Corso di Geomorfologia: Lezione 5Corso di Geomorfologia...

Corso di Geomorfologia: Lezione 5Corso di Geomorfologia: Lezione 5

La morfologia vulcanicaLa morfologia vulcanica

Marco Materazzi

Materazzi M. – Corso di Geomorfologia: Lezione 5 – La morfologia vulcanica

TIPOLOGIA DELLE ERUZIONI VULCANICHE

•Eruzioni centrali o fissurali

•Eruzioni laviche o effusive ed eruzioni esplosive (stratovulcani e vulcani a scudo)

•Vulcanismo di tipo hawaiano, stromboliano, vulcaniano, pliniano, ultrapliniano

•Interazione fra acqua e magma: eruzioni surtseyane eruzioni freatopliniane (seamounts)•Interazione fra acqua e magma: eruzioni surtseyane, eruzioni freatopliniane (seamounts)

PRODOTTI DELL’ATTIVITA’ VULCANICA ESPLOSIVA

•Prodotti piroclastici o piroclastiti o tefra (ceneri, lapilli, bombe)

PRODOTTI DELL’ATTIVITA’ VULCANICA EFFUSIVAProdotti piroclastici o piroclastiti o tefra (ceneri, lapilli, bombe)

•Meccanismi di trasporto e deposizione (caduta piroclastica,colatapiroclastica, surge piroclastico)

•Colate laviche (lave a corde, aa)

•Basalti colonnari

MORFOTIPI VULCANICI

•Duomi vulcanici

•Coni di scorie

•Anelli di tufo, coni di tufo, maar

•Tavolati o plateau vulcanici

•Barrancos•Barrancos

•Lahars

•Caldere


Comportamento eruttivo deimagmi in funzione della lorocomposizione chimica e delcontenuto in gas. I magmibasici e acidi ricchi di gasbasici e acidi ricchi di gasdanno luogo rispettivamente acolate e fontane di lava, e agrandi eruzioni esplosive (A,C). Gli stessi magmi degassati

i igenerano rispettivamenteeffusioni laviche tranquille emessa in posto di corpi laviciviscosi di modesto volume eforte spessore (B, D) (dap ( , ) (Accordi e Lupia Palmieri, 1991,modificato).


SKJALDBREIDUR FERNANDINA

(Islanda) (Galapagos)

MAUNA LOA

(Hawaii)

0 20 km0

Forme e dimensioni dei vulcani scudo di tipo islandese, Galapagos e hawaiano.Forme e dimensioni dei vulcani scudo di tipo islandese, Galapagos e hawaiano.

Sezione schematica di uno stratovulcano costituito da alternanza di livelli piroclastici (puntinato), colate laviche (L)


Sezione schematica di uno stratovulcano costituito da alternanza di livelli piroclastici (puntinato), colate laviche (L)e sill (S) tagliati dal condotto e da dicchi (D) di alimentazione di coni laterali (C).Da McDonald (1972), ridisegnato.

Eruzione surtseyana di un


magma basico. L’interazione tramagma e acqua in prossimitàdella superficie marina generaesplosioni di notevole energiacon conseguente fortegframmentazione del magma eformazione di coni di tufo. Lostesso magma eruttato inambiente subacqueo profondoforma sequenze di prodotti laviciforma sequenze di prodotti lavicispesso con tipiche strutture apillow e materiale vetrosoframmentato (ialoclastiti) (figurapiccola).


A B

ULTRAPLINIANA

80

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i) SURTSEYANA

FREATOPLINIANA

SURTSEYANA

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SUBPLINIANAPLINIANA

ULTRAPLINIANA

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0.1 10 100 1000 10000 1000000

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STROMBOLIANAHAWAIIANA

1

SUBPLINIANA

altezza della colonna eruttivaD (= indice di dispersione) in km2

Classificazione delle eruzioni esplosive in funzione del grado di frammentazione e della dispersione areale deiprodotti piroclastici di caduta (Walker, 1973). Il parametro D indica l’area ricoperta da depositi con uno spessoresuperiore a 1/100 di quello massimo. Il parametro F rappresenta la percentuale di componenti con diametro < 1 mmmisurata in una posizione definita del deposito. B. Illustrazione delle dimensionidelle colonne eruttive per i vari tipi di eruzione definiti nel diagramma di Walker.

Schema evolutivo semplificato dell’apparato di Stromboli L’attività mista effusiva ed esplosiva costruisce uno stratovulcano (1)


Schema evolutivo semplificato dell apparato di Stromboli. L attività mista effusiva ed esplosiva costruisce uno stratovulcano (1)(grigio chiaro) che, in seguito a una o più eruzioni, collassa per dare una caldera (2). Le fasi successive sono caratterizzate da: eruzioniche colmano la caldera (3) (rigato verticale), collasso della parte occidentale dell’isola (4), completa ricostruzione del fianco attraversonuove eruzioni effusive (5) (rigato orizzontale), collasso della Sciara del Fuoco e attività stromboliana attuale (6) (grigio scuro). Lostudio dell’evoluzione di una struttura vulcanica complessa come quella di Stromboli si basa sul rilevamento di terreno finalizzato ali i t d i lit ti i ffi ti d i l ti t ti fi i ll i di id i d i i di di t i d ll’ tti ità t ti i ti driconoscimento dei litotipi affioranti e dei loro rapporti stratigrafici, alla individuazione dei periodi di stasi dell’attività testimoniati, ad

esempio, da paleosuoli, e alla identificazione delle strutture vulcaniche e tettoniche. A causa della discontinuità dei depositi lavici epiroclastici, che può essere primaria oppure conseguente a erosione, è spesso difficile riconoscere con esattezza i rapporti stratigraficitra unità eruttive. Pertanto nello studio dei vulcani complessi si fa uso esteso di datazioni radiometriche per le ricostruzionistratigrafiche. Tali datazioni, tuttavia, forniscono dati poco attendibili nel caso di rocce molto giovani.

1 2 3

4 5 6


Mount Hood, Oregon, and Mount Adams and Mount St. Helens, Washington, September 1994.


Mount Saint Helens – Washington, USA

Ampio cratere (diametro


Ampio cratere (diametro circa 2 km) del vulcano St. Helens formatosi in seguito all’eruzione del 18 maggio 1980 Il cratere contiene1980. Il cratere contiene nella parte centrale un duomo lavico messo in posto durante le fasi finali dell’attività eruttiva Primadell attività eruttiva. Prima dell’eruzione esplosiva il vulcano presentava una forma conica molto regolare; la parte mancanteregolare; la parte mancante del cono, per un’altezza di circa 500 m, fu rimossa nelle prime fasi dell’eruzionedell eruzioneper effetto combinato di un rapido movimento franoso e di una forte esplosione laterale Queste depressionilaterale. Queste depressioni vengono anche denominate caldere da frana (avalanche caldera).

Stratovulcano di Alicudi Isole Eolie L’ampia depressione sommitale riconoscibile dalla rottura del pendio è


Stratovulcano di Alicudi, Isole Eolie. L ampia depressione sommitale, riconoscibile dalla rottura del pendio, è occupata da duomi andesitici dalla tipica forma mammellonare. Le strutture allungate sul fianco SE (a sinistra nella

foto) sono colate laviche andesitiche mediamente viscose emesse dall’area sommitale.

Struttura interna dello stratovulcano di Santorini, Grecia, visibile lungo le pareti dell’ampia caldera centrale. Notare


l’alternanza di colate laviche e depositi piroclastici, e la presenza di dicchi che tagliano la sequenza vulcanica passando, in alcuni casi, ad una giacitura concordante (sill) (foto P. Manetti).




•Eruzioni laviche o effusive ed eruzioni esplosive (stratovulcani e vulcani a scudo)•Eruzioni laviche o effusive ed eruzioni esplosive (stratovulcani e vulcani a scudo)


•Interazione fra acqua e magma: eruzioni surtseyane, eruzioni freatopliniane (seamounts)



M i i di t t d i i ( d t i l ti l t

PRODOTTI DELL’ATTIVITA’ VULCANICA EFFUSIVA

•Colate laviche (lave a corde, aa)•Meccanismi di trasporto e deposizione (caduta piroclastica, colatapiroclastica, surge piroclastico)

( , )


MORFOTIPI VULCANICI

•Duomi vulcanici

•Coni di scorie

•Anelli di tufo coni di tufo maar•Anelli di tufo, coni di tufo, maar


•Barrancos

•Lahars

•Caldere


M t Pi t bMount Pinatubo

Il Monte Pinatubo è un vulcano attivo presso l'isola di Luzón nelle Filippine al confine tra le tre province di Zambales Bataan e Pampanga L'eruzione del giugno 1991 la prima dopo 5 secoli di inattività fu la seconda piùZambales, Bataan e Pampanga. L eruzione del giugno 1991, la prima dopo 5 secoli di inattività, fu la seconda più grande e violenta eruzione del XX secolo. Le previsioni dell'inizio dell'attività eruttiva erano esatte e decine di migliaia di persone furono evacuate dall'area circostante il vulcano salvando molte vite, ma l'area subì numerosi danni a seguito delle colate piroclastiche, il deposito delle ceneri, e in seguito dei Lahar, frane di cenere causate dalle piogge che rimuovevano le ceneri depositatesi Migliaia di abitazioni furono distrutte Gli effetti dell'eruzione furono avvertitiche rimuovevano le ceneri depositatesi. Migliaia di abitazioni furono distrutte. Gli effetti dell eruzione furono avvertiti a livello planetario. Essa iniettò un'enorme quantità di gas nella stratosfera , superiore ad ogni eruzione successiva a quella del Krakatoa del 1883. Gli aerosol formarono uno strato oscurante di acido solforico, nei mesi successivi. La temperatura globale diminuì di mezzo grado Celsius e il buco dell'ozono crebbe sostanzialmente.


Distribuzione mondiale dei prodotti cineritici del vulcano Pinatubo


colata piroclastica surge piroclasticocaduta piroclastica

Rappresentazione schematica dei processi di messa in posto dei depositi piroclastici di caduta, colata e surge, e dei i tti i ti l t fi d i t i tt t tirispettivi rapporti con la topografia dei terreni sottostanti.


Caduta piroclastica, depositi e “bombe”


Pyroclastic Surge: A more energetic and dilute mixture of searing gas and rockdilute mixture of searing gas and rock fragments is called a pyroclastic surge. Surges move easily up and over ridges; flows tend to follow valleys.

Pyroclastic Flow: High-speed avalanches of hot ash, rock fragments, and gas move down the sides of a volcano during explosive eruptions or when the steep edge of a dome breaks apart and collapses. These pyroclastic flows, which can reach 1500 degrees F and move at 100-150 miles per hour, are capable of knocking down and burning everything in their paths.


Pyroclastic surge


Surge deposit


Pyroclastic flow from the S f iè Hill V l (A till )Soufrière Hills Volcano (Antille)


Pyroclastic flow deposit









M i i di t t d i i ( d t i l ti


•Colate laviche (lave a corde, aa)•Meccanismi di trasporto e deposizione (caduta piroclastica,colatapiroclastica, surge piroclastico)

( , )


MORFOTIPI VULCANICI

•Duomi vulcanici

•Coni di scorie



•Barrancos

•Lahars

•Caldere


Strutture a corde di una colata basaltica del Kilawea, Hawaii.


Strutture aa di una colata basaltica recente della rift valley etiopica, nell’area del vulcano Fantallè.


Basalti colonnari del plateau lavico del Fiume Columbia, Oregon, USA.









M i i di t t d i i ( d t i l ti


•Colate laviche (lave a corde, aa)•Meccanismi di trasporto e deposizione (caduta piroclastica,colatapiroclastica, surge piroclastico)

( , )


MORFOTIPI VULCANICI

•Duomi vulcanici

•Coni di scorie



•Barrancos

•Lahars

•Caldere

i i di


Geometria e strutture interne di duomi lavici endogeni con tipiche brecce esterne (zona puntinata), laminazioni

i h l lconcentriche legate al particolare tipo di accrescimento dall’interno per successive iniezioni laviche (linee

i ) f itratteggiate) e fessurazione colonnare radiale più o meno regolare (linee spesse). A. Duomo simmetrico; B. Duomo i i d isimmetrico con depressione

centrale causata dalla contrazione all’interno del condotto. C e D. Duomi

i i i iasimmetrici per scorrimento della lava su superfici inclinate(da McDonald, 1972, ridisegnato).


St tt i t di d d i l t ffi t i i d ll’i l di M l G i N tStruttura interna di un duomo endogeno parzialmente eroso affiorante nei pressi dell’isola di Mylos, Grecia. Notare le strutture laminari concentriche e la fessurazione colonnare divergente (foto P. Manetti).


Coni di scorie (o pomici)I coni di scorie sono piccoli edifici vulcanici monogenici, formati nel corso di eruzioni subaeree di tipo stromboliano, co d sco e so o p cco ed c vu ca c o oge c , o a e co so d e u o subae ee d po s o bo a o,della durata di pochi giorni o pochi anni. Essi sono formati dall’accumulo di frammenti messi in posto secondo traiettorie balistiche nelle immediate vicinanze del centro di emissione. La forma di questi edifici, in pianta, è approssimativamente circolare o, talora, allungata se l’attività che ne determina la formazione si protrae nel tempo, con il centro di emissione che migra lungo una frattura.g g

Attività esplosiva stromboliana e coni di scorie nell’area craterica di Stromboli (Isole Eolie).


Cono di scorie della rift valley etiopica, nell’area del vulcano Kone a nord della città di Nazareth.


Cono di scorie saldate del vulcano Kilawea, Hawaii.


Altro esempio di cono di scorie della rift valley etiopica, nell’area del vulcano Kone a nord della città di Nazareth.


CONI E ANELLI DI TUFO (tuff-cones e tuff-rings)( g )Questi edifici si formano comunemente a seguito di eruzioni freato-magmatiche che determinano la messa in posto el’accumulo per esplosioni successive di depositi da flusso e da surge piroclastico, con una componente ridotta diframmenti messi in posto per caduta, spesso secondo traiettorie balistiche. La durata di tali eruzioni può esserecompresa tra pochi giorni e poche settimante, raramente qualche mese. Coni ed anelli di tufo sono edifici monogenici,p p g p q gcaratterizzati da crateri il cui fondo è situato topograficamente al di sopra della superficie di base dell’edificio. Essisono costituiti da strati di piroclastiti che immergono sia verso l’interno che verso l’esterno del cratere.

Nei coni di tufo il rapporto tra altezza e diametro di base è maggiore rispetto agli anelli di tufo il cratere èNei coni di tufo il rapporto tra altezza e diametro di base è maggiore rispetto agli anelli di tufo, il cratere ègeneralmente più piccolo, il rapporto tra flussi e surges piroclastici è più alto, sono spesso presenti intercalazioni didepositi da caduta, e l’angolo di inclinazione degli strati è di circa 20-25° in prossimità della cresta del cratere. I conidi tufo si formano in aree in cui l’acqua superficiale (di un lago o del mare) si trova al disopra del centro eruttivo.

Tuff cone di Monte Nuovo (Campi Flegrei) Tuff cone di Nisida (Campi Flegrei)


Negli anelli di tufo sono prevalenti i depositi da base-surge, che conferiscono all’edificio una forma menopronunciata, con angoli di inclinazione degli strati molto più bassi rispetto ai coni di tufo. Gli anelli di tufo si formanoquando il magma interagisce esplosivamente con abbondante acqua in prossimità o in corrispondenza della superficiequando il magma interagisce esplosivamente con abbondante acqua in prossimità o in corrispondenza della superficie.Essi sono caratterizzati da volumi di magma eruttati generalmente inferiori rispetto ai coni di tufo.

F t R k St t N t l A E t O (USA)Tuff ring – Arabia Saudita Fort Rock State Natural Area - Eastern Oregon (USA)


Fort Rock State Natural Area - Eastern Oregon (USA)


Maar è un termine tedesco (al plurale Maare) utilizzato per indicare delle strutture poco rilevate, generalmente di forma circolare, il cui fondo depresso rispetto al piano di campagna è occupato da un lago.gSi tratta di caldere di origine idromagmatica, ossia di cavità originate da esplosioni scatenate dal contatto tra magma e acqua di falda. L'acqua della falda profonda (falda freatica), venendo a contatto con il magma in masse consistenti, provoca la formazione di grosse quantità di composti volatili con un potenziale esplosivo di potenza inimmaginabile con conseguenze catastrofiche paragonabili a quelle p p p g g p g qdegli impatti di meteoriti di grandi dimensioni. L'acqua della falda freatica riempie poi la caldera residua formando così il laghetto nel fondo della cavità.

Maar della rift valley etiopica, nell’area del vulcano Kone a nord della città di Nazareth.


Isola di Surtsey, Islanda, formatasi nel 1963-66. La parte affiorante, costituita da un cono di scorie accresciutosi all’interno di un cono di tufo, rappresenta la porzione sommitale di un vulcano sottomarino formato da lave e

ialoclastiti. Il passaggio da lave a cono di tufo e, infine, a cono di scorie riflette la netta diminuzione nel rapporto acqua/magma nel corso dell’eruzione che ha costruito l’isola.

Cratere di esplosione (maar) di Horaro (Green Lake) nei pressi di Debre Zeit regione di Addis Abeba Etiopia Il


Cratere di esplosione (maar) di Horaro (Green Lake) nei pressi di Debre Zeit, regione di Addis Abeba, Etiopia. Il cratere, occupato da un lago, si è formato in seguito ad un’eruzione idrovulcanica ai piedi di un vecchio

stratovulcano il cui bordo calderico, profondamente dissestato, è ancora parzialmente riconoscibile sullo sfondo della foto. Gli strati affioranti lungo le pareti del cratere rappresentano le colate del vecchio stratovulcano e, nella parte superiore i depositi di surge connessi all’attività freatomagmatica responsabile della formazione del maarparte superiore, i depositi di surge connessi all attività freatomagmatica responsabile della formazione del maar.


Randecker maar - Germany


Sezione trasversale di un maar, di un cono di tufo e di un anello di tufo

Maartufo.Da Cass e Wright (1988), modificato.

Cono di tufoCono di tufo

Anello di tufo


Rappresentazione schematica della formazionedi un plateau lavico per ripetute eruzioni fissurali basaltiche.

Formazione di un tavolato lavico monogenico A B I i di ll fl i l


attraverso. A e B. Invasione di una valle fluviale da parte di una colata lavica;C. Inversione di rilievo conseguenteall’erosione delle rocce a minore competenza l i b di d ll l t

A

lungo i bordi della colata.

B

C


Formazione di una caldera conseguente a: A. Eruzione esplosiva di tipo pliniano; B. Svuotamento parziale della camera mag-matica; C. Collasso della parte centrale dell’apparato vulcanicodell apparato vulcanico(da Mac Donald, 1972, ridisegnato).

Gentili B. – Materazzi M. – Corso di Geomorfologia: Lezione 5 – La morfologia vulcanica

Carta topografica dell’isola di Vulcano, Isole Eolie. L’isola è


Vulcano, Isole Eolie. L isola è caratterizzata da due ampie caldere. La più meridionale è quasi completamente riempita da prodotti di eruzioni intracalderiche p odo d e u o aca de c ementre l’altra contiene al suo centro il Cono della Fossa. Questo è un centro piroclastico quiescente con un cratere centrale ben evidente e con una colata lavica linguoide di natura ossidianacea sul fianco settentrionale. Il punto di intersezione tra le due caldere è occupato dal vulcano del Monte Saraceno. La parte più settentrionale dell’isola è formata dall’apparato di Vulcanello che è ppcostituito da uno scudo di tipo islandese di lave basiche tefritiche con sovrastanti piccoli coni piroclastici trachitici. Il contrasto pmorfologico tra lo scudo lavico e i coni piroclastici evidenzia il cambiamento dallo stile effusivo dei magmi fluidi tefritici a quello g qmoderatamente esplosivo dei magmi trachitici.


Flussi lavici attivi il 30 Dicembre 2002 alle 11.30 ora locale (rosso) e il 31 Dicembre 2002 (porpora). Tracciati a partire dalle mappe pubblicate a cura dell' INGV-Catania.


Corpi franosi distaccatisi dalla Sciara del Fuoco il 30 Dicembre 2002 alle 13:15 e 13:22. Tracciati a partire dalle mappe pubblicate a cura dell' INGV-Catania


L'illustrazione mostra l'onda di tsunami in espansione dopo l'entrata in mare della frana. Nota che non si tratta di una simulazione al computer ma solo di una rappresentazione di come le onde potrebbero essersi propagate


Danni provocati dall'onda di tsunami lungo la costa di Scari, Stromboli.

Flusso lavico che entra in mare sotto la Sciara del Fuoco.


Armero, Colombia, destroyed by lahar on November 13, 1985.More than 23,000 people were killed in Armero when lahars (volcanic debris flows) swept down from the erupting Nevado del Ruiz volcano


A pyroclastic flow from the August 7, 1980 eruption stretches from Mount St. Helens' crater to the valley floor below. Pyroclastic flows typically move at speeds of over 60 miles per hour (100move at speeds of over 60 miles per hour (100 kilometers/hour) and reach temperatures of over 800 Degrees Fahrenheit (400 degrees Celsius).


4 April 2009. An impressive lahar carrying glacial sediments continues to flow in Drift River Valley six hours after a Plinian eruption of Redoubt Volcano (Alaska) has triggered it.p ( ) gg


Redoubt Volcano (Alaska). Steaming pyroclastic flow (right) and ash column erupted from the horseshoe-Redoubt Volcano (Alaska). Steaming pyroclastic flow (right) and ash column erupted from the horseshoeshaped crater (left).


Unrestricted Daytime access Daytime access to some areas Daytime transit Controlled access Essential workers

Ashfall and lahars can be significant hazards in all areas, and require appropriate precautions.

Access is permitted from 6:30 am until 5:30 pm. Access gates will be locked at all other times.

Areas will be defined depending on state and location of the volcanic activity.

Boats permitted to travel through the MEZ without stopping from 6:30 am until 5:30 pm.

No access without approval from NDPRAC. Approval considered on a case-by-case basis. Gates

No access apart from MVO and associated staff. Access for essential maintenance only

will be locked at all times.

with approval from NDPRAC. Gates will be locked at all times.

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