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GENERAZIONE DI UN'ERUZIONE ESPLOSIVA
Si parte da una camera magmatica in cui, date le elevate pressioni, i volatili sono presenti in soluzione in quanto il sistema magmatico è in condizioni di sottosaturazione. Per cristallizzazione differenziata di minerali anidri si può avere un aumento relativo di volatili nel magma residuo, fino a raggiungere la saturazione; tale saturazione può essere raggiunta anche per risalita e...
decompressione
del
sistema.
Una
volta
diventati
fase
indipendente,
le
bolle
formate
possono
allontanarsi
dal
fuso
oppure
continuare
a
nucleare
e
coalescere:
nel
primo
caso
il
magma
potrà
fuoriuscire
secondo
modalità
effusive,
nel
secondo
caso
i
volatili
potranno
frammentare
il
magma
e
cominciare
a
guidare
l’espansione
di
un
flusso
di
gas
e
piroclasti.
Esiste
dunque
una
profondità
detta
livello
di
essoluzione
in
cui
il
sistema
passa
da monofase a bifase. Con il continuo aumento del volume di bolle rispetto al volume totale del sistema, si arriva ad una profondità, detta livello di frammentazione, in cui si passa da un sistema magmatico con bolle disperse ad un sistema continuo gassoso con frammenti di magma dispersi; questo passaggio non avviene nelle eruzioni effusive. Questo assetto fa sì che la miscela acceleri bruscamente nel condotto e
venga fuori una dispersione di piroclasti (cioè frammenti di magma) e gas sotto forma di un flusso che può avere velocità supersoniche (> 300 m/sec). Con il processo di vescicolazione, la densità dell'intero sistema magmatico diminuisce ed esso viene così sottoposto ad una maggiore spinta di Archimede che insieme alla decompressione fa accelerare la miscela verso le parti più alte del condotto magmatico.Dopo il livello di frammentazione la densità diminuisce criticamente, tanto che la miscela eruttiva che viene a giorno ha una densità quasi paragonabile a quella dell'aria (infatti nella colonna vengono a crearsi moti convettivi). Al contempo, quando inizia la vescicolazione, la sola parte fusa del sistema aumenta di viscosità, mentre il magma nel suo complesso vede diminuire la viscosità totale; al livello di
frammentazione
non
si
hanno
più
valori
di
viscosità
tipici
di
un
liquido
ma
di
un
gas
(benché
contenga
brandelli
di
magma).
VESCICOLAZIONE
E
FRAMMENTAZIONE
MAGMATICA
Per
vescicolazione
si
intende
il
processo
per
cui
si
crea
una
fase
gassosa
indipendente.
In
questo
senso,
il
primo
passo
è
rappresentato
dalla
nucleazione
delle
bolle,
seguito
dalla
crescita
per
diffusione
del
gas
dalla
soluzione
verso
i
nuclei
in
fase
di
accrescimento
(processo
guidato
dai
gradienti
di
concentrazione
di
gas).
Una
bolla,
oltre
che
per
diffusione,
può
crescere
per
decompressione
(tenendo
fissa
la
quantità
di
gas).
La
pressione
all’interno
della
bolla
è
data
dal
numero
degli
urti
nel
tempo
sulle
pareti
stesse
della
bolla.
Poiché
i
nuclei
troppo
piccoli
vengono
riassorbiti,
le
bolle
devono
raggiungere
un
raggio
critico
oltre
il
Quale può procedere la vescicolazione. Per descrivere la crescita nel tempo di una bolla, è utile fare riferimento al seguente diagramma, che prende in considerazione due modelli. Secondo un modello sperimentale, il raggio cresce esponenzialmente con il tempo, mentre secondo un altro modello prevede un andamento diverso. Quello che si è visto è che in realtà inizialmente le bolle hanno una crescita che viene ostacolata.dalla
viscosità
del
sistema
(regime
controllato
dalla
viscosità):
i
gradienti
di
concentrazioni
ed
il
flusso
di
gas
sono
tali
che
la
diffusività
lavora
senza
problemi.
Siccome
con
la
crescita
della
bolla
diminuisce
la
superficie
specifica,
superate
certe
dimensioni
diventa
più
difficile
il
rifornimento
di
gas
alla
bolla
ed
il
limite
non
è
più
la
viscosità
ma
la
diffusività:
si
ha
dunque
un
regime
in
cui
le
bolle
crescono
più
lentamente
e
soprattutto
per
decompressione
(regime
controllato
dalla
diffusività).
Può
accadere
che
se
per
un
atomo
di
gas
è
troppo
difficile
raggiungere
un
nucleo
gassoso,
esso
possa
dare
vita
ad
una
nuova
bolla
e
quindi
ad
un
nuovo
evento
di
nucleazione;
questo
è
il
caso
teorico
di
una
nucleazione
tranquilla
che
dà
come
risultato
una
popolazione
di
bolle
dalle
dimensioni
simili.
Nella
realtà
la
storia
della
decompressione
è
più
complicata
e
quella
che
si
ha
è
una
moltitudine
di
eventi
di
nucleazione
(BND
=
Bubble
number
density)
con
una
distribuzione
della
grandezza
delle
bolle
ben
più
complicata
(BSD
=
Bubble
size
distribution)
che
ha
anche
un
andamento
frattale
a
scala
ancora
più
piccola
(bolle
che
si
formano
tra
i
setti
di
quelle
preesistenti).
Alla
fine
si
può
raggiungere
un
impacchettamento
di
bolle
tale
che
esse
non
possono
più
crescere:
se,
arrivati
a
questo
punto,
continua
a
diffondere
gas,
aumenta
la
pressione
all’interno
delle
bolle;
se
poi
il
magma
risale
ed
aumenta
anche
la
decompressione,
le
bolle
tendono
sempre
p
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