Capitolo 4B I vulcani Lezione 10B I prodotti dell attività vulcanica Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 1
4.4 Attività eruttiva Il tenore in silice e il contenuto di gas di un magma condizionano il tipo di attività vulcanica e, conseguentemente, i prodotti che ne derivano. attività effusiva fuoriuscita di lava fluida (basaltica) che scorre in colate laviche; attività esplosiva fuoriuscita di lava viscosa (riolitica) con esplosioni e emissione di piroclasti. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 2
4.4 Attività eruttiva Attività eruttiva Esplosiva Mista Effusiva Edificio vulcanico Cono di scorie - Diatrema Maar - Guglia - Caldera Cupola di ristagno Plateau ignimbritico Strato-vulcano Vulcano a scudo Plateau basaltico Manifestazioni Pennacchi di cenere Colate piroclastiche Colate di fango (lahar) Ondate basali Sia esplosive sia effusive Colate laviche Prodotti Piroclasti (ceneri, lapilli, bombe, blocchi) Lave viscose Sia esplosivi sia effusivi Lave fluide Depositi associati Piroclasti (cineriti, tufi vulcanici, tufiti, brecce vulcaniche) Ignimbriti Sia esplosivi sia effusivi Depositi lavici Ialoclastiti Rocce Rioliti Andesiti - Daciti Basalti Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 3
4.5 Attività vulcanica esplosiva L attività esplosiva è legata a magmi riolitici, viscosi e ricchi di gas. Consiste in esplosioni, che scagliano violentemente in aria frammenti dell edificio vulcanico e lava incandescente, con liberazione dei gas accumulati. I frammenti eiettati durante l eruzione sono detti piroclasti. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 4
4.5 Attività vulcanica esplosiva I piroclasti si classificano in base alle loro dimensioni in: Bombe e blocchi mm Lapilli mm Ceneri e polveri mm Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 5
4.5 Attività vulcanica esplosiva I frammenti ricadono al suolo e si accumulano formando potenti successioni di depositi piroclastici che nel tempo si trasformano in rocce dette piroclastiti. I piroclasti di maggiori dimensioni ricadono nelle vicinanze del cratere, quelli più piccoli possono essere trasportati dal vento anche a grandi distanze. I depositi piroclastici derivano da tre differenti meccanismi di deposizione: caduta gravitativa; colata piroclastica; ondata basale. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 6
4.5 Attività vulcanica esplosiva Per caduta gravitativa i piroclasti sono lanciati in alto, e successivamente ricadono a varie distanze dal centro eruttivo. Polveri Lapilli Bombe Blocchi Caduta gravitativa Cineriti Tufi vulcanici Brecce vulcaniche Tufiti I depositi da caduta gravitativa sono ben stratificati e ricoprono le asperità del terreno con uno spessore costante. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 7
4.5 Attività vulcanica esplosiva Le piroclastiti che si formano per caduta gravitativa sono, per granulometria crescente: le cineriti, i tufi vulcanici e le brecce vulcaniche. Se i piroclasti finiscono in mare si formano le tufiti. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 8
4.5 Attività vulcanica esplosiva Le colate piroclastiche (o nubi ardenti) sono una massa densa e calda di piroclasti, ricca di gas che agisce da lubrificante, in rapido movimento verso valle. Colata piroclastica Ignimbrite I depositi da colata piroclastica sono privi di stratificazione e si accumulano nelle depressioni tendendo a livellare il terreno. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 9
4.5 Attività vulcanica esplosiva Prodotti delle nubi ardenti sono le ignimbriti. Nube ardente Ignimbrite Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 10
4.5 Attività vulcanica esplosiva Le ondate basali sono flussi molto diluiti di gas e materiale piroclastico che si espandono radialmente e rasoterra dal condotto vulcanico. Ondata basale I depositi da ondata basale hanno stratificazione incrociata e ricoprono uniformemente il terreno con spessore maggiore nelle depressioni. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 11
4.5 Attività vulcanica esplosiva Un fenomeno associato all attività magmatica esplosiva sono le colate di fango o lahar. Colata di fango Le colate di fango sono flussi d acqua mista a piroclasti provocati dallo scioglimento di neve o ghiaccio presenti nei pressi del cratere. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 12
4.6 Attività vulcanica effusiva L attività effusiva è tipica dei magmi basaltici, che danno origine a lave fluide. Le lave possono essere subaeree o subacquee e si distinguono in base alla forma della loro superficie e a strutture interne dipendenti dalla loro genesi. Tipo di magma Viscosità e contenuto di gas Tipo di lava Temperatura Felsico Alta viscosità Lava a blocchi 800 900 C Intermedio Bassa viscosità Elevato contenuto di gas Alta viscosità Ridotto contenuto di gas Lava scoriacea Lava a corda 1000 1200 C Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 13
4.6 Attività vulcanica effusiva Lave scoriacee Se il magma basaltico è molto ricco di gas genera scorie bollose dovute alla fuoriuscita dei gas e origina lave dalla superficie accidentata e irregolare. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 14
4.6 Attività vulcanica effusiva Lave a corda Se il magma è povero di gas, si forma sulla superficie della colata una sottile pellicola consolidata, sotto alla quale la lava continua a fluire deformandola. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 15
4.6 Attività vulcanica effusiva Lave a blocchi Se il magma è felsico, e la lava che ne deriva è molto viscosa, la parte superficiale della colata può suddividersi in blocchi isolati che la corrente trascina in superficie. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 16
4.6 Attività vulcanica effusiva Lave a cuscini o pillow lava Se l eruzione è subacquea, il magma che giunge a contatto con l acqua si raffredda e solidifica rapidamente formando strutture globulari che si ammassano una sull altra. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 17
4.6 Attività vulcanica effusiva Lave autoclastiche Se il raffreddamento è molto rapido, si verifica il consolidamento allo stato vetroso e autoesplosione con sminuzzamento della colata e formazione di una breccia o di una sabbia vetrosa (ialoclastite). Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 18
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici La forma degli edifici vulcanici dipende dal tipo di frattura da cui è risalito il magma e dal materiale eruttato. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 19
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Basalti colonnari: strutture a fessurazione verticale associate a emissioni di lave basaltiche; si formano in seguito al rapido raffreddamento e alla conseguente contrazione della lava. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 20
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Plateau basaltici: edifici di vulcani a eruzione lineare dall aspetto di grandi distese laviche pianeggianti; derivano da attività effusiva, e sono caratteristici dei fondi oceanici. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 21
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Plateau basaltici: edifici di vulcani a eruzione lineare dall aspetto di grandi distese laviche pianeggianti; derivano da attività effusiva, e sono caratteristici dei fondi oceanici. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 22
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Strato-vulcani: edifici di vulcani a eruzione centrale di forma conica con fianchi abbastanza ripidi; derivano dall alternanza di attività effusiva (lava) ed esplosiva (piroclasti). Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 23
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Strato-vulcani: edifici di vulcani a eruzione centrale di forma conica con fianchi abbastanza ripidi; derivano dall alternanza di attività effusiva (lava) ed esplosiva (piroclasti). Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 24
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Vulcani a scudo: edifici di vulcani a eruzione centrale di forma conica con fianchi poco ripidi e base larga; derivano da attività effusiva di lava basaltica estremamente fluida. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 25
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Vulcani a scudo: edifici di vulcani a eruzione centrale di forma conica con fianchi poco ripidi e base larga; derivano da attività effusiva di lava basaltica estremamente fluida. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 26
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Cupole di ristagno: accumuli a forma di focaccia che ristagnano all interno di un cratere fungendone da tappo; si formano in presenza di lave felsiche a viscosità molto elevata. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 27
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Cupola di ristagno: accumuli a forma di focaccia che ristagnano all interno di un cratere fungendone da tappo; si formano in presenza di lave felsiche a viscosità molto elevata. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 28
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Guglie: edifici di vulcani a eruzione centrale; derivano da lave molto viscose che solidificano all interno del condotto vulcanico e vengono spinte in alto a formare strutture colonnari. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 29
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Guglie: edifici di vulcani a eruzione centrale; derivano da lave molto viscose che solidificano all interno del condotto vulcanico e vengono spinte in alto a formare strutture colonnari. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 30
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Coni di cenere: edifici di vulcani a eruzione centrale conici, di piccole dimensioni e con fianchi ripidi; derivano da attività esplosiva e sono costituiti esclusivamente da piroclasti. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 31
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Coni di cenere: edifici di vulcani a eruzione centrale conici, di piccole dimensioni e con fianchi ripidi; derivano da attività esplosiva e sono costituiti esclusivamente da piroclasti. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 32
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Caldere: vaste depressioni originatesi dall esplosione e dal collasso di un intero edificio vulcanico; al loro interno può formarsi un altro vulcano o, se cessa l attività eruttiva, un lago. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 33
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Caldere: vaste depressioni originatesi dall esplosione e dal collasso di un intero edificio vulcanico; al loro interno può formarsi un altro vulcano o, se cessa l attività eruttiva, un lago. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 34
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Diatremi: edifici di vulcani a eruzione centrale; sono brecce di riempimento di camini vulcanici, formatesi in seguito a eruzioni esplosive, messe a nudo dall erosione dell apparato vulcanico. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 35
4.7 Stili e forme di prodotti e apparati vulcanici Diatremi: edifici di vulcani a eruzione centrale; sono brecce di riempimento di camini vulcanici, formatesi in seguito a eruzioni esplosive, messe a nudo dall erosione dell apparato vulcanico. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 36
4.8 Manifestazioni gassose Anche in assenza di attività eruttiva nei pressi di un vulcano si può verificare attività vulcanica secondaria. Si tratta di fenomeni legati alla presenza del magma nel sottosuolo che consistono in emissioni di gas e vapori e in manifestazioni idrotermali. Tali fenomeni possono manifestarsi nelle fasi di quiescenza e nelle fasi tardive dell attività di un vulcano e proseguire anche a distanza di secoli dalla sua estinzione. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 37
4.8 Manifestazioni gassose Piogge Sorgente termale Fumarola Geyser Infiltrazione di acqua fredda Risalita di acqua calda Frattura Magma Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 38
4.8 Manifestazioni gassose Sorgenti termali: affioramenti di acque sotterranee, che sgorgano dal terreno, con temperature superiori a 20 C. Sono localizzate lungo le linee di frattura o in prossimità di crateri spenti. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 39
4.8 Manifestazioni gassose Geyser : sorgenti termali che emettono alti getti d acqua calda a intervalli regolari. Sono localizzati in prossimità di una camera magmatica poco profonda che riscalda acque di falda. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 40
4.8 Manifestazioni gassose Fumarole e soffioni: emissioni di vapore acqueo e altri gas da fratture del terreno. Le solfatare contengono zolfo e i soffioni boraciferi vapore acqueo con acido borico in soluzione. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 41
4.8 Manifestazioni gassose Mud pot o salse: vulcanetti di fango e pozze di fango ribollente per esalazioni gassose. Si formano per fenomeni vulcanici secondari in terreni argillosi, melmosi o in laghetti. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 42
4.9 Rischio vulcanico La pericolosità dei vulcani è legata alle caratteristiche della loro attività. I vulcani caratterizzati da attività unicamente effusiva sono i meno pericolosi. I vulcani caratterizzati da attività esplosiva sono i più pericolosi; possono causare enormi catastrofi, soprattutto se inattivi da lungo tempo. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 43
4.9 Rischio vulcanico Il rischio vulcanico è un parametro che dipende da tre fattori: pericolosità dell evento vulcanico cioè la probabilità che si verifichi un eruzione in un certo intervallo di tempo e in una data area; vulnerabilità del territorio cioè la capacità del territorio (persone, edifici, infrastrutture, attività economiche) di tollerare gli effetti di un eruzione; esposizione del territorio cioè l entità dei danni economici e i costi in perdite di vite umane che l evento vulcanico potrebbe produrre. Il rischio vulcanico è traducibile nell equazione: RISCHIO VULCANICO = PERICOLOSITÀ X VULNERABILITÀ X ESPOSIZIONE Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 44
4.9 Rischio vulcanico A determinare il rischio vulcanico concorrono numerosi fattori, tra i quali: la storia eruttiva del vulcano; l evoluzione magmatica del vulcano; il «periodo di ritorno» dell attività vulcanica; la morfologia dell edificio vulcanico; i venti prevalenti nell area del vulcano. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 45
4.9 Rischio vulcanico Con i dati relativi a tutti questi parametri si elaborano carte utilizzate per piani di evacuazione e per le pianificazioni urbanistiche. Carta della pericolosità dell area del Vesuvio. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 46
4.9 Rischio vulcanico Il primo passo per una buona previsione è la realizzazione di una rete di monitoraggio per registrare eventuali segni premonitori di un eruzione. Rete di monitoraggio dell area del Vesuvio. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 47
4.9 Rischio vulcanico Generalmente un eruzione vulcanica è preceduta da fenomeni precursori che si verificano all approssimarsi del magma alla superficie terrestre: improvvise emissioni di gas e vapore acqueo; piccole e frequenti scosse sismiche; sollevamenti e deformazioni del suolo; variazioni del campo magnetico locale; variazioni del regime termico; variazioni di livello nell acqua dei pozzi. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 48
4.9 Rischio vulcanico La sorveglianza del vulcano si effettua mediante campionamenti e rilevazioni strumentali e satellitari. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 49
4.9 Rischio vulcanico I dati raccolti sul campo possono essere integrati con dati storici relativi alle eruzioni del passato. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 50
4.9 Rischio vulcanico: previsione e prevenzione È necessario inoltre definire i livelli di allerta e predisporre efficaci piani di evacuazione. Livello di allerta Stato del vulcano Probabilità di eruzione Tempo di attesa dell eruzione BASE Nessuna variazione significativa dei parametri controllati Molto bassa Indefinito, comunque non meno di parecchi mesi ATTENZIONE I parametri monitorati superano le soglie prestabilite; il sistema di monitoraggio viene potenziato e la popolazione e le autorità civili sono costantemente informate sull'evolversi della situazione. Variazione significativa dei parametri fisico-chimici controllati Bassa Indefinito, comunque non meno di alcuni mesi PREALLARME Aumenta la probabilità di un'eruzione; tutti i soggetti coinvolti nel piano di emergenza devono essere pronti a intervenire e dislocati nelle aree da evacuare (zona rossa). Ulteriore variazione dei parametri controllati Media Indefinito, comunque non meno di alcune settimane ALLARME L'eruzione è ormai imminente; la popolazione deve essere evacuata dalla zona rossa. Comparsa di fenomeni e/o indicazioni di dinamica preeruttiva dai parametri controllati Alta Da settimane a giorni Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 51
4.9 Rischio vulcanico: previsione e prevenzione La difesa dalle eruzioni si attua evitando di costruire insediamenti nelle zone ad elevata pericolosità. Alfonso Bosellini Le scienze della Terra. Minerali, rocce, vulcani, terremoti Italo Bovolenta editore 2014 52