il VULCANISMO LEZIONE N. 2C SCIENZE NATURALI slide 97 IV Liceo SCIENZE APPLICATE Prof. Fabrizio CARMIGNANI fabcar@hotmail.it www.fabriziocarmignani.com IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)

Il VULCANISMO si divide in 2 parti principali: 2.VULCANISMO SECONDARIO VULCANISMO PRIMARIO 2.VULCANISMO SECONDARIO

INDICE: VULCANISMO PRIMARIO: Struttura di un vulcano Perché avvengono le eruzioni Tipologia di eruzioni Classificazione dei vulcani Il magma Prodotti vulcanici Distribuzione dei vulcani Il vulcanismo in Italia Il rischio vulcanico VULCANISMO SECONDARIO Geyser Sorgenti termali Mofete Fumarole Soffioni boraciferi Solfatare

1. VULCANISMO PRIMARIO

E’ definito un fenomeno di VULCANISMO PRIMARIO qualsiasi caso di risalita di materiale allo stato fuso,spesso accompagnato da gas e materiali solidi Nella LITOSFERA e nella sottostante ASTENOSFERA, si creano grosse masse magmatiche a causa delle forze tettoniche e della crescente pressione e temperatura Inoltre sono gli stessi processi tettonici che permettono la risalita di questo materiale Il vulcanismo, insieme con l’attività sismica, costituisce la manifestazione più evidente e più spettacolare della vitalità del nostro pianeta (FENOMENI della DINAMICA ENDOGENA)

A. STRUTTURA di un VULCANO

Un VULCANO è fondamentalmente costituito dalle seguenti strutture: CAMERA o SERBATOIO MAGMATICO: zona della crosta all’interno della quale ristagna il magma CONDOTTO PRINCIPALE (CAMINO VULCANICO): grande fessura della crosta lungo la quale risale il magma CONDOTTI SECONDARI: fessurazioni laterali lungo le quali si ha intrusione di magma CRATERE CENTRALE: apertura alla sommità di un vulcano, in comunicazione con il camino principale attraverso la quale fuoriescono lava e altri prodotti vulcanici CRATERI SECONDARI: chiamati anche laterali o avventizi e situati a quote più basse del cratere principale: per questo spesso i più pericolosi

Comunemente i materiali eruttati tendono da accumularsi attorno al centro di emissione, dando luogo ad edifici vulcanici di forma e dimensioni variabili a seconda della dinamica eruttiva, del tipo e della quantità di materiali emessi

VULCANO Isole EOLIE EDIFICIO VULCANICO : termine generico che si usa per indicare la struttura complessiva esterna del vulcano spesso di forma pseudoconica VULCANO Isole EOLIE Le parti solide che circondano le camere magmatiche sono dette: ROCCE INCASSANTI

Quindi un VULCANO si può considerare un’apertura nella crosta terrestre dove rocce incandescenti e gas fuoriescono, ad intermittenza, dall’interno e costruiscono una montagna generalmente a forma di cono

Pochi Km di profondità

B. Perché avvengono le ERUZIONI?

Le zone in cui il magma si accumula vengono chiamate Dal MANTELLO terrestre, il magma risale verso l'alto perché è meno denso, e quindi meno pesante, del materiale solido che gli sta intorno, come una bolla d'aria o un pezzo di legno che risale nell'acqua. La spinta di galleggiamento del magma tende a diminuire verso la base della crosta terrestre, dove si trovano rocce meno dense di quelle del mantello Quando la densità del materiale solido è simile a quella del magma, questo rallenta fino a fermarsi Le zone in cui il magma si accumula vengono chiamate CAMERE o SERBATOI MAGMATICI e di solito si trovano a pochi Km di profondità

Affinché il magma raggiunga la superficie terrestre si deve rompere la situazione di equilibrio creatasi tra il liquido fermo nella camera magmatica e le rocce incassanti dove devono formarsi fratture lungo le quali il magma possa infiltrarsi

I 2 meccanismi possono anche combinarsi Un possibile meccanismo che rimette il magma in movimento è la variazione di PRESSIONE che può essere determinata o da un aumento della pressione all'interno della camera magmatica o da una diminuzione di quella esterna, rappresentata dal peso delle rocce incassanti La pressione all'interno della camera può aumentare per la formazione e la risalita di nuovo magma, quella esterna può diminuire per lo stiramento della crosta, fino alla lacerazione, causato dai movimenti che avvengono nella parte più esterna del globo terrestre. I 2 meccanismi possono anche combinarsi VULCANO Isole EOLIE

C. Tipologia di ERUZIONI

ERUZIONE VULCANICA St. HELENS (1980)

La suddivisione fondamentale è tra: A seconda della composizione chimica del magma e delle condizioni che questo incontra durante la risalita dalla CAMERA MAGMATICA un'eruzione può avere caratteristiche molto diverse La suddivisione fondamentale è tra: ERUZIONI EFFUSIVE ERUZIONI ESPLOSIVE 1. ERUZIONI EFFUSIVE Nelle eruzioni EFFUSIVE il magma emesso in superficie prende il nome di LAVA e forma colate che scendono, abbastanza tranquillamente, lungo i fianchi del vulcano

2. ERUZIONI ESPLOSIVE Nelle ERUZIONI ESPLOSIVE, il magma viene frammentato in particelle solide di varie dimensioni che vengono scagliate all'esterno con violenza e si raffreddano formando pomici, scorie e ceneri, chiamate PIROCLASTI Alcuni vulcani hanno attività prevalentemente esplosiva, altri prevalentemente effusiva. Una stessa eruzione può avere fasi esplosive e fasi effusive

D. CLASSIFICAZIONE dei VULCANI

CLASSIFICAZIONE dei VULCANI (in base al tipo di ERUZIONE) HAWAIANO STROMBOLIANO VULCANIANO C.1. VESUVIANO (PLINIANO) D. PELEIANO E. HOT SPOTS F. LINEARI

A. Vulcani di tipo HAWAIANO La lava è fluida con composizione basaltica (povera di SILICE) Esce da un cratere centrale espandendosi in tutte le direzioni. In corrispondenza del cratere i gas che fuoriescono innalzano la lava, anche di centinaia di metri, creando suggestive FONTANE INCANDESCENTI Vulcano  KILAUEA eruzione LUGLIO 1991

MAUNA LOA Isole Hawaii

B. Vulcani di tipo STROMBOLIANO La lava è piuttosto fluida e fuoriesce con eruzioni effusive. Ad essa si alternano, però, eruzioni più violente con emissioni di ceneri e lapilli, proiettati anche ad altezze elevate. Tale caratteristica è legata al ristagno della lava nel cratere; si forma così una crosta solida che, sotto la pressione dei gas sottostanti, viene frantumata e scagliata all'esterno (es. tappo bottiglia spumante) STROMBOLI

Stromboli (Isole EOLIE – Messina)

C. Vulcani di tipo VULCANIANO La lava è abbastanza viscosa (ricca in SILICE) e fuoriesce in modo violento con abbondanza di piroclastiti che originano, nella fase iniziale dell'eruzione una grande nuvola scura. Le emissioni di LAVA sono più rare VULCANO Isole EOLIE

KRAKATOA (Indonesia – stretto della SONDA)

KRAKATOA: (in indonesiano: Krakatau) è un vulcano dell'isola indonesiana di Rakata, nello Stretto della Sonda. L'isola è collocata direttamente sopra la zona di subduzione della placca eurasiatica e della placca indo-australiana Conosciuto per le sue eruzioni molto violente, soprattutto per quella che si verificò il 27 agosto 1883 con una potenza equivalente a 200 megatoni provocando il suono più forte mai udito sul pianeta, un boato che arrivò a quasi 5.000 km di distanza. L'esplosione polverizzò completamente l'isola sulla quale sorgeva il vulcano e scatenò un'onda di maremoto alta 40 metri

C.1. Vulcani di tipo VESUVIANO (PLINIANO) Dal nome del vulcano VESUVIO, è simile al tipo vulcaniano ma con la differenza che l'esplosione iniziale è tremendamente violenta tanto da svuotare gran parte della camera magmatica. Il magma allora risale dalle zone profonde ad alte velocità fino ad uscire dal cratere e dissolversi in minuscole goccioline. Quando questo tipo di eruzione raggiunge il suo aspetto più violento viene chiamata eruzione di tipo PLINIANO (in onore di Plinio il Giovane che per primo ne descrisse lo svolgimento, nel 79 d.C.)

Eruzione del PINATUBO (Filippine - 1991)

D. Vulcani di tipo PELEIANO Prendono il nome dal vulcano La Pelée, che si trova nell’isola della Martinica (territori d’oltremare della Francia) I loro magmi sono talmente viscosi che la lava, non riesce quasi a scorrere e forma CUPOLE o GUGLIE intorno al cratere, perché si solidifica nella parte esposta all'aria appena uscita dal cratere stesso. I gas del magma si liberano con estrema violenza, trascinando con sé polveri e scorie che formano enormi nubi ad altissima temperatura, le NUBI ARDENTI, che crollano sotto il loro stesso peso e precipitano come una valanga (anche 800 Km/h) lungo i fianchi dell'edificio vulcanico, distruggendo tutto ciò che incontrano sul loro cammino GUGLIA Lava solidificata SAINT PIERRE dopo l’eruzione del 1902

ISOLA della MARTINICA Piccole Antille CARAIBI La città di S. PIERRE con La Pelée è in tutti sensi uno specchio di Napoli con il Vesuvio. Dopo l'eruzione del 1902, rimase una città fantasma fino a pochi decenni fa. Anche la cattedrale seicentesca di Mouillage è stata restaurata, ma per quanto?

E' la ZOLLA sovrastante che si muove E. HOT SPOTS Vulcani da PUNTI CALDI Dal mantello possono salire masse di magma, a forma più o meno colonnare, che "perforano" la sovrastante zolla LITOSFERICA dando origine ad un vulcano. Questa colonna di magma rimane praticamente fissa perché è creata da un punto più caldo del mantello profondo. E' la ZOLLA sovrastante che si muove Questa scorrendo sopra al punto caldo, nel tempo, fa apparire una serie di vulcani più o meno allineati VULCANO sottomarino

Localizzazione dei vulcani generati, nel tempo, E' un fenomeno che si nota chiaramente nel Pacifico, partendo dalle ISOLE HAWAII, che sono proprio sopra un attuale punto caldo, come dimostrato dal loro vulcanismo e in particolare dal tipo delle lave prodotte Basta osservare una mappa geologica del Pacifico per notare che lo stesso punto caldo ha dato origine, in passato, ad una lunghissima serie di vulcani, più o meno allineati, diventati oggi spenti e sottomarini, che si estende, ben oltre le isole Midway, fin quasi alle isole Aleutine Localizzazione dei vulcani generati, nel tempo, dallo stesso punto caldo (HOT SPOT) ubicato nel Pacifico

F. Vulcani di tipo LINEARE La lava è fluida con composizione simile a quella dei vulcani hawaiani. Fuoriesce però da più punti allineati lungo grandi fratture della crosta. PLATEAU BASALTICO formato da tavolati sovrapposti di strati di basalto Tipici dell‘ ISLANDA Ad essi si accompagnano anche piccoli coni vulcanici allineati lungo le fratture (Es. fessura di LAKI)   Lava viscosa, che fuoriesce  con nubi ardenti da fratture della crosta                                     PLATEAU IGNIMBRITICO CAMPI FLEGREI (NAPOLI) 1 2

CLASSIFICAZIONE dei VULCANI (in base alla struttura dell’EDIFICIO VULCANICO) Centrale Lineare Areale (in ere geologiche) CONDOTTO VULCANICO COMPOSIZIONE EDIFICIO ESTERNO MATERIALE EMESSO Semplici Composti Vulcani di cenere Vulcani di lava STRATOVULCANI

In Italia , ETNA, STROMBOLI e VUSUVIO sono STRATOVULCANI Detti anche VULCANI COMPOSITI, sono edifici vulcanici formati dall'accumulo di colate laviche e prodotti piroclastici intercalati, 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 Sono caratterizzati dalla presenza di un cratere sommitale che, nel corso di eruzioni fortemente esplosive, può essere significativamente allargato a formare una vera e propria CALDERA Possono avere dimensioni molto variabili e sono caratterizzati da alternanza di eruzioni esplosive ed effusive In Italia , ETNA, STROMBOLI e VUSUVIO sono STRATOVULCANI Monte FUJI STRATOVULCANO Giappone

CALDERA VULCANICA CALDERA Ampia depressione di origine vulcanica, di forma grosso modo circolare, che si forma dopo un'imponente eruzione vulcanica. Deriva dal collasso di parte dell'edificio vulcanico all'interno della camera magmatica una volta che questa si è svuotata del magma interno Ciò che fa collassare il vulcano è l'intenso svuotamento della camera magmatica che a causa della pressione persa dopo l'eruzione non riesce più a sostenere l'edificio vulcanico CALDERA VULCANICA

CALDERA vulcano TAMBORA Caldera di TAMBURIENTE Nelle epoche successive, quando il vulcano rientra in attività, comincia a ricostruire l'edificio vulcanico all'interno della caldera ed allora si hanno i VULCANI a RECINTO Spesso, le caldere sono la sede di laghi formatisi dall'accumulo di acqua piovana che vi rimane intrappolata Un esempio di caldere sono quelle del vulcano VESUVIO (Italia), PINATUBO (Filippine), TAMBORA (Indonesia), quelle sommerse dell'isola vulcanica di SANTORINI (Grecia) e del KRAKATOA (Indonesia) Esistono anche rari casi di caldere di origine non vulcanica create solo da eventi erosivi CALDERA vulcano TAMBORA Indonesia Caldera di TAMBURIENTE Isola LA PALMA Canarie

CALDERA SOMMERSA ISOLA di SANTORINI (Grecia)

WEINFELDER MAAR Eifel (Germania) Caldera vulcanica esplosiva Un tipo particolare di CALDERE di origine idromagmatica sono i MAARE, delle cavità crateriformi comuni nella regione tedesca dell'EIFEL Strutture poco rilevate, di forma circolare, con fondo in genere depresso, rispetto al piano di campagna, e occupato da un laghetto

E. il MAGMA

IL MAGMA Al di sotto della crosta terrestre è presente una massa fusa e incandescente, alla quale si dà il nome di magma. Questa risiede in un deposito temporaneo detto camera magmatica. Quando si ha un’eruzione, il magma, raggiunge la superficie attraverso uno o più condotti (camini) e fuoriesce grazie a fessure dette crateri

IL MAGMA: composizione Cella ELEMENTARE TETRAEDRICA dei silicati Il magma è una massa densa e viscosa, formatasi in seguito alla fusione di rocce, contenenti anche gas e vapore acqueo. Il componente chimico più abbondante è la silice, infatti si può ritenere una massa silicatica fusa La sua temperatura è molto elevata e compresa tra i 1.000 e 1.200 °C. Quando il magma fuoriesce attraverso i crateri, la temperatura diminuisce e i gas si disperdono nell’atmosfera: il magma prende allora il nome di LAVA Cella ELEMENTARE TETRAEDRICA dei silicati

Flusso di lava hawaiiana “che ci si può camminare a piedi nudi” di tipo PAHOEHOE “che ci si può camminare a piedi nudi”

Flusso di lava hawaiiana “superficie spigolosa e frammentata” di tipo aa “superficie spigolosa e frammentata”

F. PRODOTTI VULCANICI

MATERIALI EMESSI dai VULCANI: liquidi, solidi e gassosi Durante un’eruzione, un vulcano emette materiali LIQUIDI,GASSOSI e SOLIDI PRODOTTI LIQUIDI I prodotti liquidi sono le LAVE ,cioè materiali fluidi , privi di gas con temperatura più bassa rispetto al magma (circa 1.100°C) In base al loro contenuto in silice, le lave possono essere: FLUIDE: basiche,a minor contenuto di silice (SiO2) e quindi più scorrevoli sulle pendici del vulcano VISCOSE: acide, più ricche di silice (SiO2) e quindi con velocità di scorrimento più lenta

I GAS principali che fuoriescono da un vulcano sono: PRODOTTI GASSOSI I GAS principali che fuoriescono da un vulcano sono: IDROGENO ANIDRIDE CARBONICA ANIDRIDE SOLFOROSA ACIDO CLORIDRICO ACIDO SOLFIDRICO METANO VAPORE ACQUEO altri GAS

MATERIALI PIROCLASTICI (PRODOTI SOLIDI) Tutti i PRODOTTI SOLIDI emessi nel corso delle eruzioni esplosive prendono il nome di materiali PIROCLASTICi (frammenti di fuoco) e vengono classificati in base alle loro dimensioni: CENERI: Ø inferiore ai 2 mm

LAPILLI: Ø compreso fra 64 mm - 2 mm

blocchi di notevoli dimensioni da pochi cm a qualche metro BOMBE: Ø superiore ai 64 mm blocchi di notevoli dimensioni da pochi cm a qualche metro

G. DISTRIBUZIONE dei VULCANI

GEOGRAFIA dei VULCANI La distribuzione geografica dei vulcani coincide in grandissima parte con quella dei terremoti: in quanto sismicità e vulcanismo sono fenomeni legati alla stessa causa, costituita dai movimenti litosferici provocati dai moti convettivi nel sottostante mantello

Si tratta di vulcani molto esplosivi alimentati Il sistema vulcanico più imponente è quello formato dalle effusioni laviche sottomarine che avvengono lungo le DORSALI OCEANICHE, dove è in atto una continua espansione dei fondali, solo raramente tali edifici arrivano ad emergere (Islanda, Azzorre), ma l’attività è ininterrotta lungo tutti i sistemi di dorsali. La maggior parte dei vulcani localizzati sulle terre emerse si trova lungo gli ARCHI INSULARI, ai margini dei continenti che fiancheggiano le FOSSE OCEANICHE (Es. Ande) DORSALE OCEANICA ARCO INSULARE Si tratta di vulcani molto esplosivi alimentati da magmi in prevalenza acidi Altri vulcani sub-aerei si trovano all’interno di zolle sia continentali (Vesuvio, Etna, Africa Orientale) sia oceaniche (Hawaii ,Canarie)

Principali VULCANI SUBAEREI

I più alti vulcani del mondo Per saperne di più sui vulcani VULCANO NAZIONE ALTEZZA (m) 1 GUALLATIRI CILE 6.060 2 COTOPAXI ECUADOR 5.897 3 KILIMANJARO TANZANIA 5.895 4 EL MISTI PERU 5.823 5 TUPUNGATITO 5.640 6 CITLALTÉPETL MESSICO 5.610 7 LASCAR 5.592 8 POPOCATÉPETL 5.465 9 RUIZ COLOMBIA 5.400 10 SANGAY 5.230 11 TOLIMA 5.215 12 TUNGURAHUA 5.033 13 PURACE 4.800 14 GUAGUA PICHINCHA 4.794 15 KLYUCHEVSKAYA KAMCHATKA (RUSSIA) 4.750 16 RAINIER WASHINGTON (U.S.A.) 4.392 17 SHASTA CALIFORNIA (U.S.A.) 4.317 18 COLIMA 4.240 19 TAJUMULCO GUATEMALA 4.220 20 MAUNA KEA HAWAII (U.S.A.) 4.205 21 MAUNA LOA 4.169 22 CAMEROON CAMERUN 4.100 23 ACATENANGO 3.976 24 KERINCI SUMATRA (INDONESIA) 3.800 25 FUJI HONSHU (GIAPPONE) 3.776

H. Il VULCANISMO in ITALIA

VULCANISMO in ITALIA L’Italia è caratterizzata da un'attività vulcanica tuttora in atto, nella quale si possono distinguere 3 diversi tipi di vulcanismo: 1) VULCANISMO ESPLOSIVO ISOLE EOLIE 2) VULCANISMO ESPLOSIVO TIRRENO MERIDIONALE 3) VULCANISMO EFFUSIVO

delle isole EOLIE che comprende : VULCANISMO ESPLOSIVO delle isole EOLIE che comprende : STROMBOLI e VULCANO STROMBOLI L'attività di STROMBOLI è continua, con deboli esplosioni intermittenti a volte seguite da emissioni laviche

VULCANO l'attività di VULCANO si sviluppa invece in due fasi: nella prima fase, per la viscosità della lava, si forma nel suo cratere una cupola di ristagno, mentre nella seconda, la cupola, a causa della pressione dei gas sottostanti, esplode e si frantuma, liberando il cratere per la successiva fuoriuscita di lava

2) VULCANISMO ESPLOSIVO della costa tirrenica meridionale: VESUVIO resto MONTE SOMMA CALDERA ATRIO del CAVALLO

Campi Flegrei Napoli

MONTE EPOMEO Isola di ISCHIA Napoli

ETNA 3) VULCANISMO EFFUSIVO Tipico della Sicilia orientale (basaltico) e rappresentato da: ETNA ( più alto vulcano attivo d'Europa - 3.340 msl)

ISOLA FERDINANDEA L'Isola Ferdinandea, attualmente cartografata anche come "Banco Graham" , è una vasta piattaforma rocciosa situata a circa 6 metri dalla superficie marina tra Sciacca e l'isola di Pantelleria. Essa costituisce la bocca di un vulcano sommerso che eruttando, nel 1831, si innalzò dall'acqua formando l'isola, la quale crebbe fino ad una superficie di circa 4 km² e 65 m di altezza. Tuttavia essa era composta prevalentemente da TEFRITE, materiale roccioso eruttivo facilmente erodibile dall'azione delle onde A conclusione dell'episodio eruttivo si verificò una rapida subsidenza e l'isola scomparve definitivamente sotto le onde nel gennaio del 1832, ponendo fine temporaneamente al problema sorto circa la sua sovranità

I. il RISCHIO VULCANICO

Il RISCHIO è dato da 3 parametri: Il RISCHIO VULCANICO I principali pericoli derivanti dall’attività vulcanica sono rappresentati dalla caduta di frammenti solidi di dimensioni e temperatura variabili, dallo scorrimento di colate di lava, flussi piroclastici e colate di fango, dall’emissione di gas vulcanici, da terremoti, frane, inondazioni, ecc. Il RISCHIO è dato da 3 parametri: 1) PERICOLOSITÀ VULCANICA : probabilità che una regione sia interessata da fenomeni vulcanici 2) VALORE ESPOSTO : numero di persone esposte al pericolo 3) VULNERABILITÀ : percentuale di valore che si stima verrà perduto per effetto di un evento I vulcani che rappresentano una sorgente di pericolo, come visto in precedenza, si trovano anche in Italia.

Il RISCHIO VULCANICO in ITALIA L’Italia è una regione instabile con 9 vulcani attivi sub-aerei e alcuni sottomarini, circondata da una catena di montagne relativamente giovani e quindi ancora in assestamento. Il vulcano a più alto rischio vulcanico è il VESUVIO: le sue eruzioni esplosive potrebbero avere conseguenze disastrose a causa dell’elevata urbanizzazione nell’area in cui si trova. Famosa è stata quella del 79 d.C. che distrusse Ercolano e Pompei. L’eruzione fu descritta dettagliatamente da PLINIO il GIOVANE e costò la vita allo zio, PLINIO il VECCHIO. L’ultima eruzione del VESUVIO risale al maggio del 1944. Anche l’ETNA è un vulcano a rischio elevato ma la sua attività, generalmente è limitata all’emissione di lava, che è più facilmente controllabile da parte dell’ uomo. 9 VULCANI ATTIVI SUB-AEREI in ITALIA: ETNA - VULCANO - STROMBOLI - LIPARI - PANTELLERIA VESUVIO - CAMPI FLEGREI - ISCHIA - ISOLA FERDINANDEA

VULCANO ULTIMA ERUZIONE STROMBOLI Attività persistente ETNA 2002-2003 VESUVIO 1944 PANTELLERIA 1891 1888-1890 ISOLA FERDINANDEA 1831 CAMPI FLEGREI 1538 ISCHIA 1302 LIPARI VI - VII secolo d.C

La PREVISIONE delle ERUZIONI Le eruzioni vulcaniche avvengono di solito in luoghi fissi, cioè dove si trovano vulcani attivi conosciuti non solo dagli scienziati ma anche dalla gente del posto. I vulcanologi possono concentrare i loro sforzi sui vulcani attivi e riescono, entro certi limiti, a prevedere le eruzioni vulcaniche, che sono precedute da una serie di FENOMENI PREMONITORI (scosse sismiche, formazioni di fessure, fuoriuscita di gas, ecc.) Nel corso di queste manifestazioni è possibile dare l’allarme e proteggere le popolazioni minacciate. Tuttavia, la migliore prevenzione, è quella di non occupare le zone che possono essere coinvolte nelle attività vulcaniche.

PREVISIONI VULCANISMO: MODELLISTICA FISICO - MATEMATICA Visualizzazione integrata di una simulazione numerica 4D (3D + tempo) di un'eruzione Sub-Pliniana (Vesuvio) Eruzione vulcaniana a Montserrat (Western Antilles, UK), il 6 Agosto 1997. La fotografia è presa circa 91s dopo l'inizio dell'eruzione ed è confrontata con la distribuzione della concentrazione totale di particelle piroclastiche in atmosfera a 116s, ottenuta da una simulazione in 2D Sequenza temporale della dispersione atmosferica di piroclasti durante un'eruzione esplosiva al Vesuvio (Italia) Distribuzione spaziale di particelle piroclastiche in atmosfera, 600s dopo l'inizio di un'eruzione Sub-Pliniana

La PROTEZIONE CIVILE in ITALIA Il Dipartimento della PROTEZIONE CIVILE, direttamente o in collaborazione con altri enti facenti parte del sistema nazionale di protezione civile, svolge attività volte a mitigare il rischio vulcanico sul territorio italiano, adottando le misure opportune per ridurre le perdite di vite umane e di beni in caso di eruzione. Tali attività si possono suddividere in: 1. SORVEGLIANZA dei VULCANI e PREVISIONE delle ERUZIONI 2. prevenzione dal rischio vulcanico 3. difesa dalle eruzioni e gestione delle emergenze 4. ripristino delle normali condizioni di vita

1. SORVEGLIANZA DEI VULCANI E PREVISIONE DELLE ERUZIONI Prevedere un'eruzione vulcanica significa prevedere dove e quando avverrà e di che tipo sarà Per rispondere alle prime 2 domande (dove e quando) è necessario installare delle reti di monitoraggio che rilevano una serie di parametri fisico-chimici indicativi dello stato del sistema vulcanico e ogni loro eventuale variazione rispetto al livello di base individuato. La previsione a breve-medio termine si basa infatti sul riconoscimento e sulla misura dei fenomeni che accompagnano la risalita del magma verso la superficie, che vengono detti fenomeni precursori

I principali fenomeni precursori sono: innesco di fratture (terremoti) causato dall'induzione di tensioni meccaniche nelle rocce rigonfiamento o cambiamento di forma dell'edificio vulcanico provocato dall'intrusione del magma 3. variazioni del campo gravimetrico e magnetico nell'intorno dell'edificio vulcanico 4. incremento e cambiamento di composizione delle emanazioni gassose dai crateri e dal suolo 5. variazioni delle caratteristiche fisico-chimiche delle acque di falda

Questi fenomeni, che accompagnano la risalita del magma, possono essere rilevati da opportune reti strumentali fisse, in acquisizione 24 ore al giorno, oppure attraverso la reiterazione periodica di campagne di misura. La sorveglianza dei vulcani italiani è condotta e coordinata dallo Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia che opera in convenzione con il Dipartimento della Protezione Civile, attraverso le proprie Sezioni preposte al monitoraggio vulcanico (Sezione di Napoli - Osservatorio Vesuviano, Sezione di Catania, Sezione di Palermo) Per prevedere invece di che tipo sarà la prossima eruzione (previsione dei possibili scenari eruttivi futuri) occorre effettuare studi sulla storia eruttiva del vulcano in oggetto ed estrapolare al futuro il suo comportamento passato. Un altro importante contributo è dato dagli studi geofisici (gravimetrici e di tomografia sismica) volti a definire quale sia la struttura profonda del vulcano e il suo stato attuale

2. Vulcanismo SECONDARIO GEYSER SORGENTI TERMALI MOFETE FUMAROLE SOFFIONI BORACIFERI SOLFATARE

VULCANISMO SECONDARIO I fenomeni vulcanici non si esauriscono con la fine delle eruzioni ma continuano con l’emissione di gas caldi e vapore acqueo, a questi fenomeni si da il nome di VULCANISMO SECONDARIO L’attività può essere prolungata nel tempo (attività persistente) oppure può essere caratterizzata da brevi periodi eruttivi (attività parossistica) Spesso si alternano tra una fase di attività e l’altra , lunghi periodi di riposo (quiescenza) durante i quali il vulcano appare spento Nella fase finale della vita di un vulcano si manifestano i fenomeni di VULCANISMO SECONDARIO, caratterizzato da emissioni di gas e vapori.

A. GEYSER

I GEYSER sono manifestazioni vulcaniche secondarie Come i vulcani, devono la loro esistenza ai bacini di magma presenti nella litosfera La nascita di un GEYSER ha inizio quando l’acqua piovana filtra nel terreno e finisce in una regione del sottosuolo ricca di rocce porose. Le rocce circostanti vengono riscaldate da un bacino magmatico, quest’acqua non giunge ad ebollizione, ma viene spinta verso l’alto. La temperatura aumenta e l’acqua si trasforma in vapore. Fuoriesce e porta con sé acqua ancora liquida in un getto caldo

Parco nazionale di YELLOSTONE: i GEYSER OLD FAITHFUL è il nome con cui è noto uno dei GEYSER più famosi al mondo, situato nel Parco nazionale di Yellowstone (Wyoming – USA) Il nome Old Faithful (“Vecchio Fedele“) gli fu assegnato nel 1870 da una spedizione di ricercatori e fu il primo geyser del parco a ricevere un nome

PARCO NAZIONALE di YELLOSTONE (Wyoming /USA) – Più antico Parco Nazionale del mondo: 1872 STATI FEDERATI (in cui si estende) WYOMING MONTANA IDAHO SUPERFICIE 898.317 ha GESTORE National Park Service

Sono state registrate negli anni più di 137.000 eruzioni. Le sue eruzioni durano da 1,5 fino ai 5 minuti ad intervalli di 1-1,5 h arrivando a sparare getti d'acqua bollente alti 30-55 metri con un volume d'acqua variabile tra 14.000 e 32.000 litri. Sono state registrate negli anni più di 137.000 eruzioni. Nel 1938 Harry M. WOODWARD, per primo, descrisse una relazione matematica tra la durata e l'intervallo tra le eruzioni. OLD FAITHFUL non è tuttavia il più alto o il più grande geyser nel parco, ma il più conosciuto: il più grande è lo Steamboat Geyser

Nel corso degli anni la lunghezza degli intervalli è aumentata probabilmente a causa di terremoti che hanno interessato le falde acquifere sotterranee. Queste alterazioni hanno reso imprecisa la suddetta relazione matematica, ma hanno di fatto reso più prevedibile l'OLD FAITHFUL Con un margine di errore di 10 minuti, il geyser erutta 65 minuti dopo un'eruzione durata meno di 2 minuti e mezzo o 92 minuti dopo un'eruzione di durata maggiore dei 2 minuti e mezzo. L'affidabilità dell'Old Faithful può essere attribuita al fatto che esso non è collegato con nessun altro fenomeno termale dell’ Upper Geyser Basin

Tra il 1983 e il 1994 quattro sonde contenenti dispositivi di misurazione di P e T furono calate all'interno dello OLD FAITHFUL ad una profondità di 22 metri La temperatura dell'acqua a questa profondità era di 118°C (la stessa misurata nel 1942) Altre sonde video furono calate alla profondità di 13 metri per osservare la conformazione del serbatoio ed i processi che vi avvenivano, al fine di capire il meccanismo di eruzione Furono osservati tra l'altro la formazione di nebbia causata dall'incontro tra l'aria fredda proveniente dall'alto con aria calda dal basso e il processo di ricarica dell'acqua nel serbatoio, la sua espansione dal basso fino alla formazione del vapore con temperature misurate fino a 129°C

B. SORGENTI TERMALI

Molto diffuse in Italia, sono costituite da acque calde, ricche di gas e sali minerali, che risalgono in superficie. Spesso sfruttate per le loro proprietà terapeutiche Derivano dal vapore acqueo, proveniente dal magma condensatosi oppure dal riscaldamento delle acque sotterranee per contatto con rocce calde SATURNIA (GR)

C. MOFETE

Sono emissioni di ANIDRIDE CARBONICA Questo gas è più pesante dell’aria e perciò ristagna nello strato d’aria a diretto contatto con il suolo rendendo difficile la respirazione Es. GROTTA del CANE Campi Flegrei Pozzuoli (NA)

D. FUMAROLE

Piccole fessure nel suolo da cui fuoriescono emissioni di acqua calda, vapore acqueo e anidride carbonica, frequenti nella zona dei Campi Flegrei (Napoli) Il nome del fenomeno è dovuto al vapore che si raffredda e condensando forma dei fumi

E. SOFFIONI BORACIFERI

Sono un particolare tipo di FUMAROLE In questo caso il vapore acqueo fuoriesce dal suolo a forti pressioni con temperature dai 120°C ai 200°C Si raggiungono anche i 20 m di altezza e vengono sfruttati per ottenere acido borico e produrre energia termo-elettrica CENTRALE ELETTRICA Larderello (PI)

F. SOLFATARE

Campi Flegrei (Pozzuoli) Sono emissioni di vapori caldi (120°C) ricchi di composti dello zolfo dal colore giallo che formano cristalli, intorno al loro sbocco in superficie. La più importante è quella di POZZUOLI, situata all’interno del cratere di un vulcano spento. Cratere SOLFATARA Campi Flegrei (Pozzuoli) NAPOLI

FINE della LEZIONE N. 2C il VULCANISMO Grazie per l’attenzione E ricordatevi… … Considerate la vostra semenza fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e canoscenza… DANTE ALIGHIERI La Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI, 118-120 Prof. CARMIGNANI FABRIZIO fabcar@hotmail.it www.fabriziocarmignani.com