Il fascino misterioso dei vulcani

I vulcani hanno da sempre catturato l’attenzione e la curiosità dell’uomo che, spinto da un misto di timore e meraviglia, ha cercato, dalla notte dei tempi, di capire gli eventi legati alle attività dei vulcani stessi (eruzioni, colate laviche, terremoti ecc.) interpretando, a volte, questi esplosivi fenomeni con grande fantasia. Indubbiamente i vulcani sono la piú viva testimonianza del fatto che il nostro pianeta, Gaia per gli antichi, è un sistema complesso in continua evoluzione e trasformazione: i terremoti, la lava, il fumo e le ceneri ne rappresentano l'anima tormentata. Per la loro unicità ed importanza, sia dal punto di vista scientifico sia per la sicurezza di chi vi abita nei pressi, i vulcani sono oggetto di continui studi ed attente ricerche da parte delle equipe scientifiche mondiali.
Facendo un salto nel passato, andando a vedere come i vulcani erano visti dai nostri antenati, le prime informazioni si hanno dagli antichi greci per i quali le eruzioni vulcaniche erano provocate dai Titani che combattevano contro gli Dei dell'Olimpo e che nei loro furiosi scontri percuotevano violentemente la Terra la quale reagiva vomitando il fuoco nascosto nelle proprie viscere. Il piú grande dei Titani era Tifone, che venne punito dagli Dei per la sua insolenza nel volerli combattere. Imprigionato sotto il vulcano Etna, Titano non si diede per vinto e si ribellò scuotendo la terra per la rabbia e facendo uscire il suo alito incandescente dalla bocca del vulcano.

Sempre nei miti greci ciò che fuoriusciva dagli altri vulcani del Mediterraneo erano il fumo e le scintille provocate dal lavoro di Efesto, Dio del fuoco che produceva nel suo laboratorio sotto il mare fulmini per Giove e armi per Achille, aiutato dai ciclopi, il cui unico occhio simboleggia la bocca di un vulcano e la loro statura e forza quella delle montagne. I romani ereditarono queste leggende greche sostituendo i nomi dei protagonisti: Tifone divenne Encelade ed Efesto divenne Vulcano, il dio romano del fuoco.
Dal punto di vista scientifico furono proprio i greci a formulare le prime ipotesi sulla natura dei vulcani osservando la devastante eruzione di un vulcano posto sull'isola di Santorini che, nel 1650 a.C., scosse la fiorente civiltà cretese. L’eruzione produsse prima un potente strato di pomice e dopo una breve calma provocò l’esplosione del vulcano stesso, distruggendo l'intera isola di Santorini che rimase sotto uno strato di pomice di circa sessanta metri. Quello che restò del vulcano sprofondò nel mare causando un maremoto con onde alte duecento metri che spazzarono via gli insediamenti costieri cretesi. La vicenda fu descritta da Platone nella sua opera Crizia ed è da qui che probabilmente ebbe origine la leggenda di Atlantide. Cenni sugli effetti drammatici delle eruzioni vulcaniche nel passato si trovano anche nel Vecchio Testamento: secondo alcuni le famose piaghe d'Egitto furono le conseguenze disastrose dell'eruzione del vulcano di Santorini cosí come un'altra ipotesi riguarda la fuga dall'Egitto, permessa dal ritiro delle acque del mar Rosso, che potrebbe essere stata una conseguenza del maremoto provocato dallo stesso episodio. Passando a tempi piú recenti nel 79 d.c. Plinio il Giovane descrisse l'eruzione del Vesuvio che provocò la distruzione di Ercolano e Pompei. Plinio il Giovane scrisse due lettere nelle quali riportò una descrizione estremamente dettagliata dei fenomeni vulcanici osservati. Ancora oggi alcuni termini scientifici usati nella vulcanologia derivano proprio da questi manoscritti. Anche nella classificazione che viene usata per distinguere i diversi tipi di vulcani, introdotta dal geologo francese Lacroix nel 1908, si usano alcuni termini di Plinio il Giovane.

Da allora la geologia e la vulcanologia, che studia i vulcani e le manifestazioni correlate, hanno fatto molti passi avanti nelle scoperte relative a che cosa sono i vulcani, come si sviluppano e come evolvono, formulando le modalità di sviluppo e la natura dei vulcani e delle eruzioni. In modo molto semplice, ed anche abbastanza intuitivo, un vulcano può essere definito come una fenditura nella crosta terrestre, in corrispondenza della quale il materiale fuso, chiamato magma, dall'interno della Terra arriva in superficie nel corso di una eruzione, fuoriesce dal vulcano e si raffredda sulla superficie del nostro pianeta, trasformandosi in roccia chiamata lava. Durante un’eruzione, a volte, il magma può rimanere intrappolato all’interno della crosta terrestre senza raggiungerne la superficie. In questo caso la lava si raffredda all'interno della crosta stessa e si trasforma in roccia solida che viene detta roccia plutonica o intrusiva, in contrapposizione alla lava solidificata in superficie che si trasforma in roccia effusiva.

Ciò che noi vediamo dei vulcani è solo la parte esterna, chiamata cono o edificio vulcanico, ma al di sotto della superficie terrestre si trovano la zona di alimentazione, la camera o bacino magmatico, ed i condotti, chiamati camini, attraverso i quali il magma risale in superficie attraverso le aperture, dette crateri. Il magma si forma a parecchi chilometri di distanza dalla superficie terrestre, all’interno del mantello terrestre, dove la temperatura delle rocce può raggiungere i 1500 gradi centigradi, portandole alla loro fusione. Nel mantello però, a causa della forte pressione delle rocce sovrastanti, le rocce presenti non fondono completamente, ma generano un "fluido plastico" in grado di muoversi lentamente verso la superficie terrestre. Generalmente i materiali che fuoriescono da un vulcano tendono ad accumularsi attorno al luogo di emissione dando luogo agli edifici vulcanici che, a seconda delle modalità e tipologia dell’eruzione, possono assumere forme e dimensioni differenti. Queste differenze sono fortemente legate alla composizione chimica e fisica del magma e alla situazione geologica nella quale lo stesso si forma: sul fondo del mare, in mezzo ad un continente, su un’isola. Ogni variazione di queste caratteristiche genera un differente tipo di eruzioni che a loro volta, a secondo di come avvengono, danno origine a diversi prodotti vulcanici e a diversi tipi di vulcani.
Tra i principali fattori che determinano la natura di un'eruzione sono fondamentali: la composizione chimica del magma, la sua temperatura e la quantità di gas disciolti in esso. I primi due fattori controllano la capacità di movimento del magma, detta piú precisamente viscosità: maggiore è la viscosità di un magma, maggiore è la sua difficoltà di muoversi e correre lungo le superfici. L’elemento che conferisce maggiore o minore viscosità ad un magma, e di conseguenza il tipo di eruzione associato, è la quantità di silice (la cui composizione chimica è SiO2). I magmi si differenziano, in funzione della silice che contengono, in due grandi categorie: quelli poveri di silice, detti basici, che danno origine alle rocce mafiche (come ad esempio il basalto che è formato per circa il 50% di silice) e quelli ricchi di silice, detti acidi, contenenti oltre il 70% di silice, che danno origine alle rocce sialiche (come ad esempio i graniti). Maggiore è il contenuto in silice di un magma, maggiore è la sua viscosità in quanto l’elevata concentrazione di silice nella roccia fusa determina, durante la risalita della lava dal profondo della terra ed il suo raffreddamento, la formazione di un tipo di minerali, chiamati tectosilicati, che per la loro stessa struttura ostacolano il flusso della lava. Al contrario la maggiore concentrazione di gas nel magma (rappresentati generalmente da acqua, anidride carbonica, monossido di carbonio, idrogeno solforato e acido cloridrico) ne aumentano la fluidità.

Man mano che un magma inizia la sua risalita dall’interno della terra verso la superficie succede che le pressioni alle quali è sottoposto diminuiscono rapidamente, causando la liberazione dei gas che prima erano disciolti nel magma. Nei magmi sialici, a causa dell'alta viscosità, la fuoriuscita dei gas avviene sempre in modo violento tanto che le eruzioni di questo tipo sono sempre esplosive e distruttive. Mentre nelle lave mafiche, grazie alla loro bassa viscosità, si hanno emissioni gassose calme con eruzioni non distruttive né esplosive. Tanto per fare degli esempi: l'Etna ed i vulcani hawaiani sono alimentati da magmi di tipo basaltiche generano eruzioni relativamente tranquille, mentre il Vesuvio, alimentato da magmi salici, ha sempre generato eruzioni esplosive e catastrofiche. Non sempre in un vulcano il magma riesce a fuoriuscire dalla bocca , a volte porzioni di lava possono rimanere intrappolate all’interno della crosta terrestre dando origine a corpi di grandi dimensioni, costituiti da rocce intrusive, che prendono il nome di batoliti.
Le modalità di un’eruzione vulcanica determinano la struttura dello stesso vulcano e la sua evoluzione nel tempo. A secondo delle differenti modalità si possono avere diversi edifici vulcanici che sono classificati e denominati in funzione della loro forma ed origine. Anzitutto una prima classificazione di massima (Cas e Wright, 1987) suddivide i vulcani in due tipologie: monogenici e poligenici. I vulcani monogenici sono il prodotto di una singola eruzione, o di una fase eruttiva, che può durare anche alcuni anni, caratterizzando un periodo di attività persistente nel corso del quale il magma viene espulso a seguito di episodi eruttivi discreti a carattere effusivo o esplosivo. Questi periodi di attività possono essere considerati come una singola eruzione prolungata e sono generalmente caratterizzati dall'emissione di magma a composizione costante. I vulcani poligenici, al contrario, sono generati da piú eruzioni, generalmente separate da periodi di tempo relativamente lunghi, che possono coinvolgere magmi di differente composizione. Una differenza sostanziale tra vulcani monogenici e vulcani poligenici è data dal sistema di alimentazione del magma che nei primi è costituito da un condotto semplice, che viene utilizzato solamente nel corso di una singola eruzione o di una fase eruttiva prolungata, mentre nei vulcani poligenici si ha la presenza di un sistema complesso, costituito da una complessa rete di canali e condotti che possono essere utilizzati piú di una volta per alimentare differenti eruzioni.

Una seconda classificazione dei vulcani è legata alla modalità di accumulo dei materiali attorno alla bocca eruttiva: ad esempio nel caso di eruzioni esplosive può accadere che non si abbia accumulo di materiali attorno al centro eruttivo, in questo caso non si formerà un edificio vulcanico ma si avrà semplicemente la formazione di un cratere. In situazioni di eruzioni fortemente esplosive, alimentate da enormi volumi di magma, si possono generare strutture depresse rispetto alla superficie terrestre, dovute al repentino svuotamento del serbatoio magmatico e al collasso delle rocce poste a tetto di tale serbatoio, che vengono chiamate caldere e che possono avere notevoli estensioni areali.

I vulcani vengono distinti in base alla forma dell'edificio vulcanico con i seguenti nomi:
Vulcani a scudo, hanno una forma convessa verso l'alto e la base circolare o ellittica e si originano per l'accumulo di colate laviche a composizione basaltica. I vulcani a scudo sono, a loro volta, ulteriormente distinti in: a) vulcani a scudo di tipo hawaiano, che sono vulcani poligenici, generalmente di grandi dimensioni (anche con diametro di base fino a 100 km) e di forma ellittica, b) vulcani a scudo di tipo islandese, generalmente monogenici e di piccole dimensioni e c) vulcani a scudo tipo Galápagos che sono un via di mezzo tra le due tipologie precedenti.
Coni vulcanici che possono essere coni di scorie o pomici, che formano piccoli edifici monogenici, di forma approssimativamente circolare con un cratere sommitale di forma semisferica, coni ed anelli di tufo che si formano a seguito di eruzioni sottomarine e che compongono edifici monogenici i cui crateri hanno il fondo situato topograficamente al di sopra della superficie di base dell'edificio.
Stratovulcani, o piú propriamente vulcani compositi, che formano edifici vulcanici composti dall'accumulo di colate laviche e prodotti piroclastici intercalati, emessi nel corso di ripetute eruzioni che si verificano in corrispondenza del medesimo centro eruttivo. Gli stratovulcani sono caratterizzati dalla presenza di un cratere sommitale che, nel corso di eruzioni fortemente esplosive, può essere significativamente allargato a formare una vera e propria caldera.
Vulcani negativi, che formano una depressione piú o meno marcata nella crosta terrestre, rappresentata da un cratere o da una ampia zona di collasso vulcano-tettonico e che si differenziano in caldere, strutture originatesi da un collasso vulcano-tettonico e che si presentano come ampie depressioni subcircolari o ellittiche con pareti interne subverticali e che si originano a seguito del collasso di una parte piú o meno cospicua del tetto di una camera magmatica svuotatasi improvvisamente a seguito di una grossa eruzione ed infine i maar che sono edifici vulcanici di altezza modesta che si originano nel corso di eruzioni freatomagmatiche, caratterizzati da versanti interni molto ripidi e con il fondo posto a quota inferiore rispetto al piano campagna.
Parlando dei vulcani e delle loro forme sorge spontanea una domanda: dove si trovano i vulcani? Guardando una carta del mondo si nota che i vulcani non sono disposti in modo casuale, ma la loro distribuzione ed ubicazione segue un certo ordine. La maggior parte di essi infatti si trovano in corrispondenza dei contatti tra le varie placche tettoniche che formano la crosta terrestre, ed in particolare i vulcani si formano lungo i margini di subduzione delle placche, cioè quelle porzioni dove una placca tettonica sprofonda sotto l'altra. Altri vulcani si trovano, invece, lontani da questi margini attivi, come quelli dell'arcipelago delle Hawaii, e si collocano in aree definite “hot spots”, cioè “punti caldi”, ovvero particolari situazioni dove si ha una fessurazione della crosta terrestre attraverso la quale il magma risale direttamente dal profondo della terra.
Ad oggi abbiamo molte risposte sui vulcani e sui loro meccanismi di funzionamento, ma ancora molto rimane da scoprire ed interpretare. Nel frattempo i vulcani con le loro spettacolari, e a volte distruttive, eruzioni continuano ad esercitare su di noi un fascino antico e misterioso.

Il vulcano piú alto del mondo è il Guallatiri che si trova in Cile e raggiunge la quota di 6060 metri sul livello del mare.
Il Krakatoa, vulcano con una caldera sommersa che si trova nello stretto della Sonda tra Giava e Sumatra, è famoso per aver prodotto nel 1883 una delle maggiori esplosioni naturali mai registrate, il rumore fu udito fino a 4’000 km di distanza. In seguito all'eruzione si formò una caldera di sprofondamento di 6 km di diametro e si sviluppò un'onda di maremoto alta 30 metri.
Il Paricutin è un cono di scorie e lava sorto nel 1943 in un campo di granoturco, sotto gli occhi increduli di un contadino. Nel suo breve periodo di vita ha costruito un cono alto 410 metri, con estesi campi di lava. Dal 1952 non è piú attivo.
Il Katmai, in Alaska, è uno stratovulcano con caldera e lago la cui eruzione del 1912 fu tra le piú grandi avvenute nel mondo in tempi storici: in due giorni spessi depositi di cenere coprirono un'area enorme e una valanga incandescente colmò una valle larga 3 km e lunga 20, creando quella che viene definita "Valle delle Diecimila Fumate". La caldera sommitale, del diametro di 3 km, si formò per sprofondamento. L'ultima eruzione risale al 1974.
Nel mondo i vulcani piú attivi, considerati pericolosi e quindi tenuti sempre sotto osservazione, sono una decina. Si trovano tutti nella cintura di fuoco, intorno al Pacifico. In Messico ci sono il Colima e il Popocatepetl. Nelle Filippine c' è Majon, sull'isola di Giava (Indonesia) Merapi; in Guatemala Fuego, alle Hawaii c'è Hilo; in Costa Rica Arenal, in Giappone Mount Oyama, sull'isola di Miyakesima. A questi vanno aggiunti anche i vulcani di Sufliere Hills nelle Antille, Shiveluch nella penisola Kamchatka e Tungurahua in Ecuador.
L’eruzione del monte Pinatubo, nelle Filippine, avvenuta nel 1991, fu talmente potente da modificare il clima di quell'anno rendendolo piú freddo tanto che venne chiamato anche "l'anno senza estate" perché le polveri rilasciate dal vulcano si espansero a livello planetario formando una coltre che impediva ai raggi solari di raggiungere la terra.

Per vedere un vulcano non bisogna fare molta strada, la vicina Italia è un paese ricco di vulcani ancora attivi, dal punto di vista vulcanologico. In totale sul territorio italiano sono presenti 10 complessi vulcanici che presentano tuttora attività, alcuni di livello esplosivo, con fuoriuscita di materiali piroclastici e colate laviche, altri producono esalazioni gassose e/o di vapore.

• I Campi Flegrei, il cui nome deriva dal verbo greco flego (infiammo) si trovano a nord-ovest di Napoli e sono costituiti da una serie di crateri, alcuni dei quali attualmente trasformati in laghi; i Colli Albani si trovano nell'area montuosa situata a sud-est di Roma, l'ultima eruzione si è verificata diverse migliaia di anni fa, è un complesso di vulcani quiescenti, non estinti;
• l’Etna è situato a nord di Catania, la sua attività è iniziata 700-500.000 anni fa, l’ultima eruzione è avvenuta nel maggio 2008, ed è quindi considerati un vulcano attivo, Il suo nome deriva dal verbo greco aitho (brucio) ed è uno dei piú grandi vulcani della terra ed il piú alto d'Europa;
• Ischia è posta di fronte al golfo di Napoli ed è la parte emersa di un rilievo vulcanico sottomarino di grandi dimensioni;
• l’Isola Ferdinandea è un'isola vulcanica che emerse in seguito ad un'eruzione avvenuta nel 1831 ed è posta fra la Sicilia e Pantelleria, la sua cima si trova attualmente a circa 6 metri sotto il livello marino;
• Lipari è la piú grande delle isole Eolie, la cui ultima eruzione è avvenuta nel 729 d.C.;
• Stromboli appartiene all'arcipelago delle Eolie, il suo nome deriva dal termine greco strongulos (rotondo), ma anche strombos (trottola), per le sue forme sinuose. Il vulcano è perennemente attivo, con continue manifestazioni, sia esplosive, con lanci di materiale piroclastico e ceneri, che sottoforma di colate laviche. Con la sua persistente attività, lo Stromboli è considerato uno dei piú attivi vulcani della terra;
• Vulcano, altra isola delle Eolie, ha avuto l'ultima eruzione nel 1888-1890. Il suo nome deriva dal dio Vulcano e il termine è stato poi utilizzato per indicare tutte le montagne con attività eruttiva. Pantelleria è un isola del Mediterraneo centrale, a sud-ovest della Sicilia, l’ultima eruzione si è verificata nel 1891;
• il Vesuvio, situato sulla costa est del golfo di Napoli, è divenuto celebre per la distruttiva esplosione avvenuta nel 79 d.C., che ha sepolto le città di Ercolano e Pompei. La sua ultima eruzione si è verificata nel 1944, l'origine del nome è tanto misteriosa quanto discussa.