IL VULCANESIMO

Sotto il nome di vulcanesimo sono raccolti tutti i fenomeni prodotti in superficie dal calore interno della Terra. Le rocce fuse, presenti in profondità allo stato di magma risalgono verso l'alto e fuoriescono all'esterno attraverso fratture della crosta litosferica come lava: al contatto con l'aria la lava si raffredda e si consolida, dando origine ad un edificio vulcanico. Oltre all'eruzione vulcanica, vi sono i geyser e le fumarole: questi non hanno effetti distruttivi, ma possono essere utilizzati come fonti energetiche.

L'EDIFICIO VULCANICO

Il vulcano è una frattura della superficie della litosfera attraverso la quale viene emesso del materiale allo stato fuso detto magma che, arrivato in superficie, in parte si consolida e in parte libera prodotti gassosi, dando origine alla lava.

In profondità, il materiale fuso, meno denso di quello solido circostante, tende a salire verso l'alto per isostasia. Per aumento di pressione si genera la frattura.

Il vulcano è costituito da un edificio rilevato rispetto al territorio circostante, all'incirca a forma di cono, sormontato da una o più aperture, il cratere.

Il cratere è il punto terminale del camino.

Il camino è un condotto che attraversa il vulcano dall'alto in basso e penetra nel sottosuolo fino alla camera o focolaio magmatico, il serbatoio dal quale proviene il magma.

Smithsonian Institution americana: 1415 vulcani attivi negli ultimi 10 000 anni. È un numero in crescita.

Un quarto delle terre emerse (40 milioni di km²) è costituito da antiche lave: altopiano del Deccan (India), regione del Karroo (Africa australe), regione del Paraná (Brasile), piattaforma porfirica atesina (Alto Adige). Inoltre, 2 milioni di km² sono costituiti da lave recenti.

I PRODOTTI VULCANICI

Il magma che fuoriesce è formato da materiali gassosi, liquidi e solidi.

I prodotti gassosi

Ø  Il prodotto principale è il vapore acqueo (13%; dopo il consolidamento: 1.5%). Poi viene l'anidride carbonica; poi idrogeno solforato, ossido di carbonio, azoto, ammoniaca a cloro.

Ø  A contatto con l'atmosfera, l'improvvisa caduta di pressione determina un'espansione esplosiva dei prodotti gassosi (il metano s'incendia).

Ø  Al termine dell'eruzione i prodotti gassosi possono essere ancora emessi per lungo tempo sotto forma di:

fumarole fredde (vapore acqueo e anidride carbonica), a bassa temperatura;

fumarole calde (acido cloridrico, acido solforoso, ammoniaca), a temperature > 100 °C.

Ø  A seconda della pressione:

nubi ardenti verticali: i prodotti gassosi vengono proiettati verso l'alto;

valanga ardente: scolmo dei prodotti dal cratere, che discendono poi lungo i fianchi del vulcano;

nube peléeana: prende il nome da quella che si produsse nel 1902 nel vulcano La Pelée (Martinica). Poiché il camino era ostruito da un tappo di lava dell'eruzione precedente, la pressione dei gas aprì una fessura nei fianchi del vulcano dove fuoriuscì il magma.

Le colate di lava

I prodotti liquidi che fuoriescono dal cratere danno origine alle colate di lava.

LAVE BASICHE: Contengono meno del 52% di silice, sono molto fluide, scorrono a temperature molto elevate e i gas in esse contenuti si liberano a poco a poco.

Si consolidano lentamente formando piattaforme basaltiche uniformi e piane. La lava forma una superficie contorta: lava a corda (helluhraun, in Islanda; pahoehoe, nelle Hawaii: queste terre sono completamente vulcaniche).

LAVE ACIDE O SIALICHE: Sono ricche in silice, leggere e molto pastose: danno origine a rocce riolitiche.

La superficie di solidificazione è rugosa, ricca di scorie: lava a blocchi (aa, per gli hawaiiani; apalhraun, per gli islandesi).

I prodotti solidi

Tali materiali sono suddivisi in base alle loro dimensioni:

ceneri vulcaniche: inferiori a 1/16 di mm, possono permanere nell'atmosfera per mesi prima di ricadere a terra;

sabbie vulcaniche: il diametro raggiunge i 2 mm;

lapilli: tra i 2 mm e i 64 mm;

brandelli di lava: fra i 64 mm e i 10 cm;

blocchi di lava: possono raggiungere diametri di parecchi metri e il peso di parecchie tonnellate;

bombe vulcaniche: sono grumi di lava che durante la loro traiettoria di volo ruotano su se stessi assumendo una forma affusolata. La parte esterna si consolida, mentre il nucleo rimane fluido; con l'aumento di pressione la bomba può esplodere, producendo scorie taglienti.

Tipi di sedimentazione:

le ceneri generano fanghi rossi;

i prodotti più grossolani si accumulano nei depositi piroclastici di scorie e di tufi vulcanici, materiali usati nell'edilizia.

I TIPI DI ERUZIONE E I TIPI DI VULCANO

I tipi di apparato vulcanico (hawaiiano, peléeano, stromboliano e vulcaniano) sono definiti secondo:

il chimismo del magma;

le diverse modalità di emissione delle lave;

l'alternarsi di momenti di emissione più intensa con altri di relativa quiete;

la quantità e il tipo di prodotti vulcanici eruttati.

Le eruzioni vulcaniche sono classificate secondo:

le modalità di emissione del magma;

composizione chimica del magma.

q   Eruzioni fissurali: magma emesso attraverso una fessura allungata; ad andamento lineare.

q   Eruzioni centrali: si sviluppano attraverso un camino e un cratere più o meno circolare; di tipo puntuale.

q   Eruzioni di tipo effusivo

q   Eruzioni di tipo esplosivo

q   Eruzioni freatomagmatiche: il magma viene a contatto con acque sotterranee, il liquido si riscalda, passa allo stato di vapore, e dà origine ad un'esplosione.

q   Eruzioni freatiche: il riscaldamento è indiretto, per trasmissione attraverso rocce solide.

ERUZIONI DI TIPO HAWAIIANO

È tipico delle isole Hawaii. I magmi sono basici, fluidi; si formano laghi di lava e l'attività è pressoché continua. Non si hanno eruzioni di ceneri o lapilli o altri prodotti piroclastici.

Gli edifici che si formano sono appiattiti, con base molto ampia e altezza relativamente modesta: sono chiamati vulcani a scudo. L'intero arcipelago delle Hawaii può essere considerato un unico enorme vulcano a scudo. I crateri più elevati sono quelli del Mauna Loa, del Mauna Kea e del Kilauea.

ERUZIONE DI TIPO PELÉEANO

La lava è viscosa, di tipo riolitico, che può solidificare all'interno del camino durante l'eruzione. La pressione dei gas porta a fenomeni esplosivi (vulcano La Pelée). L'eruzione è discontinua, l'edificio vulcanico è formato da piroclastiti. La lava forma guglie o cupole di ristagno.

ERUZIONE DI TIPO STROMBOLIANO

Ricorda il tipo hawaiiano per la fluidità delle lave. Le eruzioni tranquille si alternano con momenti esplosivi (gas, lapilli, bombe, che creano coni di materiali piroclastici). Si forma un cono regolare (Stromboli nelle Isole Eolie).

ERUZIONE DI TIPO VULCANIANO

Si avvicina di più al tipo peléeano: la lava viscosa occlude il camino, per cui ogni nuova eruzione ha inizio con un'esplosione che libera il condotto e crea una nube ardente verticale ricchissima di ceneri, che poi ricadono. A queste si alternano colate laviche che formano una successione di livelli. Si parla di stratovulcani, come Vulcano nelle Isole Eolie e come il Vesuvio.

Le forme vulcaniche negative

Ø  Forme vulcaniche positive: elevate al di sopra della superficie topografica; colate di lava, depositi piroclastici, guglie, cupole di ristagno.

Ø  Forme vulcaniche negative: depresse rispetto alla superficie topografica; crateri, caldere, diatremi.

I CRATERI

Sono cavità subcircolari che derivano da fenomeni esplosivi.

In uno stesso edificio vulcanico ne possono coesistere diversi: un cratere principale alla sommità del cono ed altri crateri avventizi.

I crateri possono formarsi anche a seguito di sprofondamenti per lo svuotamento del camino: nella depressione si accumula acqua, formando un lago di cratere

Lago di cratere sotto forma solida (ghiacciaio sommitale) è frequente nei vulcani della Cordigliera delle Ande. Nel caso di una nuova fase eruttiva, fusioni del ghiaccio provocano conseguenze disastrose a valle.

LE CALDERE

Sono molto vaste, estese a volte per parecchi chilometri quadrati.

Si formano quando l'emissione del magma crea una depressione nel bacino magmatico sottostante con conseguente sprofondamento di parte dell'edificio vulcanico.

Sono presenti nelle Isole Canarie, in Toscana, nel Lazio (laghi di Bolsena, Vico, Nemi, Bracciano).

Le pareti delle caldere sono spesso scoscese e coincidono con le fratture dove è avvenuto lo sprofondamento dei blocchi di roccia.

I DIATREMI E I CAMINI D'ESPLOSIONE

Sono cavità di misura intermedia rispetto alle altre.

Si generano per l'esplosione di gas a modesta profondità, con emissione di scarse quantità di lava.

Si originano laghetti (regione dell'Eifel, in Germania, dove prendono il nome di Maar).

Ai diatremi appartengono gli imbuti diamantiferi dell'Africa australe: nelle rocce eruttive si trova il diamante, formatosi in seguito alla cristallizzazione di carbonio purissimo con pressione molto elevata.

L'EROSIONE E I PAESAGGI VULCANICI

Le rocce che formano i rilievi vulcanici sono spesso tenere e facile preda dell'erosione causata dalla pioggia e dall'acqua che scorre in superficie. Il modellamento dell'edificio vulcanico passa attraverso tre stadi: i barrancos, gli altopiani incisi, l'inversione del rilievo.

ð  BARRANCOS: Si tratta di profondi valloni che incidono il rilievo vulcanico a raggiera, a partire dalla sommità del cratere e allargandosi verso la base. Crolli, frane e valanghe di ceneri sono fenomeni assai comuni, in particolare nei primi anni che seguono le eruzioni, quando gli equilibri sono più instabili (frane causate da piogge che seppellirono Ercolano).

ð  ALTOPIANI INCISI: Sono originati dalla persistenza dell'azione erosiva: ciò porta allo smantellamento del rilievo, con la formazione di dossi, incisi dallo scorrimento delle acque.

ð  INVERSIONE DEL RILIEVO: È dovuta alla distruzione del cono come fase terminale del processo di modellamento.

Sulla superficie creata dall'erosione si elevano le forme positive dei dicchi e dei neck, formati da veri e propri muri di lava più resistente o da esili picchi costituiti dai materiali che ostruivano il camino vulcanico.

Le mesas sono rilievi a cima piatta, formati da lave indurite iniettate all'interno di altre rocce più tenere che subiscono l'erosione da parte delle acque superficiali.

Gli altopiani vulcanici derivano da grandi eruzioni di lave basaltiche, con colate successive che si sovrappongono a generare la superficie dell'altopiano. Il bordo esterno dell'altopiano è sovente scosceso. A volte è lo stesso altopiano ad essere inciso e diviso in lembi residui (giare della Sardegna).

LE ACQUE TERMALI E ALTRE MANIFESTAZIONI VULCANICHE

L'attività di un'area vulcanica varia nel tempo. Sia nei periodi di attività più intensa, sia in quelli terminali l'elevato gradiente geotermico del sottosuolo genera manifestazioni vulcaniche di minore importanza, chiamate anche vulcanesimo secondario.

Le acque termali

Nelle aree vulcaniche le acque che circolano nel sottosuolo si trovano spesso a temperature elevate, superiori alla temperatura media dell'atmosfera.

L'Italia è ricca di tali manifestazioni: nell'isola d'Ischia, dei Campi Flegrei presso Napoli, di Albano in Veneto. L'alta temperatura favorisce la capacità di solubilizzare sali minerali dalle rocce nelle quali il liquido circola: le acque termali sono quindi anche acque minerali, con specifiche qualità curative.

Tre ipotesi per l'origine delle acque termali:

Origine vadosa: l'acqua piovana si infiltra in profondità, si riscalda e torna a riaffiorare nelle sorgenti termali. Il principio è favorito dall'aumento di pressione e di volume dell'acqua.

Origine giovanile: l'acqua deriverebbe da vapore sviluppato dal magma profondo e avrebbe quindi un'origine endogena, indipendente dalle precipitazioni atmosferiche.

Origine mista: il circuito termale sarebbe alimentato sia da acqua atmosferica sia da vapore endogeno.

I geyser

Sono getti intermittenti di acqua e di vapore surriscaldato, a temperature superiori a 100 °C, ricchi di sali minerali silicatici. Tali minerali si depositano attorno al punto di emissione costruendo piccoli edifici vulcanici fatti di geyserite, una varietà del quarzo, generati dalla precipitazione della silice disciolta.

Sebbene il geyser sia una specie di pozzo naturale comunicante con la superficie, la pressione sul fondo è superiore a quella atmosferica a causa del peso esercitato dalla colonna d'acqua sovrastante. Il geyser perciò esplode in un getto potente. Il condotto si svuota, poi torna a riempirsi e il ciclo ricomincia.

Esempi di geyser: nella Nuova Zelanda, nel Parco di Yellowstone degli Stati Uniti.

I soffioni boraciferi

Sono getti di vapore acqueo ad alta temperatura e alta pressione che, a differenza dei geyser, vengono emessi in modo continuo. Sono manifestazioni piuttosto rare.

L'alta temperatura del liquido circolante nel sottosuolo solubilizza sali di boro dalle rocce con le quali viene a contatto. Appunto dai soffioni boraciferi si estrae tale minerale.

In Italia: Larderello e Monte Amiata, nella Tuscia, fra Toscana e Lazio.

I soffioni sono impiegati per la produzione di energia elettrica geotermica.

IL RISCHIO VULCANICO

Tra i tipi di catastrofi naturali le eruzioni vulcaniche sono fra quelle che hanno prodotto un numero di vittime relativamente minore (ubicazione di molti sistemi eruttivi, posti in zone marginali); i rischi però stanno aumentando rapidamente, in relazione alla progressiva crescita della popolazione.

I rischi legati ai vulcani sono determinati dal prodotto di due fattori indipendenti:

la pericolosità vulcanica, cioè la tendenza a sviluppare un certo tipo di attività eruttiva capace di determinare eventi pericolosi (esplosioni, emissioni di nubi ardenti);

la vulnerabilità territoriale, dipendente da fattori estrinseci al vulcano (densità della popolazione, valore delle infrastrutture nelle zone che possono essere colpite, effetti secondari prodotti dall'eruzione, come distruzione di colture . ).

Modalità di eruzione e pericolosità vulcanica

Le eruzioni vulcaniche possono svilupparsi in modo diverso, con vari gradi di pericolosità. In ordine decrescente:

Ø  ERUZIONE IGNIMBRITICA: L'unica si è verificata nel 1912 a Katmai, un'isola dell'Alaska meridionale. Durante l'eruzione catastrofica il vulcano emise un miscuglio incandescente di pomici e altri prodotti fusi, che coprirono centinaia di km quadrati. Dopo 4 anni dall'eruzione si scoprirono 130 km² coperti da un unico strato ignimbritico.

Ø  NUBE ARDENTE: L'eruzione è preannunciata da grandi piogge di ceneri; si muovono molto velocemente. Data la loro natura fluida, non si possono bloccare tramite argini. Tra gli esempi: il vulcano La Pelée e vulcani islandesi.

Ø  LANCIO DI CENERI E SCORIE: Le bombe di lava possono produrre gravi danni al momento del loro impatto di ricaduta. Le scorie possono accumularsi sui versanti in pendenza in equilibrio precario e dare origine a colate di fango in occasione di piogge intense: hanno questa origine i lahar. Esempi: distruzione di Ercolano; frequenti nell'isola di Giava e in Indonesia.

Ø  COLATE LAVICHE: Sono poco pericolose perché lente e prevedibili nel loro tragitto. Il rischio cresce quando la colata si manifesta dove i crateri sono coperti da ghiacciai (Nevado del Ruiz in Colombia).

La previsione delle eruzioni

LA PREVISIONE A LUNGO TERMINE

Si basa sulla ricostruzione della storia del vulcano, che permette di prevederne i comportamenti futuri. A questa si aggiungono i rilievi geologici e le datazioni sulle colate laviche; lo studio geochimico, mineralogico e petrochimico dei materiali effusi, rilievi geodetici e osservazioni sismologiche. Al termine viene elaborato un modello matematico su cui fondare la previsione. Inoltre, vi è l'analisi dei gas delle fumarole.

LA PREVISIONE A BREVE TERMINE

Consiste nella osservazione delle bocche vulcaniche attive, per registrare in tempo reale qualsiasi modificazione del comportamento; inoltre, la registrazione continua delle deformazioni della crosta e misure del livello del mare (vulcani vicini alle coste).

Le osservazioni sismologiche costituiscono le prime avvisaglie capaci di avvertire la dinamica della concentrazione energetica in atto.