Descrizione vulcani per liceo, Appunti di Scienze della Terra

Scarica Descrizione vulcani per liceo e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! I vulcani Vulcanismo e magmatismo Quando si parla di attività vulcanica la mente evoca subito l’immagine di un monte a forma di cono, dalla cui sommità fuoriescono nubi di vapori e scendono colate di lava incandescente. In realtà questo è solo un aspetto, quello più appariscente, del VULCANISMO, concetto appartenente all’attività effusiva, dovuta al magma che arriva sulla superficie terrestre. Vi è poi un altro tipo di attività, il MAGMATISMO, proprio dell’attività intrusiva, causato da magma che resta intrappolato entro la crosta terrestre, dove raffreddandosi forma le rocce ignee intrusive. Sia il vulcanismo che il magmatismo fanno parte dell’attività ignea, cioè l’insieme dei fenomeni legati alla formazione di rocce per raffreddamento di materiale fuso di origine profonda. La parte interna della Terra, fino alla profondità di 2.900 km, può essere considerata solida (CROSTA e MANTELLO) (vi è poi il NUCLEO ESTERNO allo stato fuso ed il NUCLEO INTERNO di nuovo solido). Il magma è presente, sotto forma di sacche isolate, in regioni circoscritte della CROSTRA e del MANTELLO superiore. Ma cos’è il magma? Per magma si intende una massa di “roccia fusa” composta in massima parte da una fase liquida, contenente disciolti dei gas e, non di rado, cristalli in sospensione. Quando il magma raggiunge la superficie terrestre e vi fuoriesce, perde i gas contenuti e prende il nome di lava. Il magma può avere diverse origini, o (magma basaltico) è materiale che sale per la prima volta sulla superficie terrestre ed è il risultato della fusione di rocce tipiche del mantello (peridotiti) e/o della transizione crosta-mantello, oppure (magma granitico) deriva da una fusione parziale della crosta profonda, come avviene lungo le zone di subduzione tra due zolle. Caratteristiche Magma basaltico Magma granitico Profondità d’origine 100-150 Km Meno di 20 Km Temperatura 1200-1500 °C 550-800 °C Raggiunge la superficie Quasi sempre Molto raramente I magmi possono essere acidi (o granitici), quando il contenuto in silice (SiO2) supera il 65% in peso, basici (o basaltici) quando la percentuale di silice presente è inferiore al 52% in peso, neutri quando il contenuto in silice è compreso tra il 65 e il 52% in peso. La viscosità del magma è strettamente legata al contenuto in silice: in genere, quanto più alto è il contenuto in silice tanto più elevata è la viscosità. Si ritiene che ciò si dovuto al fatto che, ancor prima che inizi la cristallizzazione, le molecole di silice si uniscono in lunghe catene che ostacolano lo scorrimento del magma. Di conseguenza le lave a composizione granitica sono molto viscose, mentre le lave a composizione basaltica, a basso contenuto in silice, tendono ad essere molto fluide. Anche la quantità di gas contenuti nel magma influisce sulla sua mobilità: i gas disciolti aumentano infatti la fluidità del magma. Un magma è in genere molto meno denso delle rocce solide circostanti, per cui tende a salire verso l’alto come farebbe una goccia d’olio nell’acqua. Le vie di risalita sono Bacino magmatico rappresentate dalle grandi fratture che si formano negli ambienti dinamici della litosfera e che il magma stesso può contribuire ad allargare con la sua spinta e la sua azione chimica. Quando il magma giunge vicino alla superficie, un’ulteriore spinta alla sua risalita può essere data dall’espansione dei gas che si separano dal magma, producendo delle bolle simili a quelle che si formano quando si fa bollire l’acqua. RISALITA DI MAGMA DA ZONE PROFONDE (sotto la litosfera), secondo un modello corrente: a. In zone in cui la temperatura e la pressione consentono la fusione parziale delle rocce, piccoli volumi di materiale fuso si aggregano pian piano fino a formare enormi “gocce”, che, essendo meno dense del materiale circostante, risalgono lentamente verso l’alto, attraverso il mantello plastico. Tali masse di magma, chiamate DIAPIRI MAGMATICI, risalgono poi attraverso la litosfera rigida lungo fessure che essi stessi concorrono ad attivare ed ampliare, e giungono nella crosta, entro la quale possono ristagnare più o meno a lungo formando un BACINO MAGMATICO. Quest’ultimo (detto anche CAMERA magmatica) in condizioni opportune, può alimentare eruzioni in superficie. b. Nella massa magmatica del bacino si possono avere variazioni di densità anche per cristallizzazione frazionata: poiché il magma è un miscuglio di minerali allo stato fuso, può accadere che alcuni di essi ad un certo punto raggiungano, durante il raffreddamento, la temperatura di solidificazione e, sedimentando, si separano dalla restante parte liquida. Nel caso in cui i minerali che cristallizzano siano quelli a maggiore densità, si verifica un alleggerimento della massa magmatica restante, che tende a risalire. (Vedi fig) Dal basso, a intervalli, altri diapiri continuano ad alimentare il bacino. Nell’attività effusiva i gas sono responsabili, oltre che dell’apertura di un varco verso l’esterno (camino vulcanico), anche del trasporto in superficie del magma. Quando si avvicinano alla superficie i gas disciolti nel magma vengono ad essere contrastati da una pressione notevolmente più bassa che provoca la loro espansione; si formano delle bolle che trascinano il magma lungo il camino vulcanico fino a farlo traboccare all’esterno. Il meccanismo eruttivo è esattamente lo stesso di quello in base al quale lo spumante o la birra fuoriesce dalla bottiglia quando si toglie il tappo. L’attività ignea rappresenta indubbiamente il processo litogenico più importante. Un magma può solidificare nel sottosuolo oppure fuoriuscire da un vulcano sotto forma di lava e solidificare a contatto con l’aria. In queste diverse situazioni dà origine a rocce con strutture diverse e peculiari, per cui, indipendentemente dalla composizione del magma che le origina, le rocce ignee possono essere divise in due gruppi principali: 1. rocce ignee intrusive ( o plutoniti)- il magma cristallizza a profondità comprese tra pochi chilometri e qualche decina, direttamente nel luogo di origine o dopo essere risalito lungo parte della crosta; 2. rocce ignee effusive (o vulcaniti) - il magma giunge sulla superficie terrestre e trasformandosi in lava si raffredda. (Un elemento di transizione tra le rocce intrusive ed effusive è rappresentato dalle rocce ipoabissali ( o subvulcaniche) derivate dal magma giunto a piccola profondità, poco sotto la superficie terrestre.) Anche se molta gente crede che il solo materiale eruttato da un vulcano sia lava, ciò non corrisponde sempre alla realtà. Infatti nelle eruzioni esplosive vengono ad essere lanciati fuori dal cratere enormi quantità di frammenti di rocce, che a seconda delle dimensioni vengono denominate: 1. polvere vulcanica - molto fine; 2. cenere - simile a sabbia: 8 Entro il bacino , correnti i convezion rimescolano lent ente il m gma (frecce gialle); alcuni minerali iniziano a cristallizzar vulcani centrali sono il cratere, cioè l’apertura attraverso cui arrivano all’esterno i prodotti dell’attività vulcanica; il condotto vulcanico (o camino vulc.), che mette in comunicazione l’edificio esterno con “l’area di alimentazione” o focolaio magmatico, situato nella crosta terrestre (magma acido) o nella parte superiore del mantello (magma basico) da dove proviene il magma; la camera magmatica , luogo di ristagno del magma nella sua risalita (tra l’area di alimentazione ed il cratere), una specie di stazione intermedia, situata fra i 2-3 ed i 10 Km di profondità, quindi al di sopra del focolaio magmatico. La forma di un edifico vulcanico dipende strettamente dalla composizione chimica dei diversi tipi di lava, dalla loro viscosità, dalla durata del periodo di stasi tra due eruzioni successive. Le lave fluide (basiche), originano coni vulcanici larghi, grandi e con versanti a debole pendenza, detti vulcani a scudo. Il più grande vulcano centrale della Terra è il Mauna Loa (oggi spento), uno dei 5 vulcani a scudo che costituiscono l’isola Hawaii. Esso si innalza dal fondo dell’Oceano Pacifico, a 5000 m di profondità, e raggiunge i 4212 m sopra il livello del mare (è quindi il più grande monte della Terra); la sua base e ha un diametro di 400 Km. Per costruire un simile edificio ci sono voluti 1 milione di anni di attività vulcanica. Gli strato-vulcani sono i vulcani a noi più familiari, in quanto a questa categoria appartengono i vulcani italiani. L’edificio, di forma conica più o meno regolare e con versanti abbastanza ripidi, è formato da strati alternati di colate laviche e materiale piroclastico poiché la sua struttura è dovuta alla diversa attività del vulcano, che alterna lunghe fasi effusive con improvvise quanto imprevedibili fasi esplosive. Spesso, come nel caso dell’Etna, più che un unico vulcano si originano dei vulcani poligenici, cioè degli edifici a più bocche eruttive in differenti momenti dell’attività magmatica, in pratica quando il vulcano diventa troppo alto oppure quando il camino centrale risulta ostruito, la lava può traboccare lateralmente e formare coni avventizi (centinaia di questi conetti punteggiano i fianchi dei grandi vulcani, quali l’Etna ed il Fujiyama). Appartengono a questo tipo il Vesuvio, l’Etna, lo Stromboli, il Fujiyama, etc. I coni di cenere sono invece edifici conici generati da una attività solo di tipo esplosivo e risultano formati dall’accumulo di soli materiali piroclastici o scorie laviche. Sono di dimensioni modeste, raramente infatti superano i 300 metri, hanno versanti molto ripidi (30-40°) e sono facilmente erodibili. Quasi sempre sono coni avventizi di edifici vulcanici più grandi. Un’attività effusiva prolungata può provocare lo svuotamento, anche parziale, della camera magmatica. Il peso della lava accumulatasi sul vulcano esercita sulla sottostante camera magmatica una maggiore pressione, per cui si può verificare un improvviso “collasso” verso il basso del cratere e di una parte (che può essere anche ampia) dell’edificio vulcanico, creando una depressione, in genere circolare, detta CALDERA. Spesso in queste depressioni si formano dei laghi (es. Bracciano, Albano). Alcune volte le caldere si possono anche formare per esplosione della parte terminale del vulcano. Sulla Terra esistono attualmente 500-600 vulcani attivi. I vulcani si dicono attivi se sono caratterizzati da eruzioni più o meno frequenti, pur senza alcuna regolarità; quiescenti se, pur non dando luogo ad eruzioni da alcuni secoli, manifestano segni di vita attraverso emanazioni di gas e vapori; spenti se la loro attività eruttiva è ormai cessata da tempo immemorabile e sono assenti anche le emanazioni di gas e vapori. I vulcani quiescenti sono a riposo ma hanno ancora un vasto serbatoio magmatico che può causare la ripresa improvvisa dell'attività con eruzioni molto violente; nei vulcani spenti il serbatoio magmatico è esaurito e quindi non c'è più traccia di attività. La distinzione tra vulcani attivi, spenti e quiescenti, però, non sempre è facile. Spesso è accaduto che vulcani considerati spenti, perché restati inattivi per decine di secoli, improvvisamente si sono ridestati con spettacolari eruzioni. • ERUZIONI LINEARI. Nelle eruzioni lineari la lava fuoriesce da lunghe e strette fratture della crosta terrestre, sicché il materiale eruttato non porta alla formazione di un cono, ma si espande ai lati della frattura inondando vaste regioni. Nel corso dell’attività di questi vulcani lineari, le diverse colate, ciascuna delle quali può arrivare ad uno spessore di 50 m, si sovrappongono fino a formare grossi lastroni lavici aventi una grande estensione areale detti plateau basaltici. Tra i più famosi si possono ricordare quelli della regione del Deccan (India) e dell’Oregon (Stati Uniti); nel Deccan una serie di queste eruzioni lineari ha dato origine ad un plateau spesso 1800 m con una estensione pari a due volte quella dell’Italia. Di enorme importanza sono le eruzioni lineari che avvengono sui fondali oceanici. Le dorsali oceaniche, infatti, non sono altro che enormi vulcani lineari, la cui frattura non si presenta perfettamente lineare (N.B. “non” retta!) poiché è interrotta, di tanto in tanto, da faglie trasformi. La dorsale medioatlantica, con i suoi 28.000 Km di lunghezza, può essere considerata il più lungo vulcano lineare della Terra. Quando il magma è molto viscoso (silicico), dalle fratture lineari invece della lava fuoriescono delle nubi ardenti, formando così estesi accumuli di ignimbriti [ = quando si depositano, i prodotti solidi di una nube ardente sono ancora incandescenti, spesse volte molli, per cui si saldano assieme e si compattano con matrice vetrosa]. Alcuni esempi di ignimbrite sono presenti nel Trentino Alto Adige ed in Campania (“ignimbrite campana“ della pianura costiera del golfo di Napoli). Plutoni. Sappiamo molto dei vulcani e dei fenomeni effusivi in genere perché da secoli sono oggetto della nostra quasi quotidiana esperienza; essi inoltre sono accessibili a dettagliate ricerche da parte dei vulcanologi. I fenomeni plutonici sono invece completamente al di fuori della nostra esperienza e la prova della loro esistenza ci è fornita, solo indirettamente, dallo studio delle rocce plutoniche. A Lesina, in località Marina di Lesina, sono visibili le cosiddette “Pietre nere”, rocce vulcaniche risalenti al periodo del triassico (200-250 milioni di anni fa) I biologi sezionano un organismo per vedere come sono distribuiti e funzionano gli organi al suo interno; i geologi invece non possono sezionare la Terra, devono attendere che essa lo faccia da se stessa. Questo si verifica dove la crosta terrestre è stata sollevata e profondamente incisa dall'erosione. Affiorano così a giorno le rocce originariamente formatesi a chilometri di profondità, in condizioni di temperatura e pressione completamente diverse da quelle in cui si trovano attualmente, e una volta che tali rocce sono accessibili ai nostri studi, è possibile verificare la forma delle masse plutoniche e il modo in cui esse si accumularono. Lo studio delle rocce plutoniche (e anche di quelle metamorfiche) è perciò indissolubilmente legato con la storia e l'evoluzione delle catene montuose (delle quali i plutoni spesso costituiscono l’ossatura). I corpi magmatici che si sono consolidati nel sottosuolo sono detti PLUTONI. E’estremamente improbabile che nel sottosuolo esistano vuoti o cavità a profondità superiori agli 8-10 km. Il magma deve perciò crearsi necessariamente lo spazio mano a mano che si intrude e può farlo o scalzando grandi blocchi di rocce sovrastanti, che poi assimila lentamente, o fondendo le rocce circostanti o iniettandovisi dentro, forzandole. I punti caldi Al di fuori delle zone situate ai margini delle zolle crostali esistono alcuni centri isolati d’attività vulcanica che rappresentano appena l’1% del vulcanesimo e sorgono nel mezzo di placche litosferiche rigide, detti punti caldi (hot spots), ne sono un esempio le isole Hawaii. Le lave ad essi associate sono diverse da quelle che si trovano sia nelle dorsali oceaniche che nelle zone di subduzione. Le lave dei punti caldi sono basaltiche come quelle delle dorsali, ma contengono percentuali di metalli alcalini. 8 La loro causa non è stata ancora individuata con certezza per cui l’origine dei punti caldi deve restare una semplice ipotesi. Tuttavia la maggioranza degli scienziati propende per attribuirla al calore generato dai materiali radioattivi contenuti nell’astenosfera e ai movimenti ascensionali cilindrici di materiali incandescenti, detti plume (s.m. “I plume”) o pennacchi, che si formano nel mantello al centro di correnti convettive circolari. • MANIFESTAZIONI VULCANICHE SECONDARIE Esistono anche altre manifestazioni dell'attività vulcanica. Questi fenomeni comprendono da una parte l'emissione di gas o di vapori dal cratere vulcanico, nel tempo che intercorre fra una eruzione e l'altra, e dall'altra emissioni dello stesso tipo che segnano la fine della attività di un vulcano e che per questo motivo vengono chiamati fenomeni di postvulcanesimo. I gas ed i vapori emessi in questo caso possono provenire da zone profonde della Terra, nelle cui rocce erano intrappolati, oppure più semplicemente possono derivare da acque sotterranee riscaldate a contatto col magma caldo ancora presente nella camera magmatica. Emissioni di gas e vapori non accompagnate da eruzioni laviche, indicano spesso la fase finale dell'attività di un vulcano durante la quale esso passa alla fase di quiescenza e diventa un vulcano spento. La fine della vita di un vulcano è accompagnata per molto tempo da una serie di fenomeni che sono dovuti, in ultima analisi, alla presenza in profondità del bacino magmatico, il quale, pur non essendo più rifornito di nuovo magma sufficiente a far riprendere un nuovo ciclo di attività, deve smaltire l'eccesso di calore dei residui di magma che contiene finché la sua temperatura non uguaglia quella delle rocce che si trovano alla medesima profondità. Questo processo ha una durata diversa che dipende dalla quantità di magma presente, dalla sua temperatura e dalla velocità con cui il calore viene disperso; quest'ultima dipende dalla natura e dallo spessore delle rocce sovrastanti la camera magmatica. Il calore può essere trasportato più velocemente e disperso in superficie da fluidi che circolano all'interno delle rocce e che riescono a fuoriuscire dando origine ai fenomeni di postvulcanesimo. Tali manifestazioni prendono il nome di SOLFATARE dal vulcano Solfatara, nei Campi Flegrei vicino a Napoli, il quale dalla sua ultima eruzione, avvenuta nel 1198, ha emesso solo gas. Le emissioni delle solfatare prendono nomi particolari a seconda del tipo di gas emesso: vengono chiamate putizze le emissioni di idrogeno solforato (H2S) mentre le esalazioni di anidride carbonica (CO2) formano le mofete, essendo l’anidride carbonica più pesante dell’aria, ristagna a poca distanza dal suolo e rende impossibile la respirazione di animali “bassi”(gatti, etc.); più comuni sono le fumarole, esalazioni di vapore acqueo ad alta temperatura. Le acque di circolazione profonda invece, se raggiungono un magma sepolto, possono essere riscaldate e venire alla superficie dando origine a sorgenti termali oppure a geyser. Per definizione, l’acqua di una sorgente termale ha una temperatura maggiore di 6-9°C rispetto alla temperatura media annuale dell’aria della zona dove sgorga. Le sorgenti termali calde possono talora essere collegate a fenomeni postvulcanici ma spesso non hanno nessuna relazione col vulcanesimo. Sono semplicemente delle acque che risalgono velocemente da zone profonde e calde. • DISTRIBUZIONE GEOGRAFICA DEI VULCANI