I fenomeni vulcanici

Un racconto [...] Il mattino della partenza mise bene in ordine il suo camino, spazzò accuratamente il camino dei suoi vulcani in attività. Possedeva due vulcani in attività ed era molto comodo per far scaldare la colazione del mattino. E possedeva anche un vulcano spento. Ma, come lui diceva, "non si sa mai" e così spazzò anche il camino del vulcano spento.

Se i camini sono ben puliti, bruciano piano piano, regolarmente, senza eruzioni. Le eruzioni vulcaniche sono come gli scoppi nei caminetti. E' evidente che sulla nostra terra noi siamo troppo piccoli per poter spazzare il camino dei nostri vulcani ed e' per questo che ci danno tanti guai. [...] da Il capitolo IX de' Il Piccolo Principe di Antoine de Saint-Exupéry

Cos’è un vulcano?

Qual è la composizione del magma? Cos’è il magma? Qual è la composizione del magma? E’ una miscela complessa di silicati, ad alta temperatura, ricca di gas.

Come si formano i magmi?

Corpi magmatici intrusivi Corpi magmatici effusivi

Quali sono i prodotti dell’attività vulcanica? materiali aeriformi materiali solidi

Materiali aeriformi vapor acqueo (fino al 75%); anidride carbonica; composti dello zolfo, dell’azoto, del cloro, del fluoro.

Funzione dei materiali aeriformi contribuire alla formazione dell’atmosfera e alla sua alimentazione; favorire la risalita e l’innesco delle eruzioni del magma, entro cui si trovano disciolti.

Materiali solidi piroclastiti colate di lava

Piroclastiti Sono frammenti solidi o semisolidi, di composizione e dimensioni varie, eiettati dal vulcano nell’atmosfera durante una fase di attività esplosiva. Derivano da materiali strappati alle rocce dell’apparato vulcanico, oppure da lave solide che ostruiscono i condotti e vengono frantumate durante l’esplosione.

Piroclastiti In base alle dimensioni si classificano in: Polveri  tufi Ceneri  tufi Lapilli  brecce Bombe  brecce Nubi ardenti!

Altri fenomeni legati all’attività vulcanica I detriti piroclastici incoerenti assorbono acqua sino a diventare saturi, e soprattutto quelli accumulati sulle pendici più ripide del vulcano, diventano instabili e si trasformano in: Colate di fango o lahar

Base – surge (onda basale) Tipo fungo atomico

Colate di lava se la lava che si raffredda è molto fluida, alla sua superficie si forma una crosta di aspetto regolare, liscio e levigato: pahoehoe (in hawaiiano significa: «ci si può camminare sopra a piedi nudi»)

(«su cui non si può camminare a piedi nudi») Colate di lava se la lava è viscosa, la superficie della colata, più rigida, si frantuma in numerosi frammenti spigolosi e taglienti: Lava aa («su cui non si può camminare a piedi nudi»)

Lava pahoehoe e lava aa

Pillow-lavas o «lave a cuscini» Colate di lava Nelle eruzioni sottomarine, per il brusco raffreddamento a contatto con l’acqua, la superficie della colata forma una crosta vetrosa. La pressione, dovuta all’arrivo di altro magma dal condotto, la frattura in vari punti consentendo la fuoriuscita della nuova lava che, a sua volta, forma una nuova crosta. Alla fine, la colata appare formata da una catasta di grosse «focacce»: Pillow-lavas o «lave a cuscini»

Gli edifici vulcanici si accrescono? all’estremità aperta in superficie (cratere) di un condotto di forma, in genere, quasi cilindrica: Vulcano centrale o areale lungo spaccature, che penetrano profondamente nell’interno della Terra, al cui interno si verifica la risalita di materiali fusi: Vulcani lineari

Quale forma assumono i vulcani? La forma di un vulcano dipende strettamente dal tipo di materiali eruttati. Si distinguono: Vulcani strato o composto (assumono l’aspetto di una montagna) Vulcani a scudo (si formano diverse bocche effusive in un’ampia area senza la creazione di rilievi)

Vulcano strato o vulcano composto Si ha quando fasi di effusioni laviche si alternano con periodi di emissioni esplosive di frammenti sminuzzati di lava: piroclastiti (scorie, lapilli, ceneri) che si depositano attorno al cratere L’edificio assume la forma di cono, costituito da un’alternanza di «strati» di lava e piroclastiti.

Il condotto o camino vulcanico Mette in comunicazione l’edificio esterno con l’area di alimentazione, che può trovarsi da 10 ad oltre 100 km di profondità. Il bacino magmatico o camera magmatica Nella sua risalita il magma può ristagnare in un bacino magmatico a bassa profondità (fra 2÷3 km e 10 km): da qui arriva all’esterno e alimenta un’eruzione.

L’Etna * E’ vulcano-strato formato, in realtà, da più edifici vulcanici susseguitisi nel tempo, ognuno dei quali ha parzialmente coperto i precedenti. La sua attività è iniziata 700.000 anni fa, come un vulcano sottomarino. Successivamente, l’edificio si è accresciuto sino ad emergere dal mare prosieguendo la sua attività a diretto contatto con l’atmosfera.

Vulcani a scudo Sono grandi edifici vulcanici di forma appiattita. Hanno una limitata attività esplosiva ed eruttano lave molto fluide, in grado di scorrere per molti chilometri in larghe colate prima di consolidarsi.

Vulcano a scudo

Vulcani a scudo La loro sommità è un’ampia depressione chiamata caldera, (dallo spagnolo «pentolone»), delimitata da ripide pareti. Ciò è dovuto al collasso del fondo, che rimane senza sostegno a causa del veloce svuotamento della camera magmatica.

Rappresentazione del vulcano Mauna Loa

Vulcano Kilauea: caldera

Tipi di eruzione In base alla viscosità si distinguono: Attività effusiva : magma fluido e contenuto in acqua variabile Attività effusiva prevalente: magma meno fluido Attività mista (effusiva – esplosiva): magma viscoso e contenuto in aeriformi elevato

Attività effusiva dominante Eruzione del tipo hawaiiano Eruzione di tipo islandese Danno origine a vulcani a scudo

Eruzione tipo hawaiiano

Vulcano Kilauea

Vulcano Kilauea: lava in mare

Eruzione tipo islandese La lava, molto fluida, fuoriesce da lunghe fessure aperte nella crosta si espande in ampie coltri, originando grandi superfici basaltiche (plateaux)

Attività effusiva prevalente Eruzione di tipo stromboliano con lava a volte fluida a volte viscosa, che ristagna periodicamente nel cratere, dove inizia a solidificarsi. Al di sotto della crosta solida si accumulano i gas, che via via si liberano dal magma. La loro pressione cresce fino a far saltare la crosta, provocando modeste esplosioni che lanciano in aria brandelli di lava fusa.

Eruzione di tipo stromboliano

Attività mista Eruzione di tipo vulcaniano Eruzione di tipo pliniano Eruzione di tipo pelèeano

Eruzione di tipo vulcaniano La lava è molto viscosa, per cui i gas si liberano con difficoltà. La lava solidifica nella parte alta del condotto, dove si forma un tappo  mancano quasi totalmente le colate laviche I gas impiegano tempi più lunghi per raggiungere pressioni sufficienti a vincere l’ostruzione; quando ciò avviene, l’esplosione è violentissima.

Eruzione di tipo pliniano Attività vulcanica caratterizzata dall’estrema violenza dell’esplosione iniziale, che svuota rapidamente un gran tratto del condotto superiore. Il magma può allora risalire con grande velocità da zone profonde, causando un’esplosione all’uscita dal cratere e dissolvendosi in una gigantesca nube di piccoli frammenti.  base surge

Eruzione di tipo pliniano Dalla nuvola ricadono, su un’ampia area, grandi quantità di frammenti di lava vetrificata, sotto forma di pomici.

Eruzione di tipo pliniano

Eruzione di tipo pelèeano (dalla montagna Pelèe, sull’isola della Martinica)

Eruzione di tipo pelèeano E’ caratterizzata dall’emissione di lava ad altissima viscosità, che viene spinta fuori dal condotto già quasi solida. Forma cupole e torri alte qualche centinaio di metri. Dalla base di queste protrusioni possono fuoriuscire grandi nuvole di gas e vapori caldissimi, che portano in sospensione notevoli quantità di ceneri e di lava finemente polverizzata.  nubi ardenti

Eruzione di tipo pelèeano Tali emulsioni roventi e molto dense (nubi ardenti discendenti), rotolano come valanghe lungo le pendici del vulcano e si espandono su vaste aree con grande velocità.

Eruzioni freatiche Krakatoa –isola di 9 km 1883 Morti 35000

CLASSIFICAZIONE BASATA SUL TIPO DI ERUZIONI: Influenzano la morfologia e dipendono dalla viscosità a dalle condizioni chimiche

Vulcanesimo secondario Sorgenti termali Soffioni boraciferi Solfatare Geyser fumarole

Cause dei fenomeni vulcanici

La tettonica a zolle La teoria della tettonica a zolle, ha permesso di comprendere le cause della distribuzione e della concentrazione dell’attività vulcanica in ambienti così diversi e le sue relazioni con la dinamica crostale.

La tettonica a zolle Si possono distinguere quattro diverse situazioni: zone di distensione della crosta zone di subduzione zone di compressione zone in cui giungono in superficie colonne ascendenti di materiale caldo.

La tettonica a zolle: zone di distensione Nelle zone di distensione della crosta, cioè lungo i margini divergenti delle placche,si osservano eruzioni lineari con attività effusiva tranquilla. Il magma che le alimenta è un magma primario, proveniente dalla fusione parziale del mantello astenosferico. Tale fusione è data dalla forte diminuzione di pressione in corrispondenza dell’asse delle dorsali.

La tettonica a zolle: zone di subduzione Il vulcanismo fortemente esplosivo è collegato al processo di subduzione, nel corso del quale la placca che sprofonda viene progressivamente fusa. La presenza di notevoli spessori di sedimenti marini,tutti imbibiti di acqua, fa sì che il magma prodotto dalla fusione sia ricco in silice(quindi viscoso) e con abbondanti fluidi (vapore acqueo, anidride carbonica). Il vulcanismo dà origine a manifestazioni altamente esplosive.

La tettonica a zolle: zone di compressione Nelle zone di compressione, in cui avviene lo scontro tra due margini continentali, la crosta viene deformata e riscaldata e si formano «magmi di anatessi». Essi risalgono con difficoltà, a causa delle forti pressioni, e possono originare grandi «plutoni».

La tettonica a zolle: zone con colonne ascendenti di materiale caldo Nelle zone in cui giungono in superficie colonne ascendenti di materiale caldo, proveniente dal mantello profondo, si generano rigonfiamenti isolati punti caldi Il magma che alimenta questi vulcani è un magma primario, che si forma nelle zone di contatto tra mantello e nucleo, a causa di un innalzamento di temperatura provocato da anomalie termiche locali.

La distribuzione geografica dei vulcani La distribuzione dei 500 vulcani attivi non è casuale né uniforme, ma tende a concentrarsi in lunghe fasce o catene di edifici.

Proviamo a fare il confronto con la cartina a pag. 239

La distribuzione geografica dei vulcani Si distinguono tre diverse situazioni geografiche cui risultano associati i fenomeni vulcanici: Vulcanismo lungo le dorsali oceaniche Vulcanismo lungo il margine di un continente o lungo catene di isole Vulcanismo in centri isolati (punti caldi) all’interno di aree continentali e di piane abissali oceaniche

Vulcanismo associato alle dorsali oceaniche Le dorsali oceaniche sono catene montuose che attraversano gli oceani, formate da rilievi che si elevano dal fondale, in genere, di 1000÷3000 m. La zona di cresta delle dorsali presenta fratture allungate, lungo le quali si verificano eruzioni sottomarine con emissione di ingenti quantità di lave molto fluide. Una parte considerevole dei vulcani si trova in corrispondenza delle dorsali oceaniche.

Vulcanismo lungo il margine di un continente o lungo catene di isole I grandi vulcani della Terra, si sono sviluppati lungo margini di continenti che sono fiancheggiati da quelle strette e lunghissime depressioni del fondo oceanico, note come «fosse abissali». Alcuni fanno parte di intere catene di isole vulcaniche anch’esse accresciutesi lungo fosse abissali.

Vulcanismo lungo il margine di un continente o lungo catene di isole La maggior parte dei vulcani di questo tipo (più di 300) si localizza in una fascia che corre lungo le coste americane e asiatiche del Pacifico, nota con il nome di «cintura di fuoco circumpacifica».

Vulcanismo in centri isolati (punti caldi) Si tratta di isole o vulcani continentali. Poiché sono vulcani isolati, non connessi con linee di particolare instabilità della crosta sono detti «punti caldi». Sono punti caldi, per esempio, le isole delle Hawaii.

Distribuzione dei vulcani in Italia La maggior parte è localizzata lungo le coste dalla Toscana alla Sicilia. Molti sono ormai estinti come il Monte Amiata e la catena dei grandi complessi vulcanici nel Lazio.

Distribuzione dei vulcani in Italia Altri sono in piena attività come: Etna Isole Eolie Altri sono in fase di riposo come: Campi Flegrei Ischia Vesuvio

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 vulcanico: Dal 1600 ad oggi, la perdita di vite umane a causa di eventi vulcanici è dovuta quasi interamente a sei episodi, riportati in tabella (modificata da Blong, 1984):

Vulcano Anno N° vittime Cause Laki (IslandA) 1783 9.350 Carestia Unzen(Giappone) 1792 14.300 70% frana 30% maremoto Tambora(Indonesia) 1815 92.000 90% carestia Krakatoa(Indonesia) 1883 36.417 90% maremoto Pelèe(Martinica) 1902 29.025 Flussi piroclastici Ruiz (Colombia) 1985 28.000 Valanghe di fango

Rischio = (Danno) x (Pericolosità) 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, e’ una sorvegliata speciale.

Il rischio vulcanico: Cosa fare? Potenziare le reti strumentali (sismologica, magnetometrica, ecc…) Prendere coscienza, in quanto: Vivere con un vulcano non è impossibile, ma bisogna imparare a saperlo rispettare.

L’Etna * Alterna manifestazioni esplosive a colate di lava generando accumuli di piroclasti. Oggi le eruzioni avvengono sia da bocche stabili alla sommità dell’edificio, sia da numerose bocche laterali, lungo le pendici, in corrispondenza di fratture che le mettono in comunicazione con il condotto centrale (200 coni avventizi). La lava è un basalto, abbastanza fluido.

Tornado sull’Etna

E oggi? Nov 2011

Vista aerea del complesso del Cratere di Sud-Est, quello vecchio (Vecchio CSE) a destra e quello nuovo (Nuovo CSE) a sinistra, ripresa il giorno 2 ottobre 2011

Vista aerea del complesso del Cratere di Sud-Est, quello vecchio (Vecchio CSE) a destra e quello nuovo (Nuovo CSE) a sinistra, ripresa il giorno 2 ottobre 2011 guardando verso sud-sudovest. Sono visibili le bocche e fratture eruttive apertesi durante gli episodi parossistici dell'8 e 28 settembre sul fianco settentrionale del Nuovo CSE, la più recente delle quali ha intersettato il fianco del "Levantino", cono sub-terminale formatosi durante gli episodi parossistici del 2000-2001 sul fianco nord-orientale del cono del Vecchio SEC. Al centro in basso la colata lavica emessa la sera del 28 settembre, che ha attraversato la parte alta della frattura eruttiva di maggio 2008. La Bocca Nuova (BN) si trova dietro la cresta in alto a destra. Foto ripresa da Mauro Coltelli, INGV-Osservatorio Etneo (Catania)

23 ottobre 2011 Etna Fontana di lava, nube di cenere, e trabocco lavico dal Nuovo Cratere di Sud-Est

STROMBOLI Lo Stromboli attualmente si trova in uno stato di attività eruttiva persistente, con esplosioni di medio-bassa entità