I vulcani: pericolo e vantaggio

Definizioni di base

  • Un vulcano è, in senso stretto, una frattura della crosta che mette in comunicazione la superficie con un serbatoio di magma in profondità, consentendo l’emissione di materiale:
    • fuso (lava),
    • solido (piroclasti o blocchi),
    • aeriforme (gas vulcanici).
  • Il termine adeguato per indicare la “montagna” che si forma intorno alla bocca è edificio vulcanico.
  • Importanza pratica ed etica:
    • Costituisce fonte di rischio per le popolazioni (eruzioni, gas tossici, terremoti vulcano-tettonici).
    • Offre vantaggi: suoli fertili, risorse geotermiche, attrazione turistica e culturale.

Struttura di un edificio vulcanico

  • Camera magmatica: serbatoio dove il magma ristagna prima dell’eruzione.
  • Condotti o camini magmatici: fratture cilindriche che collegano la camera con la superficie.
  • Rilievo vulcanico: accumulo esterno (cono) formato da prodotti eruttati; pendenza variabile in base alla viscosità del magma.
  • Cratere principale: apertura sommitale.
  • Crateri secondari: bocche laterali poste sui fianchi.
  • Relazione con la struttura litosfera–astenosfera:
    • Il magma origina dall’astenosfera, risale attraverso la litosfera e si incanala nel camino.

Dinamica del magma e formazione dei diapiri

  • Il magma è una miscela di roccia fusa + gas disciolti.
  • Quando la densità del magma è inferiore a quella delle rocce circostanti si formano diapiri magmatici (bolle o “gocce” giganti) che:
    • si sollevano deformando o fratturando la roccia ospite,
    • generano tremori vulcanici (segnale sismico continuo tipico delle risalite magmatiche).
  • Possibili soste temporanee in camere magmatiche; una ulteriore riduzione della pressione litostatica innesca l’eruzione.

Meccanismo eruttivo: ruolo dei gas

  • I gas disciolti (H₂O, CO₂, SO₂, ecc.) sono il vero “motore” dell’eruzione:
    • In profondità rimangono in soluzione per l’elevata pressione.
    • In risalita la pressione cala, i gas si espandono formando bolle sempre più grandi.
    • Le bolle spingono e trascinano il magma nel camino fino alla tracimazione in superficie.
  • La quantità di gas + viscosità del magma controllano il tipo di attività (esplosiva vs effusiva).

Attività vulcanica esplosiva

  • Tipica di magmi riolitici o in generale ricchi in silice e gas → magma viscoso.
  • Meccanismo:
    1. Degassamento improvviso → frammentazione del magma.
    2. Rottura delle rocce del camino.
    3. Proiezione di particelle di tutte le dimensioni, dette piroclasti.
  • Nomenclatura dei piroclasti (dal più fine al più grosso):
    • Ceneri (< 2\,\text{mm})
    • Lapilli (≈ 2–64\,\text{mm})
    • Bombe vulcaniche (fluide in volo, > 64\,\text{mm})
    • Blocchi (frammenti solidi pre-esistenti, > 64\,\text{mm})
  • Le rocce formate da piroclasti cementati si chiamano piroclastiti.

Depositi piroclastici

  1. Caduta gravitativa
    • Piroclasti lanciati in alto ricadono con traiettoria balistica.
    • Stratificazione ben visibile → possono formarsi tufi e brecce vulcaniche.
  2. Colate piroclastiche
    • Flussi ad alta densità di frammenti + gas che scorrono lungo i versanti.
    • Mancano di stratificazione; si incanalano in valli e depressioni.
    • Variante estrema: nubi ardenti (contenuto di gas molto alto; temperatura elevata); quando si saldano danno rocce ignimbriti.
  3. Ondate basali
    • Flussi diluiti, ricchi di gas, che si espandono radialmente “raso terra”.

Attività vulcanica effusiva

  • Tipica di magmi basaltici fluidi, poveri in silice.
  • Parametri fisici indicativi:
    • Temperatura di emissione \approx 1000–1200\,^{\circ}C.
    • Distanza percorribile della colata \approx 50–60\,\text{km}.
    • Velocità media: pochi \text{km}\,h^{-1} (varia con pendenza e portata).
  • Morfologie di lava:
    • Lave scoriacee (superficie rugosa, forma accidentata) se il magma contiene ancora molti gas.
    • Lave a corda (pahoehoe): superficie liscia e ondulata; prodotto di un flusso con crosta superficiale sottile.
    • Lave a cuscino (pillow lavas): si formano in eruzioni subacquee.

Tipologia di eruzioni centrali e morfologia dei vulcani

  • Eruzioni centrali: emissione da sorgente puntiforme (camino principale).
  • Se la lava eruttata è basaltica e molto fluida → vulcani a scudo (pendenze dolci).
  • Lava felsica (silicea) viscosa → formazione di cupole di ristagno.
    • In alcuni casi la lava esce semi-solida → guglie, spine, obelischi.
  • Eruzione centrale esplosiva con prodotti scoriacei → coni di scorie.
  • Alternanza di colate effusive e fasi esplosive → stratovulcani (o vulcani compositi).
    • Esempi italiani: Vesuvio, Etna, Stromboli.

Rischi associati e benefici socio-economici

  • Rischi: flussi piroclastici, colate laviche, emissione di gas tossici, caduta di cenere che compromette salute, aviazione e agricoltura.
  • Benefici:
    • Suoli vulcanici estremamente fertili → agricoltura (es. vigneti alle pendici dell’Etna).
    • Risorsa energetica: geotermia (riscaldamento, produzione di elettricità).
    • Estrattivo: pomice, zeoliti, metalli.
    • Turismo e valore culturale/scientifico.

Connessioni con principi geologici generali

  • La risalita del magma è legata alla tettonica delle placche:
    • Zone di subduzione → magmi riossitici, eruzioni esplosive (arco vulcanico).
    • Rift continentali o dorsali oceaniche → magmi basaltici, attività effusiva.
  • Il bilancio peso/pressione (densità, pressione litostatica, gas in soluzione) è un’applicazione del principio di isostasia in ambito vulcanologico.
  • Studi geofisici (sismologia, gravimetria) consentono di mappare camere e condotti, migliorando la previsione delle eruzioni e riducendo l’impatto sociale.