi, di cui possiamo ricostruire le diverse fasi. Risalita del magma e ristagno del deposito Il magma, una volta che si è originato, può rimanere per lungo tempo nel luogo dove si è formato, finché non intervengono alcuni fattori a modificare l'equilibrio. Ad esempio, a causa di un aumento di temperatura o di una diminuzione della pressione litostatica, il fuso si sposta in superficie. Si può spostare anche per una diminuzione di densità provocata dall'infiltrazione di acqua o di altri componenti volatili, oppure con il fenomeno della cristallizzazione frazionata, quando la solidificazioni dei minerali basici a maggiore densità, produce un alleggerimento della massa fusa. Il magma in risalita crea dei corpi a forma di goccia chiamati diapiri magmatici, che si intrudono sfruttando fratture preesistenti o creandone di nuove; vanno poi a fermarsi, per un periodo di tempo più o meno lungo, nella camera magmatica, dove trovano condizioni di equilibrio. Durante il periodo di ristagno nella camera magmatica inizia la cristallizzazione del magma con conseguente modificazione della sua composizione. Prodotti dell’attività vulcanica Prodotti soliti I prodotti solidi dell'attività vulcanica si chiamano materiali piroclastici. Sono i frammenti di lava scagliati in aria dall'eruzione che, generalmente, si raffreddano prima di toccare il suolo. I frammenti più grandi, da un decimetro a qualche metro, sono le bombe vulcaniche, strutture di forma arrotondata che, raffreddandosi in superficie mentre roteano velocemente in aria, esplodono a causa della pressione interna dei gas rimasti intrappolati. I lapilli hanno una dimensione di qualche centimetro mentre, in ordine decrescente, abbiamo le ceneri (grandi come un granello di sabbia) e le polveri. Quando le ceneri si depositano formano i tufi, mentre le rocce costituite da lapilli e bombe sono dette brecce. Prodotti liquidi I prodotti liquidi sono le lave. Le lave basiche, relativamente povere di silice e gas, sono molto calde (10001200°C) e fluide, per cui si espandono facilmente formando estese colate. Le lave acide, ricche di silice e di componenti volatili, hanno una temperatura di 800-1000°C, relativamente più fredda rispetto alle precedenti. L'elevato contenuto in silice le rende molto viscose e per questo scorrono con difficoltà, ristagnando nei pressi dell'edificio vulcanico. La lava si sposta con una velocità che dipende dalla quantità, dal tipo e dall'inclinazione del pendio. Prodotti aeriformi I prodotti aeriformi sono i gas emessi dai vulcani a causa della degassazione della lava. Il componente volatile più comune è il vapore acqueo, seguito da anidride carbonica, anidride solforosa, monossido di carbonio, composti di azoto, cloro e fluoro. Queste sostanze sono prodotte da vulcani attivi, ma anche da quelli quiescenti o in fase di estinzione. Si veda in proposito la pagina sul vulcanesimo secondario. Tipi di depositi piroclastici I piroclasti, frammenti solidi o semisolidi lanciati nell'atmosfera e provenienti dalle eruzioni prevalentemente di tipo esplosivo, si depositano al suolo con tre modalità, formando imponenti strati di materiale piroclastico. Caduta gravitativa Se il magma è ricco di gas, l'eruzione solleva i piroclasti a grande altezza, i quali si depositano con una copertura uniforme per caduta gravitativa. Quelli più leggeri possono salire così in alto da incontrare venti che li disperdono in diverse regioni della Terra. I depositi piroclastici sono ben stratificati e ricoprono le asperità del terreno con uno spessore piuttosto costante. Colata piroclastica I flussi piroclastici si originano dal movimento verso valle di materiale piroclastico mescolato con gas ad alta temperatura che funziona da lubrificante. Quando il materiale si deposita, genera una roccia particolare, l'ignimbrite, una specie di tufo i cui materiali piroclastici sono fortemente saldati da vetro vulcanico. Le colate piroclastiche sono prive di stratificazione e si accumulano nelle depressioni, pareggiando i dislivelli del terreno. Nube ardente È il caso tipico di colata piroclastica, dove i piroclasti, mescolati ad una grande quantità di gas, non vengono gettati in alto, ma ricadono rapidamente lungo i fianchi dell'edificio rotolando a grandissima velocità. Ondata basale Il base surge, simile all'ondata di base che si genera durante le esplosioni atomiche, distribuisce i gas e i piroclasti in mondo radiale, per cerchi concentrici suborizzontali, lungo il pendio del vulcano colmando le depressioni. Si forma quando acque sotterranee entrano nel camino vulcanico vaporizzandosi, per cui la pressione del vapore provoca l'esplosione dell'edificio vulcanico. Questo fenomeno prende il nome di eruzione idromagmatica. I depositi piroclastici sono ben stratificati, a stratificazione incrociata, e ricoprono uniformemente il rilievo, ma il loro spessore è maggiore nelle depressioni. Attività vulcanica Attività effusiva È tipica dei vulcani che emettono lave basiche. In genere i prodotti piroclastici sono scarsi, mentre c'è un'intensa produzione di lava fluida che scende velocemente dai pendii poco inclinati, espandendosi a grandi distanze. I gas si liberano facilmente in modo graduale. Le lave basiche spesso fuoriescono in superficie non attraverso un camino posto centralmente, ma attraverso una spaccatura lineare della crosta, dando luogo a eruzioni lineari. Attività esplosiva I vulcani acidi liberano poca lava che si accumula nei pressi dell'edificio, mentre sono abbondanti i prodotti piroclastici. L'attività è accompagnata da violente esplosioni. Tipi di eruzione La forma del vulcano e il tipo di attività dipendono dalle caratteristiche della lava, ma anche dalla temperatura di emissione e dalla presenza dei componenti volatili. Abbiamo perciò otto tipi principali di eruzioni vulcaniche. Ricordiamo che non è semplice far rientrare un vulcano in una precisa categoria, anche perché può avere eruzioni differenti in diversi momenti della sua storia. Eruzioni di tipo islandese L'effusione avviene da fratture della crosta, con emissione di abbondante lava basaltica, le cui eruzioni ripetute possono originare i plateau basaltici. Eruzioni di tipo hawaiano La lava è basica ed esce da vulcani a scudo, accompagnata da tranquille emissioni di gas senza esplosioni. Sul fondo del cratere si possono formare laghi di lava dai quali a volte sgorgano fontane di lava. Eruzioni di tipo stromboliano La lava è abbastanza fluida ma tende a ristagnare nel cratere, provocando modeste esplosioni ogni qualche decina di minuti, sotto forma di zampilli di lava, a causa dell'accumulo dei gas. Eruzioni di tipo vulcanico La lava è abbastanza viscosa e tende a formare un tappo solido che intrappola i gas. Quando si liberano c'è una forte esplosione con fuoriuscita di molto materiale piroclastico. In seguito vengono emesse abbondanti colate di lava viscosa, per cui i versanti presentano strati alternati di piroclasti e lava, dando origine a strato-vulcani. Eruzioni di tipo vesuviano Simile al precedente, ma più violento, con polverizzazione della lava a causa dell'esplosione e conseguente formazione di una grande nuvola di polveri e ceneri. Eruzioni di tipo pliniano Il nome deriva dalla descrizione dell'eruzione del Vesuvio nel 79 d.C. che ha fatto Plinio il Giovane. La lava mediamente acida forma un tappo che esplode dopo un lungo periodo di quiescenza, emettendo una nuvola di ceneri e lapilli che assume la forma di un pino rovesciato. Molti frammenti cadono in forma di pomici. Eruzioni di tipo peleeano Il nome deriva dal monte Pelée, in Martinica, quando la lava acida, viscosa e non molto calda si è solidificata nel condotto per essere poi stata spinta fuori dalla pressione dei gas sottostanti nella forma di spina, accompagnata da nubi ardenti. Eruzioni di tipo idromagmatico Quando l'acqua di una falda viene a contatto con il magma o con le rocce riscaldate da esso, viene rapidamente vaporizzata, aumentando enormemente di volume. La pressione fortissima che ne deriva, produce una violenta esplosione che fa saltare la roccia sovrastante, aprendo un varco verso l'esterno. Dal condotto esce una colonna di vapore insieme a frammenti di rocce e, eventualmente, lava finemente polverizzata. Dal cratere esploso si genera un’onda di gas e frammenti di lava che si espande radialmente e rasoterra (base-surge), disperdendo i piroclasti ad anello intorno al cratere.
