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I FENOMENI VULCANICI

geologia


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I FENOMENI VULCANICI

I FENOMENI VULCANICI

 

VULCANI, TERREMOTI E ATTIVITÀ ENDOGENA: vulcanesimo e attività sismica sono la testimonianza più drammatica ed evidente che il nostro pianeta è geologicamente attivo, sottoposto cioè all'azione di forse interne di notevole intensità, che trasformano e rendono instabile la crosta terrestre. I terremoti e le eruzioni vulcaniche sono espressioni di processi generati all'interno della Terra, che interessano tutta la litosfera. Lo studio dei vulcani e dei terremoti non ha solo fini teorici: le eruzioni vulcaniche e i terremoti rappresentano un grave pericolo per la vita e le opere dell'uomo e quindi è auspicabile mettere a punto procedure che rendano possibile la previsione e prevenzione di tali eventi.

VULCANI E PLUTONI: MANIFESTAZIONI DIVERSE DI UNO STESSO PROCESSO: con il termine vulcanesimo viene indicata l'emissione attraverso condotti e fenditure sia di fluidi a composizione silicatica (lave), sia di materiali solidi (materiali piroclastici), sia di vapori e gas. Il vulcanesimo è l'aspetto più vistoso del processo attraverso il quale i magmi generano le rocce magmatiche. Il vulcanesimo è una fonte preziosa di in 252e48c formazioni sui magmi e in generale sul processo magmatico.



Nelle zone della Terra immediatamente sottostanti alla crosta terrestre non esiste uno strato interamente fuso da cui provengono i materiali che alimentano i vulcani. Nel suo complesso l'interno della Terra è solido e il magma è presente sotto forma di sacche isolate in regioni circoscritte della crosta o del mantello superiore. Un magma può formarsi a causa di un aumento di temperatura, oppure per una riduzione della pressione. Anche un aumento del contenuto di acqua può facilitare la trasformazione di una massa solida in magma. Variazioni significative di temperatura e di pressione si possono verificare in profondità, nelle regioni instabili della Terra sottoposte all'azione di forze endogene di notevole portata, che deformano la litosfera. In alcuni casi, tali forze provocano fenomeni di distensione, determinano cioè la formazione di grandi fratture che attraversano l'intera litosfera. Nelle zone fratturate la pressione sulle rocce sottostanti diminuisce, perciò i materiali, parzialmente fusi del mantello, possono fondere del tutto, generando un magma primario. In altri casi invece, si creano forze che causano la compressione e lo sprofondamento di vaste regioni della litosfera in cui sono presenti sedimenti ricchi di acqua. In queste zone si ha la produzione sia di magmi primari (magma femico), sia di magmi di anatessi (magma sialico), cioè di magmi che si formano in seguito alla fusione della crosta. In entrambi i casi, all'origine della formazione del magma c'è un processo di fusione parziale di rocce preesistenti. Dal mantello formato di rocce ultrafemiche deriva un magma basaltico, mentre dalle rocce della crosta, di composizione variabile, deriva un magma più sialico.

Una parte dei magmi non riesce a raggiungere la superficie e solidifica in profondità: in tal caso si forma un corpo igneo intrusivo chiamato plutone. In molti casi, la massa del magma risale verso le regioni superficiali della crosta e tende  a concentrarsi in bacini, detti camere magmatiche. La composizione dei magmi può essere molto varia. Indipendentemente dalla sua origine una massa di magma può differenziarsi durante la risalita, sia perdendo parte dei minerali che cristallizzano per primi, sia perché si arricchisce di nuovi componenti.  Possiamo distinguere magmi femici (basso tenore di silice), magmi sialici (elevato tenore di silice), e magmi intermedi (percentuale di silice intermedia). I tre tipi di magma hanno caratteristiche fisiche differenti, le proprietà che influenzano maggiormente il loro comportamento sono la viscosità e la percentuale di acqua e gas presenti. La viscosità del magma è condizionata dal contenuto di silice, più il magma è sialico, maggiore è la sua viscosità. Altri fattori che influenzano la viscosità del magma sono una temperatura elevata (facilita lo scorrimento del magma) e la presenza di bolle di gas (aumentano la viscosità).

à magma femico: caldo, povero di silice e vapore acqueo, poco viscoso

àmagma sialico: freddo, ricco di silice e vapore acqueo, viscoso

Dalla viscosità e dalla temperatura di fusione dei silicati presenti dipende la tendenza dei magmi a generare corpi intrusivi o fenomeni effusivi.

CLASSIFICAZIONE DEI CORPI MAGMATICI INTRUSIVI: i corpi magmatici intrusivi, plutoni, possono avere forme e dimensioni molto variabili e sono sempre circondanti da rocce di altra natura (rocce incassanti), spesso sedimentarie o metamorfiche. Alcuni plutoni hanno forma massiccia; altri di inseriscono tra uno strato e l'altro di rocce sedimentarie, formando strutture allungate, altri ancora attraversano trasversalmente gli starti sedimentari.

àplutone discordante: attraversa trasversalmente una serie di strati sedimentari

àplutone concordante: si inseriscono tra uno strato e l'altro

La classificazione dei plutoni si basa sulla forma, sulle dimensioni e sui rapporti con le rocce incassanti:

àbatoliti: plutoni affioranti di più grandi dimensioni. Si incontrano batoliti granodioritici e granitici nei nuclei di numerose catene montuose e molti costituiscono le radici di rilievi da tempo spianati dall'erosione. possono avere origine diversa: derivano dalla solidificazione di masse di magma provenienti dalle regioni più profonde, ma più spesso derivano da magmi di anatessi che non hanno subito alcun movimento.

àfiloni: corpi tabulari dello spessore di pochi metri. I filoni possono intrudersi tra i piani di stratificazione preesistenti nelle rocce incassanti (filoni-strato, concordanti). Se i filoni tagliano trasversalmente gli strati preesistenti si parla di dicchi (discordanti)



àlaccoliti: plutoni concordanti, con una tipica forma a fungo, che si formano per intrusione di magma lungo piani di stratificazione.

I VULCANI: l'attività vulcanica si manifesta nelle zone della Terra dove grandi fratture e tensioni, causate da movimenti della litosfera, riducono la pressione citostatica e consentono la risalita del magma verso la superficie. La spaccatura della superficie terrestre, prende i nome di vulcano (edificio che si forma in superficie per l'accumulo di tutto il materiale eruttato). Il vulcano è in genere alimentato da una camera magmatica, situata in profondità nella crosta, che comunica con l'esterno attraverso un condotto, o camino vulcanico. Nella camera magmatica, il magma, si accumula e ristagna: alcuni componenti cominciano a cristallizzare, mentre i gas e i vapori tendono  separarsi dal fluido e si raccolgono in prossimità della superficie. L'eruzione, cioè la fuoriuscita del materiale magmatico in superficie, si verifica quando nella camera magmatica si crea una pressione che supera la pressione litostatica. Ciò può accadere in vari modi:

ànella camera magmatica può giungere nuovo magma proveniente dalle zone profonde della litosfera, provocando un aumento della pressione interna

àla pressione litostatica diminuisce perché si creano fratture nella crosta

ài gas con il tempo si separano dal magma, provocando un aumento di pressione

Quando la pressione esercitata dal magma e dai gas supera la pressione litostatica che grava sul condotto, i componenti volatili si espandono e trascinando il magma lungo i condotto e all'esterno.

Le eruzioni vulcaniche non sono continue e possono avvenire con modalità diverse. Le differenze riguardano i prodotti, la durata dell'attività e i meccanismi eruttivi. Il vulcano può eruttare principalmente lava (attività effusiva)  o materiali solidi (attività eiettiva) o gas (attività esalativa). In secondo luogo, si posso alternare periodi di attività a periodi quiete di durata diversa, durante i quali il magma riempie la camera magmatica. talvolta il vulcano resta attivo per un breve periodo e in seguito si esaurisce (attività parossistica). In altri casi, il vulcano continua la sua attività emettendo lave, scorie o vapori per mesi, anni o secoli (attività persistente). Ogni fase eruttiva può essere differente dalla precedente sia per le modalità con cui avviene, sia per i materiali eruttati. Per quanto riguarda i meccanismi eruttivi:

àvulcanesimo effusivo: attività tranquilla, vi sono piccole esplosioni, la lava fuoriesce senza ostacoli e scorre senza difficoltà lungo i fianchi del'edificio vulcanico. I prodotti principali sono frammenti solidi

àvulcanesimo esplosivo: eruzione caratterizzata da esplosioni violente e distruttivi.

Il tipo di attività di un vulcano dipende dai caratteri chimico-fisici del magma, in particolare dalla viscosità e dalla percentuale di vapore acqueo e gas. Dalla viscosità dipende la facilità con cui il magma risale nel condotto: i magmi viscosi si muovono a fatica formando tappi che occludono le vie d'accesso verso l'esterno. I gas sono importanti perché influenzano la mobilità del magma e sono il motore fondamentale delle eruzioni. Quando il magma risale, la pressione diminuisce e il gas tende espandersi occupando un volume che può essere centinaia di volte maggiore di quello originario. Se però i gas non hanno la possibilità di espandersi liberamente e regolarmente, è probabile che a un certo punto si verifichi un esplosione. I magmi femici sono fluidi, scorrono con facilità e durante la risalita liberano i gas che contengono. Essi perciò alimentane vulcani con attività effusiva tranquilla. I magmi sialici e andesitici sono più viscosi, perciò si possono formare tappi densi che ostruiscono i condotti di fuoriuscita della lava. La crosta solidificata e la lava viscosa impediscono la fuoriuscita dei gas. La pressione aumenta fino al momento in cui i gas riescono a vincere la resistenza dei materiali che li sovrastano e liberano il condotto vulcanico. In molti casi l'esplosione che si verifica distrugge la parte alta del condotto vulcanico e i frammenti delle rocce vengono eiettati insieme ai gas e alla lava. I magmi sialici e i magmi andesitici alimentano una attività esplosiva.

I PRODOTTI DELL'ATTIVITÀ VULCANICA: i materiali emessi nel corso di un'eruzione possono essere colate laviche, materiali piroclastici, gas e vapori. Le quantità variano da eruzione a eruzione:

àcolate laviche: composizione basaltica, riolitica o andesitica. Le lave basaltiche derivano da magmi femici, scorrono velocemente e si espandono come veri e propri fiumi intorno alla spaccatura da cui fuoriescono. Si muovono con velocità notevole. A ogni nuova eruzione corrisponde la formazione di un nuovo strato, che si sovrappone a quelli precedenti, ormai solidi. Le lave riolitiche derivano da magmi sialici perciò sono più viscose e lente nello scorrimento. Creano strutture bulbose (cupole, guglie e duomi) che solidificano prima di allontanarsi dal condotto vulcanico. Sono più rare di quelle basaltiche. Le lave andesiti che presentano un comportamento intermedio. Spesso formano strutture bollose, perché liberano con difficoltà i gas e si muovono meno facilmente delle lave basaltiche.




àmateriali piroclastici: frammenti solidi e semisolidi, di composizione e dimensioni variabili, eiettati dal vulcano nell'atmosfera durante una fase di attività esplosiva. Derivano da materiali strappati alle rocce dell'edificio vulcanico, oppure da lave solide che ostruiscono i condotti e vengono frantumate durante un'esplosione. I frammenti sono chiamati piroclasti e sono classificati in base alle dimensioni (polveri, cenere, lapilli, bombe). Quando i frammenti ricadono si formano depositi simili ai depositi sedimentari (caduta gravitativa). I frammenti più pesanti si depositano nei pressi della bocca del vulcano, quelli più fini possono essere portati a distanze anche considerevoli dal vulcano. Quando i frammenti si cementano fra loro si originano rocce piroclastiche. Da ceneri e polveri derivano i tufi vulcanici, mentre da bombe e lapilli derivano brecce vulcaniche. Quando l'esplosione è accompagnata dall'emissione di grandi quantità di gas, i frammenti più fini possono restare in sospensione e originare gigantesche nubi ardenti. Le nubi ardenti scendono lungo i fianchi del vulcano con velocità incredibile. I depositi prodotti da nubi ardenti sono caldi e plastici, perciò si cementano fasci lente originando vaste coltri di rocce piroclastiche sialiche, chiamate ignimbriti.

Talvolta durante le eruzioni esplosive, i materiali piroclastici, mescolandosi con l'acqua producono gigantesche colate di fango chiamate lahars. Rapide colate di fango possono avvenire anche a distanza di anni dall'eruzione stessa. Lahars e nubi ardenti sono chiamate colate piroclastiche. Colate di materiali piroclastici meno dense, dette base-surge si formano quando il magma si mescola con grandi quantità d'acqua, che si infiltrano nel condotto vulcanico.

àgas: variano per tipo e quantità. Il vapore acqueo è il componente principale e può essere miscelato con molti gas: biossido di carbonio (CO2), ossido di carbonio (CO), solfuro di idrogeno (H2S), triossido di zolfo (SO3), biossido di zolfo (SO2), acido cloridrico (HCl), ammoniaca (NH3), metano (CH4). I gas vulcanici si trasformano facilmente, generando sostanze diverse; il triossido di zolfo, a contatto con l'umidità dell'aria, si trasforma in acido solforico. I gas svolgono un ruolo importante nel determinare le modalità con cui avviene un 'eruzione. La pressione che esercitano facilita la risalita e contribuisce alla fuoriuscita del magma, mentre l'attività esplosiva o effusiva dipende dalla loro dalla loro concentrazione e dalla velocità con cui vengono liberati durante il raffreddamento. I gas emessi si disperdono nell'atmosfera e possono essere trasportati a grande distanza.

LE FORME DEGLI EDIFICI VULCANICI: è importante distinguere vulcani ad attività lineare e ad attività centrale.

àeruzioni centrali: i materiali vengono eruttati da un cratere centrale intorno a cui si accresce un edificio vulcanico, detto cono. Dal serbatoio magmatico il magma risale verso la superficie attraverso un condotto principale che alimenta il cratere principale, ma possono essere presenti anche condotti secondari che alimentano altri crateri, detti crateri avventizi.

àeruzioni lineari: il magma fuoriesce da fratture della crosta allungate e strette che possono svilupparsi anche per km. In tal caso intorno alla fessura non si accresce un vulcano con il classico aspetto a cono, perché la lava si espande su ampie superfici, originando ricoprimenti (plateaux) di notevole estensione.

Sia nel caso di attività centrale che lineare la struttura dell'edificio vulcanico è strettamente correlata al tipo di magma emesso e dai meccanismi di eruzione. Soprattutto nel caso di attività centrale, esiste una grande varietà di situazioni, perché, nella maggior parte dei casi, l'edificio viene costruito attraverso una successione di fasi caratterizzate da un'attività intensa. Così spesso si riconoscono nell'apparato vulcanico sia strutture prodotte da attività effusiva sia strutture create da attività esplosiva. Gli edifici più comuni, per qunto riguarda l'attività centrale, sono i vulcani a scudo, gli stratovulcani e i coni di scorie.

àvulcani a scudo: pendii dolci e dimensioni estese. Sono prodotti da attività effusiva tranquilla. Vulcani hawaiani

àstratovulcani: alternano fasi di attività esplosiva a fasi di attività effusiva. L'edificio vulcanico è costituito da strati di lava solidificata, alternati a strati di materiali piroclastici. Sono stratovulcani il Vesuvio e l'Etna

Nella morfologia di un vulcano si possono riconoscere alcuni elementi:

àforme costruite in seguito all'emissione di materiali solidi o fluidi

àforme dovute a eventi distruttivi o di sprofondamento: come crateri, caldere e diatremi







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