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Vulcanologia |
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L'attività vulcanica |
Premessa
Rimandandovi,
per maggiori approfondimenti, al mio articolo sulla Sismologia
Vulcanica
[»]con
cui queste mie brevi note si integrano e completano, vorrei adesso
affrontare, anche se in maniera estremamente semplificata e ridotta, la
questione dell’attività vulcanica da un punto di vista termodinamico.
Qualsiasi attività vulcanica, parossistica o di modesta entità, è
dovuta direttamente o indirettamente alla liberazione più o meno
violenta dei gas disciolti molecolarmente nel magma. Il modo in cui si
manifesta la separazione della fase gassosa dal resto della massa
silicatica fusa, è funzione della viscosità del magma e delle condizioni
geodinamiche che determinano la sua ascesa. Molti vulcani, tra cui
l’Etna, presentano un’attività mista: effusiva ed esplosiva, al
fine di meglio comprendere la dinamica della risalita e messa in posto dei
magmi lungo i condotti eruttivi, nonché del tipo dell’attività vulcanica,
sarà necessario stabilire il valore assunto dal rapporto tra: la Pint,
dovuta alla somma delle tensioni di vapore parziali esercitate dai gas
disciolti molecolarmente nel magma e la Pest che ad essa si
oppone.
In
condizioni di equilibrio termodinamico il rapporto tra Pint
e Pest tende ad assumere un valore prossimo ad 1. A grande
profondità, la Pest è data dalla somma della P idrostatica
dell’intera colonna magmatica sovrastante a cui bisogna aggiungere la
Resistenza dovuta alla Viscosità del magma.
Se per ragioni geodinamiche, il dicco magmatico viene a portarsi ad una
profondità minore, il rapporto: Pint /Pest tenderà
ad assumere valori prossimi o superiori al valore di equilibrio e
conseguentemente la Pest diventerà inferiore alla somma delle
Tensioni di vapore parziali esercitate dai gas disciolti molecolarmente
nel magma e al fine di ristabilire termodinamicamente la condizione di
equilibrio, un’enorme quantità di gas si libererà formando delle
bolle (Slug) e darà inizio alla risalità del magma lungo i condotti
eruttivi creando le condizioni fisiche per l’innesco di una nuova
attività vulcanica.
Attività persistente ed eruzioni a condotto aperto
Attività tipica di vulcani a condotti aperti e a magma fluido
(es: Etna).
Tale attività persistente consiste nella liberazione dei gas ad
intervalli +/- regolari alla superficie della colonna magmatica e con
esplosioni durante le quali vengono
ejectati in alto brandelli di magma.
Quest’attività è dovuta ad una fluttuazione intorno all’equilibrio
termodinamico tra Pest e Pint e può persistere a
lungo finché non viene turbata da eventi estranei al sistema.
Nei vulcani a magma viscoso la fenomenologia è differente. L’alta
viscosità del magma non soltanto ostacola la liberazione dei gas
–che pertanto avviene in maniera altamente esplosiva-, ma causa
anche un’enorme rallentamento dei movimenti convettivi con il risultato
che il condotto non può rimanere aperto ma, deve essere svuotato ad ogni
esplosione. Ne consegue che non si osservano né lanci di scorie o
brandelli di lava, né effusioni lente subterminali come talvolta si
osservano nei vulcani a magma fluido.
Nei vulcani a magma viscoso pertanto, l’attività persistente si manifesta
con la formazione nel cratere di cupole di ristagno.
Talvolta, la massa fusa dell’interno della cupola può venire in superficie
lungo spaccature, formando delle tozze colate di lava che hanno come
effetto solamente quello di accrescere la cupola di ristagno.
Se la viscosità del magma è molto alta, attraverso il condotto di
alimentazione vengono spinte in alto colonne di lava già quasi solida che
formeranno delle protrusioni solide o
guglie. Famosa quella dell’Aiguille del vulcano Pelée nell’isola
della Martinica o quella del vulcano St. Helens in U.S.A. La crescita
delle cupole di ristagno e delle
protrusioni solide può durare con fluttuazioni per molti anni e
talvolta può dare luogo a fenomeni esplosivi talmente imponenti da
sconvolgere un’intera regione con conseguenze catastrofiche se la Pint
dei gas è altissima. In questi casi si producono le cosiddette nubi
ardenti che consistono in una sospensione incandescente
mobilissima di cristalli preformati, lava, piroclastiti, gas e fluidi ad
altissima temperatura che scorrono impetuosamente lungo le pendici
dell’edificio vulcanico come una valanga densissima, con velocità
superiori ai 200 km/h distruggendo tutto ciò che incontrano lungo la loro
traiettoria producendo modificazioni geografiche immense e talvolta
seminando morte e distruzione. Esempi di tali violentissime fenomenologie
vulcaniche sono state le nubi ardenti discendenti del vulcano Pelèe e La
Soufrière che nel 1902 distrussero le città di St. Pierre e St. Vincent
nell’isola della Martinica (arcipelago delle Antille) o quella del
vulcano: Mont St. Helens del 1980.
Nei
vulcani come l’Etna, in seguito ad una rottura dell’equilibrio dinamico
che regna durante l’attività persistente, si verificano delle
eruzioni a condotto aperto. Ciò
avviene generalmente, attraverso l’apertura di una fessura eruttiva in
profondità nella quale il magma iniettandosi determina un brusco
abbassamento della colonna magmatica nel condotto, provocando la
diminuizione della Pidrostatica e la conseguente eruzione
terminale, se la fessura non raggiunge la superficie del
condotto o laterale, se la fessura radiale arriva in
superficie lungo il fianco dell’edificio vulcanico.
Le eruzioni terminali di magmi fluidi rappresentano pertanto, la risposta
violenta ad un rapido abbassamento della colonna magmatica in seguito
all’aprirsi, in profondità, di una fessura eruttiva che non raggiunge la
superficie. L’intensità di un’eruzione terminale dipende dall’ampiezza
della fessura e dalla rapidità con la quale essa si apre. La fenomenologia
di un’eruzione terminale, può essere schematizzata nel modo seguente: in
seguito all’abbassamento della colonna magmatica, l’attività persistente
si riduce ad emissione di vapori dai condotti.
Spesso, il materiale incoerente delle pareti del cratere frana
otturando il condotto cosicchè si ha l’impressione che il vulcano sia
inattivo; il magma più profondo già saturo di gas diviene soprassaturo e
comincia a schiumeggiare. L’eruzione inizia con una forte esplosione
che svuota il condotto precedentemente riempito dal materiale franato;
seguono lanci di scorie e di brandelli di lava che aumentano a tal punto
da formare fontane di lava alternate a efflussi di lava. L’intensità di
quest’attività va man mano diminuendo con fluttuazioni finché tutto il
piromagma si è degassato. Dopo una tale eruzione, segue un periodo di
esaurimento.
Un’eruzione terminale di questo tipo, si è avuta sull’Etna il 4 luglio
1964.
Se l’eruzione terminale è particolarmente violenta i gas erompenti
frantumano e polverizzano il magma producendo eruzioni di scorie,
lava polverizzata e sabbie vulcaniche come quelle occorse nel versante
meridionale dell’Etna nel 2002 alle bocche di 2750 e 2800 m. slm.
Precedute
da intensi sciami sismici provocati dalla formazione in profondità di
fratture radiali che si aprono a scatti progredendo sino alla superficie
dell’edificio vulcanico hanno luogo le eruzioni laterali.
Il
piromagma del condotto penetra immediatamente nella fessura
contribuendo alla sua apertura sino a raggiungere la superficie. Le
violente esplosioni che ne seguono lanciano in aria la breccia di
apertura e successivamente scorie e brandelli di lava che
accumulandosi lungo la fessura producono dei coni di materiale
piroclastico (coni avventizi isolati o allineati), mentre dalle bocche
più alte si liberano gas carichi di scorie e brandelli di lava, dalla
parte più bassa della fessura eruttiva vengono emesse potenti colate di
magma parzialmente degassato. Segue una sensibile diminuizione della Pidrostatica
ed un abbassamento della colonna magmatica nel condotto centrale.
Una grande quantità di ipomagma si trasforma in piromagma
che, liberando violentemente gran parte dei suoi gas, emerge dal Cratere
Centrale sotto forma di enormi boli carichi di cenere.
Il tempo e le modalità di un’eruzione laterale saranno funzione delle
variabili termodinamiche che sovrintendono il sistema e sino a quando non
verrà raggiunto un nuovo stato di equilibrio l’eruzione continuerà sino al
completo esaurimento.
Foto F. Emmi, F.Belluso, F.Randone
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