La formazione dei vulcani
I fenomeni vulcanici sono legati al magma in risalita verso la superficie. I prodotti che si formano nel raffreddamento repentino del magma non appena emerso in superficie, che risale da un serbatoio poco profondo detto camera magmatica, formano un vulcano. Viene chiamato condotto la via di risalita del magma verso la superficie. I condotti di uno stesso apparato vulcanico possono essere numerosi ed anche comunicanti. Se il condotto è relativamente poco esteso in senso orizzontale il vulcano assumerà la caratteristica forma a cono (vulcani centrali), se invece il condotto è esteso avremo eruzioni fissurali con morfologia tabulare (vulcani fissurali o tabulari). L’intersezione del condotto vulcanico con la superficie morfologica esterna viene detta cratere.

Tipi di prodotti

Nei magmi basici con η bassa i gas potranno sfuggire con relativa facilità, abbassando quindi la P del sistema magmatico. Di conseguenza le eruzioni di questi magmi basici saranno scarsamente esplosive con fuoriuscita tranquilla di lava.

Viceversa, quando il magma presenta una η alta, avremo un’attività di tipo esplosivo poichè la parte volatile del magma sfuggirà con maggiore difficoltà, con innalzamento della P del sistema. In questo caso avremo prodotti primari diversi: brandelli di lava (pomici o scorie).

Se l’esplosività è molto elevata, si ha anche la formazione di prodotti piroclastici, formate dall’associazione di porzioni di magma frammentato (cristalli e frammenti vetrosi) e da elementi di rocce preesistenti sbriciolati dall’elevato potere esplosivo (litici), detti bombe lapilli o ceneri a seconda delle dimensioni.

    • Bombe (Ø > 64 mm)
    • Lapilli (2 mm < Ø <64 mm)
    • Ceneri (Ø < 2 mm)

I depositi piroclastici

Depositi di caduta (FD)

I depositi di caduta sono formati dai prodotti piroclastici ricaduti al suolo al termine del percorso balistico oppure per ricaduta da colonne eruttive e nubi eruttive. Sono chiamati tefra quando ancora sono incoerenti (terreno a piroclasti incoerente), tufi (roccia piroclastica) quando sono coerenti. Entrambi vengono classificati in base alla dimensione dei granuli.

Quando la dinamica esplosiva si mantiene uniforme nel tempo i depositi coerenti si presentano con scarsa o nulla stratificazione interna.
Presentano in genere una geometria giaciturale ammantante con depositi ben sortiti  (σϕ< di 2), stratificazione laminare, planare, gradazioni e fusti in posizione vitale.
Depositi di flusso piroclastico (pyroclastic flow)
Sono generati dallo scorrimento di nubi ad alta T, un flusso sulla superficie di una dispersione ad alta concentrazione di solido e gas, dove la base è erosiva ed ha un alta capacità di trasporto.
Questi flussi piroclastici sono costituiti da elementi solidi mal sortiti (σϕ> di 2) con i litici che presentano gradazione inversa mentre i pomici viceversa gradazione inversa.
Sono presenti inoltre saldature e pipes.

Possiamo avere vari tipi di rocce originate dal flusso piroclastico:

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Ignimbriti

Le ignimbriti sono caratterizzate dalla presenza di materiale iuvenile (prevalentemente pomici) con morfologia schiacciata e lenticolare. Tali frammenti sono chiamati generalmente “fiamme”, e variano da 2 mm – 64 mm. Le ignimbriti hanno comunemente una tessitura eutassitica (fluidale), con fiamme, cristalli frammentati e xenoliti immersi in una pasta di fondo, comunemente di colore rosso per ossidazione del Fe,  ricca in frammenti di vetrosi. I depositi più profondi hanno di solito colorazione tendenti al bianco-grigio. Comune è l’alterazione idrotermale, dovuta prevalentemente ai gas e ai fluidi rilasciati poco dopo la deposizione. La mineralogia delle ignimbriti è legata al magma da cui si originano; generalmente si formano da magmi evoluti (rioliti-daciti) e viscosi o da magmi molto ricchi in volatili (andesiti, fonoliti ecc).

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Depositi di surge 

I depositi da ondata piroclastica (pyroclastic surge) sono caratterizzati da moto turbolento e bassa concentrazione di gas – solido.
Tendono ad ammantare la morfologia e ne sono parzialmente controllati.

E’ possibile avere elutriazione delle componente fine e concentrazione di cristalli litici, laminazioni incrociate e dune.

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Depositi di detriti piroclastici (debris flow)

I depositi causati da flussi di detriti piroclastici si formano quando la massa di detriti piroclastici originata dall’eruzione, si muove verso valle a causa della gravità. Questa massa detritica può essere accompagnata anche da una notevole quantità d’acqua.
La velocità di propagazione è dirompente e produce una notevole forza di impatto, tanto che una tale colata può arrivare ad abbattere grossi edifici.

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Depositi di flussi di fango piroclastico (mudflow)

I depositi causati da flussi di fango piroclastico si formano quando ai detriti vulcanici a granulometria più fine (ceneri e lapilli fini) viene inglobata un quantitativo di acqua sufficiente alla formazione di una massa capace di muoversi spostandosi verso valle. A valle normalmente l’acqua viene persa, ceduta dalla massa a causa della pressione ed il deposito comincia a formarsi solidificandosi.

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Lahar

lahar sono depositi di colata di fango o detriti composta di materiale piroclastico e acqua che scorrono lungo le pendici di un vulcano. I lahar sono più violenti dei debris flow e dei mud flow ed hanno comportamento, consistenza e viscosità del calcestruzzo fluido e pertanto mentre si muovono hanno comportamento fluido, ma quando cominciano a rallentare e poi a fermarsi, tendono a solidificare.

Questo tipo di colate, possono essere estremamente pericolose per la popolazione a causa dell’energia e velocità che acquisiscono nel loro percorso

Tipi di eruzione

Il processo dominante l’attività vulcanica è rappresentato dalla degassazione del magma nelle parti più superficiali del condotto. Tale degassazione è condizionata dalla viscosità (η) del magma e dal suo contenuto di silice (SiO2 ).

Attività effusiva dominante – η bassa – basso contenuto in SiO2 

  • Eruzioni di tipo hawaiano – Hot Spot  – Vulcani a scudo –  Struttura a pozzo
    • η bassa – basso contenuto in SiO2  – alto contenuto in femici (lave femiche) 

Sono effusioni di lave molto fluide che escono da una bocca centrale larga (caldera) dove il  magma può ristagnare (lago di lava).

  • Eruzioni di tipo islandese – Rift oceanici – Vulcani fissurali – Plateaux basaltici
    • η bassa – basso contenuto in SiO2 – medio-alto contenuto in femici (lave basaltiche)

Sono effusioni di lava sempre molto fluide che escono da fessure della crosta oceanica (rift oceanici)

Attività mista effusiva-esplosiva – η da modesta a discreta

  • Eruzioni di tipo stromboliano – Diapiri crostali in zone di subduzione – Vulcani a scorie –  SiO2/femici medio (lave andesitiche o lave basaltico andesitiche) – η modesta – depositi piroclastici nelle fasi esplosive

I magmi in queste eruzioni hanno una η  modesta e danno luogo a un’attività duratura caratterizzata da fontane di lava con emissione a intervalli regolari di brandelli di lava, che raggiungono centinaia di metri d’altezza, e dal lancio di bombe e lapilli. La ricaduta di questi prodotti crea coni di scorie dai fianchi abbastanza ripidi.

Il magma può ristagnare periodicamente nel cratere dove inizia a solidificare e formando una crosta solida (tappo), al di sotto di quale si vanno accumulando i gas che continuano a liberarsi dal magma.

L’inizio di una nuova fase attiva è spesso annunciata dalla rimozione del tappo che ostruisce il condotto con violente esplosioni ed emissioni di nubi a forma di fungo, ricche di ceneri. Queste ultime, trasportate dal vento, possono raggiungere anche considerevoli distanze formando in questo modo depositi cineritici e livelli vulcanici sottili in zone lontane dall’emissione.

  • Eruzioni di tipo vulcaniano – Diapiri meno contaminati da crosta oceanica in zone di retroarco – Vulcani a ceneri bombe e lapilli scorie. medio (lave andesitiche o lave basaltico andesitiche) – depositi piroclastici nelle fasi esplosive – η discreta

Sono eruzioni simili alle precedenti ma con attività non continuata che si verificanoi con scarsa frequenza ma con maggiore esplosività.

Attività esplosiva prevalente – η alta – Diapiri poco profondi – 

  • Eruzioni di tipo pliniano – Diapiri crostali – Nubi ardenti  e/o spina vulcanica – Vulcano a cono

Sono estremamente violente per via dell’alta η dei magmi presenti nella camera magmatica dell’edificio vulcanico.
Si formano frequentemente nubi ardenti, formate da gas e lava polverizzata, che scendono ai lati dell’apparato vulcanico e vanno a formare dei depositi coerenti depositi di flusso e più delle volte si concludono con il collasso parziale o totale dell’edifiicio vulcanico o/o con la fuoriuscita di un tappo di lava detto spina vulcanica o duomo.

  • Eruzioni ultra-pliniane . Questo tipo di eruzioni possono arrivare a distruggere completamente l’edificio vulcanico e ad eruttare una quantità di ceneri vulcaniche tale da influenzare addirittura il clima.
  • Eruzioni di tipo peleano. Si ha un’eruzione non centrale ma laterale, che provocherà lo smembramento di parte dell’edificio vulcanico. Tale eruzione ha effetti devastanti concentrati nella direzione di eruzione della nube ardente, che può arrivare fino ad oltre 20 km dal vulcano.
  • Eruzioni di tipo vesuviano. In questi vulcani l’esplosione iniziale è tanto  violenta da svuotare gran parte della camera magmatica: il magma allora risale dalle zone profonde ad alte velocità fino ad uscire dal cratere e dissolversi in minuscole goccioline.

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