I vulcani, come si formano, struttura e tipi

I vulcani sono strutture geologiche complesse, delle fratture naturali che si formano all'interno della crosta terrestre dalla risalita in superficie di magma e di altri prodotti dell'attività eruttiva che può avvenire con manifestazioni di vario tipo. Questo materiale, dopo l’eruzione, va a formare il cosiddetto “cono vulcanico”, che è la parte della struttura di un vulcano che osserviamo normalmente. Solitamente i vulcani si formano lungo i margini di placca e hanno forme diverse a seconda del meccanismo che li ha generati. Ma quante tipologie di vulcano esistono? E quali sono i tipi di vulcano più pericolosi?

In questo articolo vi spiegheremo tutto quello che c'è da sapere sui vulcani, sulla loro formazione e anche la classificazione dei diversi tipi di vulcano in base a forma e attività eruttiva.

Cos’è un vulcano

Il “vulcano” (dal latino Vulcanus «Vulcano», nome del dio del fuoco e di un’isola dell'arcipelago delle Eolie) è una discontinuità della crosta terrestre, solitamente composto da una parte invisibile che si trova sotto la superficie, rappresentata dalla camera magmatica e dai condotti magmatici nella crosta, e da una parte visibile ai nostri occhi, cioè il rilievo vulcanico –  il cosiddetto «cono» o edificio – cioè quella struttura che si trova al di fuori della crosta terrestre.

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Di Stefano Gandelli

In realtà questa è solamente l’espressione esterna di una struttura geologica complessa che in buona parte si trova in profondità: il cono vulcanico è solo la punta dell’iceberg!

La struttura di un vulcano, infatti, è costituita da tre elementi:

• Una camera magmatica, detta anche «bacino» o «serbatoio magmatico», situata in genere a qualche chilometro di profondità e in cui è presente il magma proveniente dagli strati più profondi della crosta terrestre o dal mantello;
• Un condotto vulcanico, detto anche «camino vulcanico», attraverso il quale il magma risale verso la superficie;
• Una terminazione, cioè un’apertura dalla quale fuoriesce il magma e/o il materiale vulcanico che solitamente ha una forma conica.

Se volessimo paragonarlo a un’automobile, il cratere potrebbe essere considerato come lo scarico, la camera magmatica come il motore e il condotto vulcanico come i tubi che collegano i due. Come potete ben intendere, in superficie viene mostrata solamente una piccola parte di un sistema vulcanico.

Come e dove si formano i vulcani

I vulcani, come abbiamo visto, sono strutture complesse che si originano in seguito alla risalita di magma dalla crosta terrestre o dal mantello superficiale.

La maggior parte dei vulcani sul pianeta Terra si concentra principalmente lungo i bordi delle placche tettoniche o, per meglio dire, lungo i margini di placca. Cioè lì dove avvengono gli «scontri tettonici» (margini di placca attivi) o le «separazioni tettoniche» (margini di placca passivi). È piuttosto intuitivo!

Generalmente i vulcani si formano in corrispondenza dei cosiddetti margini attivi (80% circa); il 15% circa si trova lungo i margini passivi, e il 5% circa in contesti intraplacca, cioè non sul bordo (margine) ma nel bel mezzo di una placca tettonica.

Complessivamente conosciamo circa 700 vulcani sub-aerei (ovvero al di sopra del livello del mare) e molti di questi sono posizionati lungo la cosiddetta Cintura di fuoco, cioè una cintura di subduzione che perimetra l’oceano Pacifico.

I prodotti eruttivi

Magma e lava sono i prodotti delle eruzioni vulcaniche e, contrariamente a quanto si pensa, non c’è alcuna differenza tra questi due materiali eruttivi. Infatti è bene fare fin da subito una precisazione: magma e lava sono sostanzialmente la stessa cosa. Il magma è roccia fusa che si trova ancora in profondità, nella crosta terrestre e che, a causa delle elevate pressioni, può contenere quantità variabili di gas. La lava è, d’altro canto, la roccia fusa che fuoriesce in superficie, solitamente povera di gas al suo interno.

Un tipico esempio di roccia lavica è il basalto, largamente utilizzato nella pavimentazione stradale e nelle costruzioni, ma non solo. Un esempio? Avete presente i sanpietrini? Ecco, quello è basalto!

Il prodotto di un’eruzione, oltre alla lava e al gas, può includere cenere e materiali solidi detti “piroclasti” o materiali piroclastici, che non sono altro che brandelli di lava.

Sono rocce vulcaniche effusive anche quelle formate da nubi piroclastiche, ceneri e lapilli che, ricadendo al suolo (vengono chiamati anche «depositi da flusso e da caduta»), si ammassano e si saldano, diventando così roccia. Uno dei più celebri esempi di questo tipo di roccia è il tufo, un ammasso di ceneri e lapilli vulcanici, un materiale largamente utilizzato per costruire edifici e case, soprattutto nel Sud Italia.

La classificazione dei tipi di vulcano

La classificazione dei vulcani si può basare su due diversi criteri: la forma dell’apparato vulcanico e la tipologia di attività eruttiva.

Di seguito quindi spiegheremo come vengono classificati in base al tipo di apparato vulcanico e al tipo di eruzione, analizzando le singole tipologie con relative caratteristiche.

In base alla forma

Se consideriamo la forma dell'apparato vulcanico possiamo definire quattro grandi tipologie: vulcani a scudo, stratovulcani, vulcani sottomarini e vulcani lineari.

Vulcani a scudo

Immaginate lo scudo più famoso della storia, quello di Capitan America. Ora che lo avete ben presente, capovolgetelo. Ecco quale forma ha un vulcano a scudo!

Detto in maniera più scientifica, potremmo dire che l’altezza di un vulcano a scudo è di molto inferiore rispetto alla larghezza, creando pareti con una pendenza piuttosto bassa. Questo è dovuto alla composizione stessa del magma che, non essendo ricco in silice (detto quindi magma “basico”), risulta meno viscoso e povero di gas, riuscendo a scorrere per distanze maggiori prima di raffreddarsi e fermarsi.

Proprio per tutte queste caratteristiche, le eruzioni magmatiche vengono definite “effusive”, ovvero la lava scorre in modo piuttosto tranquillo, senza esplosioni (poco gas, poca pressione) e senza causare particolari problemi (a meno che non vi troviate sul cammino della colata, in quel caso Geopop vi consiglia di correre più veloci che potete!).

Il più grande vulcano a scudo sulla terra è il Massiccio Tamu, un vulcano sottomarino ormai spento che si estende per circa 310.000 km2. Impressionante! Il più grande vulcano a scudo attivo è invece il Mauna Loa, nelle sopracitate Hawaii, che con i suoi 9000 metri (tra porzione emersa e sommersa) è il vulcano attivo più grande del mondo.

Stratovulcani

Gli stratovulcani, o vulcani a cono, sono caratterizzati da un rapporto  altezza/larghezza maggiore rispetto ai vulcani a scudo. In poche parole, risultano più slanciati dei loro cugini a scudo che sono invece bassi e larghi. La differenza di forma dipende sempre dalla chimica del magma: la quantità maggiore di silice lo rende più viscoso e meno scorrevole (viene detto magma “acido”) e perciò tenderà a scorrere poco lateralmente.

Se volessimo fare un paragone tra un magma acido (come quello degli stratovulcani) e un magma basico (come quello dei vulcani a scudo), potremmo considerare il primo come il miele e il secondo come l’olio. Chi dei due scorre più velocemente? La risposta è presto detta: l’olio! Allo stesso modo una lava basica scorre molto più facilmente di una lava acida.

La differente natura del magma comporta anche un differente tipo di eruzione. Nel caso degli stratovulcani si parla spesso di eruzione “esplosiva”. Per comprenderla al meglio, immaginiamo di avere tra le mani una bottiglia di spumante e di agitarla molto forte, fino a che il tappo non salti via. Negli stratovulcani succede pressappoco lo stesso: il magma viscoso tende ad accumularsi e a formare un “tappo” nel camino. Sotto al tappo il magma è ricco di gas che, continuando ad aumentare, creano una condizione di alta pressione fino al momento dello “scoppio del tappo”, ovvero l’eruzione vulcanica esplosiva.

In Italia questa tipologia di vulcani è molto frequente soprattutto nel Meridione, basti pensare al Vesuvio, allo Stromboli o all’Etna, solo per dirne alcuni.

Vulcani sottomarini

Così come i vulcani si formano sulla terraferma, si formano anche sui fondali marini. Tra i vulcani sottomarini più famosi possiamo citare il Kavachi, nelle isole Solomon. La sua vetta è a poche decine di metri sotto il livello del mare ma durante alcune eruzioni è cresciuto temporaneamente fino a sbucare dalla superficie dell’Oceano.

Imponente anche la catena del New England Seamount che, con i suoi 20 vulcani sottomarini, si snoda dalle coste del Massachussets fino al centro dell’Atlantico. La formazione di questi vulcani avviene tramite gli stessi meccanismi che regolano la creazione di quelli emersi: margini di placca attivi e passivi, e punti caldi.

Proprio quest’ultimo meccanismo permette di creare catene di vulcani dalla caratteristica disposizione in fila indiana che regalano un affascinante spettacolo se visti dallo spazio (o da Google Maps!). Se l’attività dei punti caldi è molto intensa si verifica un accumulo di materiale vulcanico che cresce dal fondale fino in superficie, dando vita in alcuni casi, come nelle Hawaii, a delle vere e proprie isole vulcaniche emerse!

Ricordiamo poi che questi vulcani hanno, nella maggior parte dei casi, un chimismo basico, ovvero simile a quello dei vulcani a scudo.

A differenza delle loro controparti emerse, i vulcani sottomarini possono creare delle strutture uniche nel loro genere: i basalti a cuscino. In breve, la lava a contatto con l’acqua marina si solidifica all’istante nelle porzioni più esterne ma, al contrario, resta liquida all’interno (un pò come i biscotti ripieni di cioccolato), continuando a spingere e formando queste affascinanti strutture che ricordano proprio tanti cuscini sul fondale marino! Un esempio è il Marsili, il vulcano sommerso più grande d'Europa situato in Italia nel Tirreno meridionale, tra Napoli e Palermo.

Vulcani lineari o fissurali

Quelli che abbiamo visto finora sono vulcani centrali, ovvero strutture che si sono formate attorno ad un unico cratere. La natura però non smette mai di stupirci e può capitare che questo cratere non sia in realtà un punto univoco ma una vera e propria frattura nel terreno (in realtà si tratta di un sistema di fratture, ma per semplicità la considereremo come un’unica entità). Queste fessure si propagano a grandi profondità e per lunghe distanze, rimanendo perlopiù rettilinee.

I vulcani lineari si trovano principalmente lungo le dorsali oceaniche o, in alcuni casi, anche sulla terraferma (come in Islanda). Il quantitativo di magma emesso è spesso abbondante ed è caratterizzato da una bassa viscosità, perciò, come nel caso dei vulcani a scudo, si avrà un prevalente sviluppo laterale piuttosto che verticale. Quando questo fenomeno accade sulla terraferma si hanno enormi aree ricoperte da lava basaltica che prendono poi il nome di “plateau basaltici”. Tenete a mente che questo tipo di fenomeno era comune soprattutto nelle passate ere geologiche: sono presenti numerose tracce di queste antiche strutture in paesi come India, Russia e Sudamerica.

Inn base all’attività vulcanica

Oltre a essere suddivisi in base alla forma, i vulcani possono essere classificati anche per tipo di eruzione, ovvero in base alle caratteristiche della loro attività eruttiva. Questa classificazione denominata VEI (Volcanic Explosivity Index), indice di esplosività vulcanica, fu inventata dal vulcanologo francese Lacroix e si basa su due concetti: volume di materiale emesso e altezza della colonna eruttiva. In sostanza, quello che si va a valutare è l’esplosività. Questa scala prevede 8 livelli chiamati VEI ed è in scala logaritmica, ovvero tra uno step e il successivo i valori diventano 10 volte più grandi!

Vulcani con eruzioni di tipo hawaiano (VEI tra 0 e 1)

In questo tipo di vulcani le eruzioni sono solitamente effusive e “tranquille”, tipicamente di magmi basaltici. Si creano vulcani a scudo con colonne eruttive che variano al massimo tra 100 e 1000 metri.

In questo caso, così come in molti dei successivi, il nome è legato al luogo dove tipicamente si può riscontrare questo fenomeno.

Vulcani con eruzioni di tipo stromboliano (VEI tra 1 e 2)

I vulcani con eruzioni stromboliane sono caratterizzati dalle celebri fontane di lava. Questo è possibile grazie ad un aumento della pressione nella camera magmatica e, nonostante un livello di esplosività superiore a quelle hawaiane, vengono comunque classificate come eruzioni effusive.

Vulcani con eruzioni di tipo vulcaniano (VEI tra 2 e 4)

Questi vulcani hanno eruzioni del tutto esplosive che coinvolgono l’emissione di bombe di lava, nuvole di gas e abbondanti ceneri. L’altezza della colonna eruttiva può raggiungere i 15-20 km e il magma più comune è piuttosto acido, con silice di solito superiore al 50%.

Vulcani con eruzioni di tipo vesuviano (o sub-pliniano) (VEI tra 3 e 5)

É simile ad un vulcano con eruzioni vulcaniane ma con un'enorme esplosione iniziale che tende a svuotare grossa parte della camera magmatica. La colonna eruttiva può raggiungere i 20-25 km di altezza…la stessa altezza di oltre 80 Tour Eiffel una sopra l’altra!

Vulcani con eruzioni di tipo pliniano (VEI tra 4 a 7)

Iniziamo ad addentrarci nelle eruzioni davvero pericolose. Le colonne eruttive sono maestose ma possono collassare, causando le cosiddette “nubi ardenti”. Queste sono nient’altro che fiumi di gas, cenere e lapilli incandescenti che scorrono lungo le pendici del vulcano con una potenza distruttiva altissima. La loro velocità è compresa tra i 50 e i 700 km/h e la temperatura oscilla tra 500 e 1200 gradi.

Inutile dire che qualsiasi cosa si trovi sul loro cammino viene immediatamente distrutta, un po’ come accadde nel 79 d.C. alle sfortunate Ercolano e Pompei.

Vulcani con eruzioni di tipo ultrapliniano (VEI tra 7 e 8)

Le eruzioni dei vulcani di questo tipo hanno un esplosività tale da disintegrare l’intero edificio vulcanico, come nel caso del vulcano Krakatoa. Il volume di materiale emesso è enorme, anche oltre i 100 km3. Le quantità di gas e ceneri è sconfinata, con potenziali ripercussioni più o meno grandi sul clima a livello globale anche diversi anni dopo l’eruzione!

Supervulcani o Grandi Caldere

Discorso a parte, i supervulcani sono caratterizzati dall’assenza di edificio vulcanico. Sono regioni dove spesso non c’è un cono vulcanico imponente e, per questo motivo, in superficie non ci si accorge di essere in un’area vulcanica. I supervulcani nascondono però un immenso potenziale e, in caso di esplosione, potrebbero essere più violenti di un’ultrapliniana.

Le grandi caldere attualmente hanno solo vulcanismo secondario come geyser, fumarole e sorgenti termali, quindi abbiamo pochi dati diretti in merito. Questo tipo di eruzione è però documentata nelle passate ere geologiche, permettendoci di capire quanto possano essere devastanti.

In questa categoria di vulcani, i principali esempi sono l’americano Yellowstone e gli italiani Colli Albani e i Campi Flegrei.

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