Vulcanologia

BASE SURGE

Caratteristiche dei depositi:

a) buona stratificazione interna e/o laminazione incrociata;

b) grandi variazioni di granulometria attraverso i singoli letti deposizionali;

c) i frammenti juvenili sono di diametro < 10 cm a causa dell’alta frammentazione freatomagmatica; Base surge

d) contengono frammenti juvenili vescicolati e non, litici accessori (i balistici più grandi possono generare strutture

da impatto vicine alla bocca), cenere e cristalli;

e) presenza di vapore durante l’eruzione (es. lapilli accrezionali, vescicolazione, aderenza agli ostacoli);

f) associazione con anelli di tufo, maar e coni di tufo; ad esempio, Albano è un maar, uno dei laghi vulcanici più

profondi in tutta Italia. I coni sono tipici delle eruzioni sarseiane dove la falda non è perfettamente confinata ma

legata al livello marino

g) se generati da magmi basaltici, i prodotti fini sono alterati in palagonite.

Granulometria fine

>> Distinguiamo sulla base della grandezza dei granuli quali sono più di origine idromagmatica o meno di origine

idromagmatica

Lapilli accrezionali -> indicano che abbiamo vapore acqueo e acqua e siamo al di sotto della temperatura critica

dell’acqua. Essi si formano quando abbiamo la presenza di acqua liquida e un moto turbolento che permette la

formazione di vortici quindi la cenere forma livelli concentrici o queste palline. --> indicazione chiara di un deposito da

eruzione idromagmatica e di presenza diluita e turbolenta. Tuff ring--> edificio vulcanico costituito

dall’accumulo di prodotti emessi da

eruzioni idromagmatiche secche

Maar--> sottoscavato

Tuff cone --> edificio vulcanico costituito

dall’accumulo di prodotti emessi da

eruzioni idromagmatiche umide

Diagramma semiquantitativo o dove su y= abbiamo l’efficienza dell’esplosione e su x=rapporto acqua magma in peso.

Se questo rapporto e sbilanciato si formano lave a pillows quindi poco energetiche. Se abbiamo un rapporto basso

entriamo nel campo delle eruzioni stromboliane. Per avere la formazione di anelli di tufo il rapporto deve essere tra

0,1 e 1. per avere i coni di tufo dobbiamo avere una efficienza minore e quindi un rapporto minore.

Criteri di riconoscimento

Spatter--> è il simbolo di oggetti caldi che si saldano. Una frammentazione duttile e oggetti che escono molto caldi e si

saldano a caldo.

GROUND SURGE

Il sourge è una corrente piroclastica diluita e turbolenta. Un modo per averla è quella di essere correnti parassite di

correnti concentrate. Flusso concentrato, ad alta concentrazione di particelle che scendendo può inglobare aria al suo

fronte, questa aria forma delle sacche poi diventa instabile e le sacche di acqua vengono espulse e si producono

spruzzi a bassa densità di particelle.

Si possono anche originare dal collasso parziale della parte esterna di una colonna eruttiva che è costituita da materiali

più fini e può inglobare aria.

Generati e controllati da una corrente concentrata genitrice; sono caldi e secchi.

Caratteristiche dei depositi

a) stratificazione interna scarsa o assente;

b) hanno spessori < 1 m;

c) tipicamente arricchiti nelle componenti più dense (frammenti iuvenili

meno vescicolati, cristalli ed litici) in confronto ai flussi piroclastici cui si

accompagnano; Ground surge Caratteristiche dei depositi piroclastici cui si

accompagnano;

d) buona classazione, impoverimento in materiale fine;

e) evidenza di messa in posto ad alta temperatura (legni carbonizzati, gas

pipes).

ASH CLOUD SURGE

Si originano dalla nube di cenere fine sopra il flusso concentrato, possono essere talvolta molto pericolose

Caratteristiche dei depositi:

a) sono stratificati;

b) si trovano nella parte superiore dei flussi piroclastici e anche in continuità laterale con le unità da flusso o

possono trovarsi anche come piccole lenti separate;

c) hanno strutture da intrappolamento e rigonfiamento;

d) le dimensioni dei costituenti e le relative proporzioni dipendono dal flusso piroclastico o colonna genitore;

e) possono contenere piccoli gas pipes.

DINAMICA DEI SURGE PIROCLASTICI (flussi diluiti e turbolenti)

Per avere flusso turbolento il numero di Reynold deve essere maggiore di 2000, mentre laminare deve essere minore

di 2000

 F>1 flusso supercritico (alta V-basso h); formazione di antidune; Dinamica dei surge piroclastici formazione di

antidune;

 F=1 flusso critico (stato di transizione); formazione di letti planari;

 F<1 flusso subcritico (bassa V-alto h); formazione di laminazione incrociata e dune;

Eruzioni effusive

Perché un magma può comportarsi in modo esplosivo o effusivo? Quali sono le condizioni per cui le eruzioni sono

effusive? La quantità di volatili, ovvero il magma deve essere degassato per essere effusivo (non si accumulano e non ci

sono infatti) --> vanno via sottoforma di bolle.

Le eruzioni hawaiane hanno un minimo di esplosività dato dal gas che produce frammentazione superficiale a partire

da un magma poco viscoso.

Distribuzione delle eruzioni effusive

 Vulcani fissurali (basalti tholeiitici); ci sono in Islanda per esempio e sono basalti tholeitici

 Vulcani da punti caldo (basalti alcalini);

 Vulcani da distensione crostale (basalti da alcalini a peralcalini peralcalini e leucititi leucititi – trachiti e fonoliti

trachiti e fonoliti); in zone di rift

 Vulcani da arco insulare (basalti e andesiti, calcoalcaline e transizionali); sono starti vulcsni--> alternanza di

eruzione esplosive che danno fussi piroclastici a effusive che danno colate di lava

 Vulcani da arco continentale (andesiti iniziali e daciti-rioliti finali)

Abbiamo nelle rocce poche classi dimensionali ovvero fenocristalli e pasta di fondo.

In sezione sottile vediamo i fenocristalli che si formano in condizioni di alta P e alta T e la pasta di fondo in condizioni di

diminuzione di P fino alla P atmosferica (due momenti di cristallizzazione differenti). La struttura porfirica è tipica delle

lave effusive e delle scorie e pomici (la differenza è che le pomici sono vescicolate mentre le lave effusive no).

Generalità:

Un requisito fondamentale perché si abbia una eruzione effusiva, è un contenuto in volatili essolti nel magma

sufficientemente basso da evitare che la loro pressione sia in grado di determinarne la frammentazione esplosiva.

I tassi eruttivi dei magmi basici variano di circa 5 ordini di grandezza (tra 0,5 e 5000 m3/sec): le portate maggiori

formano colate costituite, su grandi estensioni, da una singola unità di flusso (colate semplici), mentre le portate più

basse portano alla formazione di colate costituite da piccole unità di flusso impilate l'una sull'altra (colate composite),

in genere incapaci di percorrere grandi distanze rispetto al centro di emissione.

Le lave possono essere assimilate a fluidi di Bingham (=non è un fluido newtoniano, bisogna superare una soglia di

sforzo per farlo fluire), e un simile comportamento reologico newtoniano può essere considerato il fattore principale

che governa la forma delle colate.

Quali sono le condizioni affinché si comportino come fluidi newtoniani? La viscosità, quando sono molto caldi, quindi

appena escono dal punto di emissione, questi possono comportarsi come fluidi newtoniani, quando rallentano vuol

dire che stanno raffreddando e diventano fluidi di Bingham.

Senza gas le eruzioni vengono dette effusive, con il gas le eruzioni sono dette esplosive!!

È la differenza di pressione che fa sì che la colonna si innalzi di più. Piu e profondo il punto di frammentazione più il

cratere spara in alto. Nelle eruzioni esplosive hawaiane la frammentazione avviene in superficie, si formano delle bolle

che scoppiano e formano flussi di lava.

Rapporto d’aspetto

Un parametro comunemente usato per descrivere la geometria di una colata lavica è il rapporto d'aspetto (H/L) dato

dal rapporto tra lo spessore medio della colata H e la sua estensione orizzontale L. Il rapporto d'aspetto di una colata

dipende dalla soglia di snervamento del magma.

Affinché una sostanza di Bingham possa fluire lungo un pendio è necessario che essa raggiunga uno spessore

sufficiente a far sì che lo sforzo di taglio alla base del flusso sia superiore alla soglia di snervamento.

Il diametro del cerchio è uguale alla sua altezza (sono spesse e poco estese) --> riolitiche

Il rapporto è più basso nelle lave basaltiche, perché la lava tende a spalmarsi su aree molto grandi con spessori molto

piccoli.

Lunghezza dei flussi lavici

Lo spessore e la lunghezza di un flusso sono legati a cinque parametri iniziali:

1) tasso eruttivo (F);

2) pendenza del substrato (α);

3) viscosità (η);

4) soglia di snervamento (σ0)

5) peso specifico (gr, con g=accelerazione di gravità e r=densità).

Lo spessore critico (dc) che deve essere superato affinché la sostanza fluisca, è dato dalla relazione:

dc = σ0/gρα -> da cui si desume che più elevata è la soglia di snervamento, più spessa deve essere la colata. Da questa

relazione, viscosità e tasso eruttivo si direbbe che non giochino alcun ruolo nel determinare il rapporto d'aspetto di

una colata, colata, ma in realtà essi sono presenti significativamente in quanto entrambi hanno forte influenza sul

valore della soglia di snervamento: infatti essa è dipendente dalla viscosità, che a sua volta è funzione della

temperatura che dipende dal tasso eruttivo. La pendenza della superficie di scorrimento influenza la forma di una

colata: più ripido è il pendio, tanto più stretta sarà la colata. La lunghezza del flusso di lava non dipende dal

tempo che sta eruttando ma da quanto era il taso

eruttivo alla sorgente. Se il tasso eruttivo a monte è

efficace riesce a muovere il fronte?

Espressione per misurare la lunghezza della colata di lava

dove Q è il tasso eruttivo.

Espressione che ci dice il tempo affinché una colata si fermi

Colate basiche

Colate subaeree di lava basica possono formarsi in seguito alla fuoriuscita di magma come un continuo liquido da

bocche centrali o fissurali, al trabocco di un lago di lava, oppure alla ricomposizione di un flusso continuo dalla

abbondante caduta di brandelli ancora fusi a seguito di attività di fontana di lava (lave reomorfe)

Spatter

È la formazione di una morfologia dovuta alla saldatura di scorie clastiche.

I brandelli di lava che ricadono dalle fontane di lava o dalle esplosioni stromboliane si accumulano intorno alla bocca

eruttiva formando coni di scorie. Se i pezzi di lava arrivano al suolo ancora caldi, si saldano fra di loro e formano

accumuli detti spatter o spatter cone.

Due tipi di colate basiche:

1. Pahoehoe, caratterizzate da superficie liscia a lastre o corde, più caldi e