Meeting Struttura Vulcani GdR V2 Roma 1

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1 Meeting Struttura Vulcani GdR V2 Roma 1 V2.1 - Dinamica dei magmi, dei fluidi e delle rocce Studi sperimentali sulla reologia dei fusi silicatici. Studi sperimentali sui processi interazione tra rocce e magmi. Determinazione di densità e morfologia di ceneri. Dinamica delle rocce legata agli studi sull instabilità dei versanti. Scarlato, Misiti, Mollo, Del Gaudio Scarlato, Mollo Misiti De Astis V2.2 - Misure e analisi di segnali geofisici e geochimici Studi sperimentali sul rapporto tra tasso di deformazione di rocce vulcaniche ed emissione di radon. Studi sperimentali sui segnali geofisici associati a risalita di slug. Studio dei segnali geofisici e geochimici (SP, flusso di CO 2 dal suolo, gradiente di T, T acque termali, resistività elettrica) associati ad episodi di unrest, eventi eruttivi effusivi e esplosioni parossistiche. Dinamiche e tassi di raffreddamento dei magmi. Studio dei processi eruttivi tramite video riprese ad alta velocità e misure dei segnali acustici. Studio dei segnali chimico-fisici (ph, Eh, T, Cond. El., Radon e CO 2 ) nelle acque di falda in aree vulcaniche. Realizzazione di strumentazione per lo studio di parametri geofisici e geochimici. Scarlato, Mollo, Galli Scarlato, Taddeucci, Del Bello Carapezza, Ricci, Gattuso Misiti, Mollo Scarlato, Taddeucci, Del Bello, Ricci Galli Romeo, Carapezza, Ricci, Gattuso, Galli, Iarocci, Spinelli V2.3 - Precursori di eruzioni e pericolosità a breve termine Identificazione di precursori legati a variazioni di segnali geofisici e geochimici. Implementazione del codice BET applicato ai vulcani napoletani e all'etna per la stima delle probabilità di accadimento delle eruzioni e per la pericolosità vulcanica di breve termine. Carapezza, Ricci, Gattuso Marzocchi - Unità Funzionale Laboratori HP-HT di Geofisica e Vulcanologia Sperimentali e Nuove Tecnologie e Strumenti - Unità Funzionale Geochimica dei Fluidi e Radionuclidi

2 Stazioni di gradiente termico Laboratorio Nuove Tecnologie e Strumenti (1) Sviluppo di nuove tecnologie per la misura del gradiente termico del suolo e il monitoraggio in tempo reale del flusso di calore; (2) E stato costruito un prototipo di gradiometro costituito da 14 sensori che é alimentato e controllato via computer; (3) Utilizzando un allineamento areale di gradiometri sul terreno é possibile ricostruire un dettaglio 3D della distribuzione della temperatura; (4) E stata installata una stazione-test presso la sede INGV di Roma. La stazione può alimentare e controllare un numero illimitato di gradiometri e comunicare i dati via . Superficie del suolo

3 Reologia dei sistemi multifase Laboratorio HP-HT (1) Studio delle proprietà di scorrimento dei materiali e delle deformazioni elastiche e Newtoniane; (2) Si usano materiali analoghi che hanno proprietà reologiche equivalenti a quelle del magma per lo studio della reologia multifase (liquido+cristalli+bolle); (4) Si studia l effetto della taglia e della concentrazione di cristalli sulla reologia delle lave (ad esempio all Etna); (3) Si deforma il materiale applicando uno sforzo controllato e misurando lo sforzo di taglio, la viscosità e la velocità di deformazione; Del Gaudio et al. (2013) Del Gaudio (2014)

4 Interpretazione dei segnali radon in laboratorio Laboratorio HP-HT (1) Sviluppo di un sistema per lo studio delle emissioni radon da materiali vulcanici sottoposti a diversi regimi di stress e temperatura (costante o variabile nel tempo); (2) Il segnale radon registrato in laboratorio è associato al regime deformativo applicato ed alle proprietà chimicofisiche del materiale; (3) Si costruiscono dei modelli che mettono in relazione il segnale radon con il raffreddamento di dicchi e lave; Scarlato et al. (2014)

5 Processi di indebolimento dei basamenti subvulcanici Laboratorio HP-HT (1) Studio delle proprietà chimicofisiche delle rocce che fomano i basamenti subvulcanici (ad esempio carbonati Etnei) sottoposte a condizioni di alto stress ed alta temperatura; (2) A T>650 C i carbonati si alterano chimicamente, producono CO 2 e formano nuove fasi minerali; (3) La porosità, le veocità delle onde acustiche e il modulo di Young cambiano al progredire della reazione di decarbonatazione. Mollo et al. (2011; 2012; 2013)

6 Stima delle condizioni pre-eruttive all Etna Laboratorio HP-HT (1) Le composizioni dei minerali Etnei sono utilizzate per stimate le temperature, le pressioni, il contenuto d acqua e la fugacità d ossigeno del magma in condizioni pre-eruttive; (2) I risultati suggeriscono il continuo imput di magmi profondi che interagiscono con magmi più evoluti a livelli più superficiali. Tuttavia la rapida decompressione e l essoluzione del volatile a bassa pressione sono i principali processi che guidano la cristallizzazione del magma. Mollo et al. (2015)

7 Igrometro per magmi trachitici e fonolitici Laboratorio HP-HT (1) Attraverso esperimenti di laboratorio basati su equilibri di fase è stato calibrato un nuovo igrometro basato sulla reazione di equilibrio tra K-feldspato e magmi trachitici e fonolitici; Mollo et al. (2015) (2) L igrometro è stato applicato alle composizioni dei Campi Flegrei, evidenziando maggiori ariazioni del contenuto d acqua nei magmi associati alla formazione delle grandi strutture calderiche.

8 Igrometro per magmi trachitici e fonolitici Laboratorio HP-HT (1) Attraverso esperimenti di laboratorio basati su equilibri di fase è stato calibrato un nuovo igrometro basato sulla reazione di equilibrio tra K-feldspato e magmi trachitici e fonolitici; Mollo et al. (2015) (2) L igrometro è stato applicato alle composizioni dei Campi Flegrei, evidenziando maggiori ariazioni del contenuto d acqua nei magmi associati alla formazione delle grandi strutture calderiche.

9 Monitoraggio geochimico Geochimica dei Fluidi e Radionuclidi (1) Studio delle falde acquifere in aree vulcaniche attive e quiescenti per stabilire gli input di fluidi profondi e la loro evoluzione rispetto all attivitàvulcanica; (2) Sviluppo di strumentazione INGV per monitoraggio in continuo; (3) Aree studiate: Etna Stazioni in continuo di tipo GMS II installate a Pozzo Currone, Acqua Difesa e Monte Ilice con misura di parametri chimico fisici, gas disciolti (Rn e/o CO 2 ) e meteo. Campionamenti discreti per analisi chimiche e gas disciolti; ph /09/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ Eh (mv), Cond ( S/cm), P. atm. (mbar) ph Eh Cond. Valori di ph, conducibilità elettrica ed eh misurati dalla stazione geochimica di tipo GMS2 installata presso il pozzo Currone (Paternò, CT) Stazione geochimica di tipo GMS2 installata presso il pozzo Acqua Difesa (Belpasso, CT) Colli Albani Sonda in continuo per misura in pozzo di temperatura e livello. Campionamenti discreti per analisi chimiche, isotopiche e di elementi minori/maggiori; Vigna Fiorita Well Temperature Level Temperature ( C) Level (m) /02/ /04/ /07/ /09/ /11/ /02/2011 Date Sensori per la misura della concentrazione di radon disciolto Serie temporale di temperatura e livello acquisita presso un pozzo sito in Vigna Fiorita (Ciampino Roma)

10 Monitoraggio termico Laboratori di Geochimica dei Fluidi e Radionuclidi (1) Durante le fasi di unrest avvengono variazioni nel sistema idrotermale generalmente accompagnate da sciami sismici ed anomalie geochimiche e di temperatura; (2) Lo studio delle variazioni della modalità di trasferimento di calore nel suolo ha permesso l individuazione di possibili precursori di unrest; (3) Le stazioni di temperatura hanno 4 sensori posti verticalmente a differenti profondità nel primo metro di suolo in aree sub-fumaroliche; (4) I dati dei singoli sensori di T mostrano un andamento principalmente caratterizzato da variazioni stagionali e giornaliere; (5) Applicando il coefficiente di determinazione R 2 è possibile discriminare il passaggio da modalità di trasferimento di calore principalmente conduttive (gradiente lineare, R 2 1) verso modalità più convettive (gradiente non lineare, R 2 <1) e vcv; Ricci et al. (2015) (6) Il coefficiente di determinazione R² risulta essere un valido strumento in grado di evidenziare variazioni di pressurizzazione dei sistemi idrotermali di vulcani a condotto chiuso; (7) Applicazioni future: Pisciarelli, Solfatara. (Sansivero et al., 2015)