Esplorazione dei geosistemi vulcanici: interazioni, rischi e fenomeni

Interazioni nel geosistema vulcanico

Un geosistema vulcanico comprende interazioni tra litosfera e astenosfera, e libera flussi di gas nell’atmosfera (vulcani emersi) e nell’idrosfera (vulcani sottomarini).

Il magma che si origina nell’astenosfera parzialmente fusa risale attraverso un sistema di condutture nella litosfera dove costituisce una camera magmatica, la lava viene eruttata dalla camera magmatica attraverso un cratere centrale e da crateri laterali e si accumula in superficie dove forma un edificio vulcanico.

Processi e rischi del vulcanismo

Sono importanti geosistemi perché:

1. il vulcanismo è un processo tettonico di fondamentale importanza per la costruzione della crosta terrestre;

2. le eruzioni vulcaniche sono uno dei principali rischi naturali per l’umanità;

3. le lave emessa dai vulcani rappresentano campioni dai quali è possibile risalire alla proprietà dell’interno della terra.

La complessità del geosistema vulcanico si riconosce nelle modificazioni chimiche che questi campioni subiscono durante la loro genesi e il loro trasporto verso la superficie.

Le lave danno informazioni sulla particolare composizione chimica e stato fisico del mantello superiore.

Sono differenti nella composizione chimica, nel contenuto di gas e nella temperatura.

Caratteristiche delle lave basaltiche

- Lave basaltiche: scure quando solidificano, fuoriescono a 1000-1200 gradi a causa del basso contenuto in silice e dell’alta temperatura. E' un tipo di lava estremamente fluida e giunge a grande distanza. Il modo di fluire delle lave varia al variare delle condizioni di eruzione:

• espandimenti basaltici: la lava fluida che viene eruttata su un terreno orizzontale può allargarsi in lamine sottili; la sovrapposizione di numerose colate può dare origine a immensi plateau lavici (espandimenti basaltici).

• Lava a corde e lava a blocchi: le colate raffreddate che scendono lungo un pendio si suddividono secondo la forma delle loro superfici:

Tipologie di lava e loro caratteristiche

1) Lava a corde: si forma quando una colata estremamente fluida si espande in lamine sulla sua superficie, solidifica in una crosta sottile e vetrosa, dà origine a pieghe filamentose.

2) Lava a blocchi: la sua superficie sembra formata da zolle di terra perché la lava ha perso i suoi gas e di conseguenza è diventata viscosa formando una crosta spessa; mentre la colata continua a muoversi la crosta rigida si rompe in blocchi ruvidi frastagliati.

Una singola colata lavica ha comunemente le caratteristiche delle lave a corde vicino alla sorgente mentre allontanandosi più a valle ha la caratteristiche delle lave a blocchi

- Lave Riolitiche: è la più sialica, quando solidifica è di colore chiaro, fuoriesce a 800-1000 gradi, a causa del più elevato contenuto in silice e alla bassa temperatura è molto viscosa e per questo tende a impilarsi in depositi spessi.

Lave Andesitiche: hanno un contenuto in silice intermedio e caratteristiche intermedie.

Ci sono tre tipi di eruzione: centrali, lineari o fissurali.

Le forme vulcaniche variano di aspetto in funzione delle proprietà della lava e delle modalità in cui avvengono le eruzioni.

Forme vulcaniche e loro caratteristiche

- Vulcani a scudo: un cono di lava viene edificato da successive colate emesse da una bocca centrale, se la lava è basaltica si espande per vasti tratti, se è copiosa le colate creano un ampio vulcano a forma di scudo di molte decine di km di circonferenza e di massimo 2 km d’altezza. I versanti sono relativamente poco acclivi. Es: Mauna Loa, nelle Hawaii. Anche se si innalza solo di 4 km sul livello del mare, la sua altezza totale è di 10 km, con una base di 120 km di diametro. Ha raggiunto queste dimensioni accumulando migliaia di colate di lava, ciascuna spessa solo qualche metro.

- Domi Vulcanici: sono costituiti da lave sialiche che essendo viscose riescono a malapena a fluire. Formano una massa rocciosa cupoliforme a versanti acclivi. Hanno un’espansione laterale molto ridotta, spesso i domi tappano le bocche vulcaniche intrappolando i gas; la pressione in questi casi aumenta finchè non avviene un’esplosione che distrugge il domo.

- Coni di Scorie: quando le bocche vulcaniche espellono piroclasti i frammenti solidi si accumulano e formano coni di scorie, possono formare versanti molto ripidi ma stabili, le particelle più fini vengono trasportate più lontano dalla bocca vulcanica e formano versanti meno acclivi alla bocca del cono.

Vulcani composti/stratovulcano: quando un vulcano emette sia lava, sia piroclasti. Es: Vesuvio e Etna

Si trova alla sommità della maggior parte degli edifici vulcanici, è una depressione a forma di ciotola al cui centro si apre la bocca vulcanica. Quando l’eruzione cessa spesso la lava rimane nel cratere scendendo nel condotto, all’eruzione successiva il materiale viene sparato fuori con un’esplosione piroclastica; così il diametro del cratere si allarga sempre di più.

Una volta eruttato il magma, la camera magmatica risulta svuotata ed è incapace di sostenere il peso del proprio tetto, quindi la struttura sovrastante può collassare formando una grande depressione con fondo piatto e pareti ripide, detta caldera, molto più grande del cratere.

Tra le eruzioni lineari più importanti vanno ricordate quelle che fluiscono lungo le dorsali oceaniche (es: Islanda).

Eruzioni lineari e fenomeni associati

• Espandimenti basaltici: quando magmi basaltici fluiscono in tali quantità da fessure, le lave si espandono rapidamente formando vasti plateau invece di accumularsi in tipici rilievi vulcanici.

• Ignimbriti: eruzioni lineari di materiali piroclastici hanno prodotto vaste coltri di tufi saldati, dette ignimbriti.

Lahar: torrenziali colate di fango costituite da detriti vulcanici impregnati d’acqua. Durante un’eruzione si liberano notevoli quantità di gas tra cui: vapor acqueo, zolfo, anidride carbonica e azoto.

Attività idrotermale e distribuzione dei vulcani

Attività idrotermale: le fumarole sono la manifestazione di superficie dell’attività idrotermale, legata alla circolazione di acqua attraverso rocce vulcani calde o magmi.

I Geyser sono fontane d’acqua calda che viene espulsa a intermittenza con grande forza.

La disposizione dei vulcani non è casuale ma segue le zone di subduzione tra placche (es: cintura di fuoco).

Punti caldi: punto di risalita di magma dal mantello profondo; visibilmente sulla crosta terrestre si hanno eruzioni vulcaniche che però non corrispondono a margini di placca. Sopra un punto caldo c’è il vulcano attivo, la placca si sposta lasciando una traccia, striscia di vulcani estinti. Es: Hawaii

Pennacchi: sono flussi cilindrici.