1

Il Vulcanismo Campano

2

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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4

Vesuvio e pompei ottimo volcano_movie[1].swfVesuvio.exe

5

• 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. 

6

• 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.

7

8

9

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. 

10

• La successione stratigrafica dei depositi dell'eruzione del 79 d.C. può essere suddivisa in 8 differenti unità eruttive, caratterizzate da differenti distribuzioni areali

11

12

• Distribuzione areale dei depositi da caduta  (in azzurro) e dei depositi da flusso piroclastico (in rosso) dell'eruzione del 79 d.C.

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• Sequenza di depositi dell'eruzione del 79 d.C. in una cava a Terzigno

14•2

Storia eruttiva

tra 30.000 (?) e 20.000 anni:

Formazione del M.Somma

Tra ca.18.000 e 2024 anni fa:

4 grandi eruzioni pinianePomici di Pompei

alternate a una dozzina di eruzioni esplosive medie o piccole

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

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periodi di riposo

a condotto ostruito chiusi da eruzioni esplosive di magnitudo variabile

La storia del Vesuvio è caratterizzata dall’alternanza irregolare tra

periodi di attività persistente

a condotto aperto

e

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….lo stile eruttivo varia da tranquillamente effusivo a

Stromboliano Violento, a esplosivo freatomagmatico

•Fase stromboliana violenta del 1822

Fase freatomagmatica finale del 1906

•Colate di lava del

1760

Quando il condotto è aperto….

17

Quando il condotto è aperto….

March 1944

April 1906

August 1682April 1694May 1698July 1707

May 1737

December 1760October 1767

July 1779

June 1794

October 1822August 1834January 1839

February 1850December 1861December 1868April 1872

2000

1980

1960

1940

1800

1820

1840

1860

1880

1900

1920

1780

1680

1700

1720

1740

1760

1640

1660

"final" eruption (emptying)

"infraperiod" eruption (overflowing)persistent strombolian activity

quiescent

LEGEND

quiescent

si individuano “cicli” di attività

626058565452504846444240400

3

6

9

12

15

18

Na 2

O+

K2O

wt% 1637-1944 activity

1906 eruption

SiO2 wt%

1944 eruption

composizione dei prodotti =

K-tefrite - Kfonotefrite

volumi di magma emesso = 0.01-0.1 km3

18

….sono esplosive, polifasate, in genere caratterizzate da una fase

pliniana principale e fasi iniziali e finali a carattere freatomagmatico

Le eruzioni che segnano a riapertura del condotto dopo periodi di riposo di lunghezza variabile….

Pinatubo 12 Giugno 1991 ore 8.51 Vesuvio, 1631

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10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

10 7

10 8

10 9

hours

Magm

a Disch

arge Rate (k

g/s) white pumicefall

grey pumicefall & flows

phase 2Plinian

phase 3Geothermo-magmatic

phase 4Wet phreatomagm.

phase 1Phreatmagm.

opening

dry surges& flows

wet ashfall & flowss

2 41 81 20 6241812August 24 August 25

unknown timing & MDR

?

?

?

??

?column total collapsecolumn

total collapse?

ash fall

column partial collapsesEU 3fl

caldera collapse

VARIATION WITH TIME OF MAGMA DISCHARGE RATEDURING AD 79 "POMPEI" ERUPTION

20

volumi emessi = 0.2-0.5 fino a >3*109m3

Pliniane

AvellinoP. Campania

Nola

Pompei

Somma V.

Ottaviano

Vesuvius

Caserta

Sarno

C. di Stabia

Sorrento

Salerno

Battipaglia

Nocera Inf. 10

100

0 5 10 15

km

N

5 km

T. delGreco

BASAL PUMICE, CA. 18,000 BP

AvellinoP. Campania

Nola

T. delGreco Pompei

Ottaviano

Vesuvius

Caserta

Sarno

C. di Stabia

Sorrento

Salerno

Battipaglia

Nocera Inf.

Somma V.

10

100

5 km

MERCATO PUMICE, CA. 8,000 BP

Avellino

P. Campania

Nola

T. delGreco Pompei

Ottaviano

Vesuvius

Caserta

Sarno

C. di Stabia

Salerno

Battipaglia

Nocera Inf.

Sorrento

Somma V.

10

100

5 km

AVELLINO PUMICE, CA. 3,500 BPAvellinoP. Campania

Nola

Pompei

Somma V.

OttavianoVesuvius

Caserta

Sarno

C. di Stabia

Sorrento

Salerno

Battipaglia

Nocera Inf.

10

0 5 10 15

km

N

5 km

T. delGreco

AP 2 , CA. 3,000 BP

100AvellinoP. Campania

Nola

Pompei

Somma V.

OttavianoVesuvius

Caserta

Sarno

C. di Stabia

Sorrento

Salerno

Battipaglia

Nocera Inf.

10

0 5 10 15

km

N

5 km

T. delGreco

AP 3 , CA. 3,000 BP

AvellinoP. Campania

Nola

Pompei

Somma V.

OttavianoVesuvius

Caserta

Sarno

C. di Stabia

Sorrento

Salerno

Battipaglia

Nocera Inf.

10

0 5 10 15

km

N

5 km

T. delGreco

AD 472 POLLENA PUMICE

100AvellinoP. Campania

Nola

Pompei

Somma V.

OttavianoVesuvius

Caserta

Sarno

C. di Stabia

Sorrento

Salerno

Battipaglia

Nocera Inf.

10

0 5 10 15

km

N

5 km

T. delGreco

AD 1631

100

Subpliniane

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Evouzione geomorfologica

4 collassi principali durante le 4 eruzioni pliniane

Collassi calderici segnano lo svuotamento di grandi camere

magmatiche superficiali

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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

62605856545250484644424040

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

AP eruptions

Pompeii Pumice

Basal Pumice

Mercato Pumice

Avellino Pumice

472 Pollena eruption

1631 eruption

SiO2

Na 2

O+

K2O

•I depositi pliniani tendono ad avere composizioni a due falde

•I depositi subpliniani mostrano variazioni continue

I depositi di tutte le eruzioni sono caratterizzati da significativi gradienti composizionali

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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”).

Quando il condotto e’ ostruito, la camera continua a crescere fino al verificarsi di un’eruzione (in genere violentemente esplosiva).

SiO2 peso%

3

6

9

12

15

18

1050°

1150°

1000° 900°

1100°

6260585654525048464442

fonolite

tepfrifonolite

fonotefrite

tefrite

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cumulitifemiche

magma moltocristallizzato

alone termo-metamorfico

e idrotermalizzato

rocce incassanti

800 900 1000 1100

tefritetefrite fonol.

fonol.tefriticafonolite

1200 T°C

tempo di crescita

rifornimento periodico di magma fresco 1'-0" 1000 m

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

iniziale giovane

stratificata

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

matura

stratificata

convettiva

interfacciadiffusiva

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

Le camere magmatiche del Vesuvio evolvono da prolate a subsferiche cambiando i tipo di stratificazione composizionale in funzione del volume (e dell’età)

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200015001000500050010001500200025000

5000

10000

15000

20000

anno

79 d.C. "POMPEI" Pliniana

472 d.C."POLLENA" subpliniana

1631 subpliniana

1350 a.C "AVELLINO" Pliniana

a.C d.C.

frequenti eruzioni effusive e stromboliane in condizioni di condotto aperto

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).

Il volume di magma entrato nel sistema vesuviano dopo il 1944 e’ stimato nell’ordine dei 200 milioni di m3.

Alimentazione magmatica

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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.

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.

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IL RISVEGLIO DEL VESUVIO: SCENARIO ERUTTIVO DELL’EVENTO MASSIMO ATTESO A MEDIO TERMINE

fase eruttiva fenomeni durata area

interessata (km2)

Apertura freatomagmatica

- 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)

da minuti ad ore

10-20

Colonna Eruttiva Sostenuta

- 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

ore

200-300

Messa in posto di flussi piroclastici

- 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

ore

50

Lento esaurimento freatomagmatico

- ripetute esplosioni connesse all’interazione magma-acqua nel condotto - ricaduta di cenere e fango; uragani di fango - forti piogge; colate di fango; allagamenti - terremoti isolati

? da giorni a mesi ?

50-100

28

Apertura freatomagmatica

29

Colonna eruttiva sostenuta

Eruzione del 1631Isopache (cm)Fase di colonna sostenuta

30

Colate piroclastiche

31

Lento esaurimento

Simulazioni effettuate sui 4 bacini scelti (spessori massimi con flusso tipo Glenwood 1)

32

BoscorealeTorre del Greco

Portici

Ercolano

S. Sebastiano

Pollena

Sant'AnastasiaSomma Vesuviana

5 km

Napoli

Ottaviano

Terzigno

San Giuseppe V.

Pompei

Torre Annunziata

BoscorealeTorre del Greco

Portici

Ercolano

S. Sebastiano

Pollena

Sant'AnastasiaSomma Vesuviana

5 km

Napoli

Ottaviano

Terzigno

San Giuseppe V.

Pompei

Torre Annunziata

nel 1631

durante glieventi subplinianidurante glieventi pliniani

da modellifisici

h= 0.3 km pend. = 16°h= 1.0 km pend. = 16°}

estensione massima dellecolate e dei surges piroclastici

limiti della Zona Rossa (confini amministrativi )

33

Benevento

Caserta

Sorrento

Nola

Eboli

Pozzuoli

Palma C.

0 7.5 km

NAPOLI

Battipaglia

Salerno

Vesuvio

Pompei

Torre d.Gr.

200

4005 km

300

Avellino

Zona Gialla

collassi attesi dei solai

carico %collassi

200 kg/m2

400 kg/m2

300 kg/m2

7

19

42

34

La propensione è stata valutata utilizzando criteri morfometrici (distribuzione delle pendenze, densità di drenaggio, rapporto di rilievo).

Propensione alla formazione di lahars nei bacini sorgenti ricoperti da piroclastiti sciolte

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level alert state volcano state Civil Defense main actions

6 ERUPTION

IN PROGRESS

maximum

 eruption in progress - That part of yellow zone affected by heavy fallout is

evacuated (within Campania region)

0 NO ALERT

low typical background values - none

1 ATTENTION

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

7AFTER THEERUPTION

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

Table 2 - Scientific alert levels

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37

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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.

39

40

41

• 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. 

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• 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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