Rischio vulcanico: previsione e prevenzione

I fenomeni vulcanici sono molto pericolosi, ma a differenza dei sismi, durano maggiormente, talvolta sono meno pericolosi perché i terremoti liberano grandi quantità di energia anche in pochi secondi, e si conoscono le zone esposte al rischio.

Per determinare il rischio si tengono conto di molti fattori come la storia eruttiva del vulcano e il monitoraggio di molte variabili in gioco che caratterizzano un vulcano (temperatura, pressione, morfologia...) effettuate secondo un sistema molto capillare vicino al vulcano, naturalmente non in tutti i posti.

Con tutti questi dati si elabora una carta del rischio, secondo la quale il territorio circostante il vulcano è suddiviso in zone differente modalità di evacuazione. Naturalemente per facilitare la prevenzione e l'eventuale evacuazione oggi sono state stabilite norme per fermare la costruzione di infrastrutture in prossimità di vulcani. Purtroppo ancora oggi, nonstante gli enormi progressi in materia non si riesce a pronosticare l'inizio di un'eruzione vulcanica e le caratteristiche precise.

Carta rischio vulcanico e rete di monitoraggio intorno al Vesuvio

Fonti:
-libro di testo "I materiali della Terra solida" di Alfonso Bosellini
-immagine testo pagina 84

Manifestazioni gassose delle attività vulcaniche

I prodotti gassosi dei vulcani sono tuttora studiati perchè formarono l'atmosfera primordiale e gli oceani, ma anche perchè sono segni di attività vulcanica. Queste sostanze volatili sono costituite dal 70-95% di vapore acqueo, ma anche da diossido di carbonio e zolfo, tracce di azoto, idrogeno, cloruri e ossido di carbonio. Quando l'acqua vaporizzata risale crea sorgenti termali, geyser, fumarole e soffioni.

I geyser si formano quando le acque di falda, per mezzo di fratture nel terreno, entrano in contatto con la camera magmatica, subiscono un elevato riscaldamento e superando la pressione idrostatica dell acqua fluida, forma i ponenti getti d'acqua caratteristici, altrimenti si formano sorgenti termali.

Le fumarole e i soffioni invece sono attività vulcaniche che emettono solamente gas e vapori da fratture nel terreno che possono generare anche le salse, coni di varie dimensioni che contengono fango bollente.

Fonti:

-libro di testo "I materiali della Terra solida" di Alfonso Bosellini

-immagine libro di testo, pagina 83

Stili e forme degli apparati vulcanici

La lava basaltica è molto fluida e quando si raffredda, la lava prodotta talvolta si contrae provocandone la fratturazione lungo piani paralleli, formando delle strutture colonnari come il famoso “Selciato dei Giganti”, più conosciuto come Giant Causeway.

La lava felsica invece, essendo molto viscosa, non trabocca dal cratere, ma solidifica e costituisce la cosiddetta cupola di ristagno.

Oppure il magma solidifica già all'interno del camino magmatico ed emerge sotto forma di un tappo chiamato guglia o spina o obelisco.

Interessanti sono anche i coni di cenere, vulcani formatisi in seguito ad un'attività eruttiva esplosiva che non comporta fuoriuscita di magma ma solo piroclasti leggeri che si depositano gravitativamente sul vulcano dopo essere stati emessi nell'atmosfera dalla pressione dei gas del camino magmatico.

Con vulcani molto alti spesso il camino centrale è ostruito, pertanto il magma crea coni avventizi, ovvero condotti laterali ala struttura vulcanica, e dopo un'eruzione esplosiva, l'edificio salta in aria, formando una caldera di esplosione.

Mentre con un'intensa attività effusiva l'edificio vulcanico si sgretola e sprofonda, provocando la chiusura del camino magmatico e il soffocamento della camera magmatica che ormai è già quasi vuota; infine si formano le caldere di sprofondamento.

La caldera in generale una grande depressione occuppata da un lago o da un mare ottenuta per esplosione o collasso del vulcano.

Fonti:

-libro di testo "I materiali della Terra solida" di Alfonso Bosellini

Attività eruttiva

L'attività eruttiva in genere possiede una duplice natura:

1. Attività vulcanica esplosiva, caratterizzata dalla fuoriuscita di lava viscosa e violente esplosioni, tipica dei magmi riolitici, perché la pressione che agisce sui gas diminuisce notevolmente e rapidamente, liberandosi violentemente e causando la rottura delle rocce circostanti in frammenti chiamati clasti o piroclasti, di varie dimensioni, catalogabili perciò in ceneri, lapilli, bombe e blocchi.
   Essi accumulandosi poi eruzione dopo eruzione creano depositi piroclastici ottenuti con tre diversi meccanismi di formazione:
   1. Per caduta gravitativa, dove i piroclasti lanciati verso l'alto, cadono successivamente sulla superficie terrestre a distanze diverse; sono soprattutto le ceneri che formano i cineriti e i tufiti se si posano su un fondale acquatico, mentre altri piroclasti compattandosi formano tufi vulcanici e brecce vulcaniche;
   2. Per colata piroclastica, dove nubi ardenti formate da ceneri e lapilli incandescenti emulsionati con il gas che li tiene in sospensione fluiscono spesso lungo i fianchi del vulcano a velocità elevate, le quali ricoprono rilievi compattandosi spesso con materiali vetrosi originando glli ignimbriti.
      Oppure per colate di fango o lahar, dove un materiali viscoso ed incoerente piroclastico si riversa verso valle, ottenuto dall'improvvisa espulsione di eventuali ghiacciai o laghi formatisi sul vulcano.
   3. Per ondata basale, in cui l'acqua entra nel camino vulcanico o nella stessa cameraa magmatica, dove il vapore acqueo fa aumentare all'impazzata la pressione, creando un'esplosione enorme detta freatomagmatica, causando la rottura di quasi tutto l'edificio vulcanico e un'ondata basale che ricoprono tutte le depressioni del terreno circostante.

2. Attività vulcanica effusiva, contraddistinta da colate basaltiche poco viscose che possono raggiungere una velocità di scorrimento elevata, aventi inoltre una temperatura maggiore (1000-1200°C) di quelle riolitiche (800-900 °C).
   In base alla loro genesi e quindi al risulato finale le lava riolitiche sono suddivise in:
   1. Subaeree, cioè formatisi sulla superficie terrestre e sono:
      1. Scoriacee se i gas che compongono la lava sono presenti in elevate quantità, creando superificie irregolati ed taglienti;
      2. A corda se la lava presenta una pellicola semi-solida al di sotto della quale scorre lava incandescente che modifica la membrana stessa;
      3. A blocchi quando la lava è viscosa.

2. Subaquee, cioè formatisi sott'acqua che possono essere:
   1. A cuscini o pillow lava, dove il magma solidifica in superficie formando strutture globulari una sull'altra;
   2. Autoclastiche quando raffreddano rapidamente e sminuzzano la colata, dove i pezzetti vetrosi vengono chimati ialoclastiti.
   
   

Fonti:
-libro di testo "I materiali della terra solida" di Alfonso Bosellini

I tipi di eruzione

Le eruzione vulcaniche sono divisibili in base all'apertura del vulcano:

1. Eruzioni centrali quelle che scaturiscono da una “bocca” centrale o cratere;
2. Eruzione fessurale (lineare) quelle che sgorgano magma da fratture o fessure come le dorsali oceaniche;
3. Eruzioni areali, cioè distribiute su vaste aree (momentaneamente inesistenti).

L'altro modo è in base alla loro esplosività:

1. Eruzioni islandiche, fessurali e lava molto fluida che costituiscono vasti campi lavici piatti che possono generare piccoli coni lungo la fessura oltre che i plateau basaltici, regioni caratterizzate da successive ed estese colate laviche;
2. Eruzioni hawaiiane, caratterizzate da magma poco viscoso e lunghe colate fluide; il vulcano è a forma di cono poco inclinato chiamato vulcano a scudo (Mauna Loa, Kilauea, e il Mauna Kea sono esempi di vulcani hawaiiani attivi);
3. Eruzioni stromboliane, con lava più viscosa, esplosione maggiormente violenta e conseguente rilascio di frammenti di lava solidificata;
4. Eruzioni vulcaniane (dall'isola di Vulcano, isole Eolie), caratterizzati da lava viscosa e che quindi si raffredda rapidamente, con esplosioni violente, immissioni di cenere nell'atmosfera e potenti colate di lava;
5. Eruzioni peleane, dal vulcano La Pelée, nei Caraibi che eruttò l'8 maggoio 1902 con conseguenze distruttive (di 29000 abitanti solo due persone si salvarono), sono distruttive, esplosive e caratterizzate da nubi ardenti;
6. Eruzioni pliniane, produce nubi alte molti chilometri, molto violenta; si caratterizza più per l'imponente emissione di cenere che per le colate laviche.

Fonti:

-libro di testo "I materiali della Terra solida" di Alfonso Bosellini
-immagine:
http://library.thinkquest.org/C003124/images/volcano.jpg

Il meccanismo eruttivo

Il magma, essendo meno denso delle rocce circostanti, quando risale costituisce corpi enormi a forma di goccia che si fanno spazio, determinando un'attività sismica definita tremore. Giunto in prossimità della superficie, il magma si accumula in una camera magmatica, formata da rocce cassanti (2-10 km di profondità), in una situazione di equilibrio e differenziandosi per cristallizzazione. Quando questa condizione di stabilità viene meno, si ha un'eruzione magmatica, ovvero l'emissione di materiale magmatico divenuto ora lava e sostanze volatili. Questo equilibrio spesso è interrotto dalla pressione litosferica che agisce sulla camera magmatica che diminuisce, comportando la solubilità del gas all'interno della soluzione magmatica, e la successiva separazione dal liquido e concentrazione verso la parte superiore della camera magmatica. Qui le rocce si frantumano e si viene a creare il camino vulcanico, condotto utilizzato poi dal magma per farsi strada verso la superficie ed uscendo da un'apertura chiamata cratere. Una volta esaurita l'espansione gassosa, la lava all'interno dal cratere si solidifica, formando un “tappo” che sarà forse frantumato dalla pressione di altri gas della camera magmatica, ripetendo il ciclo.

L'eruzione non è causta solamente dai componenti volatili del magma, ma anche dal contenut di silice: più gas sono presenti, più l'eruzione sarà esplosiva, più silice è presente, piû l'eruzione risulterà viscosa e quindi effusiva.

Distribuzione globale dei vulcani

Fonti:

-libro di testo "I materiali della Terra solida" do Alfonso Bosellini
-immagine:
http://www.webpages.uidaho.edu/~simkat/cors220_files/world_volcanoes.jpg

Definizione e relazioni geologiche

Sappiamo che il magma è più leggero delle rocce da cui deriva, quindi tende a risalire verso l'alto, facendosi strada nella litosfera o trovando “condotti” già formati precedentemente da altro magma, riversandosi poi in superficie attraverso un'apertura naturale chiamata vulcano. Quandi il magma affiora in superficie si chiama lava.

In base alla frequenza eruttiva, un vulcano può essere:

1. Attivo quando ha eruttato l'ultima volta durante un'epoca storica o meno di 10000 anni (oggi sono circa 500 i vulcani attivi);
2. Quiescenti se sono in “standby”, ovvero quando il tempo trascorso dall'ultima emissione di lava non supera l'intervallo di tempo fra la penultima ed ultima eruzione;
3. Estinti quando l'ultima eruzione è avvenuta più di 10000 anni fa.

La maggior parte dei vulcani si trova lungo le zone di subduzione e le dorsali oceaniche, quindi ai margini delle placche, tuttavia ve ne sono molti anche sulle placche continentali e oceaniche.

Fonti:

-libro di testo "I materiali della Terra solida" di Alfonso Bosellini

Le rocce ignee nel sottosuolo

I fenomeni vulcanici o effusivi sono a noi comprensibili perché avvengono sulla superficie terrestre o a basse profondità, mentre i fenomeni plutonici non li possiamo osservare direttamente, cosicché dobbiamo esaminare le rocce intrusive.

I plutoni sono corpi magmatici consolidatisi nl sottosuolo, aventi forma e dimensioni variabili. Queste rocce affiorano in superficie, perchè le rocce sedimentarie e vulcaniche sono depositate lungo strati suborizzontali e, a causa di spinte compressive sempre orizzontali, avviene l'orogenesi, con contemporanea iniezione di magma granitico; infine, attraverso l'erosione, le montagne vengono demolite ed affiorano i plutoni.

I batoliti sono le rocce plutoniche con dimensioni maggiori, la cui estensione varia da centinaia a migliaia di chilometri quadrati, mentre, se posseggono dimensioni minori, si definiscono ammassi o masse satelliti. Essi costituiscono “l'ossatura” dei continenti e sono formati da rocce felsiche, in particolare granitiche. I plutoni più superficiali possiedono limiti ben definiti con le rocce incassanti, prova di un'intrusione avvenuta più lentamente rispetto a quelle più profonde che hanno contatti più sfumati e quindi limiti meno definiti.

Altri corpi plutonici che solidificano in prossimità della crosta terrestre e di dimensioni minori rispetto ai batoliti vengono definiti corpi ipoabissali, i quali si sviluppano:

1. In parallelo agli strati del terreno, cioè in modo concordante, intrusione che a sua volta può avvenire per:
   1. Separazione degli strati preesistenti del suolo, come nei filoni-strato, corpi ipoabissali che si formano longitudinalmente al terreno;
   2. Inarcamento delle rocce sovrastanti, come nei laccoliti, plutoni convessi verso la superficie terrestre (colli Euganei, Veneto).

2. Verticalmente agli strati del sottosuolo, cioè discordante, come i dicchi (filoni), plutoni tabulari ma trasversali al terreno.

Fonti:
-libro di testo: "I materiali della Terra solida" di Alfonso Bosellini
-immagine:
http://www.mondadorieducation.it/media/contenuti/sfoglialibro/120900030925_crippa_sistema_terra/files/assets/seo/page13_images/0003.jpg