La Sismologia Vulcanica

Introduzione

 


La sismologia si occupa in genere dello studio dei terremoti legati
 prevalentemente ai meccanismi di fratturazione delle rocce.

 Nell'area etnea questi si esplicano attraverso l'attività dei principali lineamenti strutturali, che hanno significato sia tettonico che vulcano-tettonico.

Le strutture tettoniche riflettono fedelmente la distribuzione azimutale delle principali discontinuità regionali che attraversano il basamento etneo, mentre le strutture vulcano-tettoniche, rappresentano la risposta rigida della copertura vulcanica, alle sollecitazioni indotte dal campo di stress regionale.

In aree sede di vulcanismo attivo, i segnali sismici possono essere generati anche per effetto di processi fluidodinamici che hanno sede all'interno del sistema magmatico fuso, generati in conseguenza della liberazione nell'atmosfera delle fasi volatili originariamente disciolte, allo stato molecolare. Tali fenomeni si traducono, dal punto di vista meccanico e dinamico, nella produzione di onde elastiche di compressione e di dilatazione (per molti aspetti simili alle onde acustiche) che attraversando il fuso magmatico contenuto nei condotti vulcanici o in intrusioni laterali del vulcano, interagiscono con le pareti solide di questi ultimi e si trasmettono, per rifrazione, nel mezzo circostante (apparato vulcanico), producendo una vibrazione continua di bassa energia del suolo che è nota con il termine di "tremore vulcanico". Di tutto ciò si occupa la "sismologia vulcanica".


Il tremore vulcanico in area etnea è un segnale sismico piuttosto complesso caratterizzato da basse frequenze (generalmente inferiori ai 6 Hz) e da ampiezze variabili in relazione allo stato di turbolenza dinamica dei gas all'interno dei condotti vulcanici. Da quanto detto emerge, pertanto, che lo studio del tremore vulcanico è un utile indicatore sismologico dello stato di agitazione magmatica all'interno delle porzioni sommitali del vulcano e, in tal senso, può essere validamente applicato per la previsione a breve termine di parossismi eruttivi sia di tipo sommitale (eruzioni esplosive ai crateri terminali, attività stromboliana e fontane di lava), che di tipo laterale (infiltrazioni periferiche di dicchi magmatici con produzione di colate laviche lungo i fianchi dell'edificio vulcanico).


Questi tipi di studi, sono largamente diffusi in molti altri vulcani del mondo (Giappone, Hawaii, Indonesia, Alaska, Nuova Zelanda), dove la ricerca applicata per la prevenzione e la previsione delle catastrofi naturali dovute all'attività vulcanica è in stato di notevole avanzamento. Studi di tal tipo sono costantemente svolti da studiosi dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (I.N.G.V.) di Catania e dal Dipartimento di Scienze Geologiche dell'Università degli studi di Catania nonché da istituti di ricerca di tutto il mondo.


I risultati di prove di laboratorio, o, applicati alla ricerca vulcanologica e sismologica, hanno evidenziato come durante le fasi di quieto degassamento dai crateri sommitali, regime che tipicamente caratterizza l'Etna durante gli stadi più consueti dell'attività persistente, si registra un tremore sismico di bassa intensità determinato dall'azione meccanica delle bolle di gas che si liberano in corrispondenza della sommità della colonna magmatica. Per effetto dell'incremento del contenuto energetico delle fasi gassose, si determina all'interno della colonna magmatica la formazione di bolle di gas di grandi dimensioni (noti con il termine inglese di "slug"), il cui diametro tende ad occupare l'intera sezione del condotto vulcanico. La liberazione in superficie di questi "slug" genera dei momentanei e successivi incrementi nell'ampiezza del tremore, con conseguente comparsa di fenomeni transienti della durata di qualche secondo. In queste condizioni si parla di tremore "intermittente". Per ulteriore innalzamento dello stato di turbolenza dei gas, il regime fluidodinamico della colonna magmatica è completamente governato dalla presenza, generalizzata lungo tutto l'asse del condotto di "slug" di dimensioni sempre maggiori che, in superficie danno origine ad attività stromboliana di crescente intensità, frequentemente accompagnata dall'emissione di fontane di lava, che possono raggiungere diverse centinaia di metri in altezza, e dal lancio di materiali solidi (bombe vulcaniche). Se la colonna magmatica si abbassa improvvisamente, provocando l'ostruzione parziale o totale del condotto, la tensione di vapore dei gas può raggiungere valori elevatissimi, tanto da espellere il "tappo" con grande impeto ed il parossismo esplosivo che ne segue può essere estremamente violento.

Talvolta a causa della violenza delle esplosioni, si determinano delle modificazioni strutturali all'interno del condotto vulcanico interessato alla fenomenologia - in taluni casi sull'Etna si verificano profonde fratture che permettono alle acque freatiche che impregnano le rocce o a quelle dovute allo scioglimento delle nevi di venire in contatto con il magma determinando violente esplosioni per l'improvvisa vaporizzazione delle acque: (esplosioni freatiche e freatomagmatiche).
Dal punto di vista sismico, questo tipo di attività ha riscontro nella registrazione di un tremore "continuo" ma caratterizzato da livelli in ampiezza, e quindi in energia, crescenti.
 Il riconoscimento attraverso l'uso delle registrazioni sismografiche, di elementi che suggeriscono l'imminente verificarsi di una rapida transizione del regime fluidinamico dei gas verso fasi a turbolenza crescente, e quindi di pericolosità crescente, unitamente alle osservazioni sul terreno da parte dei vulcanologi, rappresentano i soli strumenti di immediata e risolutiva applicazione per sconsigliare l'accesso nelle aree prossime ai crateri sommitali.

 Dr. Salvatore Caffo              
     Vulcanologo                               
     Dirigente dell'Ente Parco dell'Etna
 
salvocaffo@parcoetna.it                    

Foto Salvo Garbato, Salvo Caffo e Luciano Signorello