I VULCANI - lauracondorelli.it · Vulcanesimo secondario: geyser, soffioni boraciferi, usati...

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Geologia

1. Vulcani

2. Terremoti

3. Elementi di tettonica

4. Teorie della dinamica endogena

I VULCANI I vulcani sono composti da tre parti:

1. Camera magmatica

2. Condotto o camino vulcanico

3. Edificio vulcanico

L'EDIFICIO VULCANICO Gli strato-vulcani: sono formati

da un’alternanza di strati di lava e

piroclasti. Lo strato di lava è

tipico dei vulcani effusivi e lo

strato di piroclasti è tipico dei

vulcani esplosivi. Gli strato-

vulcani hanno quindi un'attività

vulcanica mista.

L'edificio vulcanico, a seconda

della sua forma, può essere di tre

tipi:


Vulcani conici: hanno una forma

stretta, a cono, e hanno i lati concavi.

La camera magmatica è sempre nella

crosta e quindi è superficiale. I

vulcani conici più famosi sono il

Fujiama in Giappone e il Vesuvio.

Focus: la caldera

è una cavità più

grande rispetto

al cratere e si

forma in seguito

ad un’ esplosione

completa del

vulcano, oppure

quando il

vulcano in

seguito ad un

episodio

esplosivo (che ha

svuotato la

camera

magmatica)

sprofonda per

collasso. Si

possono trovare

intorno al

Vesuvio e

nell'isola di

Santorini.

Spesso in tali

casi si origina

successivamente

un cono

parassita, come il

Vesuvio, che

nasce dalla

caldera del

Monte Somma


Vulcani a scudo: hanno una base

ampia, sono poco pendenti, quasi

orizzontali, anche se sono alti quasi

4.000 m, perché nascono dagli

oceani. La loro camera magmatica

è molto profonda e si forma al

limite tra la crosta e il mantello,

dove c'è la discontinuità di Moho.

Spesso il cratere è molto largo ed è

occupato da un lago di lava (disegno

in basso). E’ possibile che durante

l’effusione si manifesti una fontana

di lava.

I vulcani a scudo si trovano

soprattutto nelle isole Hawaii e i più

importanti sono il Mauna Loa, il

Mauna Kea e Kilauea.

L'ATTIVITA' VULCANICA Esistono due principali attività vulcaniche:

Effusiva: è caratterizzata da

colate laviche fluide; sopra il

cratere si possono avere delle

fontane di lava e dentro al

cratere un lago di lava fluida,

(come l'olio) . E’ un’attività

tipica di un magma basaltico,

che origina da zone profonde.

Es: Hawaii, Islanda, Etna (dal

condotto centrale).

Esplosiva: è un'attività che si

manifesta con nubi ardenti

(colonne di fumo sopra il

vulcano) e prodotti

piro(fuoco)clastici(frammenti),

cioè materiale strappato al

vulcano durante l'esplosione.

La lava in questo caso è acida e

si forma da camere magmatiche

superficiali. Un elemento che

caratterizza l'attività vulcanica

esplosiva sono le nubi ardenti,

dovute alla forza esposiva dei

gas contenuti nel magma.

Possono assumere diverse

forme: a cavolfiore, a pino

marittimo.


CLASSIFICAZIONE E PRODOTTI DELLE ATTIVITA'

VULCANICHE

Classificazione tra le attività effusive:

Hawaiana: dà origine ai

vulcani a scudo, la lava è

molto fluida e l'eruzione si

manifesta con colate laviche;

al massimo grado di esplosività

si possono trovare delle fontane

laviche. Spesso nel cratere di

questi vulcani si formano laghi

di lava. E’ un vulcanesimo

tipico di punti caldi (hot spots).

Islandese: è simile a quella

hawaiana, ma non sono

presenti né il camino

vulcanico, né il cratere e la

lava fuoriesce da una fessura

nella crosta. Questo tipo di

attività vulcanica viene sfruttata

dalla popolazione per produrre

energia di tipo geotermico;

infatti si cercano delle bolle di

gas magmatico ad alta

temperatura. Alla fuoriuscita di

quest’ultimo, grazie al suo

calore, viene prodotta energia.

E’ un metodo di energia

rinnovabile.

Stromboliana: è un'attività

mista, il magma è basaltico, ma

tende a solidificare nel cratere,

quindi i vulcani con queste

attività devono avere esplosioni

molto frequenti, altrimenti si

crea un tappo nel camino

vulcanico e di conseguenza

aumenta il grado di esplosività

(come quando si agita la

bottiglia di spumante).


Classificazione delle attività esplosive:

1. vesuviana o pliniana: le esplosioni di

questi vulcani sono sempre due.

Prima fase magmatica: il magma è viscoso,

quindi i gas si accumulano sotto esso finché si

arriva all'esplosione, talmente violenta che

causa lo svuotamento di tutta la camera

magmatica. In questa prima fase vengono

deposti grandi quantità di piroclasti,

soprattutto ceneri, come è successo a Pompei

(79dC). Lo svuotamento della camera

magmatica richiama l'acqua e da qui ha inizio

la seconda fase.

Seconda fase idromagmatica o

freatomagmatica: in questa fase la camera

magmatica si riempie di acqua di mare o di

falda (da qui il nome freatomagmatica). L'acqua

entra nella camera magmatica ad una

temperatura di circa 2.000°, evapora all'istante e

l'evaporazione di questa causa l'esplosione del

vulcano.

Quando il gas esce si liquefa, si mischia alle

ceneri e ai pezzi di vulcano esplosi che si sono

depositati sui lati di esso, così si crea una colata

di fango che si propaga come un onda di fango,

com’è avvenuto per Ercolano.

I vulcani con questa attività provocano una

nube ardente a forma di pino marittimo.

Prodotti dell'attività vulcanica possono essere di tre tipi:

1) Aeriformi o gassosi:

Sono gas che si liberano durante l'attività

vulcanica e possono essere molto pericolosi.

Si tratta di anidride carbonica (CO2), vapori

dello zolfo (SO2, SO3) e vapore acqueo. La

sintesi di CO2 con H2O produce l'acido

carbonico (H2CO3), ma non è pericoloso,

perché è debole; un altro acido debole che si

crea è l'acido solforoso (H2SO3); molto più

dannoso è invece l'acido solforico (H2SO4,

acido forte).

In Camerun nel 1986 la fuoriuscita di gas

accumulati dopo l’estinzione di un vulcano

ha portato alla morte 1700 persone. I gas

sono fuoriusciti da un lago (Nyos) che

occupa l’antico cratere vulcanico.


a) Classificazione delle lave:

b) Basaltiche si dividono in diversi tipi:

Pahoehoe, sig nifica che si può

camminare sopra a piedi nudi, perché la

lava è molto fluida e quando si

solidifica rimane molto liscia. La

pahoehoe ha una varietà chiamata a

corde, la lava quando si solidifica in

superficie e rimanendo liquida sotto,

forma una superficie raggrinzita.

Pillow (cuscini), i

basalti si depositano in

mare e assumono una

forma a cuscino, perché

subiscono contrazioni

da tutte le parti a causa

del raffreddamento

immediato quando

entrano in contatto con

l'acqua.

Colonnare, come

l'Etna, sono colate

basaltiche che quando

raggiungono il mare

formano delle colonne

perpendicolari alla

superficie dell'acqua.

c) Acide, anche di queste ne esistono diversi tipi:

A.A., la lava non si

solidifica uniformemente,

quindi a differenza del

pahoehoe quando si cammina

sopra fa male ai piedi.

Questo tipo di prodotto ha

una varietà chiamata a

blocchi, quando i frammenti

lasciati sono più grossi.


2) Piroclasti Si classificano come le rocce

sedimentarie, cioè in base alle

dimensioni: polveri (Ø <

2mm), ceneri (2mm< Ø<2cm),

lapilli (Ø>2cm). Esistono altri

tipi di piroclasti: le bombe

sono lava che fuoriesce e che si

solidifica in volo; le scorie

sono rocce vulcaniche

vescicolari simili alla pomice,

solo che queste hanno bolle più

grandi; le brecce sono

frammenti piuttosto grossi,

prodotti da eruzioni esplosive.

Queste tre classificazioni sono

un intermedio tra piroclasti e

lava. Esistono anche i tufi ed

essi sono formati da

piroclasti, sia polveri, ceneri e

lapilli.

Eruzioni storiche Santorini, 2° millennio A.C., avamposto

della civiltà minoica (Creta), per anni il loro

declino rimase oscuro, un’ipotesi teorizza che

la fine sia da attribuire ad una gigantesca

esplosione (pari a 100 bombe all’idrogeno),

con deposizione di ceneri fino in Egitto di

spessore 30 metri e maremoto, a causa di

un’eruzione idromagmatica.


Vesuvio, 79 d.c. costò la vita a

Plinio il Vecchio, il 24 agosto

un’altissima colonna di ceneri e

pomici cade su Pompei. Inizialmente

Ercolano si salva, pur essendo più

vicina al Vesuvio, poiché i venti

provenienti da Nord avevano

sospinto i piroclasti a sud verso

Pompei. La fase idromagmatica

seppellisce poi Ercolano sotto una

colata di fango di 30 m.

Etna (1669)

Normalmente non si tratta di un

vulcano molto pericoloso, poiché

quando l’attività è centrale si

manifesta con colate laviche e

fontane di lava, ma ogni cono

laterale è caratterizzato da un solo,

singolo episodio di tipo esplosivo,

che diventa particolarmente

pericoloso quando il cono è posto

a bassa quota. Nel 1669, pochi

anni prima del terribile terremoto

che distrusse la Sicilia orientale,

l’attività nacque da un cono

esploso durante la fase vulcanica

stessa, lasciando 2 colline (Monti

Rossi). La colata lavica è giunta

fino al mare distruggendo alcuni

paesi della cintura etnea,

costeggiando la parte occidentale

di Catania


Vulcanesimo secondario:

geyser,

soffioni

boraciferi,

usati

nell’industria

elettrica per

produrre

energia

pulita, in

Italia a

Larderello,

nel mondo

Parco

nazionale

dello

Yellowstone.


Distribuzione dei vulcani I vulcani sono distribuiti in determinate zone e si è osservato che quelle stesse aree sono interessate

da frequente attività sismica. Principalmente i vulcani sono distribuiti lungo delle catene subaeree

e non, e sono:

Cintura di fuoco circumpacifica: si tratta di una lunga serie di vulcani esplosivi attivi che si

estende ad arco lungo l'orlo dei continenti che si affacciano sull'Oceano Pacifico. Sono un'insieme

di vulcani subaerei che comprende quelli sistemati sul versante occidentale delle Americhe, su

quello orientale dell'Asia e sugli archi insulari del Giappone, delle Filippine e della Nuova Guinea.

Dorsali medio-oceaniche: qui la maggior delle eruzioni sono sommerse e quindi generalmente

inosservate, ma in alcuni casi le sommità dei coni emergono a formare delle isole per l'appunto di

origine vulcanica. Questa catena montuosa sottomarina si estende per più di 40.000 km, di cui

l'Islanda rappresenta l'unico punto emerso. Questi vulcani hanno la lava basaltica, emessa da

fessure centrali (rift valley) .

Dorsale medio-atlantica: fanno parte le isole Azzorre, Canarie, Capo verde e Sant'Elena. Passa

sotto l'Africa e nell'oceano Indiano, formando una y rovesciata.

Dorsale medio-Indiana: passa sotto l'Australia.

Dorsale medio-Pacifica: passa sotto la California.

In tutti le dorsali, si ha un vulcanesimo di divergenza (effusivo), cioè come lin Islanda.

Isole Hawaii: è un vulcanesimo da punto caldo (hot spots), sono dei vulcani a scudo (effusivo).

Zone orogeniche recenti: comprende i vulcani del mare delle Antille, del mar Mediterraneo.

effusiva esplosiva mista

Camera

magmatica

profonda superficiale

Tipo di magma Basaltico (lava fluida) Acido (lava viscosa) Basaltico

Manifestazione

dell’attività

Colate laviche

(eventuali laghi e

fontane di lava)

Nubi ardenti e prodotti

piroclastici

A seconda della fase

(effusiva o esplosiva)

Tipo di vulcano Scudi o plateaux Coni (eventuali caldere) Stratovulcani

Distribuzione Zone di distensione o

hot spots

Zone di subduzione

(fosse) o zone

orogeniche recenti

X


I TERREMOTI

Il terremoto è una liberazione improvvisa di energia potenziale elastica, che si propaga sotto

forma di onde sismiche e calore.

Come si può notare

dall'immagine, possiamo

osservare che nel momento

in cui tiriamo la molla, essa

acquisisce energia

potenziale elastica, e solo

quando la lascio andare,

libera energia.

Ogni corpo rigido è anche

elastico. Il corpo si deforma

parzialmente, mentre si

spezza quando l’energia

potenziale elastica

accumulata è superiore al

limite di coesione

dell’oggetto. Le due

estremità vibrano liberando

l'energia potenziale

accumulata. Il punto di

rottura dipende dalle forze

di coesione tra le particelle

del materiale.

LE ONDE SISMICHE Il punto di rottura si chiama

ipocentro e da qui si

propagano le onde P e S che

vanno in tutte le direzioni.

Il punto della superficie più

vicino all'ipocentro si chiama

epicentro e da questo punto si

propagano le onde di

superficie.


Le onde sismiche possono

essere di tipo P (primarie,

veloci, longitudinali): le

particelle del mezzo vibrano

avanti e indietro, nella stessa

direzione di propagazione

dell’onda.

Tipo S, secondarie, trasversali

(le particelle del mezzo

vibrano in alto e in basso,

oscillando perpendicolarmente

alla direzione di propagazione

dell’onda.

Di superficie (solo

dall’epicentro) e producono i

veri danni.

Le onde di superficie possono

essere di due tipi:

Onde Rayleigh sono onde di

tipo trasversale, simili alle

onde e S le loro particelle

oscillano da destra a sinistra

perpendicolarmente alla

propagazione dell'onda.

Onde Love sono onde di tipo

sussultorio, le loro particelle si

muovono seguendo un'ellisse e

sono molto pericolose, perché

fanno crollare le case.

LA TEORIA DI REID La teoria sui terremoti

venne ideata dallo

scienziato REID nel

1906, dopo il

terremoto avvenuto a

S. Francisco. Il

terremoto è un

fenomeno ciclico che

si manifesta in 4 stadi:

Inter-sismico: tra un

terremoto e l'altro.

Pre-sismico: prima del

terremoto (si vedono

gli elementi topografici

deformati).


Co-sismico: durante il terremoto (l'energia si libera sotto forma di calore e di onde sismiche).

Dall'ipocentro le onde P e S si propagano in tutte le direzioni; dall'epicentro si propagano le onde di

superficie che si propagano lungo la superficie).

Post-sismico: dopo il terremoto (caratterizzata da scosse di assestamento, dette repliche. Questa

fase permette di ripristinare l'equilibrio, dato che non tutta l'energia potenziale elastica si libera con

il terremoto, l'energia che è rimasta si libera tramite queste piccole scosse).

Il terremoto è definito un fenomeno ciclico in quanto la sua forza non si annulla, ma continua

ad agire fino alla successiva rottura.

Subito dopo un terremoto, quando tutta l'energia potenziale elastica è stata liberata, inizia un nuovo

ciclo. Quando l'energia potenziale elastica accumulata è vicino al punto di rottura, sta per avvenire

un nuovo terremoto e gli elementi topografici appaiono deformati.

LE SCALE PER LA MISURAZIONE DEI TERREMOTI Scala Mercalli: misura l'intensità di un terremoto,

cioè i danni che provoca a persone e cose. E' divisa in

dodici gradi a seconda del danno che produce. Un

terremoto di 1° non viene avvertito, al 10° cadono gli

edifici in calcestruzzo e al 12° subiscono danni anche

gli edifici in cemento armato.

Scala Richter: l'energia liberata da un terremoto

dipende dall'energia che si era accumulata nelle masse

rocciose. Tale energia viene valutata indirettamente

con una grandezza chiamata magnitudo, la

magnitudine si calcola tramite la funzione logaritmica

M= log (A/Ao), dove A indica l'ampiezza massima

registrata dal sismografo, Ao (a con zero) indica

l'ampiezza di riferimento. Essa si misura con la scala

Richter, che corrisponde all'intensità liberata dalla

magnitudo. La massima magnitudo registrata

corrisponde a 9,8 nella placca di Nazca, in subduzione

sotto il Cile.

IL SISMOGRAFO


Il sismografo segnala le vibrazioni del terreno: nell'immagine quello a destra registra i movimenti

verticali, quello a sinistra i movimenti orizzontali. La base è solidale col terreno: se il terreno vibra,

vibra anche la base. Anche le altre componenti del sismografo sono solidali col terreno, tranne il

pennino, poiché è collegato alla molla che assorbe le vibrazioni. Si dice, infatti, che il pennino è

inerte.

Tramite questo strumento si ottiene il sismogramma ovvero il grafico del terremoto. Maggiore è il

ritardo fra le onde P e S, maggiore è la lontananza dell'epicentro; questo poiché le onde P e S,

nonostante partano dallo stesso punto, viaggiano a velocità diverse.

Il grafico di

dromocrone:

indica la

distanza

dall'epicentro

una volta

calcolato il

ritardo.

I sismologi usano reti di stazioni

sismografiche per poter

localizzare l'epicentro di un

sisma. Solitamente si usano tre o

più stazioni: su una carta

equidistante si tracciano tre cerchi

con centro nelle tre stazioni di

rilevamento e raggio pari alla

distanza stazione/ipocentro

rilevato. I tre cerchi si

toccheranno in un punto che

corrisponde esattamente alla sede

dell'ipocentro (punto O).


DISTRIBUZIONE TERRITORIALE DEI FENOMENI SISMICI Cintura di fuoco circumpacifica: Oceano

Pacifico, Cile, Patagonia, Argentina,

Messico, California e Isole Aleutine.

Continente Asiatico: Penisola del

Kamchatka, Giappone, Filippine,

Marianne, Indonesia, Giada, Sumatra,

Nuova Zelanda. In questi luoghi i

fenomeni sismici si possono associare ai

fenomeni vulcanici di tipo esplosivo.

Catene orogeniche recenti: Sistema

Alpino Himalayano, Iran, Grecia, Turchia,

Balcani, Alpini, Pirenei e Appennini.

Queste zone sismiche non sono

particolarmente vulcaniche.

PREVISONE DEI TERREMOTI

Esistono due tipi di previsione dei terremoti:

1. Previsione statistica: poichè il terremoto è legato all’accumulo di energia potenziale

elastica, che si origina da tensioni tettoniche, le aree dove si possono verificare i sismi sono

segnalate all’interno di cataloghi sismici.

Individuazione di gap (buco) sismico: dal momento che il terremoto è un fenomeno

ciclico, dopo aver individuato il periodo tipico di una data zona, si tengono sotto

osservazione le zone dove il ciclo non viene rispettato, in particolare quelle dove c’è un

ritardo.

2. Previsione deterministica: si basa sui segnali precursori del terremoto:

Curvatura degli elementi

topografici, significa che in zona si è

accumulata molta energia e si nota,

per esempio, dalla diversa

angolazione di uno steccato.


La dilatanza corrisponde all'aumento del volume delle rocce. Prima che la roccia si rompa, si

creano delle microfratture che si riempiono d'aria, quindi la roccia si dilata.

Diminuzione di velocità delle onde P. Se si osserva dilatanza, si provocano delle piccole

esplosioni in modo da mandare onde P per osservare la loro velocità di propagazione; se la roccia è

compatta, la velocità delle onde P è più veloce, se, invece, queste si propagano meno velocemente

vuol dire che ci sono delle bolle d'aria nella roccia.

Aumento della concentrazione dei gas Radon nelle acque di falda. Il radon è un elemento

contenuto nelle rocce. Se le rocce si rompono, il gas radon viene liberato, e se c'è una falda

acquifera, questo viene concentrato nell'acqua. Non è possibile sapere né dove né quando avverrà la

rottura.

Controllo dei terremoti:

Negli Stati Uniti la faglia di S Andreas

è molto superficiale, il chè permette

un lubrificazione della stessa mediante

iniezione di gas ad alta pressione che

funzionano come i cuscinetti a sfera,

riducendo l’attrito e favorendo il

movimento. In questo modo si tenta di

far avvenire tanti piccoli terremoti, al

posto di uno di grande magnitudine.

Va però detto che l’energia che si

libera in seguito a tanti piccoli

terremoti è poca rispetto a quella che

si libera con un solo terremoto di

grande magnitudine.


In realtà il controllo migliore è

comunque quello di seguire le

norme antisismiche nella

costruzione degli edifici e alcuni

piccoli accorgimenti nel

comportamento.

Credits Sofia Dell’Orco, Nesma El Saka, Chiara Prochilo, NASA,

Wikimedia Commons (Peleg Micaeli, Greg Smith,Hansueli Krapf,

ChrisO, Bernard Cagnon, CC BY-SA, Pastorius 3.0,USGS)

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