VESUVIO: STORIA ERUTTIVA E GENESI MINERALOGICA

1 Napoli 6 dicembre 2004 VESUVIO: STORIA ERUTTIVA E GENESI MINERALOGICA A cura di Ugo Potenza Il gruppo orografico Somma-Vesuvio 1 fa parte del sistema vulcanico compreso tra la Toscana meridionale e il golfo di Napoli. Il vulcanismo di quest area si è manifestato alla fine del terziario e durante tutto il quaternario. Questo complesso vulcanico poggia su una piattaforma di età mesozoica formata da calcari e dolomie spessa circa 490 metri. 1 Foto1 il Vesuvio durante l eruzione del 1944

2 Il Somma-Vesuvio è uno strato vulcano, (per strato-vulcano si intende un vulcano formato dalla sovrapposizione di strati di materiale piroclastico e colate di lava) 2, in cui la parte più antica è costituita dallo strato vulcano del Somma e la più recente, invece, che è costituita dal gran cono del Vesuvio, sorto gradatamente nella caldera terminale del Somma, probabilmente, dopo l eruzione del 79 D.C. La valle che raccorda le pareti antiche del Somma con la base del Gran Cono si chiama Valle del Gigante, è lunga circa 5 km, essa è detta Atrio del Cavallo a ovest e Vallo dell Inferno ad est. Il complesso vulcanico Somma-Vesuvio attualmente è alto circa 1276 metri s.l.m. ma molti studiosi ritengono che il Somma-Vesuvio anticamente superasse anche i 3.000 metri s.l.m. Alcuni studiosi ritengono possibile che le bocche eruttive centrali e laterali del Somma-Vesuvio siano alimentate da due sistemi profondi di spaccature aventi direzioni NO-SE e NE-SO, rispettivamente parallela e perpendicolare alla struttura dell Appennino. Le prime eruzioni di questo vulcano risalgono, probabilmente, a 27.000 anni fa. I suoi prodotti poggiano sull Ignimbrite Campana che risale, invece, a una delle più catastrofiche eruzioni dei campi flegrei, avvenuta circa 36.000 anni fa. Alcune trivellazioni di un pozzo profondo in località Trecase, circa 1.345 metri sotto il livello del mare, hanno rivelato una attività del Somma 2 struttura tipo di un vulcano a strati

3 ancora più antica, circa 300.000 anni fa. L attività eruttiva del Somma si divide in quattro periodi: Somma primitivo; Somma antico; Somma recente; Vesuvio. Geologi e vulcanologi hanno ricostruito la storia del vulcano, grazie allo studio dei suoi prodotti eruttivi, la posizione stratigrafica e le correlazioni con i materiali eruttati dagli altri vulcani campani, utilizzando apparecchiature e metodi sofisticati che rilevano la radioattività nei prodotti eruttati e negli inclusi. La formazione tipo di una caldera secondo Halls: a) Prima dell eruzione: all interno della camera magmatica, si genera una forte pressione interna, dovuta ai gas che non possono fuoriuscire per un tappo all interno del cratere. b) Vinta questa pressione, il magma ricco di gas riempie il condotto vulcanico e fuoriesce formando una colonna pliniana di pomici e cenere alta molti km. Si generano anche fratture verticali. c) A causa dello svuotamento della camera magmatica e delle fratture verticali attorno al cratere, non sostenendo più il peso, il vulcano collassa e genera la caldera c. d) La caldera che si è formata è ricca di detriti piroclastici e di esalazioni fumaroliche. e) Con il tempo, la caldera viene erosa e ne rimane una parte come nel caso del Somma, oppure può essere riempita da acqua e costituire un lago. In passato, molti studiosi ritenevano che la formazione della caldera, fosse avvenuta durante l eruzione del 79 D.C.

4 Questa ipotesi è stata confutata, recentemente, da altri studiosi che hanno verificato l assenza di colate laviche sul versante del Somma che guarda Pomigliano d Arco e Ottaviano, già 17.000 anni fa. Secondo queste teorie più recenti, si può affermare che la caldera si è formata 17.000 anni fa. LE ERUZIONI DEL VESUVIO Dallo studio stratigrafico dei prodotti eruttivi del Somma-Vesuvio, è stato possibile suddividere l attività eruttiva degli ultimi 17.000 anni in 9 grandi cicli, separati fra loro da lunghi periodi di quiescenza, documentati dalla presenza di paleosuoli che separano i prodotti piroclastici di ogni ciclo. I primi abitanti della Campania, e coloro che li seguirono, furono testimoni della potenza distruttiva del Vesuvio. Lo testimoniano alcuni manufatti e ossa animali trovati nei sedimenti piroclastici. Il terrore per questo vulcano e per i suoi fenomeni eruttivi, spinse gli antichi abitanti di queste terre a paragonare il Vesuvio a Giove e a costruirgli un tempio. L esistenza di tale opera è dimostrata da una lapide descritta dall archeologo Mommsen: Iovi Vesuvium Sacrum. Le testimonianze dell attività eruttiva del Vesuvio abbracciano 19 secoli, bisogna però puntualizzare che per i primi 16 secoli di storia i documenti sono incompleti e lacunosi. Diversa entità tecnica e storica hanno i documenti che testimoniano le eruzioni del Vesuvio dal 1631 al 1944.

5 L ERUZIONE DEL 79 D.C. La prima eruzione del Vesuvio, documentata, risale al 79 D.C. Essa distrusse le città di Pompei, Ercolano, Stabia e Oplonti (l odierna Torre Annunziata). Bisogna però dire che i pompeiani vivevano il Vesuvio come un monte ricco di verde, tranquillo e ricoperto di vigneti fino alla cima; i vini prodotti sul Vesuvio erano tra i più buoni e rinomati dell epoca, infatti venivano imbottigliati in anfore di terracotta per essere commerciati nei centri vicini: Apiano (l odierno Fiano) e il Cauda Vulpium (l odierno Coda di Volpe). Il Vesuvio prima e durante l eruzione del 79 D.C. I romani non immaginavano che un Monte tanto ubertoso nascondesse Insidie così gravi e fosse foriero di infiniti lutti. L eruzione del 79 D.C. fu documentata da Plinio il Giovane. Plinio raccontava in una lettera allo scrittore Tacito della morte dello zio. Questo scritto, anche se poco tecnico e incompleto, rappresenta il primo documento di vulcanologia della storia. Anticamente si era all oscuro della potenza

6 distruttiva del Vesuvio. Bisogna però citare che Strabone già nel 19 D.C. aveva riconosciuto la natura vulcanica del Vesuvio e sessant anni dopo il suo riconoscimento, doveva averne una conferma tanto clamorosa. Anche Dioro Siculo (contemporaneo di Augusto), riteneva che il Vesuvio fosse tanto pericoloso quanto l Etna, che in quell epoca era attivo come oggi. Un ultima citazione che merita la nostra attenzione è quella di Marco Vitruvio Pollione, il quale diceva di aver visto il Vesuvio vomitare fiamme sulle campagne vicine. In ogni caso, la prima manifestazione endogena, preludio dell eruzione di sedici anni dopo, si ebbe il 5 febbraio del 63 D.C. L eruzione iniziò il 24 agosto del 79 D.C., il ritrovamento di olive fresche nelle case pompeiane fa ritenere anche l inizio dell attività eruttiva il 24 ottobre. L eruzione durò tre giorni: il 26 il giorno si schiarì; Pompei fu ricoperta da sette metri di ceneri e lapilli, Ercolano da uno spessore di fango (lahar) alto dai 15 ai 25 metri; in questa catastrofica eruzione vi persero la vita oltre 2.000 persone. Recentemente lo studioso H.P. Sheridan, grazie allo studio dei prodotti vulcanici alla base del Somma-Vesuvio e alle informazioni storiche di Plinio il Giovane, ha formulato una teoria che può spiegarsi in questo modo: Durante il periodo di quiescenza del vulcano, il magma aumentava in viscosità e nel contenuto dei volatili per la differenziazione prodotta dal raffreddamento del magma. Il contatto tra il magma e l acqua di falda, di origine meteorica, era impedito dalla presenza di una spessa crosta impermeabile di magma solidificato. Quando la pressione dei gas all interno del condotto superò la resistenza delle rocce sovrastanti avvenne l eruzione. Intanto l improvvisa differenza di pressione tra i gas presenti nel magma e la pressione esterna provocò violentissime esplosioni che culminarono con la formazione di una gigantesca colonna pliniana (che deve il nome a Plinio, il primo a descrivere il fenomeno), alta oltre 17 km. La violenta esplosione ruppe la crosta impermeabile all interno della camera magmatica, ma il contatto tra acqua di

7 falda e il magma non poteva ancora avvenire per via della forte pressione dei gas presenti nella camera magmatica. La prima fase terminò con il lancio violento di ceneri, lapilli, scorie e bombe da parte della colonna pliniana; essa non potendo più sostenere il peso di questo materiale per la mancanza della pressione interna dovuta ai gas, cominciò a far ricadere gli stessi seppellendo Pompei, Ercolano e le altre città già citate. Schema dell eruzione del 79 D.C. nella ricostruzione di H.P. Scheridan. 1) Formazione della colonna pliniana ricca di gas, pomici e scorie durante la prima fase dell eruzione del 79 D.C. 2) Esplosione freatomagmatica dovuta al contatto tra il magma, restante nella camera magmatica, e l acqua di falda contenuta nei calcari. Seconda fase dell eruzione del 79 D.C. Seguì, quindi, una forte riduzione della fuoriuscita di magma dalla bocca principale, dovuta allo svuotamento della parte superiore della camera magmatica. Molte persone di Pompei, forse anche saccheggiatori, cessata l eruzione, ritornarono nella città ormai quasi sepolta, ignari di ciò che sarebbe accaduto nel periodo successivo. Infatti per circa dieci ore l acqua di falda che circolava nei calcari, confluì nella camera magmatica in parte vuota; si ebbe una violentissima ripresa dell eruzione. Nella camera si produsse un nuovo aumento di pressione, il vulcano si innalzò e la linea di costa arretrò lungo tutto il golfo. Una nuova nube originatasi da un processo freato-

8 magmatico, ricca di gas, vapore d acqua e scorie, discese lungo i versanti del Vesuvio a una velocità estremamente elevata, travolgendo tutto ciò che si trovava davanti. Fu proprio in quest ultima fase che la maggior parte delle persone persero la vita. Quest eruzione provocò disastri anche ai fertilissimi campi coltivati. Quelli che non furono coperti da cenere, persero la loro fertilità a causa delle piogge fortemente acide. L ATTIVITA ERUTTIVA DOPO IL 79 D.C. L attività eruttiva che si svolse tra il 79 D.C. e il 1631 è poco documentata, se ne hanno notizie scarse e poco attendibili; si ritiene che le eruzioni sono state prevalentemente a carattere esplosivo con la presenza di qualche colata lavica, separate da lunghi periodi, talvolta secolari, di inattività. Memorabili sono le eruzioni del 203, a carattere esplosivo e con forti boati sentiti anche a Capua, quella del 472 (conosciuta anche con il nome di eruzione di Pollena) e infine quella del 512. Tutte queste eruzioni furono precedute da terremoti e interessate da un violento lancio di enormi blocchi, di ceneri e da efflussi lavici. Altre eruzioni documentate sono quella del 685 e quella del 787. In quest ultima si formò il caratteristico pino formato da vapori e scorie e la lava che usciva dal cratere, percorse una distanza di 6 miglia. Le eruzioni del X e XI secolo sono poco documentate, così come le successive. L eruzione del 1139 è caratterizzata da una fase stromboliana. Dopo tale attività, il vulcano entrò in completo riposo, riposo che durò fino al 1631, anno nel quale avvenne un altra violentissima esplosione.

9 L ERUZIONE DEL 1631 Dopo molti secoli di calma, durante i quali la vegetazione aveva ricoperto tutto il vulcano e l uomo aveva piantato coltivazioni e costruito case fin dentro l Atrio del Cavallo, il Vesuvio si risvegliò. L eruzione del 1631 in un famoso Dipinto di Domenico Gargiulo (Micco Spadaio). l evento viene osservato dal molo grande del porto di Napoli. L eruzione fu famosa per le devastazioni e per i lutti che provocò. La notizie dell evento, descritto in quasi duecento pubblicazioni e stampe, si sparsero per l Europa con rapidità e dovizia di informazioni dando inizio ad una approfondita conoscenza del vulcano e del suo rapporto con il territorio ad esso collegato così densamente popolato. Si inizia anche a raccogliere la serie dei minerali che esso d Tra il luglio e il dicembre del 1631, numerosi terremoti sconvolsero il vulcano. A dicembre dello stesso anno, l acqua cominciò a mancare nei pozzi e di notte gli animali domestici urlavano. La mattina del 16 dicembre del 1631 alcune persone videro una nube attraversare l orlo del cratere. In poche ore

10 intorno al vulcano l aria divenne buia. Verso le 11 del mattino, si aprirono grandi spaccature verso la base nord del Gran Cono, le lave fuoriuscirono e invasero l Atrio del Cavallo distruggendo coltivazioni e abitazioni. Il giorno seguente ci furono delle forti scosse sismiche che misero le abitazioni in pericolo, e successivamente la sommità del cono fu devastata da un enorme esplosione. Grossi blocchi vennero lanciati a distanze notevoli. Dopo poche ore una colata di fango discese sul versante ovest del vulcano, distruggendo molti villaggi, e raggiunse il mare. Nello stesso tempo altri terremoti aprirono altre fessure radiali, a ovest e a sud ovest del cratere, dalle quali fuoriuscirono grandi volumi di lava bollente che viaggiarono ad una velocità di 3 km/h. Velocemente furono seppellite Portici ed Ercolano. A testimonianza della violenza dell eruzione del 1631 vi è l immagine di Giovan Battista Passaro. Vero disegno coevo dell incendio della montagna di Somma rappresenta l invio da parte del viceré spagnolo delle galere a soccorso delle popolazioni; esse: Andarono a pigliare li genti rimasti vivi. A mezzogiorno del 17 dicembre a Napoli sembrava notte, a causa della grandissima quantità di cenere presente nell aria. Il 18 dicembre le esplosioni e le colate laviche si arrestarono. Quando si dissiparono le nubi di ceneri, il Vesuvio risultò più basso di 168 metri. L eruzione provocò la morte di 4.000 abitanti e di 6.000 animali domestici. Portici, Boscotrecase, Ercolano, Torre Annunziata e Torre del Greco furono distrutte o in parte danneggiate dalle lave.

11 Da Perrey. Stato del Monte Vesuvio prima e dopo l incendio del 16 di Dicembre. Altre eruzioni dopo il 1631 furono quelle del 1760, 1794, 1858, 1861 e 1872. Ho preferito non dilungarmi troppo su questi eventi eruttivi ma concentrarmi su altri che a mio giudizio sono più importanti: l eruzione del 1906 e infine quella più recente del 1944. L ERUZIONE DEL 1906 L eruzione del 1906 fu preannunciata da una lenta colata effusiva e da un attività di vapore nel cratere, che avvennero il 27 maggio del 1905. Il 1 aprile 1906 si ebbero lanci di brandelli di lava. L eruzione è divisa in tre fasi. La prima fase iniziò il 4 aprile con l apertura di una frattura radiale, sul fianco sud del vulcano, dalla quale fuoriuscì una colata di lava. Successivamente la frattura si allargò notevolmente facendo fuoriuscire una colata lavica ancora più grande, avente una temperatura di 1.050 C! Il 7 aprile i fianchi del vulcano si aprirono a 600 metri di altitudine, e fuoriuscirono due fiumi di lava bollente che scendendo arrivarono sino a Boscotrecase. Furono prodotti anche ceneri e proietti che caddero su Ottaviano e S. Giuseppe Vesuviano.

12 L enorme massa di prodotti piroclastici espulsi durante l eruzione dell aprile 1906. La cenere e la sabbia ricoprirono abbondantemente i paesi delle pendici del vulcano (Archivio fotografico f.lli Carcavallino). La seconda fase iniziò l 8 aprile, e fu soprattutto gassosa. Si innalzò una fontana di lava e gas che raggiunse una altezza di 600 metri. Furono emessi circa 3.600 km cubi di gas. L ultima fase avvenne nei giorni dal 9 al 22 aprile, fu caratterizzata soprattutto da emissioni di ceneri. Le ceneri che in questi giorni si accumularono sui fianchi, diedero origine nel corso delle piogge ai lahar che danneggiarono fortemente Ottaviano. I danni più gravi sono accreditati maggiormente alla caduta di cenere, che accumulatasi sui tetti delle case, li faceva crollare. I danni provocati dalle colate di lava furono poco importanti. L eruzione causò la distruzione del Cono che si abbassò notevolmente. Altre eruzioni avvenute nel corso degli anni furono quella del 1929, 1933 e l ultima eruzione del 1944 che tratteremo in modo più ampliato.

13 Foto dell eruzione del 1906. Si noti come il vento che orienta la colonna di ceneri e lapilli sia quello dominante da maestrale. L ERUZIONE DEL 1944 La morfologia del vulcano nel 1944 era diversa da quella attuale: era presente un conetto all interno del cratere da cui sgorgava gas. Si crede che l eruzione sia avvenuta a causa del crollo di questo conetto, che ostruì il condotto non permettendo più l uscita di gas. Il 1 marzo 1944 ci fu, osservato sui sismografi, un aumento degli shock spasmodici dovuti all apertura di una faglia nel bacino magmatico. Il 18 marzo l attività sismica aumentò notevolmente. Poche ore dopo, il camino si aprì con forti esplosioni a cui successero colate di lava. Le lave fuse tracimarono dal cratere e si riversarono sul fondo dell Atrio del Cavallo. Il 21 marzo, la lava dall Atrio del Cavallo discese lungo le pendici del Vesuvio distruggendo le cittadine di Massa e S. Sebastiano. L attività di questa eruzione può essere divisa in quattro fasi. La prima fase dell eruzione ebbe inizio alle ore 16 del 18 marzo e terminò alle 17 del 21 marzo.

14 La seconda fase, detta delle fontane laviche, terminò alle ore 12 del 22 marzo. Questa fase fu caratterizzata dal lancio di proietti che raggiunsero anche altezze di 1 km, furono distinte otto fontane. A causa dei venti prevalenti, che spingevano le colate verso sud-est, le stesse raggiunsero le città di Angri e di Pagani. La terza fase, detta anche delle esplosioni miste, fu interessata da proietti che lanciarono grandi quantità di ceneri anche a notevoli distanze dal centro di emissione, le ceneri arrivarono anche in Albania. La fase terminò alle ore 14 del 23 marzo. La quarta fase detta anche sismo-esplosiva è formata da un misto di crisi sismiche e attività esplosiva. L eruzione del 1944 terminò il 29 di marzo di quell anno. L attività eruttiva del Somma-Vesuvio, nel tempo, ha generato un gran numero di specie mineralogiche, che analizzerò nei minimi particolari. Cartolina degli anni trenta in cui si nota ancora il conetto che emette vapori. Il conetto si distruggerà durante l eruzione del 1944. LA GENESI MINERALOGICA

15 Lo studio della mineralogia vesuviana è relativamente recente, avendo inizio in un arco di tempo di circa tre secoli, grazie all apporto di tecnici e studiosi come Ferber, Thomson e Zambonini. Però è necessaria un introduzione sui vari modi della genesi e della formazione mineralogica, prima di trattare in modo più ampliato le varie specie mineralogiche vesuviane. La formazione dei minerali avviene grazie a processi fisici, chimici e termodinamici. Le ricerche sullo sviluppo dei minerali, cercano di rapportare questi processi con alcuni fattori geologici che esercitano un influenza sul loro sviluppo. Per lo studio sulla genesi mineralogica sono due i percorsi che si seguono: Il primo cerca di stabilire i rapporti che un minerale instaura con gli altri (paragenesi), e di risalire alle sue condizioni di formazione con l ausilio delle proprietà chimiche e fisiche del minerale stesso; il secondo si basa su dati che si ricavano da studi eseguiti in laboratorio, dove si mira a ottenere le condizioni della genesi del minerale prossime a quelle naturali. La formazione di un minerale avviene raramente grazie ad un solo processo, spesso capita che il minerale, dopo la sua formazione, venga alterato o addirittura trasformato in un minerale totalmente diverso da quello iniziale. In natura esistono vari tipi di minerale, ben tre: di origine eruttiva, metamorfica e sedimentaria. Quelli che a noi interessano particolarmente sono i minerali di origine eruttiva. I minerali di origine eruttiva si formano grazie al raffreddamento di una massa fusa ad alta temperatura presente sopra la crosta terrestre o in profondità. I minerali di origine metamorfica derivano, invece, dalla trasformazione di rocce ignee, sedimentarie o metamorfiche, grazie a processi termici e dinamici che ne hanno alterato l iniziale struttura e composizione mineralogica. Come già accennato prima, i minerali eruttivi si originano dal consolidamento di una massa fusa ad alta temperatura. Durante il

16 consolidamento, distinguiamo: Un periodo magmatico, nel quale si separano i minerali poco solubili per cristallizzazione; un periodo pneumatoliticopegmatitico, durante il quale le porzioni magmatiche residue, ancora fuse e ricche in agenti mineralizzatori, cristallizzano entro la roccia stessa o in quelle circostanti, originando le pegmatiti, formate da grossi cristalli. Il periodo di formazione delle pegmatiti è accompagnato da un intenso sviluppo di gas disciolti, che reagendo con le rocce vicine, generano i minerali pneumatolitici; infine vi è un periodo idrotermale dove le soluzioni acquose, ancora calde, rimaste in circolazione, penetrano nelle fessure e nelle spaccature della roccia provocando la cristallizzazione e il deposito dei componenti disciolti o reagiscono con i minerali delle rocce già presenti. Il processo idrotermale è fortemente condizionato da due componenti, temperatura e pressione. Si può dunque affermare che durante il raffreddamento del magma nella camera magmatica, si separano prima gli ossidi metallici e i minerali poveri in silice, successivamente i minerali più ricchi in SiO2. I cristalli che si formano per primi, conservano, in genere, il loro abito cristallino e vengono detti idiomorfi; i minerali che si formano per ultimi, che occupano gli spazi rimasti vuoti, sono detti allotriomorfi. Tra i silicati, quelli che si generano per primi sono: A) i minerali di olivina o quelli che hanno un rapporto tra Si e O = 1 : 4; B) seguono i pirosseni e gli anfiboli che hanno un rapporto tra Si e O = 1 : 3 fino a 4 : 11; C) le miche hanno un rapporto tra S e O pari a 2 : 5; D) i feldspati hanno rapporto tra Si + Al : O = 1 : 2; E) infine il quarzo ha un rapporto Si : O = 1 : 2. Nella cristallizzazione dei silicati, si nota inizialmente la genesi dei silicati con gruppi isolati di SiO4 (nesosilicati), successivamente la formazione dei silicati con tetraedri SiO4 riuniti in gruppi uni - bi - e tridimensionali: Come già accennato, durante il raffreddamento del magma, cominciano a formarsi i gruppi isolati di SiO4; in seguito, poiché gli ioni ossigeno presenti nel magma non sono in numero sufficiente per saturare

17 tutti gli ioni silicio e formare tetraedri isolati di SiO4, si realizza un risparmio di ioni ossigeno disponibili. Questo risparmio avviene quando uno ione ossigeno di un tetraedro SiO4 si mette in comune con due tetraedri vicini - formazione dei silicati con gruppi di tetraedri SiO4 con catene aperte (inosilicati) o chiuse (fillosilicati) - o meglio, quando lo ione ossigeno di un tetraedro SiO4, si lega con altri tetraedri SiO4 vicini (formazione di tectosilicati). Formazione dei silicati. In questa figura si nota bene la struttura dell anione SiO4 e delle catene che esso può costituire. Nesosilicati, inosilicati, fillosilicati e tectosilicati. Se consideriamo che i tetraedri isolati di SiO4 hanno il numero massimo di valenze libere, si spiega perché essi tendono a combinarsi con cationi aventi piccole dimensioni o grande carica, formando i minerali di olivina. Successivamente, col procedere del raffreddamento, si rendono stabili anche gli aggregati di tetraedri di SiO4 che saturano le loro valenze libere con cationi a piccolo raggio o con altri aventi grande carica (Ca++, Na+, K+) ancora presenti nel magma.

18 Il quarzo si genera quando, per la mancanza di ioni metallici, la saturazione delle valenze del silicio viene effettuata esclusivamente dall ossigeno. Questo processo chimico segue le regole di V. M. Goldschmidt : 1) Se due ioni hanno raggio ionico simile e stessa carica, essi entrano con uguale facilità in un dato reticolo cristallino. 2) Se due ioni hanno raggio ionico simile e differente carica, lo ione con la carica più alta entra con maggiore facilità in un dato reticolo cristallino. 3) Se due ioni hanno raggio ionico differente e carica simile, lo ione con il raggio minore entra con maggior facilità in un dato reticolo cristallino; La formazione di rocce e minerali, come detto, avviene per cristallizzazione frazionata di una massa fusa ad alta temperatura; però, può capitare che da un magma si separano porzioni diverse, che raffreddandosi, generano rocce con differente composizione cristallina. Questo processo viene chiamato di differenziazione magmatica. Alcuni petrografi hanno considerato che la differenziazione possa avvenire per smescolamento: considerando che un magma possa essere formato dalla mescolanza di porzioni diverse più o meno solubili l una nell altra. Ad esempio consideriamo la miscibilità di due liquidi come acqua e fenolo, essi danno soluzioni a temperature superiori ai 68 C, mentre i due liquidi per temperature inferiori ai 68 C, si separano. Analogamente si ipotizza che nel magma, prima della cristallizzazione, raggiunta una

19 determinata temperatura, si abbia una separazione tra due o più porzioni di magma non miscibili tra loro, che solidificandosi danno rocce con differente composizione mineralogica. Un altra causa di differenziazione, può essere la diversa temperatura esistente tra le parti periferiche più fredde e quelle centrali più calde di una massa magmatica. Avviene la migrazione, seppur lenta, dei cristalli formatisi per primi verso le parti più fredde. Questo fenomeno si indica con il nome di differenziazione termica. Infine, il processo di differenziazione magmatica, può avvenire per gastransfer. I gas contenuti nella massa magmatica, possono trasportare da una parte all altra gli elementi più volatili oppure possono asportarli tutti o in parte quando, per la diminuzione di pressione, essi si liberano dal magma. GIACIMENTI MINERARI Le rocce che si generano dal consolidamento magmatico, costituiscono i giacimenti generali di minerali che lo compongono, giacimenti dai quali non è possibile sempre uno sfruttamento economicamente utile. Quando nei giacimenti, l accumulo dei minerali utili è tale che essi possono essere estratti in maniera economicamente vantaggiosa, siamo in presenza di giacimenti speciali. I giacimenti si suddividono ancora in giacimenti singenetici, se il minerale in questione si forma contemporaneamente ai minerali della roccia, oppure epigenetici se il minerale in questione si genera successivamente ai minerali della roccia. Si distinguono giacimenti intrusivi e giacimenti effusivi. I giacimenti intrusivi si dividono in magmatici, pneumatolitico-pegmatitico e idrotermale; quelli effusivi si dividono in effusivi idrotermale e di esalazione. a) I giacimenti magmatici, si dividono rispettivamente in giacimenti di segregazione e di concentrazione magmatica. Al primo tipo appartengono

20 quei giacimenti che hanno il minerale utile distribuito omogeneamente in tutta la massa della roccia; al secondo tipo appartengono quei minerali che si sono concentrati in particolari punti della roccia. Nel consolidamento dei magmi basici si separano prima i minerali sono i metalli del gruppo del platino, della magnetite, della ilmenite, della cromite, ecc.; l esperto, dunque, ricerca tra le rocce derivate da questi magmi, i giacimenti contenenti questi minerali. Tra i minerali di segregazione magmatica sono da ricordare quelli della cromite, nelle rocce basiche (peridotiti, duniti, lherzoliti, ecc.,); essi si rinvengono sotto forma di lenti, chiazze irregolari nelle rocce o zonature nelle parti centrali della massa eruttiva. Tra i giacimenti di questo tipo più noti, sono quelli di Selukwe (Rodesia), e quelli della California, dell Oregon e del Montana (Stati Uniti). Sempre nelle rocce basiche connessi con i giacimenti di cromite, troviamo quelli di platino (duniti, peridotiti). In Sud Africa si trovano notevoli concentrazioni da 30 g/ton sino ad un massimo di 200 g/ton; tali giacimenti consentono un estrazione particolarmente redditizia. Anche i giacimenti di diamante sono importanti, essi si trovano in cavità imbutiformi artificiali di diametro notevole, i più famosi sono quelli del Kimberly e del Africa Meridionale. Giacimenti di concentrazione magmatica sono quelli di pirrotina nichelifera e platinifera (Canada, Norvegia), anche i giacimenti di magnetite in Svezia sono molto noti. b) Dopo un primo processo di cristallizzazione del magma, rimangono, nello stesso, porzioni residue ricche di elementi volatili come Li, Be, Zr, B, Hf, Th, U, ecc.., che a causa del loro raggio ionico non sono andati a costituire i minerali primi prodotti nella cristallizzazione. Grazie ai volatili, queste porzioni residue di magma sono molto fluide e sottoposte a elevate pressioni; ciò permette ai residui magmatici di infiltrarsi con facilità nelle fratture e nelle spaccature della roccia già consolidata, formando i filoni pegmatitici. In tali pegmatiti, formatesi a temperature tra i 500 e i 700 C, i minerali solitamente contengono F, OH e Cl. La formazione dei filoni pegmatitici è un fenomeno che accompagna la formazione di rocce derivanti da magmi acidi del tipo

21 granitico e sienitico. In base ai minerali ricavabili economicamente dalle pegmatiti, si distinguono: pegmatiti a feldspato, con grossi cristalli di ortoclasio e quarzo; micacee a muscovite; ad apatite, cassiterite, corindone e spinello. Quando l azione mineralizzante è stata provocata da sostanze gassose del residuo magmatico, si hanno le formazioni pneumatolitiche, strettamente connesse alle pegmatiti, che possono aver riempito spaccature della roccia incassante, qualora hanno giacitura filoniana. In queste sostanze gassose, oltre all acqua sono presenti anche cloruri e fluoruri metallici che, trovandosi in ambienti a temperatura relativamente bassa, si depositano o reagiscono con i minerali e le rocce con le quali vengono a contatto, depositando minerali insolubili ricchi in B, OH, Cl, Li, ecc.. Da un convoglio gassoso contenente fluoruri di stagno e di silicio facilmente volatili, si possono separare cassiterite e quarzo: SnF4 + 2H2O = SnO2 (cassiterite) + 4HF SiF4 + 2H2O = SiO2 (quarzo) + 4HF Tra i giacimenti pneumatolitici più famosi, connessi con le rocce granitiche, ricordiamo le formazioni filoniane stannifere, che si sono formate probabilmente secondo lo schema cui si è accennato, e nelle quali la cassiterite si trova in paragenesi con quarzo, topazio, fluorite e miche latinifere. Questi giacimenti si trovano in Cornovaglia, nel Siam, nell Africa Meridionale. Formazioni pneumatolitiche più basiche, si caratterizzano per la presenza di tormalina, quarzo aurifero (Appalachi), magnetite (Vosgi), rame (Giappone). c) Il periodo idrotermale inizia quando la temperatura dei residui magmatici scende al disotto della temperatura critica dell acqua (. Si generano così soluzioni acquose, molto diluite, che circolando nelle fenditure delle rocce, depositano i sali disciolti in forme filoniane o reagiscono provocando la formazione di giacimenti idrotermali di sostituzione o di impregnazione. L attività, il potere solvente e la ricchezza in sali delle