I fenomeni vulcanici - Sei

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I fenomeni vulcanici - Sei

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I fenomeni

vulcanici

Il percorso

1 I fenomeni causati dall’attività endogena

2 Vulcani e plutoni:

due forme diverse dell’attività magmatica

3 I corpi magmatici intrusivi

4 I vulcani e i prodotti della loro attività

5 La struttura dei vulcani centrali

6 Le diverse modalità di eruzione

7 Il vulcanesimo secondario

8 La distribuzione geografica dei vulcani

non è casuale

9 L’attività vulcanica in Italia

10 Il pericolo e il rischio vulcanico

IN ITALIA

CLIL

6

Eruzione del vulcano Sarychev del 12 giugno 2009 (isole

Curili, Russia).


108 I FENOMENI ENDOGENI

1 I fenomeni causati dall’attività endogena

Il nostro pianeta, come abbiamo osservato più volte parlando

delle rocce magmatiche e metamorfiche, è geologicamente attivo,

sottoposto cioè all’azione di forze endogene di notevole

intensità che trasformano e rendono instabile la litosfera. Dalle

forze endogene dipendono fenomeni molto importanti che interessano

ampie regioni della litosfera:

■ le eruzioni vulcaniche 1

■ i terremoti, o sismi 2 .

Lo studio dei vulcani e dei terremoti fornisce moltissimi dati

riguardanti la dinamica endogena e la struttura interna del nostro

pianeta. Terremoti e vulcani, infatti, non sono fenomeni

locali collegati a singoli episodi di instabilità, ma espressione di

processi generati all’interno della Terra, che interessano globalmente

tutta la litosfera. Per questo lo studio dei vulcani è

strettamente correlato a quello dei terremoti ed entrambi si

sono rivelati molto utili per comprendere ciò che si verifica

all’interno della Terra.

Le stesse forze endogene, che generano l’attività sismica e vulcanica,

sono responsabili di molti altri fenomeni, come la deformazione

e l’innalzamento di grandi porzioni della litosfera,

la formazione delle catene montuose, o la scomparsa di antichi

mari e la formazione di nuovi oceani. Nel corso della storia

delle scienze della Terra, gli studiosi hanno formulato molte

ipotesi, ma solo in anni recenti è stato possibile elaborare, grazie

alla teoria della tettonica delle zolle, un modello globale,

che spiega in modo abbastanza soddisfacente i fenomeni connessi

alla dinamica endogena. Lo sviluppo di questo modello è

stato possibile anche grazie ai precedenti tentativi: ognuna delle

ipotesi proposte in passato ha, infatti, introdotto un pensiero,

un’idea utili per comprendere qualche aspetto della dinamica

interna del nostro pianeta.

1 La fuoriuscita di magma

dall’interno della Terra è uno dei

segni più evidenti dell’attività

endogena del nostro pianeta.

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2 I danni prodotti dal terremoto che ha colpito l’Abruzzo nell’aprile del 2009

nella chiesa di San Marco (L’Aquila).


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6 I fenomeni vulcanici

2 Vulcani e plutoni:

due forme diverse dell’attività magmatica

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, la cui origine è legata alla presenza di masse magmatiche

fuse e calde all’interno della litosfera 3 .

Non sempre il magma alimenta un’eruzione vulcanica: talvolta

solidifica in profondità generando corpi di enormi dimensioni

chiamati plutoni, costituiti di rocce magmatiche

intrusive 4 .

Vulcani e plutoni sono due diverse manifestazioni del processo

magmatico. Infatti, la presenza di un vulcano o di un

plutone indica che in un dato momento si è formata in profondità

una massa di magma che si è messa in movimento

verso la superficie.

Come abbiamo visto a proposito delle rocce magmatiche, esistono

solo due tipi di magma:

■ il magma primario, che si forma nel mantello superiore; è

femico, molto caldo, denso e fluido;

■ il magma secondario o di anatessi, che si forma nella crosta,

più sialico rispetto al magma primario, con temperatura iniziale

minore, meno denso e molto viscoso.

Dalle caratteristiche fisico-chimiche del magma dipendono le

varie tipologie dei vulcani e dei plutoni. Perciò, per capire

come si formano vulcani e plutoni dobbiamo innanzitutto rispondere

a due interrogativi:

■ come si generano i magmi?

■ per quali ragioni talvolta il magma solidifica in profondità,

mentre in altri casi raggiunge la superficie?

3 L’attività vulcanica può dare luogo a manifestazioni varie e complesse,

associate all’emissione in superficie di materiali provenienti dall’interno della Terra.

Nella foto il vulcano St. Helens (Washington, usa).

La genesi dei magmi

La formazione del magma non è un evento che si realizza ovunque

all’interno della Terra. Esso si forma in seguito a processi di

fusione parziale di parti limitate della crosta o del mantello (entrambi

solidi), per effetto di una variazione locale delle condizioni

fisiche. I principali fattori fisici che possono portare alla

fusione delle rocce sono:

■ un aumento di temperatura;

■ una riduzione della pressione (quando la pressione diminuisce,

le temperature di fusione dei minerali si abbassano) causata,

per esempio, dalla formazione di grandi fratture;

■ un aumento del contenuto di acqua dovuto, per esempio,

allo sprofondamento di una parte di crosta ricca di acqua in

una regione calda del mantello, che può facilitare la trasformazione

di una massa solida in magma (l’acqua provoca un abbassamento

del punto di fusione dei silicati).

Queste condizioni si possono realizzare in profondità, nelle regioni

instabili della Terra sottoposte all’azione di forze endogene

di notevole portata che deformano la litosfera, provocando

fenomeni di distensione, di compressione o sprofondamento

di ampie porzioni. A tal proposito, è bene sottolineare che:

■ in tutti i casi, all’origine della formazione del magma c’è un

processo di fusione parziale di rocce preesistenti;

■ i fenomeni dinamici che generano il magma non agiscono

permanentemente in una data regione della Terra; per questo

l’attività vulcanica dopo un certo periodo si estingue.

4 I rilievi che formano la Cordigliera del Paine, nella Patagonia cilena, sono la

porzione affiorante di un grande ammasso intrusivo granitico, modellato

dall’azione dei ghiacci.

109


110 I FENOMENI ENDOGENI

All’interno della massa solida sottoposta a variazioni di temperatura

e pressione, fondono per primi i minerali che hanno temperatura

di fusione più elevata e si formano gocce di fluido. Le

gocce fuse (diapiri magmatici) sono meno dense delle rocce che

le circondano: esse perciò si muovono e si aggregano formando

una massa unica di magma che risale verso la superficie, insinuandosi

nelle zone in cui la pressione litostatica è minore 5 .

Il comportamento dei magmi

I magmi possono avere proprietà fisiche e chimiche differenti

e i fattori che più ne condizionano il comportamento durante

la risalita sono:

■ la viscosità

■ la percentuale di acqua.

La viscosità condiziona la mobilità del

magma sia durante la risalita sia nel

corso delle eruzioni vulcaniche. È

condizionata principalmente dal tenore

di silice: più il magma è sialico,

maggiore è la sua viscosità. Infatti, gli

ioni silicato (SiO 4) 4– tendono, già allo

stato fuso, a legarsi tra loro formando

lunghi polimeri che ostacolano lo scorrimento

del magma.

aumento

aumento di temperatura

di temperatura

viscosità

è una grandezza che

misura la resistenza

allo scorrimento

di un fluido.

polimeri

molecole complesse

formate da un

numero elevato di

molecole più piccole,

in genere simili,

unite mediante

legami covalenti.

camera magmatica

diapiro

magmatico

5 La risalita del magma avviene mediante la formazione di diapiri magmatici (“gocce

di magma”) che raggiungono la camera magmatica attraverso fratture della litosfera.

Durante la risalita il magma si raffredda e inizia la cristallizzazione di alcuni componenti.

mantello plastico litosfera

Altri fattori influenzano, seppure in modo meno significativo,

la viscosità del magma: una temperatura elevata, per

esempio, facilita lo scorrimento del magma, mentre la massiccia

presenza di bolle di gas ne aumenta la viscosità, perché

il fluido si trasforma in una sorta di schiuma. Tra i gas

importanti da questo punto di vista va ricordato il vapor

d’acqua, che solitamente è più abbondante nei magmi sialici.

In generale, quindi, i magmi femici, caldi, poveri di silice e di

vapor d’acqua hanno una viscosità decisamente inferiore rispetto

ai magmi sialici, che sono più freddi, più ricchi di silice

e di vapor d’acqua. I magmi andesitici ovviamente hanno caratteristiche

intermedie 6 .

Il contenuto di acqua del magma è importante non solo perché

determina la formazione di vapore acqueo, ma anche perché

riduce la temperatura di solidificazione dei silicati. Per

questo motivo, il punto di solidificazione del magma sialico, ricco

di acqua, è relativamente basso.

Quando il magma risale verso la superficie, la pressione a cui

è sottoposto diminuisce e parte dell’acqua contenuta si libera

sotto forma di vapore. In questo modo il punto di sodificazione

aumenta e il magma sialico, già relativamente freddo, può

solidificare. Il magma femico, invece, più caldo e più povero

d’acqua, non risente in modo significativo di questo effetto.

Dalla viscosità e dalla temperatura di sodificazione dei silicati

dipende la tendenza dei magmi a generare corpi intrusivi o

fenomeni effusivi:

■ i magmi viscosi solidificano più facilmente (ma non sempre!)

in profondità;

■ i magmi fluidi raggiungono più spesso la superficie, alimentando

eruzioni vulcaniche.

Per questo motivo la maggior parte delle lave ha composizione

basaltica (o andesitica), mentre la maggior parte dei plutoni ha

composizione granitica.

punto di solidificazione del magma

il magma è una miscela, perciò non ha una propria temperatura

di solidificazione. Qui si intende dunque le temperatura media

di solidificazione, che è uguale alla temperatura di fusione.

70%

15%

magma sialico

70%

15%

50%

magma femico

50%

6 Differenze di composizione tra magma sialico e magma femico. Il contenuto

in silice influenza la viscosità del magma, mentre la quantità d’acqua condiziona

il punto di solidificazione dei silicati.

2%

2%

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silice

silice

acqua acqua

altri componenti altri compon


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3 I corpi magmatici intrusivi

I corpi magmatici intrusivi, cioè i plutoni, possono avere forme

e dimensioni molto varie e sono sempre circondati da

rocce di altra natura (rocce incassanti), spesso sedimentarie o

metamorfiche. Quando il plutone attraversa trasversalmente

una serie di strati sedimentari, si parla di plutone discordante,

mentre in presenza di plutoni che si inseriscono tra uno

strato e l’altro, si parla di plutoni concordanti. La classificazione

dei plutoni si basa sulla forma, sulle dimensioni e sui

rapporti con le rocce incassanti 7 .

■ I batoliti sono i plutoni affioranti di più grandi dimensioni

(almeno 100 km 2 di superficie). Si incontrano batoliti granitici

o granodioritici nei nuclei di numerose catene montuose

e molti costituiscono le radici di rilievi da tempo spianati

camino vulcanico

7 I corpi magmatici intrusivi

possono essere molto vari per dimensioni,

forma e per i rapporti con la roccia incassante.

8 I filoni sono spessi pochi metri e spesso

compaiono in gruppi. Si classificano in base ai

rapporti con la roccia incassante in filoni concordanti

o filoni-strato a e filoni discordanti o dicchi b .

Possono intrudersi anche in rocce ripiegate e in tempi

diversi: il filone più recente è quello più scuro, perché

attraversa quello di più antica formazione c .

9

vulcano

plutone

filone strato

dicco

colata lavica

6 I fenomeni vulcanici

dall’erosione. I batoliti talora derivano dalla solidificazione

di masse di magma provenienti dal mantello, ma più spesso

derivano da magmi di anatessi che non hanno subìto alcun

movimento. In questo caso, il limite di contatto con le rocce

incassanti non è netto e la loro composizione raramente è

omogenea, perché la fusione può essere avvenuta in modo

parziale.

■ I filoni sono corpi tabulari dello spessore di pochi metri 8 .

I filoni possono intrudersi tra i piani di stratificazione preesistenti

nelle rocce incassanti, in tal caso si parla di filoni-strato

(concordanti). Se i filoni tagliano trasversalmente gli strati

preesistenti si parla di dicchi (discordanti) 9 . Spesso si osservano

dicchi che si diramano dai batoliti.

filone strato dicco

laccolite

a b c

111


IN ITALIA

112 I FENOMENI ENDOGENI

■ I laccoliti sono plutoni concordanti,

con una tipica forma

a fungo, che si forma no

per intrusione di magma lungo

i piani di stratificazione. A

causa della pressione con cui

vengono iniettati, rie scono a

inarcare gli strati di roccia sovrastanti

10.

10 Laccolite granitico (rocce di colore

più chiaro), sovrastato da rocce

sedimentarie più antiche, sul Cuernos

del Paine, nelle Ande meridionali (Cile).

Plutoni

In Italia ci sono numerosi plutoni.

Il batolite sardo-corso ha natura prevalentemente granitica; la sua

formazione risale a 359-225 milioni di anni fa ed è molto più antico

del batolite dell’Adamello, che è costituito da numerosi plutoni di

composizione granodioritica-tonalitica di età compresa tra 42 e 30

milioni di anni 11. Sono importanti anche i plutoni della Sila, dell’isola

d’Elba o quelli che affiorano nella catena alpina in corrispondenza

del Monte Bianco, del Monte Rosa e del Gran Paradiso.

I plutoni italiani si sono formati in momenti diversi della storia geologica

della penisola, sempre in concomitanza con la formazione del

batoliti granitici

batoliti granitici

batoliti granitici

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rilievo, che ha generato fenomeni di anatessi più o meno estesi. Spesso

portano i segni dell’intensa attività metamorfica che accompagna

il sollevamento e il corrugamento della crosta. In molti casi, inoltre,

l’evidente metamorfismo di contatto, provocato dalla stessa massa

intrusa, ha determinato la formazione e l’accumulo di minerali particolari

che hanno costituito una preziosa risorsa mineraria per il nostro

Paese. Ciò è accaduto, per esempio, in Sardegna e nell’Isola d’Elba.

Oltre ai plutoni veri e propri, in Italia sono presenti forme dovute a

magmi iniettati, come filoni-strato e laccoliti; esempi di questi tipi di

intrusioni si osservano nei Colli Euganei.

batoliti granitici

11 Nella carta, affioramenti del batolite sardo-corso, portati alla luce dall’erosione. Nelle foto: i graniti del monte Limbara, nella Sardegna nord-orientale (a sinistra),

e il batolite dell’Adamello, il corpo intrusivo italiano di maggiori dimensioni, con circa 700 km2 di superficie (a destra).


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La struttura

L’attività vulcanica si manifesta nelle regioni della Terra dove

grandi fratture e tensioni, causate da movimenti su grande scala

della litosfera, riducono la pressione litostatica e consentono

la risalita dei magmi verso la superficie.

La spaccatura della superficie terrestre, attraverso la quale fuoriescono

lave e materiali aeriformi o solidi derivanti dal magma,

prende il nome di vulcano (nel linguaggio corrente il termine

vulcano indica non solo la frattura, ma anche l’intero edificio).

La struttura che si forma in superficie, per l’accumulo del materiale

eruttato (lava, frammenti di roccia strappati al substrato

preesistente, brandelli di lava solidificati rapidamente nella caduta

ecc.), costituisce nel suo insieme l’edificio vulcanico.

Gli apparati vulcanici possono assumere varie morfologie.

Innanzitutto, è importante distinguere i vulcani ad attività lineare

dai vulcani ad attività centrale.

Si parla di eruzioni lineari quando il magma fuoriesce da fratture

della crosta allungate e strette, che possono svilupparsi

anche per kilometri. In tal caso, intorno alla fessura non si accresce

un vulcano con il classico aspetto a cono, perché la lava

si espande originando ricoprimenti (plateaux) con estensione

anche di migliaia di kilometri quadrati 12.

6 I fenomeni vulcanici

4 I vulcani e i prodotti della loro attività

antiche colate laviche

vecchio condotto

12 Durante le eruzioni lineari la lava fuoriesce da lunghe fenditure e forma

estesi ricoprimenti. Nella foto, un vulcano lineare in Islanda.

Si parla di eruzioni centrali quando i materiali vengono eruttati

da un cratere centrale intorno a cui si accresce un edificio

vulcanico, detto cono. Dalla camera magmatica il magma risale

verso la superficie attraverso un condotto principale che alimenta

il cratere principale, ma possono essere presenti anche

condotti secondari che alimentano crateri avventizi 13.

apparato vulcanico

13 Sezione longitudinale di un edificio vulcanico. Parte del magma che risale

durante l’eruzione può dare origine a filoni e dicchi, che solidificano prima di

raggiungere la superficie. L’edificio vulcanico sarà costituito da colate successive

che si accumulano, o da strati di colate alternati a strati di scorie, o ancora solo da

scorie, a seconda del tipo di attività.

Le eruzioni vulcaniche

condotto

secondario

condotto principale

camera magmatica

cratere principale

cratere avventizio

Nella camera magmatica, il magma, proveniente da regioni

più profonde, si accumula e ristagna: alcuni componenti cominciano

a cristallizzare, mentre i gas e i vapori, a causa della

diminuzione della temperatura e della pressione esterna, tendono

a separarsi dal fluido e si raccolgono nella zona superiore.

In prossimità della superficie, infatti, la pressione scende

considerevolmente e i gas possono liberarsi ed espandersi.

L’eruzione vulcanica, 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. Per esempio, nella camera

magmatica può giungere nuovo magma proveniente dalle

zone profonde della litosfera, provocando un aumento della

pressione interna, o la pressione litostatica può diminuire,

perché si creano fratture nella crosta, o, più semplicemente, i

gas con il tempo si separano dal magma, provocando a loro

volta un aumento di pressione.

In ogni caso, quando la pressione esercitata dal magma e dai

gas supera la pressione che grava sul condotto, i componenti

volatili si espandono trascinando il magma lungo il condotto

e all’esterno.

Le eruzioni vulcaniche non sono continue e possono avvenire

con modalità diverse. Le differenze riguardano i prodotti, la

periodicità, la durata dell’attività e i meccanismi eruttivi.

113


114 I FENOMENI ENDOGENI

Innanzitutto, il vulcano può eruttare principalmente lava (attività

effusiva) o materiali solidi (attività eiettiva) o gas (attività

esalativa), che hanno caratteristiche diverse a seconda della

composizione del magma e delle condizioni in cui si verifica

l’eruzione.

In secondo luogo, si possono alternare periodi di attività a

periodi di quiete di durata diversa, durante i quali il magma

riempie nuovamente la camera magmatica. Ogni fase eruttiva

può essere differente da quelle precedenti sia per le modalità

con cui si realizza, sia per i materiali eruttati. In base alla

periodicità delle eruzioni, i vulcani si distinguono in attivi, se

hanno eruttato in epoca storica, estinti, se non eruttano e non

presentano segni di attività da migliaia di anni, quiescenti, se

non eruttano da tempo, ma presentano segni di attività.

Il tipo di attività di un vulcano dipende dai caratteri chimicofisici

del magma:

■ dalla viscosità deriva la facilità con cui il magma risale nel

condotto;

■ dai gas, che possono costituire fino al 5% della massa totale

del magma, dipende la mobilità del magma.

I gas sono importanti perché sono il motore delle eruzioni.

Infatti, quando il magma risale, la pressione diminuisce e il

gas, caldo, tende a 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

(con un effetto analogo all’esplosione di una lattina che

contiene gas a forte pressione).

In genere, i magmi femici, poco viscosi e ricchi di gas, alimentano

un vulcanesimo effusivo. Le eruzioni effusive sono caratterizzate

da piccole esplosioni, la lava fuoriesce senza ostacoli e

scorre senza difficoltà lungo i fianchi dell’edificio vulcanico. I

prodotti principali dell’attività del vulcano sono lava e scorie.

I magmi sialici e andesitici, invece, possono formare “tappi”

densi che ostruiscono i condotti di fuoriuscita della lava, e impediscono

ai gas di liberarsi. Per questo alimentano un vulcanesimo

esplosivo, in cui il magma viene rapidamente frammentato

e si mescola con i detriti che derivano dalla distruzione

delle pareti del condotto vulcanico. Durante le eruzioni

esplosive l’emissione di lava è scarsa, mentre vengono eiettati

soprattutto frammenti solidi di varie dimensioni e disperse

quantità significative di gas tab 1 .

Ovviamente il limite tra i due tipi di vulcanesimo non è netto e

un medesimo vulcano può alternare fasi esplosive e fasi di effusione

tranquilla.

Tabella 1 Classificazione delle eruzioni vulcaniche

viscosità

tipo di lava eruzioni lineari eruzioni centrali

femica

sialica

ricoprimenti

basaltici

dorsali

oceaniche

ricoprimenti

ignimbritici

vulcani a scudo

stratovulcani

coni di scorie

cupole di ristagno

estrusioni solide

caldere

Le colate laviche

Le colate laviche (anche dette effusioni) possono avere composizione

basaltica, riolitica o andesitica 14.

Le lave basaltiche hanno una temperatura di 1000-1200 °C e

scorrono con una velocità notevole (anche di 50 km/h), creando

espandimenti di spessore ridotto, che ricoprono vaste superfici

intorno al vulcano. A ogni eruzione corrisponde la formazione

di un nuovo strato, che si sovrappone a quelli precedenti,

ormai solidificati.

Le lave riolitiche hanno una temperatura di 800-900 °C e sono

più viscose e lente nello scorrimento. Creano in genere strutture

bulbose (cupole di ristagno, guglie e duomi) che solidificano

prima di allontanarsi dal condotto vulcanico o all’interno di

questo 15.

Le lave andesitiche presentano infine un comportamento intermedio

e spesso formano strutture bollose, perché liberano

con difficoltà i gas e si muovono meno facilmente delle lave

basaltiche.

14 Quando la lava eruttata da un vulcano è fluida, scorre formando fiumi di lava.

Nella foto, eruzione dell’Etna (gennaio 2011).

ossidiana

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15 Affioramento di ossidiana, prodotto del raffreddamento rapido di una lava

sialica; si tratta di una roccia con struttura vetrosa.


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Le lave: forme e strutture

Le lave solidificate possono presentarsi con forme varie e curiose,

che dipendono principalmente dalla velocità di raffreddamento e

dalle condizioni ambientali.

Le lave a corda (dette pahoe-hoe, dal nome hawaiano) originano da

colate molto fluide e si espandono in strati sottili, ricoperti da una pellicola

levigata che solidifica rapidamente. Lo strato superficiale solido

mantiene una certa plasticità e viene continuamente deformato dal

fluido sottostante, fino a formare strutture a pieghe simili a corde 16.

lave a corda

16 Le lave a corda hanno una superficie liscia e poco accidentata.

Le lave a blocchi scoriacei (dette aa, con un termine hawaiano)

hanno aspetto spugnoso e sono costituite da blocchi con una superficie

irregolare e scoriacea. Questa struttura si forma quando la

lava è più viscosa o ha ormai perso buona parte dei componenti

volatili. Lo strato superficiale solido è molto spesso e non può deformarsi,

perciò mentre il materiale sottostante ancora fuso continua a

muoversi, lo strato superficiale si spacca in blocchi 17.

Le lave basaltiche sottoposte a un brusco raffreddamento danno

origine a particolari strutture a fessurazione colonnare: la lava subisce

una forte contrazione e solidifica in colonne verticali a sezione

prismatica 18.

lave a blocchi scoriacei

17 Le lave a blocchi scoriacei presentano una superficie accidentata e scabra.

6 I fenomeni vulcanici

Le lave a cuscino (pillow lavas) si formano quando lave basaltiche

o andesitiche vengono effuse in mare profondo. In queste eruzioni

in genere la lava effonde tranquillamente e senza esplosioni, a causa

della pressione esercitata dall’acqua. La superficie della lava, a

contatto con l’acqua, si raffredda molto rapidamente, formando una

pellicola vetrosa che isola dall’ambiente esterno la bolla di materiale

allo stato fluido. All’interno il fuso solidifica lentamente e si può

fratturare, creando nel cuscino strutture radiali 19.

18

basalti a fessurazione colonnare

lave a cuscino

19 Affioramento di lave a cuscino, in Islanda. Sullo sfondo si riconosce

un affioramento di basalti colonnari, prodotto di un rapido raffreddamento,

che determina la contrazione della massa lavica.

115

PER SAPERNE DI PIÙ


116 I FENOMENI ENDOGENI

I piroclasti

I piroclasti sono frammenti solidi o semisolidi, di composizione

e dimensioni varie, eiettati dal vulcano nell’atmosfera durante

una fase di attività esplosiva. Essi derivano da materiali strappati

alle rocce dell’edificio vulcanico, oppure da lave solide che ostruiscono

i condotti e vengono frantumate durante un’esplosione.

I piroclasti sono classificati in base alle dimensioni tab 2 : in

ordine di grandezza crescente, si parla di polveri, ceneri, lapilli

(grandi come sassolini) e bombe (di maggiori dimensioni,

spesso formate da lava semisolida) 20.

Tabella 2 Classificazione dei piroclasti

dimensione (mm) tipo di piroclasto

bomba vulcanica

< 1/16 polveri

1/16 – 2 ceneri

2 – 4 lapilli

> 64 bombe

cenere vulcanica

lapilli

20 I materiali piroclastici vengono classificati in base alle dimensioni.

I piroclasti si depositano secondo tre meccanismi principali.

■ La caduta gravitativa è il meccanismo più comune: i piroclasti

eiettati durante l’esplosione ricadono per effetto della gravità,

formando depositi simili a quelli sedimentari. I frammenti

più pesanti si depositano nei pressi della bocca del vulcano,

quelli più fini possono essere trasportati a distanze anche notevoli.

Quando i frammenti vengono cementati fra loro si formano

le rocce piroclastiche.

■ Le colate piroclastiche sono flussi velocissimi di materiali

piroclastici mescolati a fluidi. Per esempio, le nubi ardenti

sono formate da polveri, ceneri e lapilli tenuti in sospensione

da gas densi e caldissimi e scendono lungo i fianchi del vulcano

con velocità incredibile. Si formano nubi ardenti nell’attività

esplosiva di molti vulcani alimentati da magmi molto viscosi

e ricchi di gas. I depositi prodotti da nubi ardenti sono

caldi e plastici, perciò si cementano facilmente, originando

vaste coltri di rocce piroclastiche sialiche, chiamate ignimbriti

che possono ricoprire aree con una superficie di decine di migliaia

di kilometri 21.

lapilli

nube ardente

© SEI – 2012

21 Modalità di movimento lungo le pendici di un cono vulcanico di una nube

ardente, che si deposita come un fluido, formando coltri di ignimbrite.

ignimbrite

ignimbrite


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Sono colate piroclastiche anche i lahars, flussi imponenti di

fango che si formano quando i materiali piroclastici si mescolano

con l’acqua di laghi o di ghiacciai sciolti dal calore dei gas

vulcanici. Le colate di fango si incanalano solitamente lungo i

corsi dei fiumi preesistenti, generando potenti ondate distruttive

che seppelliscono quanto incontrano sul loro percorso 22.

Rapide colate di fango possono avvenire anche a distanza di

anni dall’eruzione stessa, quando sui versanti del vulcano, ricoperti

di materiali piroclastici, cadono piogge abbondanti.

■ Le ondate basali sono colate di materiali piroclastici a bassa

densità (perché contengono più gas e meno materiali piroclastici).

Si formano quando il magma si mescola con grandi quantità

d’acqua che si infiltrano nel condotto vulcanico (esplosioni freato-magmatiche).

A contatto con il magma l’acqua si trasforma

immediatamente in vapore e questo genera una pressione elevatissima,

causando un’onda esplosiva che si espande ad anello intorno

a un getto verticale di gas e piroclasti. Poiché la forma della

nube in espansione ricorda il fungo di un’esplosione atomica,

il fenomeno viene indicato con lo stesso termine: base-surge 23.

22 Nel novembre del 1985 l’eruzione del vulcano Nevado del Ruiz, in Colombia,

produsse un lahars perché i materiali emessi durante l’eruzione provocarono la

fusione del ghiacciaio che si trovava sulle pendici del vulcano, generando una

valanga di acqua e fango che si abbatté a velocità elevatissima sulle città e sui

villaggi circostanti, provocando più di 23 000 vittime.

rocce surriscaldate falda freatica

magma in risalita

rocce permeabili

rocce impermeabili

base-surge

23 In seguito alle esplosioni freato-magmatiche sul cratere del vulcano si forma

una nube di vapore e materiali solidi, che espande molto rapidamente.

I gas

6 I fenomeni vulcanici

I gas e i vapori variano considerevolmente, per tipo e quantità,

da caso a caso. Il vapor d’acqua è sempre il componente

principale e può essere miscelato con molti altri gas. I più

frequenti sono il biossido di carbonio, gli ossidi di zolfo, l’acido

cloridrico, l’ammoniaca e altri composti dell’azoto 24. I gas

svolgono un ruolo importante nel determinare le modalità

con cui avviene un’eruzione e immettono nuovi materiali

nell’atmosfera.

Oggi l’immissione di gas vulcanici non modifica sostanzialmente

la composizione dell’atmosfera, ma nelle fasi primordiali

della storia del nostro pianeta, i gas emessi durante le

eruzioni hanno contribuito in modo determinante alla formazione

dell’atmosfera primitiva.

24 I gas emessi da un vulcano si disperdono nell’atmosfera e possono essere

trasportati anche a grandi distanze. L’immagine, frutto dell’elaborazione dei dati

ricavati da satellite, mostra la dispersione della gigantesca nube ricca di triossido

di zolfo (area in arancio), prodotta dall’eruzione del vulcano Pinatubo, nelle

Filippine, nel giugno del 1991 (nella foto).

117


118 I FENOMENI ENDOGENI

5 La struttura dei vulcani centrali

Nel caso di attività centrale, esiste una grande varietà nella forma

e nella struttura degli edifici vulcanici, perché, nella maggior

parte dei casi, essi sono il prodotto di una successione di

fasi eruttive che avvengono con modalità diverse. Così, spesso

si riconoscono nell’apparato vulcanico strutture prodotte sia

da attività effusiva sia da attività esplosiva.

Gli edifici più comuni, per quanto riguarda l’attività centrale,

sono i vulcani a scudo, gli stratovulcani e i coni di scorie.

■ I vulcani a scudo sono edifici vulcanici caratterizzati da pendii

dolci e dimensioni molto estese. Sono prodotti da attività

effusiva tranquilla, associata a magmi fluidi e basaltici. Sono

vulcani a scudo i vulcani hawaiani 25.

vulcano a scudo

■ Gli stratovulcani sono vulcani che alternano fasi di attività

esplosiva a fasi di attività effusiva. L’edificio vulcanico risulta

costituito da strati di lava solidificata, alternati a strati di materiali

piroclastici, di consistenza diversa secondo l’entità di ciascuna

fase eruttiva 26. Sono stratovulcani il Vesuvio, l’Etna e

molti vulcani continentali, come il Monte St. Helens, in California,

e il Fujiyama, in Giappone. Negli stratovulcani si formano

spesso crateri avventizi sui fianchi del cono principale.

Quando, infatti, il cratere centrale è ostruito, la lava che risale

lungo il condotto cerca percorsi alternativi e apre nuove bocche

o addirittura crea nuovi edifici. L’Etna, per esempio, è un vulcano

composto da numerosi coni ed edifici prodotti in fasi diverse

di attività. L’Etna è uno stratovulcano

particolare,

perché l’edificio principale

è costituito in prevalenza

da colate laviche,

perciò assomiglia

a un vulcano

a scudo.

25 Struttura di un vulcano a scudo. Nella foto, fontane e colate di lava sul vulcano Kilauea (Hawaii), durante un’eruzione.

stratovulcano

© SEI – 2012

26 Struttura di uno stratovulcano. Nella foto, l’enorme nube di cenere formatasi un seguito all’eruzione del vulcano

Eyjafjöll (Islanda), che ha paralizzato il traffico aereo in tutta Europa, nell’aprile del 2010.


© SEI – 2012

■ I coni di scorie sono formati da materiali piroclastici

e hanno una pendenza accentuata. In genere

sono piccoli edifici che si formano nel corso

di una sola eruzione esplosiva.

Nella morfologia di un vulcano si possono poi riconoscere

alcune forme dovute alle caratteristiche

delle varie fasi di attività.

■ Forme costruite in seguito all’emissione di materiali

solidi o fluidi: possono essere colate ed

espandimenti lavici, strati di materiali piroclastici

e ignimbriti, coni di scorie o di lava prodotti da

brevi eruzioni intorno a crateri avventizi, estrusioni

solide che si formano all’interno del cratere,

quando la lava è particolarmente viscosa.

■ Forme dovute a eventi distruttivi o di sprofondamento:

oltre ai crateri, sono rappresentate da

caldere e da diatremi.

Le caldere sono depressioni con le pareti scoscese e

un ampio fondo piatto. Sono il risultato di un’attività

esplosiva o dello sprofondamento della parte

sommitale dell’edificio vulcanico 27. Se la camera

magmatica si svuota, infatti, non è più in grado di

sostenere totalmente il peso del cono vulcanico,

che sprofonda, generando una cavità a forma conica,

che può avere un diametro di qualche kilometro.

Un risultato analogo si ha quando esplosioni

successive causano il crollo delle pareti del cratere

svuotato, che risulta perciò troncato e può ampliarsi

notevolmente. Esempi tipici di caldere in Italia

sono, oltre alla caldera del Somma Vesuvio, quelle

del vulcano di Roccamonfina che risale a poco

meno di 400 000 anni fa, del Vulture e di Vico.

dicchi

27 Schema della struttura di una

caldera e immagine del cono del

Vesuvio che si innalza all’interno

di un’antica caldera, di cui il monte

Somma, visibile sullo sfondo,

costituisce il bordo esterno.

6 I fenomeni vulcanici

Un diatrema è un condotto vulcanico colmato da brecce magmatiche originatesi

in seguito a una violenta esplosione interna di gas. I diatremi, molto probabilmente,

si formano quando sono presenti ingenti quantità di gas in un

bacino magmatico e si producono getti di materiale caldo e ricco di gas in risalita

dagli strati profondi, che esplodono con violenza superiore a quella che

origina le nubi ardenti 28. Sono famosi i diatremi delle miniere di Kimberley,

in Sudafrica (camini kimberlitici), sfruttati per l’estrazione dei diamanti. Sono

intrusioni simili a colonne, costituite di rocce ultrabasiche, sicuramente provenienti

dal mantello, data la presenza di diamanti che, come è noto, si formano

solo a pressioni molto elevate e a profondità superiori ai 100 km.

diatrema

28 Lo Shiprock (Nuovo Messico) è un diatrema (alto 550 m) messo a nudo dall’erosione: da esso si dipartono due dicchi lunghi parecchi kilometri.

caldera

119


120 I FENOMENI ENDOGENI

6 Le diverse modalità di eruzione

Le eruzioni effusive o esplosive possono realizzarsi con modalità

differenti. I diversi tipi di eruzione prendono il nome dei

vulcani di cui sono tipici.

■ Eruzioni di tipo hawaiano, caratterizzate dall’effusione di

lave basaltiche molto fluide e dall’assenza di esplosioni e lanci

di materiale piroclastico, portano alla formazione di vulcani

a scudo. La lava effonde da un condotto principale e spesso,

sotto la spinta dei gas contenuti, durante le fasi iniziali

dell’eruzione forma grandiose fontane di lava, che si elevano

anche per centinaia di metri. Talvolta lungo i fianchi del vulcano

si aprono bocche secondarie. La lava si raccoglie facilmente

nelle zone depresse collegate con i condotti, formando

veri e propri laghi di lava, nei quali ristagna e solidifica in

tempi lunghissimi.

■ Eruzioni di tipo stromboliano, caratterizzate dall’effusione di

colate laviche alternate a esplosioni più o meno violente. In

questi vulcani la lava ha una composizione variabile (mediamente

femica) ed è meno fluida rispetto ai vulcani hawaiani.

Periodicamente ristagna e solidifica, ostruendo il cratere centrale.

I gas che si accumulano causano esplosioni intermittenti,

non troppo violente, che liberano il condotto. In seguito la lava

effonde sotto forma di fontane e colate. Il modello classico di

questo tipo di eruzione è Stromboli, nelle isole Eolie, uno stratovulcano

con attività persistente 29.

29 Eruzione esplosiva dello Stromboli.

■ Eruzioni di tipo vulcaniano, caratterizzate da lava riolitica o andesitica,

molto viscosa, che occlude facilmente il camino vulcanico.

I gas si accumulano all’interno e raggiungono alte pressioni

prima di riuscire a provocare l’esplosione violenta del “tappo”, che

causa l’emissione esplosiva di materiali solidi, di dense nubi di

ceneri, nonché di scorie e gas. Le colate di lava sono quasi del

tutto assenti. Tipico esempio è Vulcano, nelle isole Eolie 30. Molti

stratovulcani attraversano fasi di attività di questo tipo. Anche il

Vesuvio, per esempio, nel corso della sua complessa storia, ha

attraversato fasi con attività di tipo vulcaniano. Le eruzioni violente,

simili a quelle del Vesuvio, sono dette eruzioni di tipo pliniano,

in onore di Plinio il Giovane, che descrisse l’eruzione del

79 d.C. in due lettere a Tacito. Nel corso di queste eruzioni l’esplosione

spinge con forza i gas e le polveri verso l’alto, formando una

colonna alta diversi kilometri, dalla quale origina una nube a forma

di fungo o di pino marittimo. I materiali emessi vengono trasportati

a grande distanza e solidificano come pomice.

■ Eruzioni di tipo peleano, caratterizzate dall’emissione di lava

molto viscosa e ricca di gas che forma cupole di ristagno e guglie,

che otturano il condotto. L’attività vulcanica si manifesta con

esplosioni di grande violenza, accompagnate dal crollo delle pareti

dell’edificio vulcanico e dall’emissione di nubi ardenti.

Questo tipo di attività prende il nome dal vulcano Pelée, nella

Martinica.

30 Immagine aerea del cratere di Vulcano, nelle isole Eolie.

© SEI – 2012


© SEI – 2012

■ Eruzioni freatiche, caratterizzate dall’emissione con violente

esplosioni di enormi quantità di vapore, prodotto dal contatto

dell’acqua presente nel sottosuolo con una massa magmatica

calda. Se il vapore fuoriesce insieme a brandelli di magma, si

parla di esplosione freato-magmatica. In entrambi i casi si

tratta di eventi improvvisi, difficilmente prevedibili e non controllabili,

che causano sempre danni enormi. L’esplosione del

Krakatoa, avvenuta nel 1883, è uno degli esempi più significativi

di esplosione freato-magmatica.

■ Eruzioni lineari, caratterizzate dall’effusione di lave basaltiche.

Si osservano in Islanda e in corrispondenza delle dorsali oceaniche,

rilievi dai pendii dolci che attraversano come lunghe cicatrici

tutti i fondali oceanici. In passato si sono verificate anche

eruzioni lineari con emissione di lave sialiche. Le eruzioni

lineari alimentate da magmi basaltici producono volumi enormi

di lava 31. Intorno alle fessure si formano espandimenti basaltici.

Uno tipico è il Columbia Plateau, che ricopre una superficie

di ben 130 000 km 2 ed è costituito di colate successive, che

in alcune zone raggiungono uno spessore complessivo superiore

a 1 km. Anche l’Islanda è costituita da un espandimento basaltico,

prodotto dal sistema di lunghe fratture attualmente attivo

in tutta l’isola. I ricoprimenti riolitici (plateaux ignimbritici)

sono meno frequenti. Un esempio italiano è la piattaforma

porfirico-atesina, che si è formata circa 250 milioni di anni fa.

Le esplosioni vulcaniche

Molte eruzioni vulcaniche modificano drammaticamente e repentinamente

l’aspetto di una regione. Esempi significativi e documentati

in tempi relativamente recenti sono l’esplosione del vulcano

Pelée, del Monte St. Helens e l’esplosione del Krakatoa.

Vulcano Pelée

L’eruzione del 1902 del vulcano Pelée, nell’isola Martinica (Piccole

Antille), fu preceduta da emissione di cenere, da piccole scosse sismiche

e dalla formazione di una cupola di ristagno. Le autorità sottovalutarono

l’importanza di questi segnali premonitori e invitarono

la popolazione a trattenersi sull’isola. Invece, l’8 maggio, dalla base

32 La città di Saint-Pierre, distrutta dopo l’eruzione del 1902 e la guglia di lava che emerse dal cratere del vulcano.

6 I fenomeni vulcanici

31 Il vulcano islandese Laki nel 1783 produsse un volume di 12,5 km 3 di lava,

sufficiente per ricoprire un’area di 560 km 2 .

della cupola fuoriuscì una nube ardente che, espandendosi lateralmente,

raggiunse in pochi minuti la città di Saint-Pierre e causò la

morte dell’intera popolazione. La nube conteneva prevalentemente

biossido di carbonio, polveri e vetri vulcanici, aveva una temperatura

di circa 800 °C e si muoveva alla velocità di 160 km/h. Nei mesi

successivi, si verificarono altri episodi simili, che portarono alla fuoriuscita

completa dei gas dal condotto. Infine, nel cratere comparve

un’estrusione solida simile a una guglia, che in pochi giorni raggiunse

l’altezza di circa 350 m. La guglia era costituita di lava andesitica

estremamente viscosa, che fuoriusciva dal condotto mantenendone

la forma a una velocità di 15 m al giorno 32.

121

PER SAPERNE DI PIÙ


PER SAPERNE DI PIÙ

122 I FENOMENI ENDOGENI

Monte St. Helens

Il 18 maggio 1980, dopo 123 anni di inattività, si verificò un’eruzione

catastrofica del Monte St. Helens, nello stato di Washington (usa), che in

pochi secondi liberò complessivamente un’energia equivalente a quella

di 27 000 bombe atomiche del tipo sganciato su Hiroshima. Nei mesi

precedenti, l’eruzione era stata annunciata da una serie di eventi premonitori:

microsismi, provocati probabilmente dal magma in movimento,

apertura di fenditure e crateri, emissione di gas, vapore e ceneri. Infine,

si formò un rigonfiamento che crebbe velocemente fino a raggiungere in

alcuni punti l’altezza di 80 m. Improvvisamente, il 18 maggio, senza che

si verificasse un aumento d’intensità dell’attività preparatoria, in seguito

a una scossa sismica di magnitudo 5,1, dal rigonfiamento si staccò una

frana che aprì un varco verso l’esterno, e in meno di 1 minuto il vulcano

fu sventrato lateralmente da un’esplosione di potenza immane. Durante

l’esplosione, si formò un cratere di 2 km di diametro e l’altezza del monte

si ridusse di 350 m. Gas e vapori esplosero orizzontalmente, mentre

una colonna di gas e ceneri si alzò verticalmente, raggiungendo un’altezza

di 25 km e si disperse nell’atmosfera 33. Le foreste entro un raggio

di 27 km vennero interamente distrutte e gli alberi abbattuti per la violenza

dell’esplosione. Infine, una colata di fango, formata dai materiali

piroclastici mescolati all’acqua dei torrenti e dei ghiacciai, si riversò a

valle. Nei giorni che seguirono, le polveri vennero trasportate a grande

distanza, si depositarono in coltri spesse, danneggiando le coltivazioni

anche a più di 2500 km di distanza dal vulcano e per settimane furono

osservate dai satelliti artificiali negli strati alti dell’atmosfera.

Krakatoa

Krakatoa era una piccola isola (lunga appena 9 km), situata nello

stretto della Sonda, tra Giava e Sumatra, formata da un antico stratovulcano

di tipo andesitico. Nel 1883, venne completamente distrutta

da un’esplosione di intensità pari a quella di una bomba atomica.

Probabilmente, l’acqua marina era penetrata nella camera magmatica

attraverso le fratture dell’edificio vulcanico causando la formazione

di enormi quantità di vapor d’acqua. L’eruzione cominciò nel mese

di maggio e proseguì con fasi esplosive alternate a fasi di quiete per

più di tre mesi. L’isola sparì completamente e un volume pari a 23 km 3

di detriti fu disperso nello spazio circostante, per un raggio di oltre

500 km. Le polveri si alzarono fino a un’altezza di 11 km e alterarono

la composizione dell’atmosfera, tanto da causare negli anni seguenti

una lieve riduzione della temperatura atmosferica media e tramonti di

un rosso intenso. Le esplosioni innescarono anche una serie di tsunami,

cioè maremoti con onde alte anche 40 m, che si abbatterono

sulle coste vicine, causando la distruzione di gran parte degli insediamenti.

L’eruzione del Krakatoa provocò la morte di più di 35 000 persone.

Oggi nella caldera prodottasi in seguito all’esplosione si è formata

una nuova isola vulcanica 34.

33 Eruzione del Monte St. Helens nel 1980, con la formazione di una nube ardente (a sinistra) e l’aspetto della sommità del vulcano sventrato dall’enorme esplosione (a destra).

Verlaten

isola prima del 1883

0 5

Anak Krakatoa

Krakatoa

34 Dove più di 100 anni fa si polverizzò Krakatoa, è emersa dal mare una nuova isola vulcanica, Anak Krakatoa (che in lingua locale significa “il figlio di Krakatoa”).

km

© SEI – 2012

Lang


© SEI – 2012

Strettamente legati all’attività vulcanica, sono una serie di fenomeni,

detti di vulcanesimo secondario, che caratterizzano le fasi

conclusive dell’attività primaria o la quiescenza di un vulcano.

Si tratta di fenomeni causati dalla presenza di magma in prossimità

della superficie terrestre che, raffreddandosi, libera gas

o provoca il riscaldamento delle acque del sottosuolo. Queste,

vaporizzate, risalgono facilmente in superficie, formando sorgenti

termali, come quelle diffuse in molte zone dell’Italia.

Anche l’attività solfatarica nei Campi Flegrei a Pozzuoli, dove si

trova un vulcano estinto, e nell’isola di Vulcano è una manifestazione

di vulcanesimo secondario 35. In questo caso si tratta di esalazioni

di vapor d’acqua, biossido di carbonio e solfuro di idrogeno

che, a contatto con l’aria, si ossida producendo zolfo, che si deposita

sotto forma di incrostazioni di odore e colore caratteristici.

Quando l’emanazione ha un colore biancastro ed è costituita in

prevalenza da vapor d’acqua e biossido di carbonio, si parla di fumarole

36.

35

36

7 Il vulcanesimo secondario

solfatara di Pozzuoli

fumarola

6 I fenomeni vulcanici

In alcuni casi il vapor d’acqua fuoriesce dal terreno a elevata temperatura

e alta pressione, producendo getti cui si dà il nome

di soffioni boraciferi. Il vapore dei soffioni è ricco di acido borico,

solfuro di idrogeno, triossido di zolfo e altre sostanze che precipitano

intorno alla sorgente. In Italia, sono famosi quelli di

Larderello, in Toscana, che vengono sfruttati per la produzione

di energia geotermica e di acido borico. I soffioni si formano

quando l’acqua meteorica, che penetra nel sottosuolo, viene a

trovarsi a contatto con una massa di magma e il vapore che si

forma si fa strada verso l’esterno, attraverso le fenditure del suolo.

Altro fenomeno legato alla presenza di masse magmatiche superficiali

in via di raffreddamento o a iniezioni magmatiche, è

quello dei geyser, sorgenti di acqua calda che zampilla a intermittenza

con notevole violenza. L’acqua contiene in soluzione

carbonato di calcio e silicati, che formano concrezioni intorno

alla bocca del geyser 37.

Spesso nei terreni argillosi e melmosi si assiste alla fuoriuscita

di acque fangose e salate, calde o fredde che danno origine a

laghetti melmosi o a piccoli coni, detti salse 38.

37

38

geyser

conetto di fango

123


124 I FENOMENI ENDOGENI

8 La distribuzione geografica dei vulcani

non è casuale

I vulcani attivi oggi sono circa 600. Essi sono distribuiti sia nelle

aree continentali, sia sui fondali oceanici, in modo non uniforme:

sono concentrati in lunghe e strette fasce, che hanno

caratteristiche geologiche ben definite. Un aspetto curioso della

distribuzione dei vulcani in fasce riguarda la composizione dei

magmi e il tipo di attività prevalente: in genere, in ciascuna fascia

predomina un solo tipo di attività (effusiva o esplosiva).

Esaminiamo, con l’aiuto della carta, la distribuzione geografica

dei vulcani, individuando le situazioni più caratteristiche 39.

■ Una parte consistente dei vulcani attivi si trova in corrispondenza

delle dorsali oceaniche. Si tratta di catene montuose che

attraversano tutti gli oceani, formate da rilievi che in genere si

elevano dal fondale di 1000-3000 m. La zona di cresta delle

dorsali presenta fratture allungate lungo le quali si verificano

eruzioni sottomarine, con emissione intermittente di ingenti

quantità di lave basaltiche e molto fluide. Nell’Oceano Atlantico

tale attività ha dato origine anche all’Islanda e alle isole Azzorre.

■ Un secondo gruppo caratteristico di vulcani si trova negli archi

di isole e lungo alcuni margini continentali situati in prossimità

delle fosse oceaniche, depressioni allungate e strette in cui il

fondale raggiunge le massime profondità. Qui si verificano eruzioni

di lave per lo più andesitiche e riolitiche, raramente basalti-

Krakatoa

Mayo

Pinatubo

Tambora

Fuji

Mauna Loa

Kilauea

Yellowstone

St. Helens

El Chichon

che. I vulcani hanno il tipico aspetto a forma di tronco di cono e

danno luogo a imponenti eruzioni esplosive. La maggior parte

dei vulcani di questo tipo si trova nella cintura di fuoco circumpacifica,

una fascia che si snoda lungo le coste americane e asiatiche

del Pacifico, nella quale ci sono più di 300 vulcani attivi.

È il caso degli arcipelaghi delle Aleutine, del Giappone, delle

Filippine, o dei vulcani del Messico e del Sudamerica. Vulcani simili

si trovano anche in una fascia che si estende dal Mar Egeo

fino all’Asia Minore.

■ Un gruppo di vulcani, caratterizzati da lave di tipo basaltico,

è localizzato in piena area continentale ed è legato a una serie

lineare di fratture, note con il nome di fosse africane, che vanno

dal Libano alla regione dei grandi laghi.

■ Un ultimo gruppo di vulcani ha una distribuzione atipica: si

tratta di isole o vulcani continentali, che emettono lave basaltiche.

Poiché sono isolati, non connessi con linee di particolare

instabilità della crosta, sono detti punti caldi. Sono punti caldi,

per esempio, i vulcani delle isole Hawaii. Sono riconducibili a

questo gruppo anche l’attività vulcanica presente nella regione

nord-occidentale del continente americano (parco di Yellowstone)

e attività remote come quella che ha portato alla formazione

del Columbia Plateau.

Pelée

Nevado del Ruiz

Surtsey

Vesuvio

e Flegrei

Azzorre

39 Distribuzione dei vulcani centrali attivi, dei punti caldi e delle principali zone di eruzione lineare, lungo le dorsali oceaniche.

Etna

Vulcano e

Stromboli

Afar

Kilimanjaro

Réunion

© SEI – 2012

magma sialico

magma femico

punti caldi

dorsali oceaniche


© SEI – 2012

9 L’attività vulcanica in Italia

Le province magmatiche

L’area mediterranea è molto instabile dal punto di vista geologico,

soggetta a movimenti che causano fenomeni locali di distensione

e compressione della litosfera che, come conseguenza,

generano magmi. Per questa ragione il nostro Paese mostra

un’attività magmatica intensa che dura da tempi remoti. Gli

studi geologici hanno permesso di identificare quattro province

magmatiche diverse per tipo ed epoca di attività 40. La provincia

magmatica toscana è formata da apparati vulcanici

estinti, mentre le altre tre sono tuttora attive. Esaminiamo ora

nel dettaglio le caratteristiche delle tre province attive.

La provincia magmatica romana Il Vesuvio, l’isola di Ischia, i

Campi Flegrei e tutta la costa tirrenica parallela agli Appennini,

tra Toscana e Campania, hanno avuto un’attività vulcanica intensa,

prevalentemente esplosiva, tipica delle regioni in cui si realizzano

processi che portano alla formazione di catene montuose.

Nella zona dei Campi Flegrei, circa 35 000 anni fa, ebbe inizio

un’attività esplosiva che determinò la formazione di un’ampia coltre

ignimbritica (tufo grigio), nella regione costiera compresa tra la

penisola sorrentina e il fiume Garigliano. In seguito si formò una

gigantesca caldera, aperta verso il mare. Esplosioni successive

formarono il basamento roccioso di tufo giallo su cui si trova la

città di Napoli. Nella regione dei Campi Flegrei, che si estende

per circa 70 km 2 , si contano oggi almeno una ventina di crateri.

Ferru

Arci

provincia

magmatica

siciliana

piattaforma

porfirica atesina

Berici

Lessini

Euganei

Ustica

Marsili

Stromboli

Eolie

Lipari Vulcano

Pantelleria Pachino

Linosa

vulcani attivi

vulcani attivi

in epoca storica

vulcani sottomarini

complessi vulcanici attivi

fino a epoche recenti

(meno di 1,8 milioni

di anni), oggi estinti

vulcaniti antiche

(più di 1,8 milioni di anni)

Elba

provincia

magmatica

toscana

Amiata

Cimino

Vicano

Sabatini

Albani

Ernici

provincia

magmatica

romana

Punta Pietre Nere

Roccamonfina

Ponza

Ventotene

Ischia

Flegrei

Vulture

Vesuvio

Magnaghi

Procida

Vavilov

40 Distribuzione dell’attività vulcanica in Italia e localizzazione delle province

magmatiche.

Iblei

Etna

provincia

magmatica

delle Eolie

6 I fenomeni vulcanici

È un’area a pericolo elevatissimo, anche perché l’attività passata è

sempre stata di tipo esplosivo.

L’instabilità della regione flegrea è testimoniata dal fenomeno

del bradisismo. Il termine si utilizza per indicare movimenti

verticali della crosta, lenti e senza scosse, che si verificano specialmente

nelle zone costiere. I movimenti di emersione (bradisismo

negativo) e sommersione (bradisismo positivo) presso

Pozzuoli e nei Campi Flegrei sono causati probabilmente da

movimenti del magma in profondità. Un periodo di sprofondamento,

testimoniato dall’abbassamento sotto il livello del

mare dell’antico mercato romano, si è verificato nel 1500, nel

periodo che precedette la formazione dell’ultimo vulcano della

zona (Monte Nuovo, 1538). In seguito Pozzuoli riprese a sollevarsi.

Nel nostro secolo sono stati registrati più volte movimenti

di innalzamento e di abbassamento; l’episodio più recente

è del 1983 41.

tufo

termine usato in passato per indicare genericamente rocce detritiche,

derivate dalla diagenesi di materiali piroclastici fini.

41 I fori lasciati a diverse altezze dai litodomi (molluschi bivalvi) sulle colonne del

tempio di Serapide testimoniano le fasi alterne di bradisismo che hanno interessato

l’area di Pozzuoli.

125


126 I FENOMENI ENDOGENI

Il Vesuvio è attivo da almeno 25 000 anni, durante i quali ha

generato pochi eventi esplosivi, alternati a lunghi periodi di

quiete o di attività effusiva tranquilla. Nell’viii secolo a.C., il

vulcano era alto 3000 m e fu in parte distrutto da una violenta

esplosione che appiattì la cima del monte. Per lungo tempo rimase

inattivo, fino al 79 d.C., quando si verificò l’esplosione

descritta da Plinio il Giovane.

L’eruzione fu preceduta da un lungo periodo di scosse sismiche,

iniziato con un violento terremoto nel 62 d.C. Le scosse erano

causate dall’instabilità del magma in movimento, tuttavia nes-

42 L’eruzione del Vesuvio del 18-29 marzo del 1944 concluse l’ultima fase di

attività del vulcano, iniziata nel 1914. Da allora il condotto è ostruito e il Vesuvio

è considerato un vulcano quiescente.

43 L’isola di Vulcano e Vulcanello, nelle isole Eolie.

© SEI – 2012

suno si rese conto che il pericolo era rappresentato dal vulcano,

inattivo da tempi immemorabili. Il 24 agosto del 79 d.C., dalla

cima del vulcano si liberò con una violenta esplosione una colonna

di gas, vapori e ceneri che si espanse assumendo una forma

che Plinio paragonò a un pino marittimo. Il pino collassò e

riversò una pioggia di ceneri e pomice sulla zona intorno al

Vesuvio e sulla costa limitrofa. Nella notte la terra fu scossa da

continui terremoti, mentre dal condotto vulcanico ormai

sgombro continuava la fuoriuscita di materiali piroclastici.

Seguì un periodo di relativa calma, ma l’acqua della vicina falda

freatica si infiltrò nella camera magmatica, provocando la

formazione di vapore e una nuova intensa esplosione. Una nuvola

nera di ceneri si depositò in una vasta area intorno al vulcano,

seppellendo Pompei e gli abitanti rimasti. Il giorno dopo

anche Ercolano subì la stessa sorte. Risparmiata dalla pioggia

di cenere, perché si trovava sottovento, Ercolano fu invasa da

una serie di colate piroclastiche, che in pochi istanti cancellarono

ogni segno dell’esistenza della città.

L’eruzione modificò profondamente l’aspetto del Vesuvio. La

cima del monte collassò lasciando in corrispondenza del cratere

una gigantesca caldera, con la parete nord più elevata. All’interno

della caldera si formò un nuovo cono vulcanico, che corrisponde

all’attuale Vesuvio. Nei secoli successivi fino al 1944, si sono verificate

nuove eruzioni, alcune esplosive altre di tipo effusivo. Sono

documentate eruzioni avvenute nel 472, nel 1139 e nel 1631;

quest’ultima fu particolarmente violenta. Negli ultimi secoli si

sono succedute eruzioni prevalentemente tranquille, intervallate

da periodi brevi di riposo. Dal 1944 il vulcano è quiescente 42.

La provincia magmatica delle Eolie L’arcipelago delle isole

Eolie presenta un vulcanesimo di tipo andesitico ed esplosivo.

Le sette isole Eolie hanno tutte origine vulcanica e sono associate

ad altri vulcani sottomarini con i quali formano un caratteristico

arco vulcanico, tipico delle zone in cui si verificano

imponenti fenomeni di compressione della litosfera. Stromboli,

Vulcano e Lipari sono le isole più recenti e tuttora attive.

Stromboli è ininterrottamente attivo da oltre 2000 anni.

Vulcano, al cui nome è legato un tipo particolare di vulcanesimo,

e Lipari hanno un’attività più esplosiva, originata da magmi

più viscosi 43. Lipari ha avuto l’ultima eruzione in epoca romana,

circa 1200 anni fa, dopo un periodo di quiescenza durato

quasi 3500 anni, mentre Vulcano attraversa un periodo di quiete

e manifesta solo un’attività con forti emissioni di vapori di zolfo.


© SEI – 2012

La provincia magmatica siciliana L’Etna ha un’attività prevalentemente

effusiva, tipica delle zone di distensione, con formazione

di magmi basaltici. L’attività dell’Etna è documentata da 1500

anni, ma i primi segni di vulcanesimo in atto nella zona risalgono

a 600 000 anni fa. In quel periodo l’area era sommersa e costituiva

il golfo pre-etneo. Il primitivo apparato vulcanico era sottomarino:

da fenditure sul fondale uscivano lave basaltiche che solidificando

assumevano il tipico aspetto a cuscini. L’area successivamente

venne sollevata e sulla terra emersa si formò un vero vulcano a

scudo. In questa fase il magma che alimentava il vulcano subì un

graduale cambiamento e la lava divenne più sialica e viscosa.

L’Etna diventò perciò uno stratovulcano, caratterizzato dall’alternanza

di fasi esplosive ed effusive.

rocce sedimentarie

a

b

c

d

e

vulcano di Calanna

vulcano Trifoglietto I

vulcano Trifoglietto II

Mongibello

colate sottomarine

livello del mare

caldera della valle del Bove

44 Formazione ed evoluzione dell’edificio dell’Etna: dopo una fase iniziale di

attività sottomarina a e il ritiro delle acque del mare, l’attività vulcanica si è

spostata in direzione ovest. I primitivi edifici, Calanna, Trifoglietto I e Trifoglietto II

( b , c , d ) sono vulcani a scudo e sono stati in parte smantellati quando si

formò la caldera della valle del Bove. L’edificio attuale (Mongibello, e ) è uno

stratovulcano che si innalza a occidente rispetto alla valle del Bove e presenta

numerosi condotti laterali. Le lave emesse dall’Etna sono prevalentemente

basaltiche e sembrano provenire direttamente dal mantello superiore.

6 I fenomeni vulcanici

L’edificio attuale porta i segni delle diverse fasi che si sono verificate

nel corso della sua storia. Sopra un basamento di rocce basaltiche,

che corrisponde all’antico vulcano sottomarino, l’Etna si presenta

come un cono alto circa 3000 m, derivato dalla fusione di

diversi edifici vulcanici. Le esplosioni passate hanno portato alla

formazione di numerose caldere, tra cui la vasta area depressa denominata

valle del Bove, sul fianco orientale del vulcano 44. Nel

tempo l’attività si è spostata verso ovest, fino all’edificio attuale.

Oggi l’Etna presenta numerosi crateri, in corrispondenza dei quali

si verifica un’attività persistente, prevalentemente effusiva, o debolmente

esplosiva. Sono presenti più di 200 coni avventizi 45 e spesso

lungo i fianchi si formano fratture allungate da cui fuoriesce la lava,

che ha una composizione simile a quella dei vulcani hawaiani 46.

45 Coni avventizi sulle pendici dell’Etna.

46 Fontane di lava, durante l’eruzione dell’Etna nel 2003.

coni avventizi

127


IN ITALIA

128 I FENOMENI ENDOGENI

Empedocle e i “giganti nascosti”

In Italia sono presenti diversi vulcani sottomarini attualmente quiescenti,

ma potenzialmente attivi, che si collocano in due zone vulcaniche

particolarmente interessanti dal punto di vista geologico e ancora

in parte da scoprire:

• la zona del Tirreno compresa tra Eolie, Sardegna e Lazio dove

sono stati individuati diversi vulcani di recente formazione tra cui il

Marsili, il Magnaghi e il Vavilov;

• la zona del canale di Sicilia dove emerse l’isola Ferdinandea e

dove si trova il vulcano Empedocle.

Il mar Tirreno è un piccolo oceano in via di formazione in cui si

sono create due piane abissali di sottile crosta basaltica. Negli ultimi

10 milioni di anni il Tirreno è stato coinvolto in una serie di complessi

eventi geologici, dal momento che nell’area si sono rea lizzati

processi di distensione e assottigliamento della crosta, accanto a

fenomeni di compressione, collegati allo scorrimento della zolla

africana sotto la Sicilia e la Calabria e alla formazione dei rilievi.

In questo contesto particolare si inseriscono tre enormi complessi

vulcanici, Vavilov, Magnaghi e Marsili, i cui edifici si elevano sul

fondale a una profondità di quasi 3500 m 47.

Il Vavilov è il vulcano più antico, è situato al centro del Tirreno, è

alto circa 2500 m, lungo 40 km e largo 15 km. Ha una forma asimmetrica

con il versante occidentale più ripido di quello orientale,

forse a causa del collasso di una parte dell’edificio o di un’eruzione

esplosiva. La sua attività risale a qualche milione di anni fa.

Il Magnaghi è un edificio di 2700 m di altezza, ha un’età di 5 milioni

di anni e sembra ormai inattivo.

Il Marsili è il più giovane e imponente e sembra anch’esso inattivo.

Scoperto negli anni Venti del secolo scorso a nord delle isole

Eolie e studiato solo negli anni Novanta,

il Marsili è attivo probabilmente

da 200 000 anni.

Marsili

Ha un diametro di circa

50 km e un altezza di circa

3200 m e le sue dimensioni

so no superiori

a quelle dell’Etna.

Magnaghi

piana abissale

Vavilov

Ustica

Marsili

isole Eolie

Sui suoi fianchi sono presenti numerosi apparati vulcanici satelliti,

molti dei quali hanno grandi dimensioni e crateri paragonabili a

quello dell’isola di Vulcano. Le ricerche hanno riscontrato ovunque i

segni di un’attività vulcanica recente (circolazione di fluidi ad alta

temperatura nella struttura interna dell’edificio, elevato flusso di

calore, tremori sismici).

Le lave che formano l’edificio del Marsili e del Vavilov sono prevalentemente

basaltiche e andesitiche, simili a quelle che caratterizzano

le zone di distensione tipiche dei bacini di retroarco.

L’area del canale di Sicilia comprende alcune isole vulcaniche

(Pantelleria e Linosa) e un grande vulcano sottomarino scoperto pochi

anni fa: il vulcano Empedocle. L’attività vulcanica della zona

sembra causata da fenomeni di distensione della crosta. In accordo

con questa interpretazione, Linosa è costituita prevalentemente da

rocce basaltiche, Pantelleria invece mostra i segni di un’attività

esplosiva (una grande caldera e lave riolitiche), che poco si concilia

con l’attività che caratterizza in generale la zona. Pantelleria e Linosa

sono vulcani inattivi, ma la zona non è del tutto quiescente, come

dimostra sia la comparsa dell’isola Ferdinandea, sia la scoperta di

Empedocle.

L’isola Ferdinandea si formò improvvisamente all’inizio di luglio

dell’anno 1831. In meno di un mese si sviluppò fino a raggiungere

un diametro di 5 km, ma dopo soli 5 mesi, nel dicembre del 1831

sprofondò nuovamente in mare. Attualmente l’isola Ferdinandea è

uno scoglio a 8 m di profondità che presenta ancora una attività di

esalazione.

Proprio durante una missione di osservazione intorno ai resti

dell’isola Ferdinandea è stato scoperto nel 2006 il vulcano Empedocle,

di cui l’isola Ferdinandea è un cono satellite. Empedocle ha

una base di estensione paragonabile a quella dell’Etna, ma è molto

più basso 48. La formazione di questo vulcano probabilmente è

avvenuta diversi milioni di anni fa quando, per effetto della collisione

Africa-Europa, si sono formate fratture profonde con risalita

di magmi dal mantello. Le ricerche nella regione, come nel basso

Tirreno, sono comunque ancora in atto e potrebbero riservare

nuove sorprese.

−48,5 m

isola

Ferdinandea

−8 m

centro

del cratere

vulcano

Empedocle

47 Localizzazione dei vulcani sottomarini nel Tirreno. 48 Ricostruzione della morfologia del vulcano sottomarino Empedocle.

© SEI – 2012


© SEI – 2012

10 Il pericolo e il rischio vulcanico

Tra le aree ad alto pericolo geologico, quelle vulcaniche sono

spesso le più popolate grazie alla fertilità dei suoli, legata alla

presenza di elementi chimici, come il potassio, il calcio, il magnesio,

il ferro ecc. Per sfruttare i terreni, l’uomo deve impiantare

i propri insediamenti abitativi sulle pendici dei vulcani, e

quindi esporsi al rischio di nuove eruzioni.

Poiché è impossibile impedire che avvenga un’ eruzione, per garantire

la sicurezza delle popolazioni che vivono in prossimità di un

vulcano, è fondamentale saper valutare correttamente il pericolo e

il rischio vulcanico e mettere in atto strategie opportune da attuare

in caso di una ripresa o di una recrudescenza dell’attività vulcanica.

La stima della pericolosità e del rischio vulcanico e la pianificazione

degli interventi devono essere basate sui risultati di

studi sia vulcanologici sia socio-economici.

La pericolosità di un vulcano è la probabilità che in una data

regione si verifichi un’eruzione potenzialmente distruttiva; viene

valutata considerando in particolare la morfologia e il tipo

di attività eruttiva del vulcano, attraverso lo studio delle manifestazioni

precedenti. Da questo punto di vista, è evidente, per

esempio, che le colate laviche sono meno pericolose rispetto

alle nubi ardenti o alle colate di fango, che si muovono con

velocità ed energia nettamente superiori. Bisogna anche considerare

la periodicità e la frequenza con cui si verifica l’attività.

49 Eruzione dell’Etna del gennaio 2012.

6 I fenomeni vulcanici

In base alle stime effettuate, tenendo conto di tutti i parametri

indicati, è possibile costruire mappe di pericolosità di un vulcano,

nelle quali si considerano le aree che potrebbero essere

interessate da un’eventuale eruzione, valutando il rischio cui

potrebbero andare incontro. Si può calcolare quale sia la probabilità

che una certa area sia invasa da una colata di lava oppure

da una colata di fango.

L’Etna, per esempio, è un vulcano con un’attività pressoché

continua, che si intensifica in particolari momenti, senza tuttavia

presentare comportamenti imprevisti 49. Anche Stromboli

presenta un’attività persistente; l’ultima eruzione ha avuto inizio

il 27 febbraio 2007, effusione di lava durata alcune ore e

seguita dall’apertura di due nuove bocche nella Sciara del

Fuoco, e si è conclusa il 2 aprile 2007 50. La Sciara è una depressione

a forma di anfiteatro, delimitata da pareti verticali

alte centinaia di metri all’interno della quale si riversano prodotti

dell’attività attuale. La depressione rappresenta la nicchia

lasciata da una grande frana avvenuta circa 5000 anni fa, che

ha fatto scivolare in mare il versante nord. Per questo l’attuale

attività del vulcano non rappresenta un pericolo per gli insediamenti

dell’isola. Il Vesuvio ha sempre alternato lunghi periodi

di quiescenza a eruzioni improvvise, caratterizzate da

evoluzioni imprevedibili.

50 Stromboli in attività (agosto 2008): le colate lungo la Sciara del Fuoco

giungono in mare.

129


130 I FENOMENI ENDOGENI

Può essere utile anche valutare la morfologia dell’edificio vulcanico:

la presenza di caldere o di rilievi potrebbe condizionare

i movimenti dei materiali emessi durante l’eruzione. Nel

caso del Vesuvio, per esempio, la presenza del Monte Somma,

sul versante settentrionale del cratere principale, potrebbe impedire

un movimento verso nord delle colate laviche che così

si riverserebbero sui versanti meridionali del cono, mentre sul

versante occidentale potrebbe verificarsi una pioggia di ceneri

che, in caso di piogge prolungate, potrebbe a sua volta generare

una colata di fango 51.

S. Anastasia

Portici cratere

del 1944

Ercolano

Torre del Greco

pericolo vulcanico

MONTE SOMMA

Ottaviano

Boscoreale

Torre Annunziata

aree ad alta probabilità di essere invase da colate di lava

aree in cui potrebbero aprirsi nuovi crateri

aree a bassa probabilità di essere invase da colate di lava

aree ad alta probabilità di essere invase da colate di fango

S. Giuseppe

Terzigno

aree a bassa probabilità di essere invase da colate di fango

aree di accumulo delle colate di fango

51 Il vulcano italiano che presenta il maggiore pericolo vulcanico è il Vesuvio, sia

per le sue eruzioni esplosive, sia per l’elevata urbanizzazione della regione.

Le strategie di intervento sono ovviamente diverse a seconda

del tipo di attività del vulcano. Con i vulcani ad attività effusiva

si può convivere più facilmente (dal momento che le colate laviche

si muovono lentamente, un improvviso intensificarsi

dell’attività non comporta rischi immediati) e soprattutto è

possibile ideare di volta in volta nuove tecniche per provare a

deviare il flusso della lava e incanalarlo nelle direzioni volute.

Un intervento attivo è, invece, impossibile nel caso di vulcani

ad attività esplosiva. Non esiste, infatti, né un metodo per prevedere

quando l’eruzione si verificherà, né un metodo per impedirne

o modificarne lo svolgimento.

Molti vulcani (non solo ad attività esplosiva) sono stati e sono

tuttora attentamente monitorati; strumenti sensibilissimi registrano

e misurano ogni piccola attività sismica (poiché le eruzioni

si verificano spesso dopo una serie di terremoti, il primo

dei quali avviene in profondità); mentre termometri che possono

misurare temperature molto elevate (sopra i 1000 °C) registrano

ogni variazione della temperatura della zona indiziata

e, soprattutto, delle pozze di lava in ebollizione 52.

Oggi esistono anche satelliti artificiali con strumenti in grado

di rilevare flussi di calore sotto la superficie terrestre (che sono

un indizio della risalita di magma), mentre particolari livelle al

suolo registrano ogni rigonfiamento della superficie terrestre

nelle vicinanze dei vulcani. Questi rigonfiamenti sono, in genere,

provocati da un aumento della pressione interna della

crosta terrestre e possono essere preludio di un’eruzione. Tutti

questi segnali premonitori consentono di capire se si sta avvicinando

il momento di un’eruzione, ma non di stabilire il momento

esatto in cui avverrà, perché i segni premonitori possono

durare settimane o mesi. Non è possibile neanche prevedere

la violenza dell’esplosione o l’evoluzione nel tempo dell’eruzione.

Per questo l’unica prevenzione, nel caso di un’eruzione

esplosiva, resta una rapida evacuazione.

Il rischio vulcanico dipende sia dalla pericolosità del vulcano,

sia dai danni che il vulcano potrebbe provocare nel contesto in

cui è inserito, tenendo conto della tipologia delle costruzioni,

della densità di popolazione, dell’estensione delle aree urbane e

del terreno agricolo ecc. 53.

52 L’attività dell’Etna è monitorata dai ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica

e Vulcanologia (ingv).

Napoli

rischio vulcanico

altissimo

alto

medio

San Giorgio

a Cremano

Portici

Ercolano

Torre

del Greco

Torre

Annunziata

Vesuvio

© SEI – 2012

53 Mappa del rischio vulcanico

per l’area intorno al Vesuvio.

N


© SEI – 2012

Risk Assessment: Predicting Volcanic Eruptions

Table 1 summarizes the major known volcanic disasters since

AD 1500. The potential for such disasters in the future makes a

volcanic eruption one of the greatest of geologic hazards. It

also makes risk assessment and prediction of volcanic eruptions

an important part of modern science.

Approximately 1,300 active volcanoes are recognized globally,

and 5,564 eruptions have occurred in the past 10,000 years.

These figures do not include the numerous submarine volcanoes

of the Mid-Oceanic Ridge system. Many volcanoes have

erupted recently, and we are certain that others will erupt soon.

How can geologists predict an eruption and reduce the risk of

a volcanic disaster?

Regional Prediction

Volcanoes concentrate near subduction zones, spreading centers,

and hot spots over mantle plumes but are rare in other

places. Therefore, the first step in assessing the volcanic hazard

of an area is to understand its tectonic environment. Western

Washington and Oregon are near a subduction zone and in a

region likely to experience future volcanic activity. Kansas and

Nebraska are not.

Furthermore, the potential violence of a volcanic eruption is

related to geologic environment of the volcano. If an active volcano

lies on continental crust, the eruptions may be violent because

granitic magma may form. In contrast, if the region lies

on oceanic crust, the eruptions may be gentle because basaltic

volcanism is more likely. Violent eruptions are likely in Western

Washington and Oregon, but less so on Hawaii or Iceland 1 .

Table 1 Some notable volcanic disasters since the year ad 1500 involving 4,000 or more fatalities

Hazard: a danger or risk

Assessment: evaluation, estimation

Likely: probable or expected

6 I fenomeni vulcanici

Risk assessment is based both on frequency of past eruptions and

on potential violence. However, regional prediction only estimates

probabilities and cannot be used to determine when a particular

volcano will erupt or the intensity of a particular eruption.

1 Katla is a large volcano in Southern Iceland. It is very active; twenty eruptions

have been documented between 930 and 1918, but its eruptions are not violent.

Katla has been showing signs of unrest since 1999, and geologists have concerns

that it might erupt in the near future.

Year Country Volcano Number of Death

1586 Indonesia Kelut 10,000

1631 Italy Vesuvius 6,000

1669 Italy Etna 10,000

1783 Iceland Lakagigar 9,350

1792 Japan Unzen 15,000

1816 Indonesia Tambora 92,000

1883 Indonesia Krakatoa 4,000

1902 Martinique Pelée 40,000

1902 Guatemala Santa Maria 6,000

1919 Indonesia Kelut 5,000

1985 Colombia Nevado del Ruiz 23,000

131

CONTENT AND LANGUAGE INTEGRATED LEARNING CLIL


132 I FENOMENI ENDOGENI

CONTENT AND LANGUAGE INTEGRATED LEARNING CLIL

Short-Term Prediction

In contrast to regional predictions, short-term predictions attempt

to forecast the specific time and place of an impending

eruption. They are based on instruments that monitor an active

volcano to detect signals that the volcano is about to erupt.

The signals include changes in the shape of the mountain and

surrounding land, earthquake swarms indicating movement

of magma beneath the mountain, increased emissions of ash

or gas, increasing temperatures of nearby hot springs, and any

other signs that magma is approaching the surface.

In 1978, two U.S. Geological Survey (USGS) geologists, Dwight

Crandall and Don Mullineaux, noted that Mount St. Helens

had erupted more frequently and violently during the past

4,500 years than any other volcano in the contiguous 48 states.

They predicted that the volcano would erupt again before the

end of the century.

In March 1980, about two months before the great May eruption,

puffs of steam and volcanic ash rose from the crater of

Mount St. Helens, and swarms of earthquakes occurred beneath

the mountain. This activity convinced other USGS geologists

that Crandall and Mullineaux’s prediction was correct.

In response, they installed networks of seismographs,

tiltmeters, and surveying instruments on and around the

mountain.

2 Aerial view of pyroclastic flow deposits from the Mount Pinatubo eruption 1991.

Swarm: fig. a group of bees

Ash: the grey substance left when something is burnt completely

Nearby: that is a short distance away

Steam: the gas or vapour that rises from boiling water

In the spring of 1980, the geologists warned government agencies

and the public that Mount St. Helens showed signs of an

impending eruption. The U.S. Forest Service and local law enforcement

officers quickly evacuated the area surrounding the

mountain, averting a much larger tragedy.

Using similar kinds of information, geologists predicted the 1991

Mount Pinatubo eruption in the Philippines, saving many lives 2 .

Although the June 25, 1997, eruption of the Soufrière Hills volcan

on the Caribbean island of Montserrat killed 19 people and destroyed

many homes and farms, predictions of the eruption by

the Montserrat Volcano Observatory saved many additional lives.

The island was long known to harbor an active volcano, and the

observatory was established to monitor the volcano and to predict

eruptions.

The observatory recorded continued swelling of the dome,

swarms of earthquakes, and many large and small eruptions, including

pyroclastic flows, through the rest of 1996 and the first

half of 1997. On June 25, 1997, major pyroclastic flows reached

to within 50 meters of the airport. Surges and flows devastated

several communities, killing 19 people.

Although some people returned to homes and farms during

lulls in the long eruptive sequence, there is little doubt that the

warnings issued by the observatory and evacuations ordered by

the government saved many lives.

True or false

from Thompson-Turk, Earth Science and Environment, 4E. © 2007.

1. Regional predictions attempt to forecast the

specific time and place of an impending eruption. T F

2. The potential violence of a volcanic eruption

is related to the geological environment

of the volcano. T F

3. Earthquake swarms, emissions of ahes and gases

and puffs of steam are important signal

in short-term prediction of volcanic eruptions. T F

4. Short-time predictions always save human lives. T F

5. If an active volcano lies on continental crust,

the eruption may be gentle because granitic

magma may form. T F

6. If an active volcano lies on oceanic crust,

the eruption may be gentle because basaltic

magma may form. T F

to Harbor: fig. to host

Dome: the rounded summit of a hill or mountain; (geology) a rounded

uplifted landform or underground structure

Lull: a temporary period of quiet or inactivity

© SEI – 2012


© SEI – 2012

attivi

(circa 600)

estinti

quiescenti

possono

essere

se il magma

NON SALE

in superficie

attività ignea

INTRUSIVA

PLUTONI

BATOLITI

FILONI

LACCOLITI

PER RIPASSARE

VULCANESIMO = forza endogena

di modificazione della

superficie terrestre

MAGMI

SIALICI INTERMEDI FEMICI

basaltiche

andesitiche

riolitiche

VISCOSITÀ

SILICE

EFFUSIVE

i magmi sono fluidi

i condotti restano liberi

i gas non si accumulano

concentrati

in fasce

lunghe e

strette

se il magma

SALE

in superficie

attività ignea

EFFUSIVA

ERUZIONI

materiali emessi

6 I fenomeni vulcanici

DORSALI OCEANICHE

ARCHI DI ISOLE E ALCUNI

MARGINI CONTINENTALI

FRATTURE CONTINENTALI

VULCANI ISOLATI (PUNTI CALDI)

CENTRALI

LINEARI

ESPLOSIVE

i magmi sono viscosi

i condotti si ostruiscono

i gas si accumulano

LAVE PIROCLASTI

GAS

a corda

a blocchi

a cuscino

polveri

ceneri

lapilli

bombe

EDIFICIO

VULCANICO

il magma

fuoriesce

dal camino

il magma

fuoriesce

dalle fratture

PLATEAUX

E

DORSALI

133


134 I FENOMENI ENDOGENI

PER RICORDARE

Il magma può solidificare in profondità (attività

intrusiva), dando origine ai plutoni, oppure

risalire fino a raggiungere la superficie (attività

effusiva), dando origine ai fenomeni

vulcanici, collegati con la fuoriuscita di lave,

gas e materiali solidi (materiali piroclastici).

Il magma si forma nelle regioni in cui agiscono

forze endogene che causano distensione

o compressione oppure sprofondamento di

ampie porzioni di litosfera, dove si verifica un

aumento di temperatura o una diminuzione di

pressione.

In base al tenore di silice, i magmi possono

essere sialici, femici o intermedi.

Le proprietà più importanti del magma sono la

viscosità, il contenuto di acqua e di gas. La

viscosità dipende principalmente dal tenore di

silice: i magmi sialici sono più viscosi di quelli

femici. Anche il contenuto in acqua (in genere

maggiore nei magmi sialici) influenza la viscosità

del magma, perché riduce la temperatura

di fusione dei silicati, mentre i gas ne influenzano

la mobilità.

Il vulcano è una spaccatura della superficie

terrestre da cui fuoriescono lave, gas e piroclasti.

Si distinguono vulcani ad attività lineare e

vulcani ad attività centrale.

Si parla di eruzioni lineari quando il magma

fuoriesce da fratture della crosta allungate e

strette e la lava si espande formando ricoprimenti

(plateaux) di migliaia di kilometri quadrati.

Si parla di eruzioni centrali quando i materiali

vengono eruttati da un cratere intorno

a cui si accresce un edificio vulcanico, detto

cono.

Le manifestazioni conclusive dell’attività di un

vulcano danno luogo a fenomeni di vulcanesimo

secondario, che comprendono la liberazione

dei gas o il riscaldamento delle acque

del sottosuolo, con conseguente emissione di

gas e vapor d’acqua (fumarole, soffioni boraciferi,

geyser).

Il meccanismo eruttivo può essere effusivo o

esplosivo ed è condizionato dalla viscosità del

magma e dalla percentuale di gas e vapor d’acqua.

In genere il magma femico, più caldo e fluido,

scorre liberamente all’interno del condotto vulcanico,

liberando in modo regolare i gas che

contiene (attività effusiva). Il magma sialico,

meno caldo e più viscoso, tende a solidificare

all’interno del condotto vulcanico, formando

un tappo, che impedisce la fuoriuscita dei

gas; quando la pressione dei gas vince il peso

dei materiali soprastanti, si ha un’esplosione

(attività esplosiva). Le eruzioni avvengono

con modalità diverse e prendono il nome del

vulcano di cui sono tipiche.

In base alle caratteristiche dell’edificio vulcanico

i vulcani ad attività centrale possono essere

a scudo, stratovulcani, coni di scorie.

© SEI – 2012

I vulcani attivi sono geograficamente localizzati

in lunghe e strette fasce della superficie

terrestre, corrispondenti: alle dorsali oceaniche,

agli archi di isole e ad alcuni margini continentali,

alle fosse tettoniche, ai rilievi di recente

formazione che si estendono dall’Europa

all’Asia.

Ogni fascia è caratterizzata dalla prevalenza di

attività effusiva o esplosiva.

Al di fuori delle fasce si collocano i punti caldi,

vulcani isolati che emettono lave basaltiche.

L’Italia, come tutta l’area mediterranea, è interessata

da un’intensa attività magmatica ed è

possibile identificare 4 province magmatiche,

di cui 3 ancora attive. I principali vulcani

attivi sono: Vesuvio, Ischia e Campi Flegrei

(provincia magmatica romana); Stromboli,

Vulcano e Lipari (provincia magmatica delle

Eolie); Etna (provincia magmatica siciliana).

La pericolosità di un vulcano è la probabilità

che dia luogo a un’eruzione distruttiva. Si valuta

in base alla struttura e alle caratteristiche

dell’attività eruttiva del vulcano. Il rischio vulcanico

dipende invece sia dalla pericolosità sia

dai danni che un’eruzione potrebbe causare,

perciò il rischio è direttamente legato al tipo di

insediamento e di utilizzo del suolo in prossimità

del vulcano.


© SEI – 2012

VERIFICA

Definisci

vulcanesimo, plutone, camera magmatica, vulcano, piroclasti, nube

ardente, base-surge, lahars, diatrema, caldera, geyser.

Stabilisci quali affermazioni sono vere e quali false

1 Lava è sinonimo di magma. V F

2 La maggior parte dei vulcani erutta lave basaltiche. V F

3 La nube ardente è una nube di polveri, ceneri,

lapilli e gas. V F

4 Le lave femiche formano facilmente estrusioni solide

o semisolide. V F

5 I vulcani italiani sono tutti stratovulcani. V F

6 L’attività vulcanica è condizionata

dal contenuto in silice e in acqua,

dalla temperatura e dai gas presenti nel magma. V F

7 Le rocce piroclastiche sono rocce magmatiche. V F

8 L’Etna ha un’attività effusiva,

perciò è un vulcano a scudo. V F

9 Esistono solo due tipi di lave: riolitica e basaltica. V F

10 La cintura di fuoco circumpacifica è un sistema

di vulcani ad attività prevalentemente esplosiva. V F

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1 I magmi ................................................................................ sono meno viscosi

di quelli ....................................................................................., perciò raggiungono

la superficie terrestre più ...................................................................... dei magmi

............................................................, che solidificano frequentemente in profondità,

generando corpi intrusivi, detti ............................................................,

costituiti principalmente da rocce ........................................................................,

chiamate .....................................................................................

2 Durante un’eruzione vulcanica esplosiva si realizza soprattutto

un’attività ....................................................................., accompagnata da attività

.........................................................................., mentre l’attività .......................................

............................................................................................ è ridotta.

3 Le dorsali oceaniche sono sistemi di ..........................................................,

che si estendono sui ........................................................................................, e sono

caratterizzate dall’emissione di lave di tipo ......................................................

.................................., perciò hanno un’attività ............................................................

tranquilla. Sono vulcani ............................................................................... in cui la

lava fuoriesce da lunghe .................................................................................... della

...................................................................................

4 La cintura di fuoco circumpacifica comprende una serie di vulcani

ad attività prevalentemente ............................................................................,

localizzati sul ......................................................................... del ......................................

......................................., oppure negli ..............................................................................,

lungo le coste ...................................................... e ............................................................

del ..........................................................................

5 I punti caldi sono .................................................................................................... o

......................................................................... che non si collocano lungo fasce,

6 I fenomeni vulcanici

ma sono ............................................................................. ed emettono lave di tipo

.............................................................................., perciò hanno un’attività effusiva

................................................................................. Tipici punti caldi sono i vulcani

delle ...............................................................................

6 La viscosità di un magma dipende principalmente dal suo ..........

......................................................................... di ........................................................................,

ma è influenzata anche da .........................................................................................,

.......................................................................... e .........................................................................

7 I magmi si formano nel .......................................................................... o nella

...................................................................................... a causa di variazioni locali di

........................................................................ e ..........................................................................;

la loro formazione può essere facilitata da un incremento del contenuto

di ..............................................................................................., sostanza che

facilita la fusione dei ..................................................................................

8 Le nubi ardenti sono formate da .....................................................................

........................................... in sospensione con ..............................................................;

si formano nelle eruzioni di tipo ...................................................... di vulcani

alimentati da magmi fortemente ............................................................., cioè

magmi che hanno un elevato tenore di ...............................................................

9 Le caldere sono .................................................................................. a forma di

..........................................................................., causate da una .......................................

.................................... o dallo ................................................................... della parte

sommitale dell’edificio vulcanico.

10 Le eruzioni freato-magmatiche sono caratterizzate dall’emissione

di .......................................................................... e materiali .................................

............................................................ e si verificano quando ingenti quantità di

........................................................................... penetrano nella ........................................

................................................... e si mescolano al magma, trasformandosi in

............................................................ a causa della ............................................................

Scegli il completamento corretto

1 Un magma sialico:

a è più denso di un magma femico.

b si forma solo per anatessi.

c per cristallizzazione frazionata può differenziarsi originando

un magma femico.

d è molto ricco di silice e viscoso.

2 L’attività esplosiva:

a produce edifici vulcanici con caldere, cupole di ristagno e

guglie.

b produce pillow lavas.

c è tipica dei vulcani a scudo.

d è frequente nei punti caldi.

3 I gas disciolti nel magma all’interno della camera magmatica:

a si separano dal magma solo quando è fuoriuscito dalla

bocca del vulcano.

b tendono a separarsi dal magma se la pressione litostatica

sovrastante aumenta.

c sono in percentuali uguali in tutti i magmi.

d quando si liberano possono produrre una pressione tanto

elevata da frantumare le rocce sovrastanti.

135


136 I FENOMENI ENDOGENI

4 Le colate piroclastiche:

a sono formate da lava che si deposita per caduta gravitativa.

b comprendono nubi ardenti e ignimbriti.

c sono formate da frammenti solidi mescolati a gas o fango.

d sono tipiche dell’attività esplosiva.

5 Il Vesuvio:

a ha eruzioni spesso esplosive.

b è potenzialmente meno pericoloso dell’Etna.

c alterna fasi di attività esplosiva ed effusiva.

d è un vulcano a scudo.

6 I magmi femici:

a non solidificano mai in profondità, ma solo in superficie.

b sono poveri di silice e molto densi.

c alimentano eruzioni di tipo peleano.

d sono molto viscosi e solidificando producono rocce basaltiche.

7 I batoliti:

a spesso hanno composizione granitica.

b derivano principalmente dal consolidamento di magmi

primari.

c sono più frequenti lungo l’asse delle dorsali oceaniche.

d hanno dimensioni ridotte.

8 L’anatessi:

a è il fenomeno di fusione parziale del mantello superiore.

b porta alla formazione di un magma che in genere è sialico.

c è la solidificazione del magma sialico.

d è il differenziamento di un magma sialico.

9 I filoni strato sono:

a colate laviche stratificate.

b corpi intrusivi discordanti.

c formati da rocce intrusive o ipoabissali.

d formati da basalti.

10 Gli stratovulcani:

a sono edifici formati da strati di colate laviche sovrapposte.

b sono vulcani ad attività lineare.

c sono formati da strati di scorie.

d possono attraversare alternativamente fasi esplosive e fasi

effusive.

Completa la tabella, indicando a quale provincia magmatica

appartengono i vulcani elencati

Vesuvio

Stromboli

Roccamonfina

Vulcano

Ischia

Campi Flegrei

Amiata

Etna

Lipari

provincia

magmatica

toscana

provincia

magmatica

romana

provincia

magmatica

siciliana

provincia

magmatica

delle Eolie

................................

Completa lo schema, inserendo i termini mancanti

.....................................

................................................

.......................................

.............................

......................................

.....................................

© SEI – 2012

Rispondi alle domande

1 Quali sono le principali differenze tra magmi femici, intermedi

e sialici, dal punto di vista chimico, fisico e delle manifestazioni?

2 Si può dire che esiste un dualismo evidente tra i fenomeni

vulcanici di tipo esplosivo e quelli di tipo effusivo. Da che

cosa dipende?

3 Nelle Alpi Occidentali si trovano affioramenti di pillow lavas

risalenti a oltre 150 milioni di anni fa. Si può affermare con

sicurezza che questi affioramenti si sono formati in condizioni

ambientali totalmente diverse da quelle in cui si trovano

attualmente? Perché?

4 La forma di un apparato vulcanico dipende dal tipo di lava

emessa o dalla quantità di materiali eruttati? Spiega la tua

risposta e fai degli esempi.

5 Come si forma una caldera?

6 Che cos’è un’esplosione freatica?

7 Indica le regioni della Terra in cui si concentrano i vulcani

potenzialmente più pericolosi.

8 Qual è il meccanismo comune che innesca i fenomeni di

vulcanesimo secondario?

9 Quali sono i più comuni segni premonitori delle eruzioni vulcaniche?

10 Spiega che cosa si intende per pericolosità e rischio vulcanico.

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