Cap. 5 I vulcani
5.1 Definizione di vulcano
Si definisce vulcano una frattura profonda della superficie terrestre dalla
quale fuoriesce magma; il nome deriva dall’isola di Vulcano, in Sicilia dove
secondo i miti greci qui aveva la sua officine il Dio Vulcano. La tradizione vuole
che qui fossero prodotte le folgori di Giove
5.2 Struttura di un vulcano
Quello che noi chiamiamo comunemente vulcano è solo una parte di una
struttura più complessa. Di un vulcano noi vediamo solo l’edificio vulcanico, ci
sono nascoste alla vista tutte le altre sue parti ad eccezione del cratere se ci
troviamo alla sommità dell’edificio vulcanico
Le parti costituenti di un vulcano sono (Fig. 1):
1. Camera magmatica
2. Camino principale
3. Cratere
4. Edificio vulcanico
5. Condotti laterali
6. Bocche secondarie
La camera magmatica, detta anche bacino o serbatoio magmatico è situata in
genere a qualche chilometro di profondità, vi si raccoglie il magma proveniente
dagli strati più profondi della crosta terrestre o dal mantello (fig. 2).
Il camino o condotto vulcanico è la cavità attraverso la quale il magma risale
verso la superficie.
Il cratere è il punto in cui il condotto vulcanico incontra la superficie terrestre.
5.2.1 L’edificio vulcanico
L’edificio vulcanico è la parte esterna del vulcano e si è formato attraverso
l’accumulo dei materiali eruttati dal vulcano. Assume forme caratteristiche a
seconda del tipo di eruzione a cui è soggetto il vulcano (fig. 3)
5.3 Eruzione vulcanica
Per eruzione vulcanica si intende la fuoriuscita di magma (che al contatto
con l’atmosfera perde i materiali gassosi e diventa lava) insieme a materiali
solidi e gassosi dal cratere o dalle bocche secondarie.
I materiali solidi possono essere ceneri, lapilli, bombe vulcaniche e xenoliti
(blocchi rocciosi strappati dalla roccia e portati in superficie dal magma).
5.3.1 Cause delle eruzioni vulcaniche
Quali sono le somiglianze fra il caffè fatto con una caffettiera moca e
un’eruzione vulcanica?
Il processo fisico è sostanzialmente simile: un aumento di pressione nel
serbatoio che quando vince il peso dei materiali che vi si trovano li spinge verso
l’alto. Il caffè esce perché nella caldaia viene messa l’acqua, il caffè nel filtro e il
recipiente nella parte superiore. Quando mettiamo l’acqua sul fuoco la
temperatura dell’acqua della caldaia aumenta e si produce vapore e
contemporaneamente si riscalda l’aria presente nella caldaia; questo fa si che la
pressione dei gas nella caldaia tenda ad aumentare. Quando il valore di questa
pressione raggiunge le 1,5 atm ca. riesce a spingere l’acqua verso l’alto
attraverso il filtro e fuoriesce il caffè (fig. 4).
Per i vulcani è un po’ diverso ma le somiglianze non mancano in quanto, proprio
come nella caffettiera, è la pressione dei gas accumulati nella camera
magmatica che quando vincono il peso del magma causano un eruzione
vulcanica. Ma in che modo vengono prodotti i gas?
Adesso troviamo somiglianze con una bibita gasata stappata. Tutti vediamo che
quando stappiamo una bottiglia di aranciata si producono bollicine. Queste si
producono perché si verifica una diminuzione di pressione esterna e il liquido
non può più trattenere i gas disciolti che vengono così liberati. (fig. 5)
Il magma che riempie la camera magmatica proviene da zone più profonde e
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
dove si trovava sottoposto ad una pressione maggiore di quella presente nella
camera magmatica perciò, proprio come una bibita gassata, subisce una de
gassificazione (fig. 6). Per ragioni che non è opportuno trattare in una scuola
media questo è accentuato da una diminuzione di temperatura e conseguente
formazione di alcuni minerali. A noi basta sapere che si producono gas con un
aumento di pressione proprio come nella caffettiera. Quando questa pressione è
sufficiente a vincere il peso del magma quest’ultimo viene spinto attraverso il
cammino vulcanico e si verifica una eruzione vulcanica (fig. 7)
5.3.2 Le fasi di un eruzione
1. Sintomi premonitori
2. Fase esplosiva
3. Fase effusiva
4. Fase quiescente
5.3.2.1 Sintomi premonitori
Per sintomi premonitori si intendono tutti quei fenomeni che si verificano prima
di una eruzione; questi consistono in:
1. aumento dell’attività sismica (sintomo di movimenti in profondità)
2. aumento dell’attività fumarolica
3. aumento della temperatura delle acque
5.3.2.1.1Rischio vulcanico e sismico
La conoscenza esatta dei sintomi che preannunciano un’eruzione e l’esatta
collocazione dei vulcani fanno si che il rischio vulcanico è più facilmente
controllabile di quello sismico; tranne casi di imprudenze dovute alla curiosità
degli escursionisti è difficile che i vulcani causino perdite di vite umane nei paesi
occidentali. Questo non toglie che, occasionalmente, in altre zone non possano
contarsi numerose vittime
5.3.2.2 La fase esplosiva
La fase esplosiva è la fase iniziale di un’eruzione (fig. 8). Questa si verifica
perché fra un’eruzione e l’altra si forma un tappo che ostruisce il camino
vulcanico che non permette una tranquilla detassazione del magma. Quando la
pressione dei gas è sufficientemente elevata il tappo salta e si origina una fase
esplosiva dovuta alla violenta fuoriuscita dei gas misti a cenere e lapilli e
bombe vulcaniche.
5.3.2.3 La fase effusiva
La fase effusiva si caratterizza per la tranquilla fuoriuscita di lava dal cratere e la
formazione delle classiche colate di lava che scendono dai fianchi del vulcano. In
alcuni casi è possibile assistere al fenomeno delle fontane di lava.
5.3.2.4 Fase quiescente
Fra un’eruzione e l’altra i vulcano si trova in una fase di quiescenza. È difficile
distinguere fra un vulcano quiescente e uno estinto, cioè che non darà più origine
ad eruzioni vulcaniche e una definizione rigorosa non esiste, questa è una delle
possibili « si considerano quiescenti i vulcani il cui tempo di riposo attuale è
inferiore al più lungo periodo di riposo registrato in precedenza».
5.3.2.4.1 … ma il Vulcano Laziale?
È interessante notare come il Vulcano Laziale, cioè il complesso vulcanico che
ospita i Laghi di Albano e di Meni non venga considerato estinto ma quiescente e
nulla, a tutt’oggi, ci porta a pensare che possa essere estinto; per quel che ne
sappiamo, in un futuro più o meno lontano, potrebbe anche riprendere la sua
attività (fig. 9).
5.3.3 Eruzioni lineari e centrali
Una eruzione si dice lineare quando l’attività vulcanica avviene attraverso una
fessura nella roccia (Fig. 10); sono tipiche delle dorsali oceaniche e in superficie
si vede soprattutto in Islanda.
Si dicono centrali le eruzioni che avvengono attraverso il camino vulcanico e
sono quelle che danno origine ad un apparato vulcanico (fig. 11).
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9 Vulcani attivi in Italia
Fig. 10
Fig. 11
Fig. 12
5.4 Chimismo, attività vulcanica e tipo di vulcano
La chimica dei magmi, il tipo di eruzione e la forma del vulcano sono fenomeni
strettamente collegati.
Un magma basico (povero di silice) da origine ad una tranquilla attività
effusiva.
Un magma intermedio (52% - 65% di silice) da origine ad un’attività con
fasi esplosive a cui seguono fasi effusive.
Un magma acido (> 65% di silice) è estremamente viscoso e origina
protrusioni solide e fenomeni di nube ardente.
5.4.1 Vulcani a scudo
Si formano quando la lava è basica e viene eruttata tranquillamente dando luogo
a veri e propri torrenti di lava, per cui presentano una base molto ampia e i
versanti sono poco inclinati, come i vulcani hawaiani (fig. 12). Sono di questo
tipo anche i vulcani marziani (fig. 13) Fonte Gruppo Mineralogico Euganeo
5.4.2 Stratovulcano
I vulcani che nelle loro eruzioni alternano efflussi lavici con prodotti piroclastici
formano un edificio che prende il nome di vulcano strato o vulcano misto, come
l'Etna, il Vesuvio e lo Stromboli (fig. 14).
È il classico vulcano a forma di cono con la base relativamente stretta e i pendii
abbastanza ripidi, questo perché la lava tende a ristagnare pressi dell'edificio.
5.4.3 Cono di cenere
A volte si può avere un singolo episodio di attività esplosiva con l’espulsione di
ceneri, lapilli e brandelli di lava che danno origine a un cono di scorie di modesta
altezza con pendii ripidi.
5.4.4 Protrusioni solide
Se le lave sono particolarmente acide e fredde solidificano nel condotto
vulcanico prima di arrivare in superficie. I gas che si liberano durante la
solidificazione spingono la lava solidificata verso l’alto a formare guglie e spine
(fig. 15). A volte si ha una rottura dei fianchi del vulcano con formazione di nube
ardente.
5.4.5 Le caldere
A volte può capitare che l'emissione di lava sia così ingente da provocare uno
svuotamento della camera magmatica e conseguente sprofondamento
dell'edificio vulcanico, perciò si forma una caldera di sprofondamento (fig. 16 –
17). In seguito la caldera può essere riempita d'acqua, andando a formare un
lago. Ne sono un esempio i laghi di Nemi e di Vico. Fonte Gruppo Mineralogico
Euganeo. I Campi Flegrei si caratterizzano per l’elevato numero di caldere
presenti (fig. 18).
5.5 La solidificazione delle lave
La solidificazione delle lave può dare origine a forme caratteristiche
1. Lave a corda
2. Lave a blocchi coriacei
3. Basalti colonnari
4. Lave a cuscino Fonte wikipedia
5.5.1 Lave a corda
Lave a corda, dette anche Pahoehoe (ossia "pietre su cui si può camminare")
dalle popolazioni hawaiane. (fig. 19). Si tratta di lave molto basiche che
scorrono a fiumi, uno strato sopra l'altro; la parte più superficiale solidifica,
mentre gli strrati sottostanti, scorrendo, incurvano questa superficie che, per
l’elevata temperatura, presenta un alto grado di plasticità. Solidificando, sono
responsabili della forma dei cosiddetti vulcani a scudo.
5.5.2 Lave a blocchi coriacei
Blocchi coriacei, detti anche lava AA (ossia "pietre su cui non si può camminare)
dalle popolazioni hawaiane. Si tratta di lave basiche, ma meno rispetto a quelle a
corda. Lo strato che raffreddando solidifica è più spesso e quelli sottostanti
Fig. 13 Vulcano a scudo di
Marte
Fig. 14 Somma-Vesuvio
Fig. 15
Fig. 16
Fig. 17
Fig. 18
invece di incurvarlo lo spezzano perché lo spessore ne abbassa la plasticità. (fig.
20)
5.5.3 Basalti colonnari
I basalti colonnari si formano quando magmi basaltici, solidificando in
condizioni ipoabissali (sotto la superficie a poca profondità), formano ampi
prismi colonnari per contrazione termica della massa raffreddata, come quelli
presenti in Islanda, nell'Irlanda del Nord e nei "neck" vulcanici portati allo
scoperto dall'erosione in Sardegna, in Sicilia (Gole dell'Alcantara) e nel Veneto
(come nella cava di Montecchio Maggiore). (fig. 21)
5.5.4 Lave a cuscino
Ne abbiamo già parlato, si tratta di lava eruttata nelle profondità marine che
assume la forma a cuscino a causa del rapido raffreddamento superficiale(fig. 22)
5.6 I fenomeni vulcanici più pericolosi
Non sono le colate laviche i fenomeni più pericolosi per l’uomo, per quanto sia
fluida la lava questa non può percorrere lunghe distanze in breve tempo, c’è
quasi sempre il tempo sufficiente per mettersi in salvo.
I fenomeni più pericolosi sono i fenomeni di nube ardente e di lahar per le
velocità che ci sono in gioco (decine o centinaia di Km/h) (fig. 23)
5.6.1 Nube ardente
Si definisce nube ardente il fenomeno della rapida discesa (fino a 300 Km/h)
di materiale piroclastico costituito da ceneri e lapilli sospesi all’interno di
una nube di gas ad alta temperatura (500 – 700° C) dovuta a fenomeni di
diversa origine (rottura dei fianchi di un vulcano, interazione magma – falda
freatica, collasso di una nube pliniana)
5.6.2 Lahar
Col termine lahar si intende una colata di fango contenete materiali
piroclastici che scende dai fianchi di un edificio vulcanico.
La velocità della colata è strettamente collegata alla pendenza del vulcano. I
meccanismi di formazione del lahar sono riconducibili a 3 processi principali:
a) eruzione in un lago craterico o rilascio dell’acqua di un lago craterico per
rottura delle pareti provocata dall’eruzione;
b) fusione rapida di un significativo volume di neve e ghiaccio alla sommità del
vulcano;
c) mobilizzazione per forti piogge del materiale vulcanico incoerente depositato
sui fianchi del vulcano.
5.7 Il vulcanismo secondario
I vulcani quiescenti e addirittura alcuni vulcani estinti da poco non mancano di
manifestare la loro presenza attraverso fenomeni di vulcanismo secondario.
Questi si dividono essenzialmente in due gruppi:
1. Emissioni gassose
2. Emissioni di acque calde
Entrambe caratterizzate dalla presenza di molti sali disciolti.
5.7.1 Emissioni gassose
Fumarole, emissioni di vapore acqueo a temperatura elevata (fig. 25).
Mofete, emissioni di diossido di carbonio, CO2, che, essendo più pesante
dell'aria, ristagna al suolo (famosa in Italia la mofeta situata nella grotta del
Cane, presso Agnano, Napoli).
Solfatare, emissioni di composti gassosi dello zolfo; famosa è la solfatara di
Pozzuoli.
Soffioni, emissioni di vapore acqueo a elevata temperatura e pressione in forma
di violenti getti, che possono essere sfruttati come forma di energia geotermica;
famosi in Italia sono i soffioni boraciferi di Larderello, in Toscana (così chiamati
per la presenza nei vapori anche di composti del boro) (fig. 26).
5.7.2 Emissioni di acque calde
Geyser: tipo particolare di sorgente termale caratteristica di regioni vulcaniche
Fig. 19
Fig. 20
Fig. 21
Fig. 22
Fig. 23
Fig. 24
Fig. 25
quiescenti. Consta di un’apertura del suolo, a forma di pozzo, contenente acqua, Fig. 26
generalmente di origine freatica, riscaldata a circa 100 °C; l’acqua, a
intermittenza, viene lanciata in forma di getti violenti e altissimi e, ricadendo al
suolo, lascia un deposito ricco di Sali.
l’altezza del getto può superare i 400 m.
Fig. 27
Le sorgenti termali, molto più comuni dei geyser, sono presenti in quasi tutti i
distretti vulcanici; sono sorgenti di acque calde, di solito molto ricche di sali
minerali da cui prendono il nome, spesso sono usate a scopi terapeutici ed
estetici.
5.8 Il vulcano vicino casa: il Vulcano Laziale
Ebbene si, anche se nessuno se ne accorge, abitiamo a 30 Km da un vulcano
quiescente. Questo vulcano ha un nome e si chiama Vulcano Laziale e non
dobbiamo andare lontano per trovare i suoi prodotti, a Cisterna di Latina
troviamo depositi di pozzolana (fig. 27) e Borgo Podgora sorge su una colata
lavica (fig. 28).
Questo vulcano non è isolato ma si inserisce in una zona che negli ultimi 6
milioni di anni ha subito diversi episodi vulcanici e/o di intrusioni magmatiche
con una migrazione da nord a sud (fig. 29). Fra i più importanti troviamo:
1. Monte Amiata (2 MY – 700 ky)
2. Complesso Vulsinico (600 – 110 ky)
3. Complesso Ciminico (1,3 My – 90 ky)
4. Complesso Sabatinico (500 – 40 ky)
5. Vulcano Laziale (600 – 5 ky)quiescente
6. Vulcano Roccamonfina (630 – 50 ky)
7. Arcipelago Pontino (4,5 My – 190 ky)
8. Ischia (150 ky – 711) quiescente
9. Campi Flegrei (50 ky – 415) quiescente
10. Vesuvio (30 ky – 69) quiescente
Il complesso vulcanico dei Monti o Colli Albani, oggi denominati popolarmente
i Castelli Romani (fig. 30) che sorge circa 15 km a sud di Roma è uno dei
vulcani più grandi d'Italia, caratterizzato da un imponente edificio che tra i
vulcani centrali è quello che ha il maggiore volume di lave e di piroclastici
emesso (circa 297 km3)
Il complesso vulcanico Albano è formato da un immensa caldera a forma di
ferro di cavallo formatasi nella prima fase eruttiva caratterizzata da imponenti
esplosioni e colate piroclastiche e laviche.
L’edificio vulcanico più appariscente è Monte Cavo (fig. 31) la cui vetta sfiora i
1000 m ed è il punto più alto raggiunto dal vulcano ed è successivo alla
formazione della caldera. È un tipico esempio di stratovulvano con alternanza di
attività stromboliana, pliniana e hawaiana.
A questo evento seguirono altri eventi esplosivi e d effusivi che portarono alla
formazione di numerosi crateri due dei quali sono oggi occupati dai laghi di
Albano e Nemi. Piccoli vulcani di scorie sono disposti a raggiera sia all'interno
che all'esterno dell'edificio. (fig. 32)
5.8.1 Recente passato e futuro
Fig. 28
Fig. 29
Fig.30
Fig. 31
Fig. 32
Esiste la seria possibilità che in un futuro l’attività del vulcano possa riprendere.
L'ultima grande fase eruttiva dei Colli Albani è stata datata a circa 17.000 anni fa
(con eventi minori più recenti a circa 5000 anni fa), e il vulcano ha avuto anche
intervalli di riposo lunghi 45.000 anni tra una fase e quella successiva.
Negli ultimi anni si e assistito ad un bradisismo negativo con movimenti verticali
di 30 cm
5.8.2 Fra storia, scienza e leggenda
Il prof. Funicello ha datato un livello di pomici a 5000 anni fa; nel 1870 furono
scoperte alcune urne cinerarie datate al 1100 a. c. coperte da un livello di tufo; la
morte e la distruzione della residenza di Allodio Silvio (re di Alba Longa)
potrebbe essere dovuta all’attività sub-lacustre inoltre la storia della zona è ricca
di leggende di pietre che cadono dal cielo.
5.8.3 Piovono pietre
Al mito appartiene la descrizione di un’eruzione di lapilli del 614 a. c. secondo il
racconto di Tito Livio « sconfitti i Sabini, quando la gloria del re Tullo Ostilio
aveva raggiunto il suo culmine, venne annunciato al re e ai senatori che sul
monte Albano stavano cadendo pietre». Vennero inviati dei messi e anche loro
confermarono il fenomeno; per festeggiare il prodigio si sarebbero celebrati dei
Novendiales. C’è da dire che a tutt’oggi non sono state trovate tracce di questi
eventi.
5.8.4 CO2 e colate di fango
Intense eruzioni di anidride carbonica sono alla base di forti oscillazioni del
livello dei laghi fino alla tracimazione, un fenomeno molto frequente nel passato:
sempre secondo l'equipe del Prof. Funiciello, questa è la genesi dei depositi di
fango nella zona di Ciampino (fig. 33). Il susseguirsi di eruzioni di gas e delle
conseguenti tracimazioni del lago hanno provocato la formazione di una
numerosa serie di terribili colate di fango
5.8.5 Il rischio sismico
Oggi, l’area vulcanica dei Colli Albani è soggetta a terremoti di discreta entità,
superficiali, spesso occorsi in sciami sismici. Gli eventi principali sono:1806
(5.6), 1438 (5.4), 1899 (5.2), 1782 (5.0), 1800 (5.0), 1886 (5.0), 1927 (5.0). Si
tratta quindi di una zona con rischio sismico 5,5 (il recente terremoto di Assisi)
5.8.6 L’emissione di gas nocivi
Più che dai terremoti il pericolo viene dall’emissione di gas nocivi. Se alcuni gas
si avvertono attraverso il caratteristico odore «uova marce per H2S, la CO2 e il
radon sono del tutto inodori.
Il radon si accumula nell’acqua delle fontane e all’interno dei luoghi chiusi il
tutta l’area del vulcano laziale. La CO2 essendo più pesante dell’aria tende ad
accumularsi sul fondo delle depressioni; spesso essa è stata causa di morte di
animali (fig. 35). Qualche anno fa, assieme a 37 capi di bestiame è purtroppo
deceduto anche un uomo
Recentemente presso Fiumicino è apparso un vulcano di argilla, H2S e CO2 (fig.
34) e un altro è apparso in mare.
Fig. 33
Fig. 33
Fig. 34
Fig.35
Fig. 36
