VULCANI e MAGMI (breve compendio - pdf)

CAPITOLO
6
•
•
rocesso m.aglDatlco
e rocce Ignee
.......................................................................................................................
ppiamo che L'interno terrestre è solido per migliaia di kiLomem fino al limite mantello-nucleo. I feno ­
eni vulcanici, tuttavia, indicano che devono esistere in profondità anche zone dove sono presenti mate­
li allo stato fuso, che possono risalire trasportando calore verso la superficie. Queste masse fuse sono i
gmi. Buona parte delle rocce della crosta si è formata per lento raffreddamento e consolidamento in
ondità del magma; in altri casi, invece, la solidificazione è avvenuta in superficie dove il magma può
riuscire sotto forma di lava. In entrambi i casi, Le rocce vengono denominate ignee, ma anche magma­
e o eruttive.
PROCESSO MAGMATICO, GENESI ED EVOLUZIONE DEI MAGMI
.1
Il processo magmatico
_ processo rnagmatico, responsabile in tempi re­
:Doti della formazione della crosta terrestre, è
' ,v o tutt'oggi e rappresenta l'insieme di quei fe­
'_'TIeni che per raffreddamento e solidificazione
.m 'originaria massa fusa ad alta temperatura,
ta magma, formano le rocce ignee.
". -e rocce ignee (dal latino ignis = fuoco) , dette
lche magmatiche o eruttive, si formano per
'ùffreddamento di magma incandescente, ca­
-atterizzato da temperature comprese tra 650 e
~ .300 °C e che si origina all'interno della Terra.
peratura con la profondità, il cosiddetto gradiente
geotermico, è di circa 30 °C/km. L'incremento del­
la pressione con la profondità è detto invece gra­
diente geobarico e dipende dalla densità delle roc­
ce sovrastanti il punto considerato. NeUa crosta,
dove le rocce hanno una densità media di 2 ,7
g/cm 3 , il gradiente geobarico è di circa 1 kbar/3 ,6
km. Nel mantello superiore, dove la densità delle
rocce è approssimativan18ute di 3,3 g/cm 3 , il gra­
diente geobarico è di circa 1 kbar/3 km.
Il processo magmatico è caratterizzato da tem­
perature sempre elevate e da pressioni che variano
da quelle presenti in ambiente subaereo (rocce
vulcaniche), a pressioni medio-basse (rocce sub­
vulcaniche) fino a elevate (rocce plutoniche) .
Il kiLobar, l'unità di mi­
sura della pressione US2­
ta dai geologi, è ugua lE
a 1.000 bar, essendo il
bar la pressione eserci t ~­
ta dall'atmosfera terre­
stre allivello del mare,
cioè 1 kg j cm 2 •
~2
rocce ignee costituiscono circa 1'80% della
terrestre e possono essere distinte in due
-llili categorie: le rocce vulcaniche e le rocce
.....:oniche (figura 6.1 ).
~ s ta
~e
rocce vulcaniche (da Vulcano, dio del fuo­
'O), dette anche rocce effusive, sono originate
'olla solidificazione di un magma che trabocca
-" ulla superficie terrestre.
~ rocce plutoniche (da Plutone, dio degli inferi),
~e tte anche rocce intrusive, sono originate dalla
,olidificazione per lento raffreddamento di un
":logma che ristagna all'interno della crosta.
- condizioni intermedie, cioè a piccola profon­
si originano le rocce subVl1lcaniche.
Sia la temperatura sia la pressione aumentano
_ la profondità, con incrementi variabili a se­
.:..Ja delle particolari situazioni geologiche. Co­
già discusso al § 5.2.2, l'incremento della tem-
Rocce ignee
intrusive
Q .
/\ ------------------------------------- --------------------­
Iplrl'@'" Le due grandi categorie di rocce ignee. Se il magma ristagna all'interno della
=-­
sta terrestre, solidificando per lento raffreddamento, produce le rocce intrusive. Se iME: =
magma trabocca sulla superficie terrestre si originano le rocce effusive.
8/99
CORSO 01 SCm<ZE DEl Cmo E DElLA TERRA
D La Terra dinamica
6.2 IL magma
:I punto di fusione del
ferro a 100 km di profon­
Jità, con una pressione
.'wstatica di 40 kbar, è
j rea 1.650 0 (, mentre è
: ' soli 1.500 O( sulLa su­
-erncie terrestre.
'aliiIU , ' Un fiume di la­
~
:ncandescente scorre lun­
pendici dell'Etna.
~:e
V'
CI
l magma è un sistema chimico, fisico complesso
Iso, costituito
da una fase liquida prevalente , il fu­
da una o più fasi solide minerali ed eventual­
mente da una fase gassosa. Si presenta general­
mente come un liquido incandescente caratteriz­
zato da temperature variabili tra 630 e 1.300 cC; i
valori più bassi si registrano nei magmi di tipo
granitico che originano le rocce plutoniche, quelli
più elevati nei magmi di tipo basaltico associati
alle lave eruttate dai vulcani.
La composizione di un magma è sempre silicati­
ca e può avere una notevole variabilità. Oltre al­
l'acqua, un magma contiene generalmente alcuni
elementi chimi ci essenziali , come Si , Al , Fe , Mg ,
Ca, Na , K, Ti , P, Mn, ed altri , noti come elementi
in tracce, presenti con percentuali in peso inferio­
ri allo 0,1 %.
Elementi come Si e Al sono presenti nel liquido
magmatico sotto forma di ioni complessi, i quali
tendono a organizzarsi in strutture embrionali di
tipo silicatico in cui i tetraedri (Si, Al) 0 4 si lega-
no tra loro in maniera via via più complessa (
limerizzazione »l. Gli elementi metallici e l'ac
tendono invece a rimanere in soluzione nel I
do silicatico come ioni semplici (Ca 2 +, Mgh ,
K+, OH-l. Durante il raffreddamento le stru'
embrionali silicatiche costituiscono i germi
stallini a cui si legano gli ioni metallici ed
tualmente gli ossidrili (OH-l. formando così i
minerali silicatici, fino a completa solidificaz:
del magma.
È evidente, da quanto detto, che prima
completa solidificazione il magma passa attL:.
so uno stadio semiliquido che ricorda la p oL _
della neve «bagnata», parzialmente disciol­
cui i cristalli di ghiaccio sono immersi in acq
~
Il magma che trabocca sulla superficie ter­
e viene a diretto contatto con l'aria o COl'
qua è detto lava (figura 6.2.l.
Siccome la lava si raffredda rapidamente
dendo i gas disciolti, presenta caratteristid
verse dal magma da cui deriva e che si ori gi.;
l'interno della Terra. Va anche ricordato che
rante la salita verso la superficie terrestre , lo
so magma subisce vari cambiamenti, sia fi 5i_
chimici. A parte la progressiva diminuzio:::
pressione, a causa del raffreddamento pos s o~
pararsi e cristallizzare alcuni elementi,
nuovi componenti chimici possono essere
vati dalle rocce crostali con le quali il magm
ne in contatto.
Le temperature presenti nell'astenosfera (
100 km e 300 km di profondità) sono compfL
1.000 e 1.500 cC. Le temperature a cui fo n
vari minerali silicatici dipendono da molt i ~
Ad esempio , ogni minerale ha il suo speci fi c~
to di fusione alla pressione esistente sulla .
cie terrestre: l'olivina fonde tra 1.600 e 1.
mentre i plagioclasi fondono tra 1.200 e 1...,
Un aumento di pressione fa però aumen
temperatura di fusione dei minerali e, di
guenza, anche delle rocce in cui sono conten~
gura 6.3 Al.
I!J
LIQUIDO
"
"
.... ~
X
i
<
~
'ilijilj@lil (A), il passaggio di un minerale dallo stato.>:
:>
'§
Cl)
a.
E
~
SOLIDO
Pressione ­
8/100 Pressione ­
lo stato liquido e viceversa dipende dall'azione combinata. ~
peratura e pressione. Un ipotetico mineraLe, indicato COI1
certe condizioni di temperatura e pressione si trova allo ~~
Lido, può passare alLo stato liquido sia per aumento dellr: -.
ratura sia per diminuzione della pressione. (8), L'aggiur ::o
qua a un magma abbassa la temperatura di fusione. Il mir=­
a determinate temperatura e pressione, si trova aLLo sta"::.
in condizione anidre (cioè in assenza di acqua) e allo sto=-:
do in condizioni idrate (cioè in presenza di acqua).
CAPITOLO
_\nche una piccola quantità di acqua in un mag­
può abbassare notevolmente la temperatura alla
...:.aIe i silicati rimangono allo stato fuso (figura 6.3
Ad esempio, un magma che sale verso la superfi­
e. e che si raffredda progressivamente perché at­
-aversa livelli crostali sempre più freddi, può rima­
-e fuso a temperature sensibilmente inferiori se
u tiene acqua rispetto a un magma avente la me­
.-;;ima composizione silicatica ma privo di acqua.
·,.lesto implica che i magmi ricchi di acqua posso­
avvicinarsi molto di più alla superficie terrestre
- ~na di solidificare e, in definitiva, hanno più pro­
ilità di traboccare sotto forma di lava.
:...·acqua, come tanti altri componenti, è presente
" magma sotto forma di gas in soluzione e costi­
;;ce circa il 90% in volume dei gas disciolti.
~'acqua
e gli altri gas presenti in un magma,
'ome il diossido di carbonio, lo zolfo, l'azoto,
'orgon, il cloro, il fluoro e l'idrogeno, vengono
iJ1 dicati collettivamente con il nome di volatili.
: \-olatili sono elementi o composti che rimangoil o stato liquido o gassoso a temperature mol­
nferiori a quelle dei minerali silicatici, perciò
gono separati dalla restante massa magmatica,
'l O a mano che la temperatura scende e i mine­
silicatici cristallizzano.
~ 'emissione
:l
dei volatili dal magma che trabocca
superficie è chiamata degassazione.
'Jltre alla temperatura, altri importanti caratteri
ò dei magmi sono la densità e la viscosità, che
determinano la fluidità e la mobilità, proprietà
- in fluenzano direttamente il tipo di effusione e
pparato vulcanico (vedi capitolo 7}, nonché le
alità stesse della loro messa in posto.
:--a densità dei magmi dipende dalla composi­
""le chimica e dalle condizioni di temperatura e
5sione in cui si trovano; essa varia in generale
\-alori minimi di 2,2 g/cm 3 per magmi ricchi di
-8 (i cosiddetti magmi acidi) fino a valori di 2,9
-2}J per quelli poveri di silice (magmi basici).
_2 viscosità, cioè la resistenza al fluire, varia an-'
3sa in funzione della composizione chimica,
,mdo grandemente influenzata dal grado di po­
~rizzazione del liquido silicatico e quindi dal
contenuto in silice: i magmi acidi sono molto
\-iscosi di quelli basici. A parità di composi­
-:.e chimica, la viscosità aumenta al diminuire
2 temperatura, mentre l'influenza della pres­
-e è complessa, variabile e più limitata.
3ggettivi «acido» e «basico», riferiti aL tenore in siLice, evidentemente impiegati con significato diverso da _ ~ __O normaLmente utilizzato in chimica, dove con «acido» ~ :;ase» si indicano i composti che, in soLuzione acquosa,
"-,-" ~ o rispettivamente ioni We OW.
--9
II Processo magmatico e rocce ignee
6.3 Genesi dei magmi
L
a fusione parziale è il processo fondamentale
che porta alla genesi dei magmi.
.. Sono detti solidus i valori limite di temperatura
e pressione, in un qualsiasi punto della crosta o
del mantello, a cui inizia la fusione del primo
minerale di una roccia.
La fusione parziale di rocce preesistenti può ve­
rificarsi a causa dei seguenti tre processi, non ne­
cessariamente in alternativa tra loro.
1 Aumento della temperatura, a causa, ad esem­
pio, di un locale innalzamento del gradiente
geotermico.
2 Abbassamento del solidus, cioè dei limiti critici
di P e T, a causa dell'introduzione di elementi
fondenti come, ad esempio, l'acqua.
3 Decompressione adiabatica, cioè diminuzione
della pressione senza perdita di calore, a causa,
ad esempio, di veloce risalita di masse del man­
tello.
GRANITO
La maggior parte dei magmi che si formano in
natura ha composizione basica e prende il nome
di magmi primari (vedi DOCUMENTO 6.1).
.. I magmi primari derivano da processi di fusione
parziale (in genere non oltre il 30%) di rocce del
mantello superiore, le cosiddette peridotiti, co­
stituite essenzialmente di olivina e pirosseni,
con aggiunta di minerali accessori quali spinel­
lo, granato, anfibolo e mica flogopite (vedi §.6.5).
Una minoranza di magmi, di composizione aci­
da, prende il nome di magmi anatettici.
.... I magmi anatettici si generano per fusione par­
ziale di rocce della crosta, per via di un proces­
so chiamato anatessi crostale (vedi § 6.7.1), che
si verifica dove le placche litosferiche si avvici­
nano l'una all'altra, cioè in corrispondenza dei
loro limiti convergenti (vedi capitolo lO).
BASALTO
/\. _- - - - - ­
In queste situazioni geologiche, le condizioni
'per il superamenìo del solidus e per l'innesco dei
processi di fusione parziale possono essere rag­
giunte a causa dell'incremento del gradiente geo­
termico regionale, provocato sia dal forte ispessi­
mento crostale (le placche si accavallano) sia dalla
concomitante risalita di magmi basici provenienti
dal mantello.
Se si esaminano le rocce magmatiche che co­
stituiscono la crosta terrestre, si rimane colpiti
dalla larghissima prevalenza di due rocce in par­
ticolare: il granito, roccia felsica intrusiva, e il
basalto, roccia mafica effusiva (figura 6.4 , vedi
anche figura 6.6).
(sopra) Il ~ :.:~
più comune di roccia ir ~ ' " ·
siva, iL granito. In alto _­
cam pione della roccia , :­
basso una sezione sow ci< ­
sta aL microscopio, Ilel.i
quaLe sono evidenti i ['-',::.;, .
Li dei diversi minerali .
(sotto) Il tipo più com~ -=:
di roccia effusiva, il base: ­
In aLto un campione de.",
roccia, in basso una se;:-' - ".
sottile vista aL micros-cc : ' c
neLla quaLe sono visibile ;:~ ­
chi cristaLLi di grosse dir ~ ;j­
sioni immersi in una past=!
microcristaLLina o amo rTh.
lild'I;!"I'
B/l0l
CORSO DI 5mNLE DEl CIElO E DELLA TERRA
Ca rattenstkhe
I
Magma basaltico
Temperatura (0C)
_
]-L
JL.
Visco: iÙ
~
=-.J-L
1.200 + 1.400
650+800
Bassa
Elevata
2,6+2,9
2,2 + 2,5
Basso (magma basico)
Elevato (magma acido)
Diminuzione
Aumento
--f
-..J
Molto frequente
Molto raro
l -j
Basalto molto frequente
gabbro molto raro
~
Variazione della temperatura
di fusione durante la risalita
Prodotti
J
meno di 40
Densità (gjcm3) _ _
- --IJ~
Arrivo in superficie
Magma granitico
I
100 +150
Profondità di origine (km)
Contenuto di 5i0 2
III La Terra dinamica
•
~_
---.
--,
--.-J
l
l
Riolite molto rara
granito molto frequente
A
,t":!dU"
•
Comparazione tra magmi basaltici e magmi granitici .
Magma granitico
Magma basaltico
/
...
laldi!ilJii'
Le diverse provenienze dei magmi granitico e basaltico. Il magma granitico nasce
<:lalla crosta terrestre per fusione delle rocce crostali già esistenti. Il magma basaltico deriva daLla
'usione delle rocce ultramafiche dello strato sottostante la crosta, il mantello terrestre.
s
Come dire che tra le rocce felsiche sono d,
nanti quelle intrusive, mentre tra le rocce maE
sono dominanti quelle effusive (tabella 6.1 ).
Non si tratta di una semplice coincidenza.
sperimentali hanno mostrato che i minera li
ricchi di silice fondono a circa 700 °C. p
quando nella crosta si raggiungono i 700 °C,
avviene a 30 -7- 40 km di profondità, si verifi
processo di anatessi: le rocce fondono parzial
te e originano un magma granitico
~ Con
il termine di anatessi (dal greco anate.
fusione) si designa il processo di fusion e
ziale di rocce crostali (sedimentarie, ign
metamorfiche) a causa dell'innalzamentG
gradiente geotermico locale o per l'azione
gas e dei fluidi ad aIta temperatura in ris
da parti più profonde della crosta.
Per ottenere un magma basaltico bisogna in
fondere rocce ricche di olivina e pirosseni,
la peridotite. Queste rocce, che si trovano
mantello o nelle parti più profonde della es
fondono tra i 1.200 e 1.400 cC, in zone dove ç~
rificano aumenti di temperatura. Ciò avviene
diamente intorno a 100 km di profondità.
Il magma granitico deriva da una parziale i
ne in situ di rocce esistenti e può essere
come il prodotto di un metamorfismo estr
magma basaltico è composto invece da mal ~
del mantello o della crosta profonda che sa..! .
per la prima volta in superficie (figura 6.5).
Il diverso comportamento dei magmi fel si
quelli mafici risiede anche nella diversa infl L
che la pressione ha sulla temperatura di fu sia
La temperatura di fusione del magma gra
aumenta quando diminuisce la pressione (
6.6 ). Il magma granitico perciò, salendo ve·
superficie , solidifica totalmente, a seconda
contenuto in acqua, tra i lO e i 2 km di profoG
Al contrario, la temperatura di fusione del
ma basaltico diminuisce con la diminuzione
pressione. Perciò il magma basaltico, che par
con una temperatura più elevata di qu el!
magma granitico , durante la risalita rimane
pre allo stato fuso ed effonde in superficie .
'§
Ò
<5
à:
Granito
Basalto
solido
solido
\
.
Badalto
fU/lo
La cristallizzazione avviene in un ampio intervallo d' peratura, dell'ordine di alcune centinaia di gradi. Nor i minerali infatti iniziano a cristallizzare allo stesso '.-0 ­
e uno stesso minerale, una volta formato, non è det:.:;
rimanga intatto o inalterato per sempre.
<- ­
1'!HIli"!'
,..
600
700
8/102
BOO
900
1.000
1.100
Temperatura ("Cl
La diminuzione di pressione produce efferr .
sti sui magmi granitici e su quelli basaltici: per i primi =
peratura necessaria per mantenere lo stato fluido aume.­
i secondi diminuisce. La maggior parte dei magmi gra n'".­
giunge in superficie perché solidifica prima . I magmi t~
giungono allo stato fluido fino alla superficie.
CAPITOLO
7
vulcani
......•...•..•..•................................•........................•................•..•.........•........
l capitolo precedente abbiamo trattato l'origine e La composizione dei magmi nonché le rocce che si
"ginano in seguito al Loro raffreddamento all'interno della crosta terrestre. In questo capitolo esami­
eremo Le modalità con cui i magmi si riversano sulla superfide terrestre. ParLeremo quindi di vulcani ,
la loro attività, delle Loro forme e dei Loro prodotti. Verrà infine introdotto il problema del rischio
canico, della sua previsione e delle possibili misure di prevenzione.
MORFOLOGIA, AmVITÀ E CLASSIFICAZIONE DEI VULCANI
.1 Definizione e relazioni
geologiche
oiché il magma è meno denso delle rocce da
cui deriva, una volta accumulatosi inizia a ri­
...Je per galleggiamento attraverso la litosfera.
cuni luoghi il fuso può fratturare la litosfera
go zone di debolezza; in altri luoghi, invece,
farsi strada fino in superficie facendo fonde­
le rocce sovrastanti. Alla fine una parte del
~ma può raggiungere la superficie ed eruttare
e lava.
-n vulcano è un 'apertura naturale della crosta
errestre attraverso la quale il magma sale fino
riversarsi in superficie tramite un 'eruzione.
-n vulcano è costituito da elementi morfologici
i sviluppano al di sopra della superficie ter­
rre . come l'edificio vulcanico (che ha spesso
,petto di un rilievo più o meno elevato e che
~,' a dall'accumulo dei prodotti emessi durante
";rlizione) e da strutture, come la camera mag­
Jca (vedi § 7.2), che si trovano all 'interno della
,ta (figura 7.1 ).
vulcani vengono di norma considerati attivi,
~s c enti o estinti . Si definisce attivo un vulcano
= ha eruttato in epoca storica; in base a tale defi­
on e i vulcani attivi della Terra risultano essere
di 500. La distinzione tra quiescente ed estinto
' :ece difficile e, a volte , pericolosa: il Vesuvio
::-edeva estinto da lungo tempo , finch é l'eruzio­
lei 79 d .C. provò che era stato solo quiescente.
me già detto, i vulcani attualmente attivi sul­
a sono 500+600 e sono presenti in tutti i
'11enti e in tutti gli oceani , ma non sono distri­
, in modo uniforme. La maggior parte ha a che
fare con le placche litosferiche e il loro movimen­
to (figura 7.2 ). Infatti la maggioranza dei vulcani si
trova allineata in corrispondenza delle zone di
subduzione (ricordiamo che la subduzione è il fe­
nomeno per cui una placca scende sotto un 'altra)
o al centro degli oceani, lungo le dorsali oceani­
che. Quindi, ancora una volta, è ai margini delle
placche (come per i terremoti) che si ha la princi­
pale attività del nostro pianeta. Ma un certo nume­
ro di vulcani si trova anche in mezzo alle placche ,
sia su crosta oceanica sia continentale. Tuttavia,
dal punto di vista volumetrico, i più importanti
luoghi di produzione di lava sono le dorsali me­
dio-oceaniche.
Il termine «vulcano» dE- ­
va dall'isola di Vulcan o.
nell'arcipelago delle Eo­
lie; infatti, a causa de llE
frequenti eruzioni, gli 2 ~ ­
tichi romani considera'. ?­
no !'isoLa come la forg i" : .
Vulcano, dio del fuoco
neLla mitoLogia classica.
l#iniliGi i l MorfoLogia E
struttura profonda di un t
co apparato vulcanico .
·v·
- -
Altemanza di
strati di ce neri e
lava solidifi cata
o
B/115
Nube di cenere
~
.
CORSO DI SCIENZE OEl Cmo E DELLA TERRA
Il La Terra dinamica
_._----_._- >
';rIdII;.'
Distribuzione
globale dei vuLcani. Per La
aggior parte i vuLcani (indi­
[ati dai puntini rossi) sono
3ssociati ai margini deLLe
nlacche (dorsaLi oceaniche,
zo ne di subduzione), ma esi­
5:ono anche vuLcani situati
-:e[ mezzo delle placche, ad
?>empio nelle Hawaii. I vuL­
:.ani isoLati, aL centro deLLe
::lacche Litosferiche, sono
: etti punti caldi (hot spot) e
.erranno trattati neL § 10.9.
'liri'hlti'
In una massa
-ag matica in raffreddamento
;< !erificano movimenti che
~- no scendere verso il bas­
;:; i mi neraLi pesanti. La
- ",, ;sa fusa diviene sempre
: 'j ri cca di mineraLi Leggeri
~ .iiminuisce di densità,
- :mre i gas si accumuLano
- ,,'le parti superiori.
V
• Gas
Minerali leggeri
" Minerali pesanti
7.2 Il meccanismo eruttivo
al mantello terrestre , il magma risale verso
l'alto perché è meno denso, e quindi meno
pesante, del materiale solido che gli sta attorno,
come una bolla d'aria che risale nell'acqua. Du­
rante la risalita costituisce grandi corpi a forma
di goccia. Se permangono le condizioni di dise­
quilibrio litostatico, questi corpi continuano a
spingere verso l'alto e così deforma­
no e fratturano le rocce sovrastanti o
allargano le fratture già esistenti. Ri­
cordiamo che il fenomeno vulcanico
in generale è associato ad aree cro­
stali e litosferiche in forte distensio­
ne con formazione di profonde faglie
verticali che possono raggiungere il
mantello. Durante la risalita l'azione
del magma sulle rocce circostanti de­
termina una tipica attività sismica. I
terremoti associati al movimento del
magma sono detti tremori. Giunte in
prossimità della superficie, le masse
magmatiche salienti tendono a fer­
marsi per un periodo di tempo più o
meno lungo.
D
~ Le
zona in prossimità della superficie in cui il
magma si accumula viene chiamata camera
magmatica.
La camera magmatica è situata in genere a una
profondità di 2+10 krn, le rocce che la circondano
e che ne costituiscono le pareti sono le rocce in­
cassanti (cfr. figura 6.17). Nella camera magmatica
esistono condizioni di equilibrio litostatico . Quan­
8/116
do si determina una variazione dell 'equilibrio, ~
ha l'eruzione vulcanica, cioè l'emissione all 'este:­
no di materiale magmatico solido , liqu ido o a­
riforme.
Una massa magmatica in equilibrio litostativo
con le rocce circostanti, una volta originatasi, p ~
rimanere per tempi molto lunghi dove si è forIm ·
ta. Se però si verifica un aumento di tempera tu;
del magma o ima diminuzione della pressione L
tostatica, la massa si sposta verso la superficie.
stesso effetto si ottiene se la massa magmatica
arricchisce di acqua o di altre sostanze volatili eh
ne diminuiscono la densità e la viscosità.
Variazioni di densità del magma si possono a\" ­
re anche quando alcuni minerali, in genere qu e
a densità maggiore (più pesanti), passano allo sta­
to solido e hanno tempo di depositarsi, separand n .
si dalla restante massa liquida (figura 7.3 ).
Il magma può risalire fino in superficie a segui ­
to della iniezione nella camera magmatica di nue­
vo fuso proveniente dagli strati profondi. La sp iL­
ta che più frequentemente permette al magma cl
sboccare all'esterno ha però un 'altra causa.
Ogni magma è caratterizzato da un certo conte­
nuto di gas (vapore acqueo , idrogeno, anidrid
carbonica, acido cloridrico, diossido di zolfo, sol­
furo di idrogeno, gas inerti e altre sostanze volati­
li). Quando la pressione litostatica esercitata s
magma diminuisce , diminuisce anche la solubilita
dei gas. I gas che sfuggono al liquido si separan o
si accumulano nella parte superiore della camera
ed esercitano una spinta sulle rocce sovrastanti. È
proprio questa spinta che, superato un certo limi­
te , provoca la frantumazione. delle rocce e la crea­
zione di un varco verso l'esterno: il camino vulca­
nico (cfr. figura 7.1). Con questo evento esplosivo
generalmente inizia una eruzione vulcanica.
CAPITOLO
! gas sono responsabili, oltre che dell'apertura . un passaggio verso l'esterno, anche del traspor­ in superficie del magma. Dopo l'esplosione, i ancora disciolti nel magma si vengono improv­
mmente a trovare a una pressione notevolmente
il bassa e ciò provoca la separazione dal magma
.a rapida espansione dei gas. Nel magma si for­
ano bolle sempre più grandi che si spostano ver­
: l'alto e trascinano il magma lungo il camino
_lcanico fino a farlo traboccare all'esterno.
:1 meccanismo eruttivo è simile a quello, a tutti
,0 , in base al quale lo spumante e la birra fuo­
"scono dalla bottiglia quando si toglie il tappo.
J magma fuoriesce in superficie sotto forma di
a (cfr. § 6.2 ) dopo aver perso quasi completa­
.ente i gas in esso contenuti.
IJ I vulcani
7.3 Tipi di eruzione
e eruzioni vulcaniche possono essere divise
innanzitutto in quelle che scaturiscono da un
condotto o bocca centrale, conosciute come eru­
zioni centrali, quelle che scaturiscono da fratture
o fessure, chiamate eruzioni fessurali (o lineari) e
quelle distribuite su grandi aree, chiamate eruzio­
ni areali.
Un altro modo, in uso già dalla fine dell 'Otto­
cento, è quello di considerare le eruzioni vulcani­
che in base alla loro esplosività. Vengono così di­
stinte, per esplosività via via crescente, eruzioni
islandiche, howaiione, strombolione, vulconione,
peleone e plinione (figura 7.5).
L
Il cratere è l'apertura attraverso lo quale lo lava
:rabocca (figura 7.4, cfr. anche figura 7.1).
'_'na volta esaurita l'espansione dei gas che han­
~:lrovocato l'eruzione, il condotto vulcanico vie­
r hiuso da magma solidificato. Quando altri gas
,'enienti dall'interno della Terra riporteranno
pressione ai valori critici, il fenomeno si ripe­
Il continuo succedersi di eruzioni vulcaniche
:l a alla fine alla formazione di un rilievo a for­
di cono, più o meno ripido, l'edificio vulcani­
. '; ero e proprio.
:_'attività vulcanica può manifestarsi con moda­
:.. assai diverse, che dipendono essenzialmente
~a quantità dei gas presenti nel magma e dalla
-"- percentuale in silice (tabella 7.1). La presenza
• gas favorisce l'attività esplosiva. L'abbondanza
.;ilice rende il magma viscoso, poco mobile e
_...n di , in presenza di gas, favorisce anch'essa le
-losioni; la scarsità di gas e il minore contenuto
'iilice favoriscono invece la formazione di cola­
.aviche fluide, senza esplosioni.
?er concludere, occorre considerare l'intero si­
a vulcanico, inclusa la parte più profonda, le
:lici dove si genera il magma, e considerare an­
l'atmosfera che si trova sopra al vulcano. Per
rp licità, il sistema vulcano-magma può essere
. o in quattro zone via via più profonde .
o
' ;l.
. ;el mantello il magma si genera per parziale fu­
-ione delle rocce circostanti.
_ ~ella crosta, invece, le rocce incassanti variano
:lOtevolmente, sia come composizione sia come
;toria geologica.
':i è poi la zona in cui, tramite il camino, il mag­
:na sale più o meno velocemente, quindi la ca­
llera magmatica in cui il magma stagna per un
periodo più o meno lungo e si differenzia per
~istallizzazione frazionata (cfr. § 6.4).
=nfine, l'edificio vulcanico vero e proprio, dove
avviene l'eruzione in ambiente subaereo.
';'.: atmosfera è il mezzo in cui vengono proiettate
::...iffuse le parti solide più fini e i gas, tra cui pre­
"mina di gran lunga il vapore acqueo.
A
. -­
1iIrilM'I' Visione aerea del cratere del Vesuvio. TIpo di
magma
Composizione
Felsico
Riolitica
,- ...r
Intermedio Mafico
1­
Contenuto
di sllice
~
Dacitica-andesitica
Basaltica
'-1
~l
r
Alto
Acidità
,-­
' I
Alta
Medio
L
Media
Basso
~
Bassa
r
I
Attivi ' .
erutti
Viscosità
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I
H
Alta
I
r-I
Media
Bassa
A _
liJ:id!·, a, Caratteristiche dei magmi e attività eruttiva.
B/117
Esplos' . "
Mist2
H
Effusi'."3
CORSO 01 SClENZE DEL
Cm o E oEllll
TERRA
El La Terra dinamica
Fontana di lava
TIpo hawaiiano
Tipo islandico
Tipo slromboliano
Nube di cenere
I
Tipo vulcani ano
TIpo peleano
Tipo pUniano
.. _-­- - - ­
A
/-
'F1i;lU' Rappresentazione schematica dei
'dd'hm, Coni vulcanici Lungo una fessura (Isole CanariE
principaLi tipi di eruzione.
Le eruzioni islandiche sono di tipo fess UF
Colate di lava basaltica molto fluida costruis
vastissimi campi lavici piatti. Alla fine dell 'erti.:..
ne si può formare una linea di piccoli coni I
la fessura (figura 7.6). Eruzioni islandiche ripe;
su larga scala hanno originato i cosiddetti p/afE
basaltici, che sono regioni del globo caratteriz:::
dalla presenza di estese e potentissime (fino a S'
riati kilometri di spessore) successioni di colate
viche (figura 7.7). I più famosi plateau basaltici
no quelli del Deccan (figura 7.8), in India, del.l&
beria, dell'Ontong-Giava, delle Isole Kergué.
del fiume Columbia, nello stato dell'Oregon
nordoccidentali) (figura 7.9) e del Paranà, in B:­
le (figura 7.10).
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A
'll"lI!;tQi La distribuzione dei grandi plateau basaLtici neL mondo . (Da
'i N'nli:'
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Le potenti suc­
::?5-siQni ro cciose deL plateau
: =. ~ec c a n neLL'India centro­
: : :':entale. Si tratta di una
" ree vu lcaniche più
~",:è:-;!' della Terra (500.000
- : ci.-ca), caratterizzata da
_-" successione di coLate ba­
''''_:' :he soLidificate, risalenti
= ::'rca 60.,.68 Ma fa, e spesse
o; alcuni punti oltre 2.000 m.
8/118
F. PRESS
et al., Op. Cit.) Le eruzioni hawaiiane sono caratterizzata
alte fontane di lava e da lunghe colate fluide, ~­
li a fiumi incandescenti (figura 7.11 ). A causa
la fluidità del magma, i vulcani hawaiiani aSSllli
no la forma di un cono con fianchi assai po co
elinati. Essi vengono perciò chiamati vulcaa
scudo (figura 7.12 ), un termine usato per la p
volta in Islanda perché la forma ricordereb~
scudo di un guerriero d'altri tempi. I vulcani ar
hawaiiani, quali il Mauna Loa, alto 4.169 m su
vello del mare e più di 10.000 sul fondo mari l!
Kilauea e il Mauna Kea si trovano tutti sull 'io
più grande, l'Isola di Hawaii, che dà il nome
l'intero arcipelago.
CORSO DI SCIENZE DEL CIELO E OrLL~ TERRA
D La Terra dinamica
Le eruzioni stromboliane sono più esplosive
quelle hawaiiane; vengono lanciati fuori dal crC.
re frammenti di lava incandescente che si raf
dano in scorie. Stromboli (vedi ~ § 20 .3), il vu:.
no da cui prende il nome questo tipo di eruzio
esplode ogni 15+20 minuti; la regolarità di que­
eruzioni esplosive associate all'emissione di '
nube di vapore bianco dal cratere ha fatto sì L
Stromboli venisse chiamato il «FéU'O del Me(ii"
raneo ». Stromboli è una montagna conica, isol
in mezzo al Tirreno , dai fianchi assai ripidi. ~ .
dovuto al fatto che le eruzioni si verificano ese
sivamente in corrispondenza di un condotto
traI e e che la lava emessa è molto viscosa.
Le eruzioni vulcaniane (dall'isola d i Vulca.:.
nelle Eolie) si verificano dove ci sono lave l'el­
vamente viscose che solidificano rapidamente.
esplosioni sono violente e si produce molta cero
vulcanica: l'eruzione vulcaniana è caratteriZL
da scure nubi a forma di cavolfiore. Dopo l'i lliz
le fase esplosiva, vengono anche emesse pote
viscose colate di lava per cui, lungo i fianc hi
vulcano, ceneri e lapilli si alternano con le co
lavi che. Si forma così un cono dai fianchi ab
stanza ripidi, detto strato-vulcano o vulcano c­
posito (figura 7 .13).
A
'aid'i;t""
Le eruzioni peleane prendono il nome dal ­
cano La Pelée, situato nell 'isola della Martin
nei Caraibi, dove nel 1902 si verificò un'eru zi
catastrofica (vedi DOCUME NTO 7.1) . Le eruzioni
leane sono estremamente pericolose e distru L
perché generano le famose nubi ardenti di cui ;:
leremo nel paragrafo 7.5.
Il monte Fuji,
- :;:appone, è un tipico stra­
':--: -, :.tlcano .
L'eruzione pliniana è così chiamata dallo st­
co romano Plinio il Giovane. Si tratta di un'ern.L­
ne violentissima che produce una nube alta pa:
chi kilometri (figura 7 .14) e caratterizzata fa
mentalmente dalla produzione di una gl'a::.
quantità di cenere che, come sappiamo, fu in ?
do di seppellire intere città come Pompei. Ere
no e Stabia (vedi ~ § 20.2).
---- >
I:eruzione esplosiva storicamente più famosa è quella ::.,
Vesuvio, avvenuta il 29 agosto del 79 d.C. e descritta
una celebre lettera da Plinio il Giovane. Plinio il Veccr ­
zio e patrigno di Plinio il Giovane, morì soffocato dai k -­
mentre, nell'intento di osservare megHo il fenomen o,
spingeva troppo vicino al vulcano.
.dd'h'·O l'
Una nube di
:= --:ere alta 13 km si è alza­
:ò dal vulcano Saint Helens
5éato di Washington, USA)
:_ ran te l'eruzione esplosiva
:~ _
1980.
Quali sono ~e caratteristiche di un
generico vulcano?
2 Spiega la differenza fra eruzioni
centrali, Lineari e areali .
3 Spiega gli effetti di una diminuzio­
ne della pressione litostatica su
una massa magmatica che in pre­
cedenza si trovava in equilibrio
con le rocce circostanti.
4 Quale tipo di magma dà luogo a
1
Mettiamod alla prova
8/120 eruzioni di lave fluide, senza atti­
vità esplosiva? Giustifica la tua ri­
sposta.
5 Che cosa si intende per cratere di
un vulcano?
6 Quali sono i due fattori che favori­
scono l'attività vulcanica esplosiva?
7 Descrivi la formazione di grandi
plateau basaltici come quelli di Si­
beria, Deccan, Paranà e Giamaica.
8 Nomina i due tipi di eruzioni e ~
presentano la massima attività
esplosiva e descrivili brevemell:=­
9 Che cosa distingue un vulcan o:
scudo da uno strato-vulcano?
lO Descrivi il meccanismo respon E ':­
le della formazione di uno strat::­
vulcano.
11 Quali sono gli edifici vulcanici -:­
pici delle eruzioni fessurali?