STUDI PRECEDENTI
SUL SISTEMA MAGMATICO
E SCOPO DEL LAVORO
3.1) L’EVOLUZIONE DEL SISTEMA MAGMATICO
I prodotti che costituiscono l’isola di Vulcano appartengono alla serie shoshonitica (Keller,
1980) e variano da basalti a rioliti. Per spiegare questa serie, alcuni autori hanno chiamato in
causa processi più o meno complessi di cristallizzazione frazionata. Per Barberi et al.(1974) le rioliti rappresenterebbero i differenziati finali della serie shoshonitica; Castellet y Ballarà
et al. (1982) invece invocano meccanismi più complessi di frazionamento di liquidi intermedi
in un sistema aperto per H2O e alcali; infine Ellam et al. (1988) e Ellam e Harmon, (1990) hanno anche ipotizzato processi di assimilazione crostale oltre ad eterogeneità a livello della sorgente mantellica per interpretare le variazioni geochimiche dei prodotti di Vulcano.
Un lavoro molto completo è quello di De Astis et al. (1997) che, utilizzando dati petrologici, geochimici, vulcanologici e stratigrafici, hanno sviluppato un modello sull’evoluzione del sistema di alimentazione di Vulcano.
• Vulcano Primordiale e Piano Caldera (120-20 ka): magmi HKCA/SHO (*); reservoir profondo con evoluzione legata a processi RAFC (refilling, assimilating, fractioning, crystallizing)
• Lentia Complex e magmi contemporanei a collasso della caldera della Fossa (24-15 ka): magmi da HKCA a SHO/KS; presenza di una camera magmatica zonata (rioliti-trachiti) in cui i magmi meno evoluti possono evolvere per cristallizzazione frazionata (FC).
• Magmi post-calderici pre-La Fossa (15-8 ka): presenza di due sub-sistemi: una camera magmatica profonda simile a quello del Vulcano Primordiale e una serie di serbatoi superficiali di piccola taglia in cui i magmi
più mafici possono mescolarsi con quelli più evoluti
• Magmi de La Fossa e di Vulcanello (6 ka – 1890 d.C.): La Fossa è caratterizzata inizialmente da magmi mafici-intermedi e poi da magmi intermedi-felsici (SHO-KS) mentre Vulcanello è caratterizzato solo da magmi mafici (KS). I processi evolutivi a La Fossa sono stati molto complessi e
includono FC, AFC (assimilating,
fractioning, crystallizing) e mescolamento in un sistema costituito da due sub-sistemi: una piccola camera magmatica superficiale (in cui evolvono magmi felsici) e una più profonda (caratterizzata da magmi mafici). La camera profonda, secondo questa interpretazione, non solo alimenterebbe la camera superficiale ma anche Vulcanello. Anche Gioncada (1997) studia l’evoluzione del sistema magmatico di Vulcano negli ultimi 50 ka e mette in evidenza il fatto che l’attività de La Fossa è stata caratterizzata da
un’alternanza di periodi in cui vengono emessi essenzialmente magmi latitici relativamente omogenei, con periodi in cui i prodotti sono prevalentemente riolitici mescolati in vario grado con latiti. In accordo con De Astis et al. (1997), Gioncada (1997) sottolinea inoltre la presenza di un sistema magmatico a due livelli: uno profondo in cui arrivano magmi basaltici e si differenziano fino a composizioni shoshonitico-latitiche, uno più superficiale nel quale i magmi shoshonitico-latitici si differenziano generando trachiti e rioliti. In tale sistema è attivo quindi un processo ripetitivo di generazione di rioliti nel sistema superficiale, formato da sacche probabilmente dicchiformi, a limitata volumetria, ed eruzione delle stesse per innesco legato all’arrivo di magmi dal sistema più profondo.
Figura 3.1. Schema rappresentativo del sistema di alimentazione dell’isola di Vulcano in passato (a sinistra, Vulcano Primordiale e Piano) e in periodi recenti (a destra, La Fossa e Vulcanello). (da De Astis et al., 1997)
* Definizione sigle utilizzate in questo capitolo:
• HKCA: serie calcalcalina alta in potassio
• SHO: serie shoshonitica
La tabella 3.1 mostra le composizioni dei prodotti eruttati da La Fossa (dati da Gioncada, 1997) e evidenzia quanto espresso precedentemente in cui esistono periodi con emissione di magmi latitici (Punte Nere, Tufi Varicolori, pre-Pietre Cotte, Forgia Vecchia 2) ed altri con emissione di magmi riolitici con inclusi latitici (Palizzi, Commenda, Pietre Cotte, Eruzioni 1773-1890).
3.2) IL SISTEMA MAGMATICO NELL’ ERUZIONE ‘88-‘90:
INTERPRETAZIONI E PROBLEMATICHE
L’eruzione del 1888-1890 è un evento importante nella storia eruttiva dell’isola sia perché si tratta dell’ultima eruzione avvenuta sia per una serie di altri motivi:
• a differenza di altri eventi eruttivi non è chiusa da colate laviche ma da una fase caratterizzata da prodotti “nuovi” rispetto alla storia eruttiva dell’isola: le “bombe a crosta di pane”
• i prodotti di questa fase finale sono caratterizzati dalla presenza di abbondanti inclusi grigiastri a scala macroscopica olocristallini che raggiungono anche i 20 cm di dimensioni
• la sequenza di fenomeni ha definito un modello per una tipologia di eruzione detta “Vulcaniana”
La particolarità dell’evento eruttivo ha quindi catalizzato l’interesse degli studiosi nel corso degli anni. Mercalli (1891), come è stato descritto nel capitolo 2 ed in appendice 2, ha
Tabella 3.1 COMPOSIZIONI DE LA FOSSA (dati da Gioncada, 1997)
SUCCESSIONI Fase Eruttiva SHOSHONITE LATITE TRACHITE RIOLITE
Punte Nere x x x
Tufi Varicolori x x x
Palizzi # x , + x
Commenda # x
Cratere Attuale pre-Pietre Cotte x
Cratere Attuale Forgia Vecchia 2 x
Cratere Attuale Pietre Cotte # x
Cratere Attuale Esplosioni 1773-1876 # x
Cratere Attuale Eruzione 1888-1890 # x , + x
osservato l’evento ed è stato il primo a fornire una descrizione delle esplosioni e dei prodotti da un punto di vista macroscopico, petrografico e chimico. Egli ritiene che il magma che ha caratterizzato l’eruzione ’88-’90 sia lo stesso eruttato durante l’evento di Pietre Cotte; inoltre interpreta gli tutti inclusi presenti (anche quelli grigio-vinato) come frammenti di lave antiche. Nel suo studio sull’evoluzione magmatologica dell’isola, Keller (1980) tratta anche l’eruzione 1888-1890 ed in particolare il tema delle “bombe a crosta di pane” mettendo in evidenza le seguenti considerazioni:
• la forma angolare suggerisce un interpretazione delle bombe come frammenti di vecchie rocce
• alcune bombe mostrano tessiture relitte di piroclastiti schiacciate e di rioliti con tessiture di flusso simili a quelle di Lentia
• è chiara la transizione presente tra le bombe ed i blocchi angolosi non pomicei interpretati precedentemente da tutti gli autori come frammenti di rocce più vecchie
• l’espansione delle bombe è avvenuta dopo l’impatto al suolo
• frequentemente la struttura della crosta vetrosa non può essere spiegata da quenching ma solo da fusione esterna
• le analisi chimiche mostrano una notevole variazione nella composizione dei prodotti L’insieme delle osservazioni precedenti, secondo Keller (1980) suggerirebbe un origine non juvenile delle bombe ma il fatto che esse fossero blocchi di materiale vulcanico più vecchio riscaldato fino a uno stato viscoso.
Più recentemente alcuni autori hanno ipotizzato per l’eruzione 1888-1890 processi di mescolamento (Gurrieri et al. 1991; De Fino et al. 1991; Clocchiatti 1994) mettendo in evidenza la presenza di eterogeneità di composizione all’interno dei singoli episodi eruttivi, ritenendo che ciò fosse legato all’esistenza di un sistema magmatico zonato. In particolare secondo De Fino et al. (1991) il processo di mescolamento sarebbe avvenuto tra un magma riolitico (simile a quello emesso durante l’eruzione di Pietre Cotte) ed uno trachitico con formazione di un magma ibrido che avrebbe caratterizzato la parte medio-finale dell’eruzione: secondo tale ipotesi la parte iniziale sarebbe caratterizzata invece dall’emissione dell’end- member trachitico mentre l’end-member riolitico non verrebbe eruttato. Per quanto riguarda la geometria del sistema magmatico Gurrieri et al. (1991) ipotizzano, in uno studio petrologico delle piroclastici recenti di La Fossa e Vulcanello, l’esistenza di una camera magmatica superficiale a PH2O=0,5-1 kbar, zonata da trachiti a rioliti, e di una più profonda a PH2O=1-1,5 kbar, probabilmente connessa a quella superiore, nella quale evolvono i magmi intermedi.
Il lavoro più completo e recente riguardo l’eruzione 1888-1890 è quello di Clocchiatti et al.
(1994) che ha lo scopo di capire il sistema magmatico e i meccanismi eruttivi de La Fossa
durante l’evento eruttivo attraverso un’analisi composizionale dei prodotti emessi, l’analisi dei vari componenti (litici e juvenili), l’analisi EDS sui clasti litici, analisi di geochimica isotopica, di composizione chimica, contenuto in volatili e temperatura degli inclusi. Gli autori propongono che l’apertura dell’eruzione avvenga con un evento freatomagmatico nel quale il sistema idrotermale – fumarolico interagisce con una camera magmatica piccola e superficiale. Il materiale emesso avrebbe un’iniziale composizione riolitica, una successiva trachitica-latitica e una finale riolitica con emissione di bombe a crosta di pane e blocchi. Inoltre alla luce dei risultati di analisi chimica, composizionale e geochimica essi concludono:
• esistono magmi mafici rappresentati da latiti con inclusioni simili a quelle delle latiti emesse durante il ciclo delle Pietre Cotte
• ci sono due sottoinsiemi magmatici rappresentati da latiti e rioliti
• esistono trachiti originate per mixing tra latiti e rioliti
• ci sono eventi di mingling sin-eruttivi durante i maggiori eventi esplosivi
• ci sono temperature alte e relativamente omogenee che caratterizzano i magmi nella camera magmatica, in accordo con il basso contenuto in volatili
• i fluidi e gli inclusi suggeriscono la presenza di una camera magmatica superficiale a circa 1500-2000 m di profondità
3.3) SCOPO DEL LAVORO
Come si può evincere dalle righe precedenti, intorno all’eruzione ’88-’90 si è creato un forte dibattito e una visione non univoca del problema. Questo studio nasce quindi nell’ottica di fornire un contributo alla risoluzione di tale problematica attraverso lo studio dei prodotti che hanno caratterizzato la fase delle “bombe a crosta di pane” cercando di inserirli, almeno da un punto di vista petrologico, nel quadro dell’intera eruzione 1888-1890.
Per riuscire a contestualizzare i dati ottenuti nell’intero evento eruttivo è stato necessario il confronto continuo con il lavoro di tesi di Letizia Bianchi (*) (2008). Infatti tale lavoro è stato volto ad identificare e documentare (da un punto di vista stratigrafico, fisico e composizionale) i prodotti emessi nell’eruzione 1888-1890 per ricostruire l’andamento eruttivo desunto dai depositi e di metterlo a confronto con i dati di cronaca con lo scopo di
riconsiderare l’effettiva dinamica delle esplosioni vulcaniane. In particolare L. Bianchi ha identificato nella successione stratigrafica 6 livelli di lapilli ad intervalli semiregolari (IUV 1-6, salendo nella successione stratigrafica) da cui ha selezionato campioni per studio petrografico ed analisi chimica XRF.
3.4) RIEPILOGO CAPITOLO
Interpretazioni sull’evoluzione del sistema magmatico (120 Ka – 1888 D.C.):
la presenza dei liquidi più evoluti è spiegata con processi di cristallizzazione frazionata più o meno complessi (Barberi et al., 1974; Castellet y Ballarà et al., 1982) accompagnati da processi di assimilazione crostale (Ellam et al. 1988; Ellam e Harmon, 1990);
Il cono de “La Fossa” è caratterizzato dalla presenza di un sistema magmatico a due stadi: uno profondo in cui arrivano magmi basaltici e si differenziano fino a composizioni shoshonitico-latitiche, ed uno più superficiale nel quale i magmi shoshonitico-latitici si differenziano generando trachiti e rioliti (De Astis et al., 1997; Gioncada, 1997).
Studi precedenti circa l’eruzione del 1888-1890:
Mercalli (1891) ritiene che il magma che ha caratterizzato l’eruzione ’88-’90 sia lo stesso eruttato durante l’evento di Pietre Cotte; inoltre interpreta tutti gli inclusi presenti come frammenti di lave antiche.
Keller (1980) suggerisce che le bombe a crosta di pane fossero blocchi di materiale vulcanico più vecchio riscaldato fino ad uno stato viscoso.
De Fino et al. (1991) ipotizzano un processo di mixing tra un magma riolitico e uno trachitico
Clocchiatti et al. (1994) ipotizzano un processo di mixing pre-eruttivo tra latiti e rioliti (con formazione di trachiti) e di mingling sin-eruttivo
Scopo del lavoro:
studio dei prodotti che hanno caratterizzato la fase delle “bombe a crosta di pane” per dare un contributo alla comprensione delle dinamiche legate alle eruzione 1888-1890. Per riuscire a contestualizzare i dati ottenuti nell’intero evento eruttivo è stato necessario il confronto continuo con il lavoro di tesi di Letizia Bianchi (2008).
