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magma e vulcanesimo
vulcanesimo
Con il termine vulcanesimo viene indicata
l’emissione di fluidi silicatici (lava), materiali
solidi (piroclasti), vapori e gas.
magma
• Il magma è una miscela di minerali silicati
fusa, comprensivo anche di vapore acqueo,
anidride carbonica e vari tipi di gas (anidride
solforosa, acido cloridrico, idrogeno, ecc.) in
percentuali variabili. Possono essere presenti
anche fenocristalli solidi, ed altri componenti.
formazione del magma
Un magma viene generato in seguito a
processi di fusione parziale che avvengono nel
mantello superiore (magmi primari), o nella
crosta (magmi secondari o di anatessi).
formazione del magma
Da rocce preesistenti per:
Aumento della Temperatura
Riduzione della pressione (in seguito a
movimenti della litosfera)
Aumento del contenuti di acqua (che provoca
un abbassamento del punto di fusione dei
silicati).
La formazione del magma si osserva in regioni instabili
della litosfera.
diapiri magmatici
Le gocce fuse
(diapiri
magmatici),
sono meno
dense delle
rocce che le
circondano),
tendono a
risalire in
superficie.
viscosità
La viscosità di un magma è la resistenza che questo
oppone al flusso.
La viscosità del magma è fortemente influenzata dalla
struttura interna dei minerali silicatici, quelli
fortemente polimerizzati (maggiore tenore di silice),
hanno un'elevata viscosità.
L'eventuale presenza di vapore acqueo e gas, producendo
una sorta di schiuma, aumenta la viscosità,
Inoltre maggiore la temperatura, minore la viscosità.
Classificazione dei magmi secondo la
loro composizione
• Magmi sialici (acidi). Sono ricchissimi in silicio e
alluminio, danno origine a rocce con densità intorno a
2,7 g/cm3, tenore di silice oltre il 65%. Sono molto
viscosi. Le rocce derivate da questi magmi sono
sialiche.
• Magmi intermedi. Hanno un tenore di silice intermedio
(dal 52% al 65%) e danno origine a rocce neutre.
• Magmi femici e ultrafemici (basici o ultrabasici). Hanno
una quantità bassa di silice (tenore inferiore al 52%) e
sono più ricchi in ferro e magnesio; sono i meno
viscosi; danno origine a rocce femiche e ultrafemiche
con densità prossima a 3 g/cm3
viscosità
Date le loro caratteristiche i magmi femici (o
basici) sono poco viscosi, molto fluidi, e
pertanto veloci nell'attraversare la crosta
terrestre.
Da essi derivano le lave che solidificando
danno origine a rocce effusive femiche come i
basalti che rappresentano il 40% delle rocce
della crosta terrestre.
viscosità
I magmi neutri e sialici (o acidi) sono viscosi e tendono
a solidificare all'interno della crosta terrestre formando
un plutone, rocce intrusive neutre o sialiche.
• Raggiungono raramente la superficie terrestre e
quando ciò accade, avviene in modo violento ed
esplosivo.
• Si formano sia per anatessi (fusione parziale del
mantello terrestre) o per differenziazione magmatica in
seguito a cristallizzazione frazionata (lenta risalita e il
raffreddamento progressivo di un magma femico che
perde via via i minerali più femici).
classificazione dei magmi in relazione
alla loro formazione
Magmi primari:
• Si formano per fusione
parziale del mantello
terrestre.
• Sono magmi femici o ultrafemici.
• Temperatura elevata (1.000 – 1.600 °C)
• Poveri di vapore acqueo e gas.
• Densità 3 g/cm3
classificazione dei magmi in relazione
alla loro formazione
Magmi secondari (o di anatessi):
• Si formano in condizioni
particolari di subduzione della
crosta terrestre che porta a
fusione parziale delle rocce.
• Tenore di silice elevato. Magmi neutri o sialici.
• Temperatura compresa tra 600°C e i 1.000°C.
• Ricchi di vapore acqueo e gas.
• Densità 2,7 g/cm3
plutoni
Non sempre il magma alimenta una eruzione
vulcanica, talvolta si solidifica in profondità
generando corpi di roccia magmatica intrusiva
di enormi dimensioni, i plutoni.
plutoni
batoliti
Plutoni affioranti di grandi dimensioni (almeno
200 km2 di superficie).
batoliti
Half Dome, a granite monolith in Yosemite National Park and part of the
Sierra Nevada batholiths.
batoliti
Gruppo dell’Adamello, Val Camonica
vulcano
• Il Vulcano è una fenditura della crosta
terrestre sede di emissione di lave, gas e
vapori, materiali solidi piroclastici.
(Nel linguaggio comune spesso è sinonimo di edificio
vulcanico).
eruzione vulcanica
• Avviene quando nella camera magmatica la
pressione supera la pressione litostatica. Il gas
è il motore fondamentale delle eruzioni.
• Cause principali:
Arrivo di nuovo magma
Aumento della pressione esercitata dai gas
Diminuzione della pressione litostatica
prodotti delle eruzioni vulcaniche:
• Lave (attività effusiva)
• Piroclasti (attività eiettiva)
• Gas (attività esalativa)
lava
• Il magma è presente solo in situazioni ipogee.
Quando il magma fuoriesce dalla crosta
attraverso apparati vulcanici diviene lava,
perdendo i componenti volatili quali acqua e
gas disciolti.
Pahoehoe lava flow, Hawaii.
Underwater pahoehoe lava flow, Hawaii.
piroclasti
Frammenti solidi o semisolidi
eiettati dal vulcano in modo
esplosivo, classificabili in base
alle dimensioni (polveri,
ceneri, lapilli, bombe).
Criteri di deposito:
Caduta gravitativa
Colate piroclastiche
Ondate basasi
colate piroclastiche
• Flussi veloci di materiali piroclastici mescolati
a fluidi.
Si osservano i lahars e le nubi ardenti,.
I lahars sono colate fangose in cui i materiali
piroclastici sono mescolati ad acqua
(proveniente da laghi o ghiacci).
Le colate ardenti sono formate da ceneri e
polveri in sospensione di gas caldissimi e
densi.
I depositi possono formare rocce sialiche dette
ignimbriti.
ondate basasi
Se nel condotto
vulcanico il magma si
mescola a grandi
quantità di acqua , si
genera un’onda
esplosiva che si espande
ad anello intorno ad un
getto verticale di gas e
materiali piroclastici,
detta ondata basale o
base surge.
gas
Fino al 5% totale della massa del magma.
La loro espansione trascina il magma lungo il
condotto causando l’eruzione. Il loro
accumulo sotto pressione può causare una
esplosione.
Vapor d’acqua, biossido di carbonio, anidride
solforica e solforosa, acido cloridrico,
ammoniaca….
classificazione vulcani: struttura
Vulcani ad attività lineare (eruzioni lineari).
Vulcani ad attività centrale (eruzioni centrali).
classificazione vulcani: eruzioni
vulcani ad attività lineare
• SI parla di eruzioni lineari quando il magma
fuoriesce da fratture della crosta. La lava
femica, molto fluida, si espande in ampie
coltri, originando grandi espandimenti
basaltici (plateaux).
Le eruzioni lineari si
osservano in Islanda e in
corrispondenza delle dorsali
oceaniche (margini divergenti)
Eyjafjallajökull
3 marzo 2010
struttura dei vulcani centrali
• Vulcani a scudo
• Stratovulcani
• Coni di scorie
struttura dei vulcani centrali
struttura dei vulcani centrali
• Apparato vulcanico: detto impropriamente vulcano, non è
altro che il monte formatosi grazie all'accumulo di materiale
fuoriuscito dal cratere
• Cratere principale: apertura del camino in superficie talvolta
accompagnato da crateri secondari posti ai lati dell'edificio
vulcanico
• Condotto principale: canale lungo decine di km che mette in
comunicazione l'area di alimentazione, zona del mantello in
cui si forma il magma, con la superficie
• Camera magmatica: situata a debole profondità (tra i 2 e i 10
km) raccoglie il materiale incandescente proveniente
dall'area di alimentazione.
vulcani a scudo
vulcani a scudo
Sono grandi edifici vulcanici di forma appiattita,
derivano da lave molto fluide, in grado di scorrere
per molti chilometri in larghe colate prima di
consolidarsi.
La loro sommità è un’ampia depressione chiamata caldera (dallo
spagnolo «pentolone»), delimitata da ripide pareti. Ciò è
dovuto al collasso del fondo, che rimane senza sostegno a
causa del veloce svuotamento della camera magmatica.
attività di tipo hawaiano
Il magma primario femico che
caratterizza l’effusione dei
vulcani a scudo proviene dal
mantello. L’attività esplosiva è
assente o molto rara, si
formano dall’effusione di.
Talvolta si osservano fontane
e laghi di lava.
L’eruzione è definita di tipo
hawaiano in caratterizza
formazione ed attività delle
isole vulcaniche delle Hawaii.
Il Mauna Kea in primo piano e sullo sfondo il Mauna Loa, vulcani a scudo delle Hawaii
vulcano Kilauea, Hawaii: caldera
Kilauea, Hawaii
Kahaualea, Hawaii
Pahoehoe lava
vulcano Kilauea, Hawaii: caldera
stratovulcani
Kilimajaro, Kibo (5.895 m )Tanzania
stratovulcani
• Uno stratovulcano è costituito dalla
sovrapposizione di strati di lava solidificata e
strati di materiali piroclastici, in quanto
alternano attività effusiva con attività
esplosiva
Monte Fuji (3.776 m)
• Magmi di diversa composizione a seconda del
tipo di attività, ma più viscosi rispetto ai
magmi caratterizzanti i vulcani a scudo, e
prevalentemente di origine primaria.
attività di tipo stromboliano
• Magma femico-intermedio
• Alternanza di attività effusiva ed esplosioni
non violente.
La lava a volte fluida, a volte viscosa, ristagna periodicamente
nel cratere, dove inizia a solidificarsi. Al di sotto della crosta
solida si accumulano i gas, che via via si liberano dal magma.
La loro pressione cresce fino a far saltare la crosta, provocando
modeste esplosioni che lanciano in aria brandelli di lava fusa.
Stromboli
Stromboli
Stromboli sciara del Fuoco
Monte Etna novembre 2013
Monte Etna novembre 2013
Monte Etna luglio 2006
Etna 30 luglio 2011
Monte Etna novembre 2013
attività di tipo vulcaniano
• Magma intermedio o sialico, lave andesitiche
o riolitiche viscose.
• Attività prevalentemente esplosiva.
La lava è molto viscosa, per cui i gas si liberano con difficoltà.
La lava solidifica nella parte alta del condotto, dove si forma
un tappo; mancano quasi totalmente le colate laviche. I gas
impiegano tempi più lunghi per raggiungere pressioni
sufficienti a vincere l’ostruzione; quando ciò avviene,
l’esplosione è violenta.
Isola di Vulcano
Vulcano, cratere grande
Anak Krakatoa eruzione di tipo vulcaniano,
23 novembre 2007.
Anak Krakatoa eruzione di tipo vulcaniano,
24 novembre 2007.
Vesuvio, 23 marzo 1944
attività di tipo pliniano
• Magma viscoso.
• Esplosiva.
L'eruzione di tipo pliniano prende il nome da Plinio il
Giovane che per primo ne descrisse il fenomeno (Vesuvio, 79
dC). Attività vulcanica caratterizzata dall’estrema violenza
dell’esplosione iniziale, che svuota rapidamente un gran tratto
del condotto superiore. Il magma può allora risalire con grande
velocità da zone profonde, causando un’esplosione all’uscita
dal cratere e dissolvendosi in una gigantesca ondata basale di
gas e piroclasti di piccole dimensioni.
Base Surge, Redoubt Volcano, 1990, Alaska
Pompei 79 dC, 24 agosto
attività di tipo pelèeiano
• Magma molto viscoso.
• Attività esplosiva violenta.
E’ caratterizzata dall’emissione di lava ad altissima viscosità,
che viene spinta fuori dal condotto già quasi solida. Forma
cupole e torri alte qualche centinaio di metri. Dalla base di
queste protrusioni possono fuoriuscire grandi nuvole di gas e
vapori caldissimi, che portano in sospensione notevoli quantità
di ceneri e di lava finemente polverizzata formando nubi
ardenti.
Mt. Pelee, Antilles, May 8, 1902 eruption
L’eruzione del vulcano Pelée distrusse la
città di St. Pierre uccidendo l’intera
popolazione (30.000 persone).
Mount St. Helens, 18 maggio 1980
Mount St. Helens, stratovulcano, stato
di Washington, USA.
eruzioni freatiche
Emissione con violente esplosioni di enormi
attività di vapore.
Se il vapore fuoriesce insieme a brandelli di
magma si parla di esplosione freatomagmatica (esempio: Krakatoa, 1883).
Nel 1883 l’esplosione del vulcano Krakatoa uccise più di 35.000 persone.
coni di scorie
Formati da materiali piroclastici e con pendenza
accentuata, in genere sono piccoli edifici che si
formano nel corso di una sola eruzione esplosiva.
Cono di scorie dei Monti Silvestri, Etna (eruzione del 1892).
modalità di eruzione
edifici vulcanici
geografia dei vulcani
I vulcani attivi oggi sono circa 600.
monte Etna
monte Etna
Etna 30 luglio 2011
• L'inizio del processo formativo dell'Etna si fa risalire
al Quaternario, a partire da 600.000 anni fa, dove si ritiene
esistesse un grande bacino, il Golfo pre-etneo. Qui, nel punto
di contatto tra la zolla euro-asiatica e la zolla africana a sud, vi
furono le prime eruzioni sottomarine di lava basaltica fluida
con la nascita dei primi coni vulcanici.
• Una seconda serie di eruzioni, stavolta di tipo basaltiche, è
ritenuta compresa tra i 200.000 e i 100.000 anni fa, dando
forma ad un vulcano a scudo, il cosiddetto Monte Calanna, il
principale dei coni vulcanici preistorici.
• Circa 80.000 anni fa entrò in attività un nuovo complesso
vulcanico a scudo, detto Trifoglietto, più ad ovest del
precedente.
• Un secondo edificio vulcanico, sempre più ad ovest,
Trifoglietto II, sorse dal precedente, collassando in seguito con
esso 64.000 anni fa dando origine all’immensa caldera detta
Valle del Bove profonda mille metri e larga cinquemila.
• Le eruzioni successive furono alternativamente di lava sempre
più sialica e viscosa e di violente esplosioni. A seguito di
queste nacque, dopo circa 30.000 anni, uno stratovulcano, il
Mongibello. Le fasi di vita del Mongibello sono, dalla sua
nascita, piuttosto altalenanti, con fasi di stanca e fasi di attività
eruttiva ed esplosiva.
Città di Catania, eruzione del 1669
Etna febbraio 2013.
vulcano Dallov
Il Vulcano Dallov: situato nel nord-est dell'Etiopia,
nella depressione della Dancalia, il cratere è il
risultato dell'esplosione di una camera magmatica
della Valle del Rift, posta sotto un importante
deposito di sale, lasciato dopo che il Mar Rosso si
era ritirato da questa depressione. Sorgenti calde
acide, montagne di zolfo, coni di sale, piccoli geyser
gassosi, vasche di acidi isolate da cornici di cristalli di
sale e concrezioni, di evaporiti, di zolfo, di cloruro di
magnesio o di soda solidificati. Il tutto su un fondo
bianco, giallo, verde o rosso ocra, colori dati dalla
forte presenza si zolfo, ossido di ferro, e di vari altri
minerali.