Vulcani: attività vulcanica, magma, edifici vulcanici, eruzioni, lava, …, Appunti di Scienze della Terra

Scarica Vulcani: attività vulcanica, magma, edifici vulcanici, eruzioni, lava, … e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! I VULCANI Vulcano: apertura della crosta terrestre attraverso la quale vengono eruttati in superficie materiali rocciosi allo stato fuso (lava), componenti volatili che solidificano rapidamente o si disperdono nell’atmosfera e componenti solide (lava già solidificata). I vulcani sono distribuiti sulla superficie terrestre in zone caratteristiche che rappresentano il risultato di 4,5 miliardi di anni di evoluzione del pianeta Terra. In particolare i fenomeni vulcanici sono associati alle dorsali oceaniche, lungo il margine di un continente, oppure all'interno di aree continentali e di piane abissali oceaniche. Attualmente sono attivi circa 500 vulcani concentrati in lunghe fasce o in catene di edifici. In generale la distribuzione dei vulcani corrisponde a quella dei terremoti, perché sismicità e vulcanesimo sono collegati ai movimenti della litosfera causati dal mantello. In geologia con la denominazione di cintura di fuoco del Pacifico si indica una zona caratterizzata da frequenti terremoti ed eruzioni vulcaniche. In questa zona è concentrato più del 60% dei vulcani attivi esplosivi. Vulcanesimo lungo le dorsali medio-oceaniche Ci sono molti vulcani sottomarini. Le dorsali medio-oceaniche sono i margini tra le zolle in espansione dalle quali fuoriesce il magma che forma nuova crosta. Dalle dorsali oceaniche si osserva l'emissione di grandi quantità di lave fluide basaltiche, che formano i fondali oceanici. In genere il fenomeno non è osservabile in quanto sottomarino, tuttavia talvolta si manifesta sopra il livello del mare: nell'Islanda la Dorsale Medio-Atlantica emerge per circa 500 km; nelle Azzorre e nelle isole Galapagos i vulcani emergono dall'oceano Pacifico (le isole vulcaniche sono vulcani sottomarini che col susseguirsi delle eruzioni sono arrivati a emergere). Anche la fossa tettonica africana rappresenta, insieme al Mar Rosso, una nuova dorsale in via di formazione. Vulcanismo lungo un margine di un continente Lungo i margini di un continente si formano i vulcani a cono. La maggior parte si sviluppano a fianco delle fosse abissali, depressioni del fondo oceanico corrispondenti alle zone in cui si scontrano una placca oceanica e una continentale. Dal punto in cui la placca oceanica inizia a rifondere il magma inizia a risalire e alimenta un vulcano. La maggior parte di questi vulcani forma la cintura di fuoco. Hanno questa origine anche le catene montuose della costa americana del Pacifico, le Montagne Rocciose e le Ande. 47 Vulcanismo in centri isolati o punti caldi/hot spots I punti caldi sono aree oceaniche/continentali dove si riscontrano edifici vulcanici formati da materiale caldo in risalita che proviene dalle parti più profonde del mantello o addirittura dal nucleo esterno (eruzioni effusive), l’attività di questi vulcani non dipende dai fenomeni che si realizzano lungo i margini di una placca. Il materiale caldo in risalita prende il nome di plume. I plume/pennacchi, restano nella stessa posizione nel mantello, mentre il vulcano soprastante si muove con la zolla, dando origine alle caratteristiche file di vulcani che rendono riconoscibile la struttura. Le isole Hawaii rappresentano uno degli esempi più noti di plume, attivo da più di 70 milioni di anni. L’attività vulcanica L’attività vulcanica consiste nella risalita di materiali allo stato fuso dall’interno della Terra. Un magma in risalita riesce ad avvicinarsi sempre più alla superficie, se si inserisce in una camera magmatica può diventare il punto di alimentazione di un vulcano (nelle camere magmatiche avvengono i cambiamenti di composizione del magma). Dalla camera magmatica, il magma cerca una via per risalire, genera un camino vulcanico ed entra a contatto con l’esterno. Oltre al cratere principale possono formarsi vie di sbocco secondarie chiamate crateri secondari, perché il magma si infiltra ovunque trova debolezze. L’attività vulcanica può manifestarsi in modi differenti ed è legata alla tipologia di edificio vulcanico (le differenze dipendono dalle proprietà chimico-fisiche del magma che alimenta l’equazione). Il magma Il composto principale di tutti i magmi è la silice, che può variare dal 35% all’80% circa in peso. In funzione del diverso contenuto in SiO2 è possibile classificare i magmi in: ● acidi: contenuto in silice >63% ( = pochi metalli = alta polimerizzazione) ● Meno caldi al momento dell’eruzione (700-900°C) ● Meno densi ● Più viscosi ● Intermedi: silice compresa tra 63% e 52% ● Basici: silice compresa tra 52% e 45% ● Più caldi al momento dell’eruzione (1000-1200°C) ● Più densi (la densità aumenta all’aumentare dei metalli) ● Meno viscosi ● Ultrabasici: contenuto in silice <45% 48 ● Eruzioni di tipo peleano: condizioni di maggiore acidità, spesso queste lave solidificano dentro il camino vulcanico, si possono formare le nubi ardenti (flusso di gas e materiale magmatico che scende dai fianchi di un vulcano ad altissima velocità e distrugge tutto quello che incontra) Krakatoa è un vulcano allo stato di caldera attiva dell'isola indonesiana di Rakata. È conosciuto per le sue eruzioni molto violente, soprattutto quella del 27 agosto 1883, che sprigionò un'energia pari a 200 megatoni (circa 4 volte quella della bomba all’idrogeno più potente progettata) e che provocò quello che presumibilmente fu il rumore più forte mai udito sul pianeta in epoca storica, un boato che sarebbe stato avvertito a quasi cinquemila km di distanza. L'esplosione ridusse in cenere l'isola sulla quale sorgeva il vulcano e scatenò un'onda di maremoto alta 40 metri che correva alla velocità di 300 km/h. Eruzione di tipo freatico-magmatico: eruzione vulcanica con un'interazione fra magma ed acqua. Tipologie di lava Lave subaeree ● lava pahoehoe: letteralmente significa "dove si può camminare a piedi nudi", la superficie è liscia, ondulata e ricoperta da un sottile strato di vetro vulcanico ● lava a corda: la lava, molto fluida, solidifica prima in superficie, mentre al di sotto essa continua a scorrere velocemente, favorendo la formazione di ondulazioni in superficie, la superficie corrugata è dovuta ad una riduzione della velocità di flusso a causa di asperità topografiche ● Lave aa: letteralmente significa "su cui non si può camminare a piedi nudi", lave la cui superficie è irregolare, i magmi da cui derivano sono più viscosi dei precedenti, durante il raffreddamento della lava, si forma una rigida crosta superficiale Lave subacquee: ● lava a cuscino: materiale fluido che a contatto con l’acqua solidifica con una crosta vetrosa, si formano solo in ambiente sottomarino (dorsali oceaniche) 51 I gas vulcanici I gas vulcanici sono probabilmente la parte meno appariscente di una eruzione vulcanica, ma possono essere uno degli effetti più letali dell’eruzione. La maggior parte del gas rilasciato in un’eruzione è composto da vapore acqueo (H2O), ed è relativamente innocuo. I vulcani tuttavia producono anidride carbonica (CO2), anidride solforosa (SO2), acido solfidrico (H2S), fluoruro di idrogeno (HF), e altri tipi di gas. Tutti questi gas possono essere pericolosi e mortali in determinate condizioni. L’anidride carbonica non è velenosa, ma sposta il normale cuscinetto d’aria di ossigeno, ed è inodore e incolore. Poiché è più pesante dell’aria, si raccoglie in depressioni e può soffocare persone e animali. Può anche “sciogliersi” in acqua e raccogliersi sul fondo, emanando enormi bolle di anidride carbonica in grado di uccidere la vegetazione, il bestiame e le persone che vengano a trovarsi nelle vicinanze. L’anidride solforosa e l’idrogeno solforato sono entrambi a base di zolfo, e a differenza dell’anidride carbonica, hanno un distinto odore di uova marce. L’SO2 può combinarsi con il vapore acqueo nell’aria e formare acido solforico (H2SO4), un acido corrosivo. L’H2S è un composto molto acido ed estremamente tossico anche in piccole quantità. Entrambi gli acidi irritano i tessuti molli (occhi, naso, gola, polmoni, ecc), e quando i gas formano acidi in quantità sufficienti, si mescolano con il vapore acqueo per formare la nebbia vulcanica, che può risultare pericolosa per la respirazione e provocare danni a polmoni e occhi. Anche in questo caso se gli aerosol a base di zolfo raggiungessero l’atmosfera, interferirebbero con l’ozono avendo effetti a breve ed a lungo termine sul clima. Uno dei gas più pericolosi ma meno comuni è il fluoro (F2). Questo gas è giallastro, corrosivo ed estremamente velenoso. Vulcanismo secondario L'attività vulcanica è collegata a fenomeni detti secondari dovuti all'elevato flusso di calore sprigionato dalle profondità della crosta. Anche se pericolose e rischiose per la popolazione, le manifestazioni geotermiche, legate ai fenomeni vulcanici, sono utilizzate per la produzione di energia pulita. LE SORGENTI TERMALI Sono formate da acque sotterranee che raggiungono magmi sepolti e vengono da questi riscaldate. Sono acque calde ricche di gas e sali minerali, spesso sfruttate per le loro qualità terapeutiche. Sono molto diffuse in Italia. I GEYSER Sono getti di acqua calda alti fino a 60 metri che fuoriescono a intervalli regolari da aperture del terreno. Famosi sono quelli dell'Islanda, sfruttati per la produzione dell'energia termoelettrica. LE FUMAROLE Sono emissioni di acqua e anidride carbonica ad alta temperatura. Sono presenti nei Campi Flegrei, a Ischia, alle pendici dell'Etna e nelle Isole Eolie. 52 I SOFFIONI BORACIFERI Sono getti caldissimi di vapor d'acqua, di acido borico e di altri gas (CO2, H2SO4, NH3, ...) che fuoriescono ad alta pressione e temperatura di circa 200°C attraverso fessure del terreno, raggiungendo fino a 20m di altezza. I soffioni boraciferi di Larderello, in Toscana, erano un tempo sfruttati per l'estrazione dell'acido borico, oggi sono utilizzati per la produzione di energia. LE SOLFATARE Sono emissioni di vapore d'acqua surriscaldato assieme ad anidride carbonica e ad acido solfidrico: da queste si libera zolfo libero che si deposita come incrostazione attorno alle bocche di emissione. La più importante solfatara in Italia è quella di Pozzuoli, situata all'interno del cratere di un vulcano estinto. LE MOFETE Sono emissioni di CO2 dal suolo a temperature normali. Sono riconoscibili per la produzione di bollicine nell'acqua o nel fango. L'energia geotermica o geotermoelettrica rappresenta una risorsa naturale pulita anche se di piccola entità in quanto le località sfruttabili sono limitate. I LAHAR Sono colate di fango composte da detriti vulcanici formati dall'incontro tra una nube ardente ed un corso d'acqua. Talvolta si formano dall'interazione di gas vulcanici che incontrano acque sotterranee in risalita. Attività vulcanica in Italia L’Italia è costellata di vulcani presenti sulla terraferma, sommersi dal mare ed emersi come isole. Molti però sono estinti da qualche decina di migliaia di anni. I vulcani ancora attivi sono l’Etna, il più grande vulcano attivo d’Europa, e le isole Eolie. In fase di temporaneo riposo sono i Campi Flegrei, Ischia, e, in particolare, il Vesuvio. Quest’ultimo, a riposo dal 1944, è oggetto a numerosi studi per la prevenzione del rischio vulcanico, data l’alta densità abitativa delle aree circostanti. Rischio vulcanico I principali pericoli derivanti dall’attività vulcanica sono rappresentati dalla caduta di frammenti solidi di dimensioni e temperatura variabili, dallo scorrimento di colate di lava, flussi piroclastici e colate di fango, dall’emissione di gas vulcanici, da terremoti, frane e inondazioni. Pericolosità e rischio vulcanico sono spesso usati come sinonimi, benché il significato sia diverso. Il rischio (R) è dato da tre parametri: ● Pericolosità vulcanica (P): probabilità che una regione sia interessata da fenomeni vulcanici ● Valore esposto (E): numero di persone e strutture civili esposte al pericolo ● Vulnerabilità (V): percentuale di valore che si stima verrà perduto per effetto di un evento R=P x V x E 53