TERREMOTI E VULCANI - Liceo Scientifico A.Bafile
TERREMOTI E VULCANI - Liceo Scientifico A.Bafile
TERREMOTI E VULCANI - Liceo Scientifico A.Bafile
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<strong>TERREMOTI</strong><br />
E<br />
<strong>VULCANI</strong><br />
ALCUNI FENOMENI FISICI CHE SERVONO AL<br />
NOSTRO PIANETA COME MECCANISMI DI SFOGO<br />
DELLE ENORMI ENERGIE CHE SI TROVANO NEL<br />
NOSTRO PIANETA.
I <strong>TERREMOTI</strong><br />
Questi sono una evidente testimonianza della vitalità della terra,<br />
certamente insieme ai vulcani, sono il più appariscente effetto del<br />
fatto che il nostro pianeta è vivo (vedi il flusso di calore) e tutto<br />
ciò è dovuto prevalentemente al movimento che subiscono le<br />
placche (vedi la tettonica delle placche) al di sopra del mantello.
Un terremoto, o sisma, è un'improvvisa vibrazione del terreno prodotta da una brusca liberazione di<br />
energia e tale energia si propaga in tutte le direzioni (come una sfera) sotto forma di onde.<br />
Ma cos'è questa energia? Beh è come immaginare di avere tra le mani un bastone di legno: se si inizia a<br />
piegare esso offre una resistenza al piegamento che si esprime sotto forma di energia elastica; le rocce s<br />
comportano nello stesso modo: cioè se una porzione di roccia inizia a deformarsi, essa offrirà una certa<br />
resistenza (che cambia a seconda del tipo di roccia), ma quando le forze che tengono insieme la roccia<br />
vengono superate da quelle che le deformano allora questa si spezza e si ha un brusco spostamento delle<br />
due parti che rilasciano l'energia che avevano accumulato durante la deformazione e ritornano in uno stat<br />
indeformato. Lo spostamento avviene sia verticalmente che orizzontalmente<br />
Di solito queste rotture, ed i conseguenti spostamenti, si hanno lungo linee preferenziali chiamate faglie,<br />
il punto preciso da cui si propaga il terremoto è detto ipocentro, mentre lo stesso punto, portato in<br />
verticale sulla superficie terrestre, si chiama epicentro. Ma cosa sono queste faglie? Una faglia è<br />
sostanzialmente una frattura nel terreno, profonda anche vari chilometri, lungo la quale avvengono i<br />
movimenti del terreno. Infatti una faglia non è altro che una linea di minore resistenza della roccia<br />
sottoposta a pressioni e quindi la rottura avviene sempre lungo questa linea.In figura accanto la<br />
sequenza di rottura: 1 e 2 piegamento, 3 rottura con rilascio di energia, 4 stabilizzazione nella nuov<br />
forma. Accanto un semplice schema 3D di propagazione delle onde.
Esistono vari tipi di faglie anche molto diverse tra loro, ma tutte hanno in comune il fatto che lungo<br />
quella linea si ha un movimento relativo delle rocce. Interessante è il caso della famosa faglia di<br />
S.Andreas che corre lungo la costa Ovest degli Stati Uniti. Questa è un tipo di faglia trascorrente, cioè i<br />
movimenti del terreno avvengono sempre sul piano orizzontale, (ad esempio un lato va verso Nord<br />
mentre l'altro va verso Sud) e lentamente sta avvicinando la città di Los Angeles a quella di S.Francisco<br />
alla velocità di circa 2 centimetri all'anno. Questo può sembrare un numero molto piccolo, ma in realtà<br />
se pensiamo in tempi geologici (milioni di anni) questo movimento è velocissimo.<br />
Ma torniamo ai nostri terremoti: abbiamo detto che questi si originano perché ad un certo punto la roccia<br />
si rompe lungo una faglia, in profondità, e rilascia tutta l'energia che aveva accumulato per resistere al<br />
movimento. Questa energia si disperde nel terreno dall'ipocentro in tutte le direzioni in forma di onde (in<br />
parte anche sotto forma di calore) che possono essere: onde di volume, cioè che coinvolgono un volume<br />
e quindi in questo caso la terra stessa, e le onde di superficie che si propagano solo sulla superficie della<br />
terra.Le onde di volume si possono ulteriormente dividere anche in onde P cioè primarie (chiamate<br />
anche longitudinali), quelle che arrivano per prime e quindi quelle che viaggiano all'interno della terra<br />
con la velocità più alta (dell'ordine dei 6 chilometri al secondo) e sono anche diverse per il modo di<br />
viaggiare nel terreno.<br />
Attualmente è possibile individuare con molta precisione il punto da cui si è formato un terremoto.
Oltre ad essere le più veloci queste alternativamente comprimano e rilasciano il terreno nella loro<br />
direzione di propagazione proprio come le onde sonore e infatti quando questo genere di onde arrivano<br />
in superficie subiscono una rifrazione nell'aria e possono essere trasmesse all'atmosfera sotto forma di<br />
onde sonore. Poi abbiamo le onde S cioè secondarie (chiamate anche trasversali) perché sono più lente<br />
(infatti arrivano per seconde) e fanno muovere il terreno alternativamente in basso e in alto<br />
trasversalmente alla direzione di propagazione e per loro natura non possono viaggiare nei liquidi.<br />
Come abbiamo detto oltre alle onde di volume abbiamo anche quelle di superficie; queste sono anche<br />
chiamate lunghe perché viaggiano anche per lunghissime distanze e sono molto simili a quelle che<br />
appaiono sull'acqua quando lanciate un sasso; sono questo tipo di onde quelle che causano i danni alle<br />
case e alle fondazioni. Questa energia di solito si scarica con una forte scossa principale, per lo più<br />
preceduta da piccole scosse premonitorie (dette foreshocks) e seguita da una serie di numerosissime<br />
scosse dette repliche. Ma qualche volta i terremoti si possono manifestare direttamente con la scossa<br />
principale e naturalmente sono i più pericolosi. Il rilascio dell'energia dovuta a sforzi agenti sulla<br />
litosfera (l'involucro rigido che ricopre la terra, vedi interno della terra) può anche avvenire con<br />
continuità, cioè i due blocchi sui due lati della faglia possono scorrere delicatamente l'uno accanto<br />
all'altro senza scatti bruschi e senza accumulo di energia, quindi senza provocare terremoti importanti.<br />
I terremoti che sono associati a movimento del terreno lungo le faglie sono i più comuni ma vi sono<br />
terremoti anche associati ai vulcani (vedi vulcani), e alla loro attività (movimento del magma,<br />
sovrapressione dei gas ecc..).In figura una rappresentazione schematica della propagazione delle<br />
onde: nel primo caso di onde P di compressione, sotto onde S di taglio. Sotto la propagazione<br />
delle onde di superficie.
toricamente l'Uomo ha incessantemente cercato di classificare i vari tip<br />
di terremoti.<br />
Quasi tutte le classificazioni si basavano sulla proprietà più evidente :<br />
loro intensità.<br />
n Italia la più nota è La scala Mercalli, inventata da Giuseppe Mercall<br />
nel 1897, basata solo sull'entità e sulla quantità dei danni: cioè quando<br />
vveniva un terremoto si faceva una stima dei danni e in base a questi si<br />
ssegnava al terremoto un determinato valore che va da 1 (nessun danno<br />
solo gli strumenti lo avvertono) a 10 (distruzione totale). Quella di<br />
Mercalli è ormai superata da quella che si basa su valori più oggettivi:<br />
La scala Richter (inventata da Charles Richter nel 1935).<br />
Questa esprime la magnitudo, grandezza che si riferisce alle massime<br />
scillazioni registrate dagli strumenti sismici in opportune condizioni e<br />
da una misura oggettiva dell'energia rilasciata.
Ma voi vi chiederete come si fa a misurare le onde sismiche di superficie con uno<br />
strumento che appoggia sulla terra, se poi tutta la superficie stessa si muove ?<br />
Per superare questo problema si usa il sismografo. Un sismografo è uno strumento<br />
formato da un rotolo di carta e di un "pennino" che scrive sulla carta sul rotolo. Il trucco è<br />
che il pennino è tenuto sospeso da una molla che fa mantenere al pennino la stessa<br />
posizione, mentre durante il terremoto il rotolo di carta andrà su e giù seguendo i<br />
movimenti del terreno. Il pennino sta più o meno nella stessa posizione perché la molla, a<br />
cui è attaccato, assorbe i movimenti del terreno e non li trasmette a questo.
Grazie a questi strumenti, e agli stessi terremoti, gli esperti possono studiare l'interno del<br />
pianeta e vedere cosa c'è al di sotto della crosta sulla quale viviamo (infatti non si può<br />
sapere nulla direttamente visto che nessuno è mai andato nel centro della terra e anche le<br />
più moderne tecniche di perforazione petrolifera non consentono di andare a profondità<br />
maggiori di 10- 15 Km, e si è anche potuto dividere l'interno della terra in varie parti<br />
come la crosta, il mantello e il nucleo (ma questo è un altro argomento, vedi l'interno<br />
della Terra). In figura sopra due tipi di sismografo utilizzati, il primo misura i<br />
movimenti verticali, il secondo quelli orizzontali, e accanto un esempio di<br />
sismogramma con l'arrivo, in tempi diversi, dei diversi tipi di onde sismiche
Un terremoto, se l'epicentro (il punto sulla superficie posto sulla verticale dell'ipocentro) è nel<br />
mezzo al mare allora si avrà come risultato un maremoto (chiamato anche tsunami). Molti di<br />
questi sono provocati da un improvviso movimento verticale del fondo del mare e si formano<br />
delle onde sulla superficie (come quando vi gettate un sasso) molto grosse che possono viaggiare<br />
ad una velocità dai 500 ai 1000 Km all'ora. Quando delle onde del genere arrivano vicino alle<br />
coste si alzano (perché diminuisce la profondità del mare) fino ad altezze di 40 metri e oltre. Il<br />
maremoto generato dal terremoto del Cile nel 1960, oltre a distruggere tutti i villaggi lungo 800<br />
Km di costa, percorse 17.000 Km di Oceano Pacifico e arrivò in Giappone dopo circa 22 ore e<br />
provocò notevoli danni.<br />
Quindi per concludere si possono considerare i terremoti come lo strumento con il quale la terra<br />
cambia forma e si evolve, i monti crescono e si innalzano, le valli si aprono; insomma i terremoti<br />
dimostrano che il nostro pianeta è " vivo" e in continua mutazione (vedi il flusso di calore).<br />
Nella figura sopra, uno schema di propagazione di onde causate da un maremoto. Più<br />
diminuisce la profondità del fondale e più la cresta dell'onda si alza.
<strong>TERREMOTI</strong><br />
Movimento brusco e rapido che si<br />
manifesta sulla superficie terrestre con<br />
una serie di scosse dovute alle onde<br />
sismiche originatesi in un punto più o<br />
meno profondo della crosta terrestre o<br />
del mantello dove è avvenuta<br />
un'improvvisa rottura.
IPOCENTRO<br />
L'ipocentro è il punto all'interno della Terra dove ha inizio<br />
la fratturazione e lo scorrimento dei blocchi rocciosi. La<br />
rottura provoca il rilascio dell'energia accumulata. In<br />
superficie, in corrispondenza dell'ipocentro si trova<br />
l'epicentro.
EPICENTRO<br />
Di solito queste rotture, ed i conseguenti spostamenti, si<br />
hanno lungo linee preferenziali chiamate faglie, e il punto<br />
preciso da cui si propaga il terremoto è detto ipocentro,<br />
mentre lo stesso punto, portato in verticale sulla superficie<br />
terrestre, si chiama epicentro
DEFORMAZIONI PLASTICHE E<br />
RIGIDE<br />
Le deformazioni di tipo plastico sono quelle che<br />
modificano la forma, e a volte la struttura della roccia, ma<br />
senza che questa subisca delle rotture. Questo processo<br />
quindi "piega" le rocce, un po' come si piega una barra di<br />
ferro. È questo tipo di deformazione che da vita al<br />
fenomeno delle pieghe. Tutti i tipi di roccia possono essere<br />
interessati da pieghe, ma i risultati di tali piegamenti si<br />
notano più facilmente in rocce sedimentarie che per la loro<br />
particolare geometria costituita da strati sovrapposti<br />
aiutano l'osservatore ad individuare l'andamento curvilineo<br />
della deformazione (vedi figura in alto a sinistra).
Piega sinforme coricata<br />
Dyfed, Galles.
PIEGHE<br />
La struttura base di una piega è composta dai fianchi che unendosi<br />
formano la cerniera; la retta che passa lungo la cerniera è chiamata<br />
asse della piega ed individua l'immersione della piega stessa (l'insieme<br />
degli assi di una piega costituisce il piano assiale.<br />
Dalla disposizione dei fianchi si può risalire all'entità dello sforzo che<br />
ha formato la piega; infatti un piccolo sforzo darà vita a pieghe quasi<br />
piatte con i fianchi molto aperti (piega lieve), ma più lo sforzo<br />
applicato è grande e più i fianchi della piega saranno vicini, cosi si<br />
passa da pieghe lievi, a pieghe aperte, chiuse, strette ed isoclinali nelle<br />
quali i fianchi della piega sono paralleli.<br />
Le pieghe in cui gli strati sono incurvati verso l'alto si dicono<br />
sinclinali, mentre quelle con gli strati verso il basso sono chiamate<br />
anticlinali (dipendendo sull'età degli strati che si trovano nel nucleo<br />
della piega, si distinguono anche le anticlinali sinformi e le sinclinali<br />
sinformi). Accanto uno schema che illustra l'immersione degli assi<br />
delle pieghe.
P<br />
I<br />
E<br />
G<br />
H<br />
E
LA DEFORMAZIONE<br />
ELASTICA<br />
La deformazione elastica è quel genere di deformazione<br />
attraverso il quale la materia si deforma solo nel momento<br />
della spinta e quando questa viene meno torna nel suo stato<br />
iniziale senza aver subito alcuna modificazione. Questo<br />
tipo di deformazione in realtà si osserva raramente in<br />
natura poiché noi vediamo e studiamo i risultati della<br />
deformazione e non mentre questa avviene, inoltre<br />
materiali completamente elastici non esistono in natura.
DURANTE UN TERREMOTO<br />
Se sei in casa... Mettiti al riparo sotto un tavolo per proteggerti dalla caduta di<br />
calcinacci o con le spalle poggiate contro le pareti portanti. Non percorrere le<br />
scale. Non uscire dall'edificio, potrebbero cadere vetri, calcinacci, cornicioni. Non<br />
usare l'ascensore Stai lontano dalle finestre e dalle pentole sul fuoco.<br />
Se sei a scuola... Mettiti sotto un banco. Cerca di fare coraggio a chi ti sta vicino.<br />
Non correre fuori dell'edificio. Ricordati delle informazioni ricevute quando in<br />
classe avete affrontato l'argomento protezione civile Se sei allo stadio, cinema,<br />
tra la folla.... Stai calmo e non muoverti, soprattutto, non cercare di<br />
scappare. Ricordati che il maggior pericolo è rappresentato dal panico. Se ti trovi<br />
immerso nella folla che scappa, stringi le braccia davanti allo stomaco per<br />
garantirti il respiro e proteggere la cassa toracica.<br />
Dopo la scossa... Se incontri persone in preda a crisi di paura o leggermente ferite,<br />
ciechi, handicappati, innanzitutto contatta le strutture di protezione civile, poi<br />
cerca di consolare le persone più bisognose. Collabora attivamente con le forze<br />
preposte all'emergenza. Riferisci loro ogni notizia certa di incendi, crolli e persone<br />
ferite. Non usare inutilmente il telefono; le linee telefoniche devono essere<br />
utilizzate solo da chi ha bisogno di un'ambulanza o dei Vigili del Fuoco.
I <strong>TERREMOTI</strong> SONO<br />
DIVISI<br />
GENERALMENTE IN<br />
TRE TIPI DIVERSI
Terremoti d’assestamento: se una<br />
cavità sotterranea sprofonda<br />
improvvisamente può provocare<br />
delle scosse d’assestamento talvolta<br />
assai violente, ma in un’area assai<br />
limitata;
Terremoti d’origine vulcanica:<br />
anch’essi possono provocare effetti<br />
catastrofici che precedono e<br />
accompagnano le eruzioni<br />
vulcaniche.
Terremoti d’origine Tettonica: sono i<br />
più temibili, a causa delle vaste aree<br />
che interessano. Si verificano per<br />
assestamento della crosta terrestre<br />
dove non è ancora stato raggiunto un<br />
equilibrio tra i vari punti della terra.
LE PLACCHE<br />
Fino all'inizio del novecento i geologi erano convinti che i<br />
continenti e i bacini oceanici fossero forme stabili e<br />
immobili della superficie terrestre, ma nel corso degli<br />
ultimi decenni una grande quantità di nuove informazioni e<br />
dati ha contribuito a mutare radicalmente la nostra<br />
interpretazione circa l'attività della Terra e i conseguenti<br />
fenomeni che osserviamo sulla sua superficie (vulcani,<br />
terremoti ecc…). Adesso interpretiamo la crosta non più<br />
rigida ma anzi formata da circa 20 zolle, o placche, di cui<br />
le maggiori sono sei: quella africana, quella euroasiatica,<br />
quella pacifica, la zolla nordamericana, quella<br />
dell'sudamericana e infine quella antartica.
Tutte queste placche poggiano sul mantello, che non è un<br />
substrato rigido e quindi permette un certo movimento alle<br />
zolle. L'idea che i continenti, in particolare il Sud America e<br />
l'Africa si potessero fare coincidere a formare un unico<br />
continente, era già stata fatta presente nel 1858 da Antonio<br />
Pellegrini ma senza nessuna base scientifica se non il fatto<br />
che le coste di queste due placche potevano coincidere in<br />
modo quasi perfetto. Ma si deve al metereologo Alfred<br />
Wegener il merito di presentare l'idea della deriva dei<br />
continenti (1915) accompagnata da una serie di prove ed<br />
osservazioni; ipotizzò che un tempo fosse esistito un<br />
suprecontinente, che chiamò Pangea, e questo circa 200<br />
milioni di anni fa avesse iniziato a frammentarsi in pezzi più<br />
piccoli che sono andati alla "deriva" verso le posizioni attuali.
COME SI FA A MISURARE<br />
I <strong>TERREMOTI</strong>?<br />
Per superare questo problema si usa il sismografo. Un sismografo è uno<br />
strumento formato da un rotolo di carta e di un "pennino" che scrive<br />
sulla carta sul rotolo. Il trucco è che il pennino è tenuto sospeso da una<br />
molla che fa mantenere al pennino la stessa posizione, mentre durante<br />
il terremoto il rotolo di carta andrà su e giù seguendo i movimenti del<br />
terreno. Il pennino sta più o meno nella stessa posizione perché la<br />
molla, a cui è attaccato, assorbe i movimenti del terreno e non li<br />
trasmette a questo.
Grazie a questi strumenti, e agli stessi terremoti, gli esperti<br />
possono studiare l'interno del pianeta e vedere cosa c'è al di<br />
sotto della crosta sulla quale viviamo (infatti non si può<br />
sapere nulla direttamente visto che nessuno è mai andato nel<br />
centro della terra e anche le più moderne tecniche di<br />
perforazione petrolifera non consentono di andare a<br />
profondità maggiori di 10- 15 Km, e si è anche potuto<br />
dividere l'interno della terra in varie parti come la crosta, il<br />
mantello e il nucleo
QUALI SONO LE SCALE<br />
PER MISURARE I<br />
<strong>TERREMOTI</strong>?
SCALA MERCALLI<br />
1° grado : strumentale – registrata solo dai sismografi<br />
2° grado : leggerissima – avvertita solo da persone particolarmente sensibili<br />
3° grado : leggera – avvertita da persone a riposo, soprattutto ai piani alti<br />
4° grado : mediocre – avvertita anche camminando, oscillazione di oggetti<br />
appesi<br />
5° grado : forte – risveglio di persone che dormono, suono di campane, cadute<br />
di oggetti<br />
6° grado : molto forte – lievi danni agli edifici, oscillano gli alberi<br />
7° grado : fortissima – allarme generale, crepe nei muri, caduta di intonaci<br />
8° grado : rovinosa – caduta di camini, gravi danni agli edifici<br />
9° grado : disastrosa – crollo di alcuni edifici, rottura di condutture, crepe nel<br />
terreno<br />
10° grado : disastrosissima – crollo di molti edifici, rotaie piegate, grandi<br />
crepacci nel suolo, frane<br />
11° grado : catastrofica – pochi edifici superstiti, ponti distrutti, tutti i servizi<br />
(ferrovie, condutture, cavidotti) fuori uso, grandi frane, inondazioni<br />
12° grado : grande catastrofe – distruzione totale, oggetti scagliati in aria,<br />
sollevamenti ed abbassamenti del suolo ad onde
SCALA RICHTER<br />
Tale scala non ha divisioni in gradi, limiti inferiori, (se non<br />
strumentali) e superiori. La valutazione dell'energia<br />
liberata da un sisma è associata ad un indice, detto<br />
magnitudo, che si ottiene rapportando il logaritmo<br />
decimale dell'ampiezza massima di una scossa e il<br />
logaritmo di una scossa campione. Lo zero della scala<br />
equivale ad una energia liberata pari a 105 Joule. Il<br />
massimo valore registrato, è stato di magnitudo 8.6<br />
equivalente all'energia di 1018 J.
I <strong>VULCANI</strong><br />
'è un'isola piccola piccola pochi chilometri a nord della Sicilia che ha<br />
dato il nome a tutti i vulcani del mondo: l'isola di VULCANO.<br />
econdo gli antichi greci era su quest'isola che il Dio Vulcano abitava<br />
e lavorava nella sua mitica fucina. L'isola di Vulcano fa parte di uno<br />
degli arcipelaghi più spettacolari del pianeta: L'arcipelago delle isole<br />
Eolie. Un arcipelago formato da sette distinte isole vulcaniche :<br />
Alicudi, Filicudi, Panarea, Lipari, Salina, Stromboli e Vulcano. Ma<br />
cosa sono i vulcani, come si formano, quali sono i meccanismi delle<br />
loro eruzioni?<br />
Nello schema accanto le diverse tipologie di vulcanismo
Da molti anni l'uomo si interroga su queste domande e già nel 79 d.c. Plinio il Giovane descrisse in due lettere a<br />
Tacito l'eruzione del Vesuvio che provocò una delle più famose catastrofi naturali della Storia, quella di<br />
Ercolano e Pompei. Plinio il Giovane trasformò queste due lettere in una decrizione estremamente dettagliata dei<br />
fenomeni vulcanici da lui osservati tanto che molti dei termini scientifici usati oggi in materia di vulcanologia<br />
derivano e traggono ispirazione da questo inestimabile manoscritto. Anche nella classificazione che ad oggi<br />
viene usata per distinguere i diversi tipi di vulcani, introdotta dal geologo francese Lacroix nel 1908, si usano<br />
alcuni termini di Plinio il Giovane.<br />
Da Plinio il Giovane le Scienze delle Terra hanno fatto molta strada fornendo teorie ormai dimostrate sullo<br />
sviluppo e sulla natura dei vulcani e dei loro prodotti eruttivi. In realtà ancor'oggi non siamo in grado di avere<br />
certezze sulle modalità di innesco di un'eruzione.<br />
Comunque quasi tutte le numerose teorie a riguardo si basano sul trasporto gassoso (più o meno quello che<br />
succede quando si apre una bottiglia di champagne).<br />
Un vulcano è la via attraverso la quale il materiale fuso, chiamato magma, dall'interno della Terra arriva in<br />
superficie, trabocca all'esterno e si faffedda formando la roccia effusiva chiamata generalmente lava. Nel corso<br />
di tale movimento porzioni di magma possono rimanere intrappolate entro la crosta e non raggiungere mai la<br />
superficie. In questo caso si raffreddano e formano roccia solida all'interno della crosta stessa, dando origine alle<br />
rocce plutoniche o intrusive. Se queste porzioni intrusive sono di grandi dimensioni prendono il nome di<br />
batoliti (vedi rocce ignee). Vediamo che magmi diversi (per composizione chimica, per temperatura o per<br />
contenuto in gas), che fuoriescono in situazioni geologiche diverse (sul fondo del mare, o dopo aver attraversato<br />
la crosta oceanica o quella continentale), danno origine a differenti tipi di eruzioni; queste a loro volta, a<br />
secondo del modo di come avvengono, danno origine a diversi prodotti vulcanici e a diversi vulcani.
Tra i fattori che determinano la natura di<br />
un'eruzione, quelli principali sono: la<br />
composizione chimica del magma, la sua<br />
temperatura e la quantità di gas disciolti in<br />
esso. I primi due controllano<br />
principalmente la mobilità del flusso di<br />
magma, chiamata più precisamente<br />
viscosità; quanto più questo è viscoso<br />
tanto maggiore è la sua difficoltà a<br />
muoversi e scorrere. Una delle differenze<br />
composizionali che più determinano<br />
differenti viscosità e quindi differenti tipi di<br />
eruzioni è la quantità di silice (SiO2).
I magmi si differenziano quindi in due grandi categorie:<br />
quelli poveri di silice (detti anche basici) che danno origine alle rocce mafiche,<br />
come il basalto, costituite per circa il 50% di silice<br />
quelli ricchi di silice (detti acidi), contenenti oltre il 70% di silice, che che danno<br />
origine alle rocce sialiche, come i graniti e il loro corrispettivo effusivo le rioliti (veid<br />
anche le serie magmatiche).<br />
La maggiore viscosità deriva da un maggior contenuto in silice in quanto questa<br />
innesca, durante la risalita e il relativo raffreddamento, la cristallizzazione di un tipo<br />
di minerali, i tectosilicati, che per la loro stessa struttura ostacolano il flusso (vedi<br />
minerali).<br />
Un maggior contenuto di gas al contrario favorisce la fluidità del magma.<br />
I principali gas contenunti in un magma sono sempre gli stessi, ovvero:<br />
H2O, CO2, CO, H2, H2S idrogeno solforato e HCl.<br />
Accanto un confronto tra i due tipi di vulcano. Sotto una fontana di lava lungo<br />
una fessura, durante una fase d'attività del vulcano Kilauea, Hawaii, accanto<br />
una "nube ardente" che scende lungo le pendici del vulcano Ngauruhoe,<br />
Nuova Zelanda, durante una eruzione nel 1974.
Quando il magma raggiunge una zona prossima alla superficie la pressione di confinamento,<br />
che le rocce intorno forniscono, diminuisce notevolmente e questo provoca una liberazione dei<br />
gas che prima erano disciolti nel magma.<br />
Nei magmi sialici, a causa dell'alta viscosità, la fuoriuscita dei gas avviene sempre in modo<br />
violento tanto che le eruzioni di questo tipo sono sempre esplosive e distruttive. Il magma<br />
mafico al contrario, grazie alla bassa viscosità, favorisce una emissione gassosa sempre calma.<br />
Alcuni esempi possono essere le eruzioni dell'Etna, o quelle delle Hawaii, alimentate da<br />
magmi basaltici (vedi serie magmatiche), che sono relativamente tranquille mentre quelle di<br />
vulcani come il Vesuvio sono invece di tipo esplosivo catastrofico. Le caratteristiche di una<br />
eruzione vulcanica hanno conseguenze anche sulla struttura che lo stesso vulcano assume via<br />
via nel tempo. Un cono vulcanico ben definito è infatti una prova di eruzioni di magmi mafici.<br />
Nella figura accanto uno schema dell'evoluzione dell'Etna ricostruita attraverso una<br />
serie di sezioni geologiche riferite a vari momenti della storia di questo vulcano multiplo.<br />
(Scienze della Terra, Tarbuk, Ed. Principato). Sotto una parte del "batolite" (corpo<br />
igneo intrusivo) della Sierra Nevada, che si estende per circa 40 Km e si è formato circa<br />
130 milioni di anni fa.
Se guardiamo la distribuzione dei vulcani nel<br />
mondo, notiamo che questa segue un certo<br />
ordine. La maggior parte di essi infatti si trova<br />
in corrispondenza dei contatti tra le varie<br />
placche che formano la crosta, e in particolare<br />
lungo i margini di subduzione (dove una palcca<br />
sprofonda sotto l'altra, vedi la tettonica delle<br />
placche). Alcuni invece si possono trovare<br />
lontani da questi margini attivi, come quelli<br />
dell'arcipelago delle Hawaii, che sono associate<br />
agli hot spots , fessurazioni della crosta<br />
attraverso le quali il magma risale direttamente<br />
dal mantello.<br />
In figura sotto la distribuzione dei vulcani nel<br />
mondo.
La vita di questo enorme vulcano fu sconvolta nel 1980 da<br />
una gigantesca esplosione che ha determinato la sua quasi<br />
totale distruzione. Tutto ebbe inizio il 20 Marzo 1980, con<br />
una serie di piccoli terremoti localizzati sotto la montagna.<br />
La prima prova concreta di attività vulcanica si ebbe il 27<br />
Marzo, quando dalla sommità uscì una piccola quantità di<br />
ceneri e vapori. Nelle settimane seguenti si ebbero solo<br />
sporadiche emissioni di piccola intensità.<br />
Prima dell'esplosione si pensava che il pericolo maggiore<br />
fosse rappresentato da eventuali colate di fango prodotte<br />
dall'acqua che si sarebbe liberata a seguito della fusione del<br />
ghiacciaio presente sulla sommità del vulcano, a causa del<br />
calore del magma.
unico segno che si potesse prima o poi verificare una pericolosa eruzione, fu un<br />
onfiamento sul fianco settentrionale del vulcano. Questo rigonfiamento aumentava<br />
ntamente, ma costantemente, di alcuni metri al giorno. I vulcanologi che seguivano<br />
esta fase dell'attività del vulcano, ritennero che un segno di eruzione imminente<br />
rebbe stato l'aumento sensibile della velocità di crescita del rigonfiamento; purtroppo<br />
n si ebbe nulla del genere prima dell'esplosione, anzi nei due giorni che<br />
ecedettero l'esplosione, l'attività sismica diminuì!!<br />
scatenarsi dell'eruzione fu segnato da una scossa sismica di 5.1 Richter le cui<br />
brazioni fecero franare il pendio settentrionale del cono vulcanico, eliminando così il<br />
vraccarico che tratteneva il sottostante magma. Si ritiene che proprio in<br />
nseguenza della diminuzione di carico, il magma, ricco di acqua liberatosi quasi<br />
tantaneamente come vapore dal ghiacciaio, si sia aperto improvvisamente un varco,<br />
me farebbe il vapore in una caldaia in sovrappressione.
L'eruzione si aprì il varco in corrispondenza del<br />
rigonfiamento, a qualche centinaio di metri al di sotto della<br />
cima; di conseguenza sfogò la sua violenza lateralmente e<br />
non verso l'alto, provocando molti più danni.<br />
Alle 8.32 del 18 Maggio 1980 una delle maggiori eruzioni<br />
vulcaniche verificatesi in tempi recenti nel Nord America<br />
trasformò il pittoresco vulcano di St. Helens, che sorge nella<br />
parte occidentale degli Stati Uniti, in un cratere dall'aspetto<br />
"lunare".<br />
Quel mattino il vulcano esplose con una violenza di un paio<br />
di centinaia di volte maggiore di quella della bomba atomica<br />
sganciata su Hiroshima durante la seconda Guerra Mondiale.<br />
L'esplosione ha disintegrato tutto il fianco settentrionale del<br />
vulcano, creando al suo posto una cavità; così, quello che<br />
una volta era un vulcano alto più di 2900 m, collassò e si<br />
abbassò di circa 450 m.
Vapori e gas fuoriuscirono con tremenda forza trascinando con se una gran<br />
quantità di detriti e formando nubi caldissime, dette nubi ardenti, con<br />
temperature di circa 300°C in quota e circa 800°C al suolo, che, viaggiando<br />
alla velocità di 400 Km/ora, distrussero tutto in un'area di 400 Km quadrati.<br />
La violenza dell'esplosione è stata tale da abbattere delle sequoie a 25 Km di<br />
distanza dal centro del vulcano.<br />
Fortunatamente alcune precauzioni furono prese e "solo" 60 persone persero<br />
la vita. Le colate di fango che seguirono trascinarono giù, lungo il versante<br />
per 29 Km, fino al fiume Toutle, ceneri, alberi, e detriti saturi d'acqua<br />
riempiendo il fiume e alzandone il livello anche di 60 m.<br />
E' stato calcolato che l'esplosione iniziale abbia proiettato nell'atmosfera da 3<br />
a 4 Km cubi di ceneri e frammenti di roccia, e la nube che poco dopo si<br />
innalzò dal St Helens arrivò a 18.000 m di quota (stratosfera).<br />
Nelle ore e giorni seguenti, questo materiale venne trasportato intorno al<br />
globo dalle forti correnti atmosferiche che vi sono a quelle altitudini (dette<br />
correnti a getto): sensibili spessori di ceneri si depositarono anche a più di<br />
2500 Km di distanza dal vulcano. Al tempo stesso le ceneri che si<br />
depositarono nelle sue immediate vicinanze formarono uno strato di oltre 3<br />
metri di spessore, e l'aria sopra Yakima, una cittadina a circa 130 Km di<br />
distanza, divenne così carica di ceneri che si fece buio in pieno giorno. Per la<br />
caduta delle ceneri si ebbero danni alle colture fino a 900 Km di distanza dal<br />
vulcano.
LA STORIA DEI <strong>VULCANI</strong><br />
C'è un'isola piccola piccola pochi chilometri a nord della<br />
Sicilia che ha dato il nome a tutti i vulcani del mondo:<br />
l'isola di VULCANO. Secondo gli antichi greci era su<br />
quest'isola che il Dio Vulcano abitava e lavorava nella<br />
sua mitica fucina. L'isola di Vulcano fa parte di uno<br />
degli arcipelaghi più spettacolari del pianeta:<br />
L'arcipelago delle isole Eolie. Un arcipelago formato da<br />
sette distinte isole vulcaniche : Alicudi, Filicudi,<br />
Panarea, Lipari, Salina, Stromboli e Vulcano.
MAGMA<br />
Un vulcano è la via attraverso la quale il materiale fuso,<br />
chiamato magma, dall'interno della Terra arriva in<br />
superficie, trabocca all'esterno e si faffedda formando<br />
la roccia effusiva chiamata generalmente lava. Nel<br />
corso di tale movimento porzioni di magma possono<br />
rimanere intrappolate entro la crosta e non<br />
raggiungere mai la superficie. In questo caso si<br />
raffreddano e formano roccia solida all'interno della<br />
crosta stessa, dando origine alle rocce plutoniche o<br />
intrusive. Se queste porzioni intrusive sono di grandi<br />
dimensioni prendono il nome di batoliti.
OGNI TIPO DI<br />
FUORIUSCITA DEL<br />
MAGMA PORTA A<br />
DIVERSE ERUZIONI
ERUZIONI<br />
Tra i fattori che determinano la natura di un'eruzione, quelli<br />
principali sono: la composizione chimica del magma, la<br />
sua temperatura e la quantità di gas disciolti in esso. I<br />
primi due controllano principalmente la mobilità del flusso<br />
di magma, chiamata più precisamente viscosità; quanto più<br />
questo è viscoso tanto maggiore è la sua difficoltà a<br />
muoversi e scorrere. Una delle differenze composizionali<br />
che più determinano differenti viscosità e quindi differenti<br />
tipi di eruzioni è la quantità di silice
I MAGMI DI<br />
DIFFERENZIANO IN DUE<br />
GRANDI CATEGORIE:
QUELLI POVERI<br />
Quelli poveri di silice (detti anche basici)<br />
che danno origine alle rocce mafiche, come<br />
il basalto, costituite per circa il 50% di<br />
silice.
QUELLI RICCHI<br />
Quelli ricchi di silice (detti acidi),<br />
contenenti oltre il 70% di silice, che che<br />
danno origine alle rocce sialiche, come i<br />
graniti e il loro corrispettivo effusivo le<br />
rioliti.
VULCANO ERUZIONE ATTIVITA' MAGMA<br />
Hawaiiana Effusiva Fluido<br />
Stromboliana Mista Semi-fluido<br />
Vulcaniana Mista Viscoso<br />
Peleana Esplosiva<br />
Molto<br />
viscoso
<strong>VULCANI</strong> A SCUDO<br />
I vulcani a scudo si formano da eruzioni effusive con colate di lava<br />
molto fluida; hanno in pianta una forma allargata e fianchi poco<br />
inclinati (in generale fra 2° e 10°, raramente più di 15°).<br />
Il nome deriva dal fatto che i vulcani a scudo sono grossolanamente<br />
rotondi, presentano spesso un piccolo cono al centro e coni laterali che<br />
li fanno somigliare a scudi borchiati di antichi guerrieri.<br />
Le dimensioni di un vulcano a scudo possono variare di molto e la<br />
struttura tende a ingrandirsi e a cambiare forma per l'accumulo di lave<br />
emesse alla sommità o lungo i fianchi.<br />
Alcuni piccoli vulcani a scudo sono formati da una sola eruzione, ma<br />
anche quelli grandi possono derivare da una sola eruzione molto<br />
prolungata nel tempo. I vulcani a scudo più estesi si formano per la<br />
sovrapposizione di incessanti colate di lave basaltiche.
<strong>VULCANI</strong> A STRATO-<br />
VULCANO<br />
Quando un vulcano è formato dalla sovrapposizione di prodotti eruttati sia da eruzioni<br />
esplosive che da eruzioni effusive, viene chiamato strato-vulcano (o vulcano<br />
composito).<br />
I fianchi di questi vulcani hanno pendii molto ripidi e non è raro individuare i resti di<br />
precedenti crateri parzialmente distrutti dalle fasi esplosive più intense. Le<br />
dimensioni sono spesso rilevanti, ma inferiori a quelle dei vulcani a scudo.<br />
In Italia i migliori esempi sono rappresentati dall'Etna (3210 m s.l.m. e una base di 40<br />
km) e dal Vesuvio, mentre tra i più grandi del mondo vi è il Fujiyama, in Giappone,<br />
alto 3700 m s.l.m. e con un diametro basale di 30 km. Di dimensioni più o meno<br />
simili sono i vulcani Shasta e Rainier nella catena Cascade negli Stati Uniti e<br />
Popocatépetl e Orizaba in Messico.<br />
Gli strato-vulcani si accrescono per la sovrapposizione di prodotti emessi<br />
prevalentemente da un cratere centrale, anche se i loro fianchi sono spesso segnati da<br />
conetti eruttivi laterali.<br />
I coni laterali sono considerati indicatori di una lunga attività. Infatti, man mano che il<br />
vulcano si accresce, diventa sempre più difficile per il magma giungere allo sbocco<br />
sommitale e la pressione nel tratto inferiore del condotto diventa così alta da<br />
fratturare il cono e iniettare il magma lateralmente.
La posizione dei coni laterali e il loro progressivo spostamento indicano<br />
l'andamento delle fratture che si sono prodotte nel cono principale.<br />
Quando le eruzioni avvengono da un condotto centrale, la forma dei<br />
vulcani compositi è molto vicina a quella di un cono. Se il condotto è<br />
costituito da una fessura come, ad esempio, il vulcano Hekla in Islanda, o<br />
se il punto di emissione si sposta lungo una frattura, il vulcano assume una<br />
forma allungata. Se il condotto principale si sposta con il tempo in<br />
maniera irregolare, anche la forma del vulcano diventa irregolare, come<br />
nel caso dell'Etna.<br />
L'alternarsi di eruzioni effusive e esplosive su uno stesso vulcano, talvolta<br />
senza determinanti variazioni nella composizione del magma come nel<br />
caso del Vesuvio, è probabilmente favorito dalla chiusura del condotto<br />
principale per l'accumulo di magma viscoso.<br />
La pressione del magma e del gas sotto un condotto ostruito può crescere<br />
fino a provocare un'eruzione esplosiva. Le fasi esplosive tendono a<br />
distruggere la parte sommitale del vulcano e ad allargare il condotto,<br />
ripristinando le condizioni favorevoli per una successiva attività di tipo<br />
effusivo.
<strong>VULCANI</strong> ITALIANI<br />
I vulcani italiani attivi sono quelli siciliani (Isole Eolie,<br />
Etna e Canale di Sicilia) e quelli campani (Vesuvio, Campi<br />
Flegrei e Ischia). I termini per stabilire se un vulcano<br />
inattivo deve essere considerato definitavamente spento o<br />
meno non sono molto precisi essendo i tempi di un<br />
vulcano, e in generale i tempi geologici, troppo lunghi per<br />
l'osservazione umana. Ritenere che un vulcano non tornerà<br />
in attività richiede una certa cautela, dal momento che si<br />
conoscono vulcani i cui periodi di riposo si sono protratti<br />
per molte centinaia di anni.