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I FENOMENI VULCANICI (da Lupia Palmieri-Parotto, modif. e integrato)

TIPI DI MAGMA[Bosellini] La maggior parte dei magmi che si formano in natura ha composizione basica e prende il nome di magmi primari .I magmi primari derivano da processi di fusione parziale (in genere non oltre il 30%) di rocce del mantello superiore, le cosiddette peridotiti, costituite essenzialmente di olivina e pirosseni, con aggiunta di minerali accessori quali spinello, granato, anfibolo e mica.

Una minoranza di magmi, di composizione aci da , prende il nome di magmi anatettici.I magmi anatettici si generano per fusione parziale di rocce della crosta, per via di un processo chiamato anatessi crostale, che si verifica dove le placche litosferiche si avvicinano l'una all'altra, cioè in corrispondenza dei loro limiti convergenti.

COME SI FORMA IL MAGMADiminuzione di pressione (o decompressione adiabatica, cioè diminuzione della pressione senza perdita di calore, a causa, ad esempio, di veloce risalita di masse del mantello - Bosellini)Una diminuzione di pressione potrebbe essere provocata da una grande spaccatura della crosta terrestre giù fino al mantello. Però le condizioni di pressione confinante, già a pochi chilometri di profondità, sono tali da escludere che una spaccatura possa rimanere aperta a grandi profondità. C'è però un'altra possibilità. Un certo volume del mantello potrebbe cominciare a muoversi verso profondità inferiori, cioè

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verso la superficie terrestre e trovarsi quindi in condizioni di pressione più basse.Questo movimento potrebbe essere causato da moti convettivi all'interno del mantello

Aumento di temperatura (a causa, ad esempio, di un locale innalzamento del gradiente geotermico - Bosellini)Si è parlato per esempio di instabilità del nucleo esterno; questo potrebbe a un certo punto formare una protuberanza, che quindi risulterebbe più calda del mantello circostante provocandone la fusione. Questo è uno dei vari meccanismi che sono stati proposti per spiegare l'origine delle piume (plume), ma ha varie difficoltà.Un'altra possibilità è che l'aumento di temperatura sia provocato dal calore liberato dalla disintegrazione di elementi radioattivi. Torio (Th), uranio (U) e potassio (K) sono elementi radioattivi pre-senti in tutte le rocce, e quindi anche nel mantello, sia pure in bassissime concentrazioni.

Depressione del solidus (cioè dei limiti critici di P e T, a causa dell’introduzione di elementi fondenti come, ad esempio, l’acqua - Bosellini)Una cosa del genere può avvenire nei margini di zolla compressivi, al di sopra della zolla in subduzione La piastra in subduzione porta con sé una porzione di crosta (in generale crosta oceanica, almeno negli archi circumpacifici), e questa consisterà di rocce basaltiche alterate per essere rimaste nell'acqua di mare. L'acqua ha un effetto formidabile nell'abbassare il punto di fusione delle rocce, e il risultato può essere la formazione di un magma

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Fig. 6.3 - (A), il passaggio di un minerale dallo stato solido al-lo stato liquido e viceversa dipende dall'azione combinata di temperatura e pressione. Un ipotetico minerale, indicato con X, che a certe condizioni di temperatura e pressione si trova allo stato solido, può passare allo stato liquido sia per aumento della temperatura sia per diminuzione della pressione. (B), l'aggiunta di acqua a un magma abbassa la temperatura di fusione. Il minerale X, a determinate temperatura e pressione, si trova allo stato solido in condizione anidre (cioè in assenza di acqua) e allo stato liquido in condizioni idrate (cioè in presenza di acqua).

Questo implica che i magmi ricchi di acqua possono avvicinarsi molto di più alla superficie terrestre prima di solidificare e, in definitiva, hanno più probabilità di traboccare sotto forma di lava. L'acqua, come tanti altri componenti, è presente nel magma sotto forma di gas in soluzione e costituisce circa il 90% in volume dei gas disciolti.

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VISCOSITA’ DI UN MAGMA

Viscosità (da “Terra pericolosa”) - Proprietà intrinseca della materia, esprime la resistenza che ogni corpo oppone alle forze che ne vogliono modificare la forma. In un fluido la deformazione corrisponde a un flusso. In un fluido newtoniano, come l'acqua, la velocità di flusso (dv/dz) esprime il tasso di deformazione ed è sempre proporzionale allo sforzo applicato (σ) attraverso un fattore η che è appunto la viscosità: σ = η·dv/dz.

A bassi valori di forza applicata, le lave hanno un comportamento non-newtoniano e sono assimilabili a un'altra categoria di fluidi, detti di Bingham.

Perché i fluidi di questo tipo possano deformarsi (cioè scorrere) occorre superare una soglia minima di sforzo applicato (σ0 = yield strenght = limite di capacità di flusso o limite di plasticità).

Nella maggior parte delle lave la forza di gravità è inferiore a questa soglia σ 0 e perché si formi una colata che scende lungo il pendio del vulcano occorre uno sforzo aggiuntivo che è fornito dalla spinta del magma che esce dalla bocca eruttiva. Questo comportamento fisico della lava ha ispirato gli interventi di controllo delle colate dell'Etna.

La viscosità dei magmi dipende dalla composizione chimica del liquido: aumenta all'aumentare del contenuto in silice (perché si formano forti legami tra il silicio e l'ossigeno) e diminuisce all'aumentare del contenuto negli elementi o sostanze che interrompono questi legami, come i volatili disciolti, gli elementi alcalini, il ferro e il magnesio.

La viscosità inoltre cresce al diminuire della temperatura e all'aumentare del contenuto in cristalli del liquido magmatico. L'unità di misura della viscosità è il poise nel sistema cgs e il

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Pascal secondo (Pa s) nel sistema SI (10 poise = 1 Pa s).

Nella Tabella 3.2 sono riportati i valori delle viscosità a pressione atmosferica per alcuni liquidi comuni e per magmi con diverso contenuto in silice e in acqua.

Si osservi come la viscosità aumenta di vari ordini di grandezza all'aumentare del contenuto in silice del magma (da basalto a riolite) e come l'effetto sulla viscosità dell'acqua dissolta sia molto più forte nel magma riolitico dove vi sono molti più legami silicio-ossigeno interrompibili dall'acqua.

VULCANISMO

VULCANISMO=> risalita dall'interno della Terra, di materiali rocciosi allo stato fuso (magmi), mescolati a gas e vapori, tutti ad alte temperature.

Tali materiali, una volta giunti in superficie, si raffreddano rapidamente e si solidificano oppure si disperdono nell'atmosfera.

I magmi non sono stabilmente presenti in questo o quel settore all'interno del pianeta, ma si formano

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localmente per il verificarsi, nel tempo, di particolari condizioni chimiche e fisiche (come aumento di T, diminuzione di P, arrivo di fluidi)

Il processo di fusione non trasforma istantaneamente in liquido tutto il materiale roccioso coinvolto, ma procede gradualmente, dando origine a un liquido che si separa via via da un residuo refrattario solido (Materiale adatto a resistere ad alle temperature senza subire alterazioni. Tra i minerali, notevolmente refrattaria è l’olivina (silicato di ferro e magnesio), che, soprattutto quando è ricca in magnesio, fonde solo ben oltre i 1500 °C; le rocce del mantello sono ricche di olivina, accanto ad altri minerali (pirosseni) che fondono a temperature molto meno elevate.)

Con buona approssimazione possiamo pensare che materiale in origine molto caldo, ma ancora solido, si trasformi pian piano in una massa di consistenza pastosa, al cui interno si individuano innumerevoli minuscole gocce di magma.

Quando un volume compreso tra il 5 e il 20% del mate-riale originario è ormai fuso, le singole gocce trovano spazi sufficienti per muoversi e fondersi tra loro in una massa fluida continua che, per la sua minor densità nei confronti del materiale circostante, rimasto solido, tende a muoversi verso l'alto.

E’ un fenomeno del tutto analogo al galleggiamento, per cui un cubetto di ghiaccio, spinto sul fondo di un bicchiere d'acqua, appena libero tende a risalire verso l'alto; questo tipo di comportamento dei materiali pre-

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senti all'interno del pianeta rientra nel concetto generale di isostasia, di cui parleremo in modo specifico successivamente. [Per adesso è sufficiente considerare che i materiali della crosta terrestre (che ha uno spessore di alcune decine di kilometri) «galleggiano» al di sopra dei materiali del mantello, più densi. Il termine isostasia indica la tendenza della crosta a raggiungere una posizione di equilibrio, affondando più o meno nel mantello a seconda del suo spessore.]

Il magma può risalire fino in superficie a seguito della iniezione nella camera magmatica di nuovo magma proveniente dagli strati profondi.

La spinta che più frequentemente permette al magma di sboccare all’esterno ha però un'altra causa, i gas . Ogni magma è caratterizzato da un certo contenuto di gas (vapore acqueo, idrogeno, anidride carbonica, acido cloridrico, diossido di zolfo, solfuro di idrogeno, gas inerti e altre sostanze volatili).

Quando la pressione litostatica esercitata sul magma diminuisce, diminuisce anche la solubilità dei gas (legge di Henry: la quantità di gas disciolta in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas in fase gassosa, cioè C = k· p dove C = concentrazione [in termini di quantità disciolta] k = coefficiente di solubilità p = pressione parziale).

I gas che sfuggono al liquido si separano, si accumulano nella parte superiore della camera magmatica ed esercitano una spinta sulle rocce sovrastanti.

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È proprio questa spinta che, superato un certo limite, provoca la frantumazione delle rocce e la creazione di un varco verso l'esterno: il camino (condotto) vulcanico. Con questo evento esplosivo generalmente inizia una eruzione vulcanica.

I gas sono responsabili, oltre che della apertura di un passaggio verso l'esterno, anche del trasporto in superficie del magma.

Dopo l'esplosione, i gas ancora disciolti nel magma si vengono improvvisamente a trovare a una pressione notevolmente più bassa.

Ciò provoca la separazione dal magma e la rapida espansione dei gas.

Nel magma si formano bolle sempre più grandi, che si spostano verso l'alto e trascinano il magma lungo il camino vulcanico fino a farlo traboccare all'esterno.

Il meccanismo eruttivo è esattamente lo stesso di quello, a tutti noto, in base al quale lo spumante e la birra fuoriescono dalla bottiglia quando si toglie il tappo.

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Sezione attraverso la parte più esterna della Terra che mette in evidenza, in modo schematico, un esempio di risalita di magma dal mantello, con produzione di fenomeni vulcanici in superficie. L’esempio si riferisce al vulcano Kilauea.

Tra i 60 e 70 km di profondità la T e la P consentono la fusione parziale delle rocce, che a profondità maggiori, pur essendo ancora più calde, sono ancora completamente solide, a causa delle forti P dovute al carico litostatico. Piccoli volumi di materiale fuso si aggregano pian piano fino a formare masse di magma che, più leggere, risalgono attraverso il mantello sup. e giungono nella crosta, entro cui possono ristagnare più o meno a lungo formando una camera magmatica. Da qui il magma può originare periodicamente una eruzione lungo la verticale. Il movimento del magma in profondità provoca una caratteristica attività sismica (tremori, con Mmax=3-4)

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Il magma emesso in superficie è chiamato lava.

La differenza tra magma e lava consiste nel fatto che la lava è quasi com pletamente priva dei gas che erano contenuti nel magma.

Una volta esaurita l'espansione dei gas che hanno provocato l'eruzione, il condotto vulcanico viene chiuso da magma solidificato.

Quando altri gas provenienti dall'interno della Terra riporteranno la pressione ai valori critici, il fenomeno si ripeterà.

La velocità di risalita di un magma può variare moltissimo e dipende da molti fattori:

a) la maggiore o minore viscosità del magma (che dipende dalla composizione chimica: acida, neutra, basica)

b)il volume di magma che si forma

c) la profondità della zona in cui si origina

d)la temperatura delle rocce attraverso cui risale e così via.

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La risalita del magma può quindi farsi più rapida o rallentare fino ad arrestarsi, per riprendere successivamente

Ad ogni arresto la natura chimica del fuso può cambiare , ad esempio per assimilazione di parte delle rocce con cui viene in contatto.

Se il magma arriva in superficie si innescano i feno-meni vulcanici, con quella molteplicità di forme e di prodotti che si giustificano con le diverse condizioni in cui i magmi possono originarsi in profondità e risalire all'esterno.

LA FORMA DEGLI EDIFICI VULCANICI

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TIPI DI EDIFICI VULCANICIVulcani a condotto centraleLe eruzioni centrali derivano dalla fuoriuscita della lava dal camino vulcanico, per cui l'edificio ha una forma pressoché conica, la cui forma e composizione dipendono dal tipo di lava. Qui di seguito sono descritte le forme in ordine crescente in base alla viscosità e acidità.

I vulcani a scudo si formano quando la lava è basica e viene eruttata tranquillamente dando luogo a veri e propri torrenti di lava, per cui presentano una base molto ampia e i versanti sono poco inclinati, come i vulcani hawaiani. A destra lo schema con un lago di lava Quando c'è un'alternante emissione di lave e prodotti piroclastici, caso tipico di lave abbastanza acide, si origina uno strato-vulcano, con la base relativamente stretta e i pendii abbastanza ripidi, questo perché la lava tende a ristagnare nei pressi dell'edificio. Il Vesuvio e lo Stromboli hanno queste caratteristiche.

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Un caso particolare è la cupola di ristagno, un rigonfiamento che si forma all'interno del cratere quando la lava è molto viscosa.

Quando l'eruzione libera solo prodotti piroclastici si forma un cono di cenere, caratterizzato da pendii molto ripidi e da un'altezza ridotta.(Cono di scorie a Reunion).

Se la lava si solidifica prima di uscire dal camino, forma una spina che può essere sollevata dalla pressione dei gas sottostanti.(Spina prodotta dal vulcano Pelée - isola di Martinica, prima dell'eruzione del 1902).

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A volte può capitare che L'emissione di lava sia così ingente da provocare uno svuotamento della camera magmatica e conseguente sprofondamento dell'edificio vulcanico, perciò si forma una caldera di sprofondamento. In seguito la caldera può essere riempita d'acqua, andando a formare un lago. Ne sono un esempio i laghi di Nemi e di Vico. Le caldere di esplosione si formano quando la lava acida si solidifica nel condotto provocando un tappo che viene fatto saltare, insieme al condotto, dalla pressione dei gas sottostanti.

Vulcani lineariIn corrispondenza delle dorsali sottomarine o di fratture della crosta continentale (come in Islanda), risale direttamente dal mantello superiore lava basaltica molto fluida che si espande su ampie superfici formando, a volte plateau basaltici, dovuti alla sovrapposizione di colate successive.

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TIPI DI ERUZIONECome detto in precedenza, la forma del vulcano e il tipo di attività dipendono dalle caratteristiche della lava, ma anche dalla temperatura di emissione e dalla presenza dei componenti volatili. Per questo si possono distinguere sette tipi principali di eruzioni vulcaniche. Ricordiamo che non è semplice far rientrare un vulcano in una precisa categoria, anche perché può avere eruzioni differenti in diversi momenti della sua storia.

Eruzioni di tipo islandese. L'effusione avviene da fratture della crosta, con emissione di abbondante lava basaltica.

Eruzioni di tipo hawaiano. La lava è basica ed esce da vulcani a scudo, accompagnata da tranquille emissioni di gas senza esplosioni. Sul fondo del cratere si possono formare laghi di lava dai quali a volte sgorgano fontane di lava.I vulcani hawaiani sono PUNTI CALDI.

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Eruzioni di tipo stromboliano. La lava è abbastanza fluida ma tende a ristagnare nel cratere, provocando modeste esplosioni ogni qualche decina di minuti, sotto forma di zampilli di lava, a causa dell'accumulo dei gas. Eruzioni di tipo vulcaniano. La lava andesitica è abbastanza viscosa e tende a formare un tappo solido che intrappola i gas. Quando si liberano c'è una forte esplosione con fuoriuscita di molto materiale piroclastico. Eruzioni di tipo pliniano. Il nome deriva dalla descrizione dell'eruzione del Vesuvio nel 79 d.C. che ha fatto Plinio il Giovane. La lava mediamente acida forma un tappo che esplode dopo un lungo periodo di quiescenza, emettendo una nuvola di ceneri e lapilli che assume la forma di un pino rovesciato. Molti frammenti cadono in forma di pomici.

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Eruzioni di tipo peléeano. Il nome deriva dal monte Pelée, in Martinica. La lava acida, viscosa e non molto calda (600-800 °C) si è solidificata nel condotto per essere poi stata spinta fuori dalla pressione dei gas sottostanti nella forma di spina (h=100-300 m), accompagnata da nubi ardenti, che scendono come valanghe lungo i fianchi del vulcano.

Eruzioni idromagmatiche.Si parla di vulcanismo idromagmatico quando interagiscono magma a modesta profondità e acque di falda; queste passano allo stato di vapore bruscamente e l’enorme pressione così generata può far saltare la colonna di rocce sovrastanti, cui segue una colonna di vapore mista a piroclastiti; dalla base di tale colonna si espande la base surge, una nube densa di vapore e materiali solidi a forma di anello, molto veloce (oltre 150 km/h). L'INDICE DI ESPLOSIVITA' VULCANICA (VEI)

Uno schema di classificazione delle eruzioni semiquantitativo è stato proposto da Newhall e Self nel 1981 e adottato dalla Smithsonian Institution nella compilazione del catalogo mondiale delle eruzioni (Simkin et al, 1981). L'indice prende il nome di "indice di esplosività

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vulcanica" (VEI=Volcanic Explosivity Index) e si basa su una serie di parametri osservabili nel corso di un'eruzione, combinati in maniera tale da fornire una scala di relativa grandezza fra i vari eventi. Lo schema è stato particolarmente pensato per formulare una classificazione dell'esplosività di un'eruzione e quindi non permette un'adeguata classificazione degli eventi puramente effusivi. In basso è riportato lo schema con il quale viene valutato.

Tabella 3.4 - Diversi tipi di osservazioni e di dati che possono condurre a definirel'Indice di Esplosività Vulcanica (VEI)

VEI 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Descrizione generale

Nonesplosiva Debole Moderat

aModerata-

forte Forte Moltoforte Molto forte Molto

forteMoltoforte

Volume prodotti (m0) <104 104-105 107 108 109 1010 1011 1012 >1012

Altezza della colonna (km) <0,1 0,1-1 1-5 3-15 10-25 >25 >25 >25 >25

Descrizione qualitativa "mite" "effusiva” "esplosiva" esplosiva"

severa""severa"

"violenta""violenta" parossist.

parossist. cataclism. terrific. colossale

Tipo di eruzione HawaianaHawaiana-Strombo-

liana

Strombo-liana-

Vulcaniana

VulcanianaSubpliniana

VulcanianaSubpliniana Pliniana

Pliniana-Ultrapli-

niana

Ultrapli- niana

Ultrapli-niana

Durataemissione

continua (ore)<1 <1 <1-6 <1-6 6-12 6-12 >12 >12 >12

Iniezione in troposfera Trascurabile Minore Moderata Signific. Signific. Signific. Signific. Signific. Signific.

Iniezione in stratosfera Nessuna Nessuna Nessuna Possibile Sicura Signific. Signific. Signific. Signific.

Sebbene lo schema sia largamente qualitativo, ha tuttavia il pregio di permettere una stima della "grandezza" delle eruzioni anche basandosi su una semplice descrizione dell'evento. Questo dato è molto importante in quanto, come vedremo, consente di attribuire un ordine di "grandezza" anche ad eruzioni avvenute nel passato.

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VEI 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Descrizione generale

Nonesplosiva Debole Moderat

aModerata-

forte Forte Moltoforte

Molto forte

Moltoforte

Moltoforte

Volume prodotti (m0) <104 104-105 107 108 109 1010 1011 1012 >1012

Altezza della colonna (km) <0,1 0,1-1 1-5 3-15 10-25 >25 >25 >25 >25

Descrizione qualitativa "mite" "effusiva” "esplosiva" esplosiva"

severa""severa"

"violenta""violenta" parossist.

parossist. cataclism. terrific. colossale

Tipo di eruzione Hawaiana

Hawaiana-Strombo-

liana

Strombo-liana-

Vulcaniana

VulcanianaSubpliniana

VulcanianaSubpliniana Pliniana

Pliniana-Ultrapli-

niana

Ultrapli- niana

Ultrapli-niana

Durataemissione

continua (ore)<1 <1 <1-6 <1-6 6-12 6-12 >12 >12 >12

Iniezione in troposfera

Trascurabile Minore Moderata Signific. Signific. Signific. Signific. Signific. Signific.

Iniezione in stratosfera Nessuna Nessuna Nessuna Possibile Sicura Signific. Signific. Signific. Signific.

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PRODOTTI DELL'ATTIVITÀ VULCANICAProdotti liquidiI prodotti liquidi sono le lave.

Le lave basiche, relativamente povere di silice (<52%) e gas, sono molto calde (1000-1200°C) e fluide, per cui si espandono facilmente formando estese colate.Le lave acide, ricche di silice (>66%) e di componenti volatili, hanno una temperatura di 800-1000°C, relativamente più fredda rispetto alle

precedenti. L'elevato contenuto in silice le rende molto viscose e per questo scorrono con difficoltà, ristagnando nei pressi dell'edificio vulcanico. La lava si sposta con una velocità che dipende dalla quantità, dal tipo e dall'inclinazione del pendio. In alcuni casi può superare i 40 km/h. Quando si raffredda assume forme caratteristiche secondo la composizione.

La lava pahoehoe (in hawaiano: ci si può camminare sopra a piedi nudi), tipica dei vulcani hawaiani, si forma quando è molto fluida e si presenta con superfici ondulate e molto levigate, dovute al corrugamento della

pellicola superficiale già consolidata mentre sotto continua a scorrere la lava.

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Se la lava, solida ma ancora plastica, è trascinata da quella sottostante, si arriccia in pieghe e forma la lava a corde (a dx).

La lava a scaglie o scoriacea, in hawaiano “aa” (non si può camminare sopra a piedi nudi), è formata da piccole scaglie dovute al raffreddamento di una massa

mediamente viscosa che rendono la superficie scabrosa e ricca di cavità.

La lava a cuscini (pillow lavas) è costituita da grossi blocchi arrotondati, che si formano durante le eruzioni basaltiche sottomarine. Il magma a contatto con l’H2O consolida rapidamente in superficie, ma all’interno continua a confluire e accumularsi il fluido. In

qualche punto la crosta si rompe e si formano strutture globulari che si ammassano.

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Prodotti aeriformiI prodotti aeriformi sono i gas emessi dai vulcani a causa della degassazione della lava. Il componente volatile più comune è il vapore acqueo, seguito da anidride carbonica, anidride solforosa, monossido di carbonio, composti di azoto, cloro e fluoro. Queste sostanze sono prodotte da vulcani attivi, ma anche da quelli quiescenti o in fase di estinzione. Si veda in proposito il paragrafo sul vulcanesimo secondario.

Prodotti solidiI prodotti solidi dell'attività vulcanica si chiamano materiali piroclastici. Sono i frammenti di lava scagliati in aria dall'eruzione che, generalmente, si raffreddano prima di toccare il suolo. Un tipo di classificazione è legata al diametro delle particelle (classificazione granulometrica).Le particelle dei prodotti piroclastici prendono nomi diversi a seconda delle dimensioni:Bombe hanno dimensioni superiori ai 64 mm. Sono pezzi di magma emessi allo stato fluido. Alcune vengono

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lanciate molto in alto e si raffreddano al contatto con l’aria durante il volo assumendo forme fusiformi; altre cadono al suolo ancora calde e costituiscono, saldandosi tra di loro, strutture chiamate spatter cones. Lapilli sono particelle di dimensioni comprese tra 64 e 2 mm e possono essere cristallizzati o vetrosi. Il termine lapilli è spesso sostituito con pomici o scorie. La differenza fra pomici e scorie è data dalla composizione chimica che si rispecchia anche nel colore, bianco-grigio per le pomici e nero-rosso scuro per le scorie.Cenere è costituita da particelle, per lo più di natura vetrosa, di dimensioni comprese tra 2 e 1/16 di mm.Polvere è costituita da particelle di dimensioni inferiori a 1/16 di mm.(Vulcano islandese Eyjafjallajokull-2010 - traffico aereo e modificazioni climatiche)Quando le ceneri si depositano formano i tufi, mentre le rocce costituite da lapilli e bombe sono dette brecce.

I prodotti piroclastici possono anche essere suddivisi in base ai differenti meccanismi con cui si depositano al suolo dopo l’eruzione.

I prodotti di caduta (fall-products) derivano da lancio diretto dal cratere o ricadono per gravità da una nube pliniana. Ricoprono uniformemente la topografia di un’area e il loro spessore diminuisce regolarmente

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allontanandosi dalla sorgente di emissione. In genere sono stratificati e le particelle presentano spigoli “vivi”, in quanto non abrase da meccanismi di trascinamento.

I prodotti di flusso (pyroclastic-flow) derivano da nubi troppo pesanti per innalzarsi a formare una “colonna” pliniana, in quanto più ricche in particelle solide che in gas, che scorrono lungo i fianchi del vulcano. I flussi piroclastici possono avere velocità molto elevate, anche 100 km/h, e raggiungere distanze fino a decine di chilometri dal centro eruttivo.

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I prodotti di ondata basale (base-surge) si depositano da nubi simili alle pliniane, ma con una direzione prevalentemente orizzontale. Rispetto ai flussi, le nubi dei surges sono più ricche in gas che in particelle solide.

Surges e flussi possono anche essere chiamati genericamente flussi piroclastici e rappresentano, per la loro velocità di propagazione e per l’elevata temperatura, gli eventi più pericolosi associati con il vulcanismo esplosivo.

Colate di fango (lahar - termine indonesiano) – Sono dovute al rilevante accumulo sui pendii dei vulcani di cenere e altro materiale sciolto. La pioggia, i ghiacciai sciolti dall’eruzione o il vapore emesso dal vulcano stesso, possono mobilizzare la massa di materiale. Scendendo verso valle questa può trasportare massi di diverse tonnellate, tronchi d’albero e travolgere tutto ciò che trova lungo il cammino (Nevado del Ruiz-Colombia 1985_30000 vittime --- Sarno 1998).

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MANIFESTAZIONI VULCANICHE CONCOMITANTI O SECONDARIE ALL’ATTIVITA’ PRINCIPALE (MANIFESTAZIONI TARDIVE)

FUMAROLE H2O(g) , CO2, H2S (idrogeno solforato) e altro.

caldissime circa 900 °C, H2O(g) e HCl con sublimazione per brusco raffreddamento dei vapori e formazione di incrostazioni vicino alle bocche di emissione

SOLFATARE H2S viene ossidato dall’aria e si forma S libero, con formazione di incrostazioni e cristalli di S.

MOFETE (fredde) CO2 grotta del cane nel cratere di Agnano

SOFFIONI BORACIFERI tipo geyser, dovuti alle acque freatiche ricche di B che scendono in profondità, si riscaldano e risalgono come vapore (Larderello in Toscana)

GEYSER Il geyser è una tipologia di sorgente di acqua calda che ha delle eruzioni periodiche che creano delle colonne di acqua calda e vapore. La parola geyser deriva da Geysir che è il nome del più noto geyser islandese. I geyser sono una manifestazione del vulcanismo secondario, che si ha

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quando è presente una caratteristica struttura a sifone. In essa ci sono rocce permeabili, nelle quali circola l'acqua, dirette prima verso il basso e poi verso l'alto, circondate da rocce impermeabili, e nelle vicinanze è poi posta una camera magmatica. L'acqua entra nella struttura a sifone ed è riscaldata a causa della vicina camera magmatica, ma la profondità e la conseguente pressione litostatica impediscono che essa diventi vapore. In seguito risale in superficie e, con una pressione minore, l'acqua e il vapore sono liberi di esplodere in getti periodici. Il periodo è dovuto proprio al tempo necessario affinché il sifone si riempia.

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LA DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEI VULCANI

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Vulcanismo effusivo ed esplosivo La distribuzione geografica dell'attività vulcanica non è

né uniforme né casuale. I vulcani si distribuiscono per la maggior parte lungo fasce precise che percorrono la superficie terrestre. Inoltre, i due tipi principali di vulcanismo (effusivo ed esplosivo) hanno una distribuzione geografica diversa.

La manifestazione più imponente del vulcanismo effusivo è associata alle dorsali oceaniche. I magmi di questo vulcanismo risalgono direttamente dal mantello.

Attività vulcanica effusiva è pure quella che si manifesta in corrispondenza dei punti caldi, zone ristrette della su-perficie terrestre con diametri di 100-200 km. Al di sotto dei punti caldi si verifica una continua fusione del mate-riale presente che viene rimpiazzato dalla risalita da grandi profondità nel mantello di colonne di materiale caldissimo.

I vulcani con attività esplosiva sono distribuiti lungo i margini dei continenti o lungo catene di isole che bor-dano le fosse oceaniche. Più del 60% di questi vulcani si trova lungo il margine dell'Oceano Pacifico, dove insieme costituiscono la «cintura di fuoco». Il vulcanismo esplosivo è associato a magmi che provengono dalla crosta continentale, con processi di anatessi.

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I vulcani e l'uomo In Italia esistono numerosi edifici vulcanici concentrati

soprattutto nel Centro-Sud. Molti di questi sono vulcani attivi, quali l'Etna, il Vesuvio e i vulcani delle isole Eolie.

L'estendersi delle aree urbanizzate determina un rischio vulcanico per le popolazioni che vivono nelle immediate vicinanze dei vulcani.

Vulcani presenti nell’area tirrenica, in mare (sottomarini o parzialmente emersi come isole) e lungo le coste.

Per sapere qual è il rischio vulcanico (geologico in s.l.) in una certa zona è necessario, pertanto, conoscere:

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la pericolosità vulcanica dell’area, ossia la probabilità che in un certo intervallo di tempo sia interessata da eruzioni che possono produrre danni;

quali opere costruite dall’uomo vi sono, qual è la loro importanza e vulnerabilità;

quante persone vivono in quella zona e quindi qual è la sua esposizione all’eruzione.

RISCHIO = Pericolosità x Vulnerabilità x Esposizione

(Unesco, 1972, Fournier d'Albe, 1979)

Nelle aree con elevata pericolosità vulcanica ma disabitate, il rischio sismico è nullo. Nelle aree densamente popolate (Vesuvio) e con molte costruzioni, vi può essere un rischio sismico elevato anche in presenza di bassa pericolosità.

Nei confronti dei vulcani con attività esplosiva, l'unica di-fesa è rappresentata dalla prevenzione, con lo studio delle caratteristiche di un'eventuale eruzione di un vulcano (in base all'analisi della sua attività precedente) e con il monitoraggio di alcuni parametri chimici e fisici dell'area sorvegliata, per riconoscere l'avvicinarsi di un'eruzione. Nel caso dei vulcani effusivi, invece, è possibile mettere in atto anche una difesa attiva, durante l'eruzione.

(probabilità di un evento vulcanico)

(edifici vulnerabili) (popolazione)

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Intervento per deviare una colata di lava dell’Etna (1983)