CAPITOLO 6
DISCUSSIONE
6.1. Confronto tra le lave dell’eruzione 2002-2003 e prodotti precedenti
I prodotti dell’eruzione effusiva 2002-2003 cadono nel campo dei basalti shoshonitici (SiO2 = 49.3 - 49.9 %, K2O = 2.19 - 2.28 %), sono rocce porfiriche
con fenocristalli di plagioclasio, pirosseno e olivina immersi in una matrice vetrosa e/o ipocristallina shoshonitica. Come evidente dal confronto con i dati di letteratura essi rientrano nell’intervallo composizionale dei prodotti ricchi in cristalli eruttati dallo Stromboli durante la sua attività persistente iniziata tra il III e VI sec. d.C. (Fig.6.1).
Fig.6.1:Composizione della roccia totale e del vetro della pasta di fondo delle lave e delle scorie pre-2002 (1985-2000); in 1 2 3 4 5 6 49 50 51 52 53 54 55 56 K 2 O SiO2
Dall’analisi microscopica, sia al microscopio ottico che al SEM, non risultano variazioni nella tessitura e nella composizione delle singole fasi minerali rispetto ai dati di letteratura. Le composizioni del plagioclasio (An52-90 Or0.2-7.3),
clinopirosseno (Fs5-18 Wo40-48) e olivina (Fo69-76) rientrano negli stessi intervalli
composizionali dei prodotti precedenti l’eruzione e presentano una moda identica
(An66-70, Fs13-14 , Fo71-72, rispettivamente) (Fig.6.2).
Fig.6.2:Composizione di plagioclasio, pirosseno e olivina delle scorie pre-2002 e lave dell’eruzione effusiva ‘02-‘03.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 fr eq ue nc y Fs mol% Firenze (WDS) Pisa (EDS) 0 5 10 15 20 25 30 35 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 fre qu en cy An mol% Firenze (WDS) Pisa (EDS) 0 10 20 30 40 50 60 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 fre qu en cy An mol% 0 20 40 60 80 100 120 140 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 fre qu en cy Fs mol% 0 10 20 30 40 50 60 70 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 fr eq ue nc y Fo mol% Firenze (WDS) Pisa (EDS) 0 20 40 60 80 100 120 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 fr eq ue nc y Fo mol%
6.2. Variazioni composizionali delle lave nel tempo
Confrontando le composizioni, sia di roccia totale, che delle singole fasi minerali, delle lave nel corso dell’eruzione sono state evidenziate solo piccole differenze che rientrano nell’intervallo o sono ai limiti dell’errore analitico. La composizione di roccia totale, se rimane costante per quanto riguarda gli elementi maggiori, mostra variazione nella concentrazione di alcuni elementi in traccia che, seppure rientrando all’interno dei limiti di errore analitico, sembrano sistematiche durante il corso dell’eruzione. In particolare si possono distinguere due gruppi di campioni: pre-5 aprile e post-5 Aprile; questi ultimi risultano leggermente impoveriti in Rb (pre: 67.6 - 69.1 ppm; post: 64.8 - 67.7 ppm), Sr (pre: 716 753 ppm; post: 708 744 ppm), Ba (pre: 957 995 ppm; post: 938 960 ppm), Ta (pre: 1.27 1.32 ppm; post: 1.25 1.27 ppm), Th (pre: 14.63 -15.36 ppm; post: 14.53 - 14.56 ppm). Si distinguono in questi due gruppi i campioni del 9 Gennaio (Rb = 70.5 ppm; Ba = 1005 ppm; Th = 15.57 ppm) e il campione del 3 luglio (Rb = 67.9 ppm; Ba = 971 ppm; Ta = 1.29 ppm; Th = 14.69 ppm) per una più alta concentrazione di questi elementi (Fig. 6.3).
Le composizioni delle singole fasi minerali non mostrano evidenti variazioni: il clinopirosseno e l’olivina si mantengono costanti nel corso dell’eruzione, mentre la composizione del plagioclasio differenzia ancora una volta i campioni successivi all’esplosione del 5 aprile (Fig. 6.4). Nei campioni precedenti il 5 aprile, la composizione dei bordi di plagioclasio hanno in media contenuti in An>64%, mentre in alcuni dei campione successivi, in particolare STR140403
Fig.6.3: Variazione del contenuto in Th nelle lave nel tempo in relazione all’attività vulcanica e al tasso effusivo. 14 14,5 15 15,5 16 D ec /1 D ec /9 D ec /1 7 D ec /2 5 Ja n/ 2 Ja n/ 10 Ja n/ 18 Ja n/ 26 F eb /3 F eb /1 1 F eb /1 9 F eb /2 7 M ar /7 M ar /1 5 M ar /2 3 M ar /3 1 A pr /8 A pr /1 6 A pr /2 4 M ay /2 M ay /1 0 M ay /1 8 M ay /2 6 Ju n/ 3 Ju n/ 11 Ju n/ 19 Ju n/ 27 Ju l/5 Ju l/1 3 Ju l/2 1 Ju l/3 0 Th p pm 01 -d ic 11 -d ic 21 -d ic 31 -d ic 10 -g en 20 -g en 30 -g en 09 -fe b 19 -fe b 01 -m ar 11 -m ar 21 -m ar 31 -m ar 10 -a pr 20 -a pr 30 -a pr 10 -m ag 20 -m ag 30 -m ag 09 -g iu 19 -g iu 29 -g iu 09 -lu g 19 -lu g 29 -lu g
esplosione del 5 aprile sollevamento campo lavico attività hornitos
bocca q.600 sotto il Bastimento bocca effimera q.550m bocca q.500 nella zona centrale della Sciara del Fuoco
Fig.6.4: Variazioni della composizione del plagioclasio (An %)e della pendenza della CSD (plagioclasio) in relazione al tasso effusivo. 50 60 70 80 90 100 D ec /1 D ec /1 7 Ja n/ 2 Ja n/ 18 Fe b/ 3 Fe b/ 19 M ar /7 M ar /2 3 A pr /8 A pr /2 4 M ay /1 0 M ay /2 6 Ju n/ 11 Ju n/ 27 Ju l/1 3 Ju l/3 0 A n m ol % -9 -8,5 -8 -7,5 -7 -6,5 -6 -5,5 -5 D ec /1 D ec /1 3 D ec /2 5 Ja n/ 6 Ja n/ 18 Ja n/ 30 Fe b/ 11 Fe b/ 23 M ar /7 M ar /1 9 M ar /3 1 A pr /1 2 A pr /2 4 M ay /6 M ay /1 8 M ay /3 0 Ju n/ 11 Ju n/ 23 Ju l/5 Ju l/1 7 Ju l/3 0 sl op e valore medio: -7.08 dv: 0.445
6.3. Variazioni vulcanologiche
Le variazioni vulcanologiche più rilevanti osservate nel corso dell’eruzione sono sostanzialmente 3
1. Una evidente diminuzione del tasso effusivo che, da un massimo che
corrisponde alle fasi iniziali dell’eruzione, scende gradualmente fino al termine dell’eruzione. L’andamento del tasso eruttivo è stato ottenuto sulla base della diffusione termica del vulcano, elaborando immagini da satellite (M. Ripepe, dati non pubblicati). E’ possibile che il picco presente tra giugno e luglio sia dovuto alla ripresa dell’attività stromboliana del vulcano, che in questi due mesi si è sovrapposta all’attività effusiva.
2. Lo spostamento della bocca eruttiva nei primi due mesi di attività:
• l’attività effusiva inizia il 28 dicembre dal cratere si NE e da fratture a 600
m s.l.m. nel settore della Sciara del Fuoco sotto il Bastimento;
• il 30 dicembre la parte centrale della Sciara collassa e si apre una nuova
bocca a quota 500 m s.l.m. all’interno della nicchia lasciata dalla frana, mentre si riduce l’attività alla bocca a quota 600, nel settore NE della Sciara del Fuoco;
• dopo il 15 febbraio si chiude la bocca a quota 600 e l’attività effusiva si
sposta nuovamente nel settore NE della Sciara del Fuoco, con modeste oscillazioni della posizione delle bocche effusive tra 500 e 600 m s.l.m.
3. L’evento esplosivo del 5 aprile 2003. E’ il parossisma più energetico
verificatosi a Stromboli negli ultimi cinquant’anni. Durante l’esplosione è stata emessa, insieme a scorie ricche in cristalli, una ingente quantità di
pomici fortemente mescolate con frammenti di materiale ricco in cristalli che hanno ricoperto la parte sommitale del vulcano, sopra a quota 700 metri, ed hanno raggiunto la costa nella zona di Punta Lena. Blocchi fino ad 1 metro di dimensione sono caduti sul paese di Ginostra. Questa eruzione non ha prodotto perturbazioni nell’attività effusiva, che è ripresa subito dopo (dopo un’ora e mezza circa), senza sostanziali variazioni del tasso effusivo.
4. L’attività esplosiva ai crateri, assente dall’inizio dell’eruzione, riprende il
giorno 11 maggio.
6.4. Possibili meccanismi all’origine delle variazioni petrochimiche.
Le eruzioni più violente a Stromboli sono associate alla rapida risalita di magma profondo, ricco in volatili e povero in cristalli, che viene emesso sotto forma di pomice [Métrich et al., 2001]. Questo magma primitivo ha una composizione leggermente meno evoluta del magma ricco in cristalli, che si evidenzia principalmente dal minor contenuto degli elementi in traccia incompatibili quali Ba, Rb, La, Th ecc... E’ difficile ottenere una analisi di roccia totale rappresentativa di una pomice “pura”, a causa dei forti fenomeni di mingling che sono sempre osservati nei frammenti pomice, che si verificano durante la risalita del magma profondo attraverso il corpo superficiale, ricco in cristalli, che risiede probabilmente all’interno del cono vulcanico [Landi et al., 2004]. Nonostante i fenomeni di mescolamento le pomici hanno valori più bassi di Th e Rb (Fig.6.5). E’ possibile che porzioni di magma profondo, entrato nel sistema superficiale durante l’eruzione del 5 aprile, vi siano rimaste inducendo una perturbazione
degli elementi in traccia dei campioni di aprile e maggio (ammesso che siano reali, e non dovute all’errore analitico) possono essere dovute ad un processo di mescolamento con il magma più primitivo.
Fig.6.5:Confronto tra le composizioni chimiche delle lave e delle pomici. pomice emessa nell’agosto del 1998 (frammento poco mescolato); pomice fortemente mescolata emessa il 5 aprile 2003.
Si deve comunque concludere che la quantità di magma profondo che è entrato all’interno del sistema superficiale deve essere molto piccola per produrre una variazione così poco significativa, che di fatto non comporta nessun disequilibrio nella composizione delle fasi minerali e del vetro di pasta di fondo. L’omogeneità del vetro del campione del 14 aprile, e le caratteristiche petrografiche e mineralogiche invariate rispetto a quelle dei campioni precedenti, conferma l’ipotesi, già proposta in letteratura [Landi et al. 2004], che i fenomeni di mescolamento sono molto rapidi ed efficienti, tanto da riportare il sistema in condizioni di equilibrio in brevissimo tempo.
Le variazioni composizionali dei bordi dei plagioclasi potrebbero essere dovute ad un maggior degassamento del vulcano, e quindi ad una diminuzione del
10 11 12 13 14 15 16 N ov /1 N ov /1 8 D ec /5 D ec /2 3 Ja n/ 9 Ja n/ 27 Fe b/ 13 M ar /2 M ar /2 0 A pr /6 A pr /2 4 M ay /1 1 M ay /2 8 Ju n/ 15 Ju l/2 Ju l/2 0 Th Pomice 28 agosto 1998 Pomice 5aprile 2003
contenuto di H2O disciolta nel magma che sposta la composizione dei plagioclasi
verso termini più ricchi in sodio. Questa ipotesi non sembra però compatibile con il livello di degassamento del vulcano che rimane sostanzialmente costante nel tempo.
Le variazioni della composizione del plagioclasio sono anche associate ad una piccola variazione della composizione dei vetri di pasta di fondo, più evoluti nei campioni con plagioclasio più sodico (es. STR140403). E’ possibile che queste variazioni siano associate ad una maggiore cristallinità (crescita più pronunciata dei bordi dei fenocristalli) dei campioni con i bordi dei plagioclasi più sodici. Prove di frazionamento fatte con calcoli di bilancio di massa suggeriscono un grado di cristallinità più alto di 3-4% nel campione del 14 aprile (CaO/Al2O3=0.44) rispetto al campione con vetro meno evoluto STR060303 (CaO/Al2O3=0.46). STR140403 STR060303 wt.% vol% wt.% vol% Liq 43,9 50,95 47,1 54,18 pl 33,4 33,39 31,5 31,17 cpx 13,0 10,54 12,5 9,98 ol 9,8 5,12 9,0 4,66 ΣΣΣΣr2 2,75 2,57
Fig.6.6: Risultati delle prove di frazionamento. Composizione iniziale: roccia totale. Composizione finale: vetro di pasta di fondo. Fasi minerali sottratte: pl An70; cpx Fs13; olFo72. ΣΣΣΣr2 =sommatoria dei quadrati dei residui (il residuo è la
differenza tra composizione del vetro calcolata e misurata)
Una maggiore crescita dei fenocristalli implica una più lunga permanenza del magma nella parte più superficiale dei condotti, probabilmente dovuta ad un basso tasso effusivo. I campioni che sviluppano bordi meno anortitici sono infatti associati a momenti in cui il tasso effusivo era piuttosto basso, ad esempio la
Gli andamenti delle pendenze della CSD non sembrano influenzati dall’esplosione del 5 aprile, ma piuttosto collegati ad una diminuzione del tasso effusivo. Un maggior tempo di residenza ( ) può essere infatti responsabile della diminuzione della pendenza -1/G , dove G è la velocità di crescita dei cristalli.
