Assetto tettonico

Il settore più orientale del SAAVA, comprendente sia l‘isola di Kos che il sistema di Nisyros-Yali, è una zona tettonicamente molto attiva, caratterizzata da un regime di stress estremamente complesso, dominato da uno stile essenzialmente distensivo.

I maggiori lineamenti tettonici osservati, sono stati interpretati come il risultato dell’azione di sforzi regionali, legati alla dinamica delle placche in subduzione e, più precisamente, imputabili al roll-back della placca africana (Mejer & Wortel, 1997; Nakamura & Uyeda, 1980) e alla conseguente formazione del vicino graben di Kerme (a est di Kos), con eventi deformativi in epoca relativamente recente (Papazachos & Panagiotopoulos, 1993, Papazachos et al., 1993; Hanus & Vanek, 1993; Lagios et al, 1998; Papasopoulos et al., 1998; Lagios et al., 2001; Sachpazi et al., 2002; Piper & Perissoratis, 2003).

Risultati di analisi batimetriche, ad alta risoluzione, hanno messo in evidenza la presenza di cinque bacini distinti, due dei quali sono localizzati tra Kos e Nisyros: il più grande e profondo, si trova a SE di Kos, con una profondità media di 630 m, mentre quello più piccolo, situato a SO di Kos, ha una profondità media di 520 m. Questi de bacini sono separati da una fascia, relativamente superficiale, localizzata tra Yali e Kos, con una profondità d 400m.

Figura 3.4: mappa tettono-strutturale schematica della zona a sud di Kos, comprendente il campo vulcanico di Nisyros-Yali. La freccia rossa indica la principale direzione di allineamento delle strutture tettoniche regionali che si riflettono poi anche nell’assetto strutturale dell’isola di Nisyros.

Anche nella più ristretta area compresa tra Nisyros e Yali, Pe-Piper et al. (2005) hanno messo in evidenza che il lineamento strutturale prevalente, mantiene un orientamento NE-SO. Questo lineamento è definito dalla presenza di faglie maggiori e brusche variazioni batimetriche, che danno luogo ad una serie di graben. Il lineamento è ritenuto attivo fin dal Pleistocene Superiore ed è stato interpretato come uno dei principali fattori responsabili del controllo sullo stile dell’attività vulcanica, che ha caratterizzato i centri di Nisyros, Yali, Pahia e Phyrgussa. Inoltre, l’instaurarsi di un regime di deformazione trascorrente in direzione ENE-OSO, a partire dal Pleistocene Medio, nell’area compresa tra Santorini e Kos, avrebbe prodotto un effetto estensionale nel più vecchio lineamento NE-SO, giocando un ruolo determinante per canalizzare il magma verso la superficie, permettendo, inoltre, anche l’ingressione di acqua all’interno dei condotti magmatici (Pe-Piper & Piper, 2005). Tutto ciò sarebbe responsabile, secondo questi autori, dell’alternanza dello stile di attività effusivo ed esplosivo nella fase più recente di attività dei sistemi vulcanici dell’area.

L’analisi morfotettonica di una sezione batimetrica longitudinale, eseguita nel bacino intorno a Nisyros, ha messo in evidenza la presenza di due zone di faglie a principali che caratterizzano l’intera area (Nomikou, 2004). Una zona a nord che forma il bordo meridionale dell’alto strutturale di Kos e una a sud che forma il bordo settentrionale dell’alto strutturale di Tilos. In entrambi i casi le faglie maggiori hanno un orientamento NE-SO e E-O e inclinazioni convergenti. Queste due principali zone di faglia definiscono

quindi una depressione tettonica con un allungamento NE-SO nel cui asse si localizza il vulcano di Nisyros, denominata Graben di Nisyros. I dati batimetrici suggeriscono che questo graben è formato da una subsidenza dell’ordine di 2.5 km. All’interno del graben si osservano un certo numero di faglie limitte principalmente alla parte centrale dell’area che creano un alto strutturale secondario interno che si esprime principalmente in corrispondenza dell’ara di Kandelussa. Quest’isola forma quindi una importante struttura che divide in due porzioni il Graben di Nisyros, nella sua parte meridionale, formando due distinti graben orientati NE.

3.2.3.1 Nisyros

Per quanto riguarda l’assetto morfo-strutturale dell’isola di Nisyros (fig.3.4), l’elemento dominante è dato dalla presenza di una depressione calderica centrale. Sulla natura di questa caldera sono state avanzate molte ipotesi, che comprendono interpretazioni puramente vulcanogeniche (Lagios et al, 1998) fino a ipotizzare un completo controllo esercitato dalla tettonica (Vanderkluysen & Volentik, 2001; Volentik et al. 2002).

Figura 3.5: Quadro morfo-strutturale dell’isola di Nisyros (da Tibaldi et al., 2008).

Vanderkluysen & Volentik (2001) e Volentik et al. (2002) hanno individuato, inoltre, una ulteriore struttura di collasso, attribuibile ad un collasso di settore che ha coinvolto il fianco settentrionale dell’isola. Secondo la loro interpretazione, infatti, la porzione centrale del fianco settentrionale di Nisyros, morfologicamente depressa, rappresenta il risultato di un ampio collasso di settore, avvenuto nel primo periodo di evoluzione del vulcano, correlato alla messa in posto di duomi lavici nella zona di Emborion (formazione 11, vedi paragrafo 3.2.3) e all’attivazione di numerose faglie nell’area interessata. Ciò, è in antitesi con le interpretazioni finora esistenti (Vougioukalakis 1989, 1993), che ne attribuivano l’origine all’azione di faglie normali. Tibaldi et al. (2008), concordano con

questa ipotesi, identificando la presenza di un secondo collasso di settore, nel fianco sud- orientale (circa opposto al precedente), verificatosi in un periodo compreso tra il primo collasso calderico e la messa in posto delle lave post-caldera di Nikia (formazione 7, vedi paragrafo 3.2.3).

Oltre a queste strutture, sono stati riconosciuti tutta una serie di lineamenti tettonici dominanti, sia internamente che esternamente alla caldera, anch’essi variamente interpretati.

Secondo alcuni autori, le strutture tettoniche, come faglie principali e fratture, a Nisyros, possiedono complessivamente un andamento radiale (Vougiokalakis 1989, 1993) e risultano più abbondanti nella parte nord-occidentale dell’isola, dove si concentrano i duomi post-caldera. Gli stessi autori mettono comunque in evidenza la presenza di due lineamenti strutturali prevalenti, definiti da sistemi di faglie con orientamento NE-SO e NO-SE (Papanikolau et al., 1991; Vougiokalakis, 1998). Secondo Vougiokalakis (1989) queste strutture avrebbero una inclinazione di 70-80° e avrebbero provocato spostamenti verticali fino a 120-150 m, apprezzabili specialmente in corrispondenza del bordo della caldera. Secondo lo stesso autore, oltre a questi due sistemi di faglie principali, esiste un altro sistema secondario, con direzione E-O (con inclinazioni di 60-110°) che rivestirebbe un importante ruolo vulcanologico, in quanto rappresenterebbe la direzione preferenziale in cui sono orientati i dicchi, i nek lavici e i crateri di eruzione freatica storica, insieme alla maggior parte delle fumarole.

Anche Stiros (2000) afferma l’importanza dell’orientamento radiale delle strutture di faglia, in particolar modo osservando il loro andamento esternamente alla caldera. Secondo questo autore, inoltre, la maggior parte di esse presenta una estensione limitata e regista spostamenti troppo alti per riflettere semplicemente un effetto tettonico regionale. In questo senso, la direzione radiale e le caratteristiche di queste faglie sarebbero spiegabili solo se la loro formazione è legata all’effetto di un processo di doming, ovvero di risalita di materiale plastico (magma, in questo caso). Anche l’elevato innalzamento di tutta la zona NO dell’isola, negli ultimi 3.4 ka, sarebbe, in questa interpretazione, una conseguenza di episodi di rigonfiamento, indotti da una risalita di magma: il tasso di innalzamento misurato, sarebbe infatti troppo elevato per essere legato solamente agli effetti di movimenti di faglia, dovuti a movimenti differenziali della tettonica delle placche, come invece proposto da Volentik et, al. 2005.

Volentik et al. (2002, 2005) e Caliro et al. (2005) negano, invece, la prevalenza di un pattern radiale nella distribuzione delle faglie di Nisyros e individuano nel sistema di faglie orientato NE-SO il principale carattere tettonico dell’isola. Associato a questo lineamento principale, che controlla fortemente la localizzazione della messa in posto dei duomi post-caldera, così come quella dei crateri di eruzione idrotermale, è associato un secondo sistema di faglie orientato NO-SE. Quest’ultimo sistema sarebbe il risultato di una componente di movimento estensionale in direzione E-O di origine regionale. Inoltre, secondo gli stessi autori, è possibile identificare, all’interno della caldera, un ulteriore lineamento strutturale secondario orientato sostanzialmente N-S. E’ evidente che, quest’ultime interpretazioni, attribuiscono un’importanza fondamentale al ruolo giocato dal generale regime di stress regionali, generato dalla tettonica regionale Quaternaria, nella caratterizzazione strutturale di Nisyros.

Un altro elemento strutturale importante per l’isola di Nisyros, è un’ampia faglia, con direzione N-S, denominata Faglia di Mandraki, che caratterizza la zona nord- occidentale dell’isola, ritenuta responsabile della formazione della valle di Langadi, presso

Mandraki. Questa faglia si è più volte riattivata nel corso delle ultime crisi sismiche, in particolare nel 1871-73 e nel 1995-97 e si estende anche al di fuori dell’isola stessa proseguendo verso nord (Vougioukalakis et al, 1998), nella zona compresa tra Nisyros e Yali, per almeno 5 km. Secondo Tibaldi et al. (2008), questa importante faglia normale può essere considerata l’espressione della propagazione degli stress, causati dalla presenza di una camera magmatica superficiale, localizzata a NO delle coste di Nisyros, nell’area compresa tra questa e l’isola di Yali. Considerando la generale popolazione di faglie e fratture esistente nella zona settentrionale di Nisyros, insieme alla loro cinematica, e al regime deformativo presente nell’area sottomarina tra Nisyros e Yali, gli stessi autori hanno localizzato, per mezzo di esperimenti di modellizzazione analogica, la presenza di questa camera magmatica a circa 4.5 km dal bordo della caldera ad un profondità di 7.5-8.5 km. Questo risultato indicherebbe, quindi, la presenza di una ulteriore camera magmatica, in posizione marginale, ma comunque molto vicina, rispetto a quella presente sotto il centro di Nisyros.

3.2.3.2 Yali

Il sistema di faglie osservato a Nisyros, si riflette anche nell’area circostante e caratterizza anche le isole vicine.

In particolare, a Yali si registra la presenza di due lineamenti strutturali prevalenti: uno in direzione NO-SE, che riflette l’orientamento regionale, l’altro, subordinato, in direzione NE-SO.

Le strutture di faglia sono prevalentemente normali, alcune delle quali registrano dislocamenti fino a 100 m in seguito a imponenti processi tettonici recenti, responsabili del dislocamento della struttura vulcanica di questo centro eruttivo, generando l’attuale conformazione dell’isola. La parte sud-occidentale appare infatti nettamente rialzata rispetto a quella nord-occidentale da queste faglie normali in direzione NO-SE, con una immersione in direzione NE. Ciò è testimoniato in particolare dal ritrovamento di un terrazzo marino di età <31 ka, localizzato fino ad un’altezza di 60 m s.l.m. attuale, nella zona SO dell’isola.