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SICILIA - 1
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ITINERARIO

Edu-Geo - ESCURSIONE SICILIA - 1

UN’ISOLA VULCANICA CHE NASCE
TRA ACQUA E FUOCO (130.000 anni fa - Presente)
Isola di Vulcano (Isole Eolie, Mar Tirreno meridionale)

Francesca Forni, Federico Lucchi e Claudio Antonio Tranne
(con la coll. di Piermaria Luigi Rossi)

Università di Bologna
Dipartimento di Scienze della Terra e Geologico-Ambientali


2008

francesca.forni@unibo.it
federico.lucchi@unibo.it
claudio.tranne@unibo.it

 
 
     
 
SINTESI DEI CONTENUTI

Questa escursione è un viaggio a ritroso nel tempo in cui vengono osservate le tracce delle varie fasi di emersione e crescita di un vulcano. Inoltre il fatto che l’isola di Vulcano sia ancora attiva consente di osservare direttamente le manifestazioni tipiche dei periodi di quiescenza.


PRIMO STADIO
Nascita di un’isola vulcanica

Vulcanello è un edificio vulcanico emerso negli ultimi 2000 anni nel tratto di mare tra Vulcano e l’isola di Lipari. La sua emersione, archetipo dei processi di progressiva emersione delle isole vulcaniche, avviene per effetto della interazione tra i processi vulcanici e la contrastante erosione marina.

Inizialmente, l’attività vulcanica ha luogo, con carattere effusivo, al di sotto del livello del mare e determina la messa in posto di grandi volumi di depositi vulcanici peculiari detti “lave a pillow” (Fig.1 A). Questi edificano un vulcano sottomarino che determina una progressiva riduzione della profondità dell’acqua nel punto in cui avviene l’eruzione.
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Fig. 1 - Schema evolutivo della nascita di una isola vulcanica come risultato della competizione tra attività vulcanica ed erosione marina: A) stadio sottomarino; B) stadio di acqua bassa; C) stadio subaereo.


Quando l’eruzione avviene in prossimità del livello del mare (poche decine di metri di profondità; Fig.1 B) si innescano processi di interazione acqua-magma con connotazione esplosiva (attività idromagmatica) che determinano la costruzione di un cono di piroclastiti emerso alto circa 100 m.

La costruzione del cono, isola il condotto magmatico dal contatto con l’acqua esterna e determina l’interruzione dei processi esplosivi (Fig.1 C). Si ha quindi la successiva effusione di numerose colate laviche che si espandono radialmente dal cono a formare un “plateau” lavico di diametro complessivo di 1.5 km.

Esso protegge il cono di piroclastiti dall’erosione marina che potrebbe rapidamente distruggerlo (così come avviene lungo la costa orientale) preservandone la morfologia e stabilizzando l’isola vulcanica (Sosta 1 - Istmo di Vulcanello).

Nel caso di Vulcanello, l’isola, originariamente separata da Vulcano, è ora collegata da un istmo costituitosi nel tempo per effetto del rimaneggiamento di depositi vulcanici.

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SECONDO STADIO
Costruzione di uno stratocono

Lo stratocono di La Fossa di Vulcano è un edificio vulcanico costruito negli ultimi 6000 anni attraverso la successione di differenti eruzioni esplosive ed effusive che si manifestano nella sovrapposizione di colate laviche e piroclastiti.

Le colate laviche sono estrusioni di magma caldo e fluido che possono avere morfologia e spessore molto differente in funzione della composizione del magma. Le colate possono essere sottili e molto fluide come nel caso di vulcani basaltici (ad esempio il plateau di Vulcanello) oppure spesse e tozze come nel caso della colata riolitica di Pietre Cotte (Sosta 2 - Pietre Cotte).

I depositi piroclastici stratificati (Sosta 3 - risalita al cono) del cono di La Fossa sono il risultato di eruzioni esplosive idromagmatiche che generano correnti piroclastiche turbolente. Queste sono nubi di frammenti solidi e gas che scorrono ad elevata velocità lungo i fianchi del cono lasciando un deposito fatto di strati successivi di materiale vulcanico frammentato .

TERZO STADIO
Distruzione di un vulcano: le caldere

I bordi di caldera visibili verso sud e ovest (Sosta 2 - Pietre Cotte e successive) appartengono alla cosiddetta Caldera della Fossa formatasi in più episodi tra 80-000 e 8.000 anni fa. Le caldere sono strutture di collasso che possono provocare la distruzione di un vulcano nel corso della sua crescita. In questo caso, la Caldera della Fossa, unitamente alla più antica Caldera del Piano, ha determinato la progressiva distruzione di un ampio stratocono, detto Paleo-Vulcano, edificato tra 130.000 e 100.000 anni fa, la cui altezza doveva essere maggiore del cono di La Fossa (Figg. 2a,b,c).

Fig. 2 - Descrizione schematica dei principali stadi evolutivi dell’isola di Vulcano: A) costruzione dello stratocono di Paleo-Vulcano (tra 130 e 100.000 anni fa); B) Caldera del Piano (circa 100.000 anni fa); C) Caldera della Fossa (circa 80.000 anni fa); D) Costruzione dello stratocono di La Fossa (a partire da 6.000 anni fa), all’interno della depressione morfologica connessa alle due caldere.


QUARTO STADIO
Rinascita del vulcano


Le depressioni di caldera condizionano l’evoluzione geologica di un vulcano poiché rappresentano un’area di risalita preferenziale dei magmi di neo-formazione. Ciò si evidenzia a Vulcano nell’assetto del settore settentrionale dell’isola dove il cono di La Fossa (Fig. 2D) emerge al centro della vasta area morfologicamente ribassata che rappresenta la testimonianza della Caldera della Fossa (Sosta 4 - bordo craterico esterno).


QUINTO STADIO
Attività vulcanica recente


Il cono di La Fossa è uno dei due vulcani attivi alle Isole Eolie. L’ultima eruzione è avvenuta nel 1888-90 ed ha determinato la costruzione della parte sommitale del cono (Sosta 5 - bordo craterico interno e Sosta 6 - cima di La Fossa) all’interno di un più ampio cratere edificatosi negli ultimi 3000 anni. L’eruzione, eponimo dell’attività “vulcaniana”, si caratterizzò per la formazione di “onde di pressione” (capaci di rompere vetri anche sull’isola di Lipari a distanza di qualche km), per il lancio di blocchi di materiale lavico di aspetto peculiare detti “bombe a crosta di pane”, di dimensioni anche metriche (Sosta 4), e per la formazione di correnti piroclastiche turbolente e/o dense .


SESTO STADIO
Attività vulcanica attuale


Attualmente il cono di La Fossa è in stato di quiescenza ma non estinto. La sua vitalità è testimoniata dalla presenza di un vasto campo fumarolico (Sosta 7 - fumarole) sul bordo nord-orientale del cratere e all’interno dello stesso. I gas fumarolici hanno composizioni e temperature (da 250 a 600 ° C) che evidenziano la presenza di un sistema magmatico attivo (Fig. 3). Esse sono monitorate per verificare le condizioni della possibile ripresa dell’attività vulcanica. Manifestazioni fumaroliche di bassa temperatura (100 ° C) sotto forma di gas gorgoglianti sono presenti anche a nord del Porto di Levante, in prossimità della spiaggia ed anche nei primi metri d’acqua .

Fig. 3 - Veduta del campo fumarolico lungo il bordo orientale del cratere della Fossa di Vulcano.


SETTIMO STADIO
Valutazione del rischio vulcanico


Lo studio dei depositi vulcanici originatisi durante le ultime fasi di attività del cono di La Fossa consente di valutare il rischio vulcanico, cioè gli effetti che una possibile ripresa dell’attività vulcanica potrebbe causare sugli abitati dell’isola di Vulcano. In tal senso, viene definita l’eruzione massima attesa, cioè quella dotata del maggior potenziale di distruzione in modo che possano essere valutate le possibili contromisure a partire dal caso più “problematico”. Nel caso del cono di La Fossa, l’eruzione massima attesa è immaginata con caratteristiche simili a quelle delle eruzioni degli ultimi 3000 anni, caratterizzate da lancio di blocchi e dallo sviluppo di correnti piroclastiche turbolente capaci di provocare distruzione nel vicino abitato di Vulcano Porto e, molto limitatamente, nella zona de il Piano.

 
 


 
 
Fig. 1







 
Fig. 2



























 
Fig. 3













     
 
PERCORSO

L’itinerario è descritto a partire da Vulcano Porto, allo scalo dall’aliscafo-nave che conduce all’isola. Tempo complessivo 7 h (escluso il trasferimento all’isola) + Sosta ristoro 1 h.






Fig. 4 - Foto aerea dell’isola di Vulcano dove sono indicate la traccia dell’itinerario proposto e la posizione dei punti di sosta.

 
   
 
Fig. 4
     
 
Soste e spostamenti

Trasferimento Messina o Mìlazzo - Vulcano (Isole Eolie) (durata: 1 h, in aliscafo da Milazzo; 2 h, in nave da Milazzo o in aliscafo da Messina). Il tragitto ha spese variabili e si consiglia comunque di prenotare nel caso di gruppi numerosi (20 o più studenti). .

SOSTA 1 - Istmo di Vulcanello
(durata: 1 h, a piedi, compreso lo spostamento da Vulcano Porto). Dallo scalo degli aliscafi, prendere verso nord nella direzione della spiaggia di Porto di Levante, costeggiando la pozza di fango ed i rilievi dei Faraglioni (Fig. 4). Distanza dal Porto di Vulcano: circa 400-500 metri.

Vulcanello, esempio della nascita di un’isola vulcanica

Vulcanello emerge dai fondali marini negli ultimi 2.000 anni in seguito all’accumulo di prodotti vulcanici eruttati nel corso di diverse eruzioni, l’ultima delle quali risale al 1625 A.D. Inizialmente isolato da Vulcano, esso è attualmente collegato da un’istmo sabbioso (sul quale avviene la sosta) formato da materiale vulcanico rimaneggiato dalle correnti marine. Vulcanello rappresenta quindi un esempio ideale per comprendere i fenomeni che portano alla nascita di una nuova isola di origine vulcanica, ed è quindi il primo passo per la comprensione della storia di un vulcano.

Vulcanello è costituito da un cono composito di piroclastiti derivante dalla sovrapposizione di tre piccoli coni allineati. Dal più antico di questi, fuoriescono a più riprese colate laviche sottili e fluide che si interdigitano e sovrappongono fino a costituire un vasto campo lavico detto plateau (Fig. 5). Le colate laviche del plateau, più resistenti in confronto ai depositi piroclastici, hanno lo scopo fondamentale di proteggere l’edificio dai processi di erosione marina (Fig. 6) e la loro effusione rappresenta lo step fondamentale nel processo di stabilizzazione di una nuova isola vulcanica.


Fig. 5 - Veduta panoramica del promontorio di Vulcanello (dalla cima del cono di La Fossa) dove si evidenziano la morfologia sub-pianeggiante del plateau lavico ed il rilievo del cono di piroclastiti da cui le colate fuoriescono. Sullo sfondo, i profili delle isole di Salina, Lipari e Panarea.



Fig. 6 - Sezione del promontorio di Vulcanello, dove si osservano le colate laviche (b) che fuoriescono dal cono di piroclastiti (a) proteggendolo dalla erosione marina.





Spunti didattici


Orientamento sulla carta topografica e identificazione del punto di sosta;
Individuazione dei coni vulcanici e del plateau lavico in base al confronto tra morfologia reale e sua rappresentazione sulla carta geologica (attraverso campismo e simboli);
Osservazione del contrasto morfologico tra il plateau lavico sub-pianeggiante e il rilievo dei coni di piroclastiti (Fig. 5): identificazione della distribuzione quasi radiale del plateau a protezione degli stessi coni;
Osservazione di dettaglio dei caratteri delle colate laviche che costituiscono il plateau (Fig. 7) (individuazione delle singole colate laviche, spessore delle colate, colore della roccia, aspetto della superficie, presenza di bolle…) e confronto virtuale con colate di aspetto simile (ad esempio quelle delle Hawaii);
Verifica della differenza di aspetto tra le colate laviche del plateau ed i depositi sabbiosi che costituiscono l’istmo fino ad individuare la morfologia a sé stante dell’”isola” di Vulcanello.




Fig. 7 - Dettaglio della morfologia delle colate laviche che costituiscono il plateau di Vulcanello (come fattore di scala, la sommità del plateau è a quota di circa 20 m slm).
 
 
 

















 
Fig. 5




 
Fig. 6











 
Fig. 7
     
 
Spostamento Istmo di Vulcanello – Pietre Cotte

(durata: 35’, a piedi). Lo spostamento avviene sulle strade asfaltate che attraversano l’abitato di Vulcano Porto (Fig. 4). E’ possibile approfittare di questo tragitto per approvvigionarsi di vettovaglie e bevande prima della salita al cono di La Fossa (nel caso, tenere conto di 30’ aggiuntivi).
A tal proposito è forse utile ricordare che nelle soste successive alla prima l’itinerario si svolge lungo un sentiero in larga parte esposto agli agenti atmosferici e distante da punti di ristoro. Considerando inoltre che l’escursione è meglio fruibile nei mesi caldi, si consiglia una dotazione minima di un litro di acqua a persona e, forti di una esperienza decennale, si suggerisce di dotarsi di cibi poco saporiti e tendenzialmente non salati per evitare che le necessità idriche possano essere esuberanti la propria dotazione.

Spostamento Pietre Cotte – Sentiero quota 220 m

(durata: 40’, a piedi). Lo spostamento avviene lungo il primo tratto del sentiero che conduce alla cima del cono di La Fossa che si articola lungo depositi piroclastici incoerenti sdrucciolevoli che rendono la salita faticosa e poco agevole. In corrispondenza della prima curva a gomito, a quota 70 m, si incontra il chiosco dove viene richiesto il pedaggio per la salita (3 euro nel 2006, ma soggetto a repentini aumenti inflattivi).
All’inizio del sentiero è ancora possibile reperire generi di conforto, ma è utile ricordare che da qui in poi mancano punti di ristoro.



 
   
     
 
Sosta 2 – Pietre Cotte (piede del cono di La Fossa)

(durata: 30’).


Sosta 2a - Caratteristiche morfologiche della colata lavica di Pietre Cotte e dello stratocono di La Fossa

La sosta è effettuata al piede del cono di La Fossa (Fig. 4), interamente costruito negli ultimi 6.000 anni da prodotti vulcanici emessi durante differenti eruzioni esplosive ed effusive. In questo senso, si tratta di un tipico stratocono, cioè un edificio vulcanico costituito dalla sovrapposizione di “strati” di piroclastiti e colate laviche. Nel nostro viaggio, la costruzione di uno stratocono rappresenta il secondo step nella naturale evoluzione di una isola vulcanica.
Il versante nord-occidentale del cono, osservabile dal punto di sosta, è prevalentemente costituito da depositi piroclastici. Al piede del versante è però visibile la testata della tozza colata di Pietre Cotte che scende dal cratere sommitale in seguito alla eruzione effusiva del 1739 A.D (Fig. 8).
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Fig. 8 - Veduta del fianco nord-occidentale del cono di La Fossa con la traccia del sentiero verso la cima che costeggia la morfologia tozza della colata di Pietre Cotte.




Spunti didattici

Osservazione della peculiare morfologia conica dello stratocono. Confronto virtuale con altri edifici vulcanici e verifica di similitudini (con il Vesuvio e lo Stromboli) e differenze (ad es. con l’Etna, caratterizzato da dimensioni maggiori, forma più irregolare e pendenza dei versanti inferiore). Descrizione della peculiare morfologia tozza e rilevata della colata di Pietre Cotte a confronto con la ben nota colata riolitica di Rocche Rosse a Lipari (Fig. 9). Confronto tra la morfologia delle suddette colate e quella differente delle colate laviche di Vulcanello.



Fig. 9 - Colata di Rocche Rosse a Lipari, didattico esempio di colata lavica a composizione riolitica: essa si caratterizza per elevato spessore e superficie irregolare e frastagliata.

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Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
Stimolare negli studenti la curiosità del capire il perché le colate e gli edifici vulcanici hanno morfologie così differenti, pur essendo riferiti tutti a processi simili.

CAUSA – I magmi hanno composizione chimica differente in relazione ai processi che ne determinano la genesi nelle camere magmatiche sub-superficiali. Per semplificare, possono essere distinti due end-member: 1) magmi evoluti (a causa di prolungato stazionamento nelle camere magmatiche prima di essere eruttati) con composizione ricca in silice, potassio e alluminio; 2) magmi primitivi (senza prolungato stazionamento in camera magmatica) poveri in silice ed arricchiti in ferro e magnesio.

EFFETTO – I magmi evoluti hanno più elevato grado di polimerizzazione (per la organizzazione molecolare degli elementi chimici costituenti) e, per questo, più alta viscosità rispetto ai magmi primitivi. Quindi, al momento dell’effusione in superficie, i magmi evoluti hanno minore mobilità (incontrano maggiore resistenza interna al movimento) e formano colate tozze, spesse e con superficie scabrosa (ad es. colata di Pietre Cotte o di Rocche Rosse; Fig. 9), mentre i magmi primitivi, più fluidi, danno origine a colate sottili e a maggior sviluppo areale (ad es. colate di Vulcanello). Allo stesso modo, magmi evoluti tenderanno a formare edifici vulcanici conici e con elevata pendenza dei versanti (come il cono di La Fossa, il Vesuvio, lo Stromboli e i vulcani andini e della cintura circum-pacifica), mentre magmi primitivi daranno edifici a basso rilievo topografico con pendii dolci (come Vulcanello, l’Etna e i vulcani a scudo hawaiiani).


Sosta 2b - Morfologia della caldera di La Fossa

Volgendo lo sguardo verso ovest, si stagliano le pareti verticali che delimitano la depressione morfologica sub-circolare della Caldera della Fossa (diametro oltre 2.5 km)(Fig. 10). Si tratta di una struttura di collasso vulcano-tettonico che è avvenuta in più fasi nell’intervallo temporale tra 80.000 e 8.000 anni fa. Essa ha determinato, unitamente alla più antica Caldera del Piano, il quasi totale smembramento di un originario stratocono, detto Paleo-Vulcano, edificato nel settore meridionale dell’isola. Essa rappresenta nel nostro viaggio un esempio dei processi distruttivi che possono punteggiare la storia evolutiva di un vulcano.
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Fig. 10 - Scorcio del lato occidentale della Caldera della Fossa dove si evince l’andamento arcuato delle pareti verticali che ne delimitano la struttura (a). Sulla sinistra, all’interno della depressione calderica, si nota il profilo del cono di La Fossa (b).



Spunti didattici

Osservazione della morfologia della Caldera e tentativo di ricostruirne nella realtà ed in carta (in rapporto alla scala) la forma completa e le sue dimensioni. Analisi del contrasto morfologico tra la forma “negativa” di forme distruttive come le caldere e della forma “positiva” di forme costruttive come i coni vulcanici (Fig. 10). Ricostruzione virtuale della posizione e della originaria morfologia del cono vulcanico che ha subito il processo di collasso sulla base degli aspetti morfologici relitti .


Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
Ricostruzione dei meccanismi di origine delle caldere (Fig. 11).

CAUSA – Le persistenti eruzioni che determinano nel corso del tempo la costruzione di un edificio vulcanico causano il contemporaneo progressivo svuotamento della camera magmatica ad esso sottostante.

EFFETTO – Lo svuotamento, specie se avviene in tempi geologicamente rapidi, produce una subitanea riduzione della pressione interna che agisce sul tetto della camera magmatica fino a determinare eventualmente la fratturazione delle rocce ed il crollo della struttura. In tal senso, la forma della depressione superficiale ricalca la forma della camera magmatica sottostante.



Fig. 11 - Rappresentazione schematica del processo di formazione delle caldere.


 











 
Fig. 8






 
Fig. 9

































 
Fig. 10


 
Fig. 11


     

 
Spostamento Pietre Cotte – Sentiero quota 220 m

(durata: 45’, a piedi). Lo spostamento avviene lungo il primo tratto del sentiero che conduce alla cima del cono di La Fossa che si articola lungo depositi piroclastici incoerenti sdrucciolevoli che rendono la salita faticosa e poco agevole. In corrispondenza della prima curva a gomito, a quota 70 m, si incontra il chiosco dove viene richiesto il pedaggio per la salita (3 euro nel 2006, ma soggetto a repentini aumenti inflattivi). All’inizio del sentiero è ancora possibile reperire generi di conforto, ma è utile ricordare che da qui in poi mancano punti di ristoro.
 
   
     
 
Sosta 3 - Sentiero di La Fossa, quota 220 m

(durata: 30’). Questa sosta è posizionata circa a metà della salita verso la cima del cono di La Fossa e consente anche di rifiatare (Fig. 4).

Sosta 3a - Caratteri dello stratocono di La Fossa

Lo stratocono di La Fossa è il risultato di eruzioni esplosive successive nell’arco degli ultimi 6.000 anni. In particolare, lungo il primo tratto del sentiero che conduce alla cima del cono, si evidenzia la sovrapposizione di depositi piroclastici con caratteri litologici e strutturali differenti (Fig. 12). Le piroclastiti nere e sciolte su cui si cammina sono riferibili all’attività di lancio e caduta da colonne eruttive formatesi nel corso della eruzione del 1888-90. Esse coprono piroclastiti stratificate coerenti e variamente colorate derivanti da meccanismi deposizionali da flussi piroclastici turbolenti durante eruzioni datate 1.500 anni fa.

Fig. 12 - Dettaglio dei depositi piroclastici a differente colorazione e stratificazione che costituiscono l’ossatura del cono di La Fossa.

Spunti didattici

Confronto tra le differenti litologie e verifica della granulometria, coerenza, vescicolarità dei clasti.


Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
Origine della colorazione dei depositi piroclastici.

CAUSA – I depositi piroclastici in funzione del meccanismo da cui derivano possono avere un differente contenuto d’acqua al momento della deposizione.

EFFETTO – La presenza d’acqua favorisce i processi di ossidazione del vetro vulcanico e quindi lo sviluppo di vivaci colorazioni dal giallo al rosso cremisi (Fig. 12). Nel caso in esame, i depositi neri incoerenti sono pressoché privi di acqua ed hanno una colorazione “primaria”, mentre gli altri hanno un contenuto elevato d’acqua ed assumono vivaci colorazioni “secondarie”, cioè derivate da processi di ossidazione successivi alla deposizione.


Sosta 3b - Origine dei depositi piroclastici da flusso

I depositi varicolori coerenti derivano da meccanismi deposizionali da flusso piroclastico. I flussi piroclastici sono nubi di gas e frammenti solidi (e/o vapore d’acqua) ad elevata temperatura che si muovono lungo i fianchi di un vulcano (simili ad una tempesta di sabbia). Man mano che perdono velocità e capacità di trasporto, i flussi progressivamente depositano i frammenti solidi (Fig. 13). Si formano depositi piroclastici stratificati, dove ciascuno degli strati (o pacchi di strati) rappresenta la testimonianza del passaggio di un singolo impulso di flusso. Gli strati possono essere internamente organizzati in strutture di geometria simile alle dune sabbiose dei deserti derivanti dal processo di trascinamento dei frammenti appena deposti ad opera del flusso.

Fig. 13 - Sezione schematica di una corrente piroclastica.

 
 
 
Fig. 12






















 
Fig. 13
     
 
Spostamento Sentiero quota 220 m - Bordo craterico esterno

(durata: 20’). Si percorre un tratto di sentiero inciso nei depositi piroclastici consolidati e quindi la salita risulta più agevole. Solo in caso di pioggia va posta particolare attenzione perché il terreno che può diventare scivoloso.
 
 
     
 
Sosta 4 - Bordo craterico esterno - quota 260 m

(durata: 30’, senza spostamenti comprese le attività pratiche sul terreno). La sosta è situata in corrispondenza di un ripiano morfologico che dà ampia possibilità di rifiatare al termine del principale tratto di ascesa (Fig. 4).

Prodotti dell’attività vulcanica recente del cono di La Fossa

La sosta è effettuata in corrispondenza del bordo craterico del cono di La Fossa costruito prima delle ultime eruzioni e colmato dai prodotti della eruzione del 1888-90. Si tratta degli stessi depositi incoerenti nerastri incontrati lungo il sentiero di salita, ma sono qui presenti abbondanti blocchi di grandi dimensioni (fino a metriche) per la maggiore vicinanza al punto di lancio. In particolare, molti di questi blocchi presentano una peculiare morfologia esterna con tipiche crepacciature, detta “a crosta di pane” (Fig. 14), e contraddistinguono le eruzioni vulcaniane .

Fig. 14 - Esempio di bomba “a crosta di pane”, caratteristica dell’attività eruttiva detta “vulcaniana".

Fig. 14a - Depositi piroclastici incoerenti ricchi di bombe a crosta di pane sul piano del bordo craterico esterno del cono di La Fossa.



Spunti didattici

Ricerca sul terreno di esempi di “bombe a crosta di pane” ed osservazione della loro peculiare morfologia e struttura .


Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
Origine delle “bombe a crosta di pane”.

CAUSA – I blocchi di lava lanciati dalla bocca eruttiva ancora caldi possono contenere gas intrappolati all’interno della crosta superficiale raffreddatasi al contatto con l’aria.

EFFETTO – L’espansione dei gas dall’interno provoca la fratturazione della superficie esterna del blocco (Fig. 14). Si tratta di una fenomenologia molto simile a quello che coinvolge le pagnotte di pane al cui interno gli agenti lievitanti hanno la stessa funzione dei gas contenuti nei blocchi lavici. La differenza fondamentale è che nel caso delle bombe vulcaniche la crosta si indurisce per effetto del rapido raffreddamento a contatto con l’aria mentre le pagnotte si induriscono esternamente per effetto del rapido riscaldamento.

 
 



 
Fig. 14


 
Fig. 14a


     
 
Spostamento Bordo craterico esterno-Bordo craterico interno

(durata: 10’)
 
   
     
 
Sosta 5 - Bordo craterico interno - quota 280 m

(durata: 35’). La sosta viene effettuata sul bordo del cratere sommitale del cono di La Fossa (Fig. 4). Va precisato che è assolutamente vietato scendere all’interno del cratere a causa di possibili esalazioni di anidride carbonica esiziale per la vita umana, che essendo più pesante dell’aria tende a concentrarsi a livello del terreno e all’interno delle depressioni.

Morfologia del cono sommitale di La Fossa

La sosta è effettuata sul bordo SW del cratere sommitale del cono di La Fossa, edficato nel corso delle eruzioni più recenti (1739 e 1888-90). Dal punto di osservazione è possibile verificare la morfologia del cratere (Fig. 15), le relazioni di discordanza tra i prodotti che ne determinano la costruzione e quelli più antichi e le relazioni di coalescenza tra il cratere ed i crateri costruiti nel corso delle fasi di attività precedenti (Fig. 16).

Fig. 15 - Veduta del cratere principale del cono di La Fossa dal suo bordo nord-occidentale.

Spunti didattici

Osservazione della morfologia del cratere e tentativo di ricostruirne nella realtà ed in carta (in rapporto alla scala) la forma completa e le sue dimensioni. Ricostruzione della morfologia del cratere recente e dei rapporti geometrici con i crateri precedenti (Fig 16).

Sul bordo N del cratere si osserva il campo fumarolico che sarà oggetto della sosta successiva e che testimonia lo stato di quiescenza del vulcano. Le fumarole sono diffuse anche all’interno del cratere dove è vietato scendere per la elevata pericolosità delle esalazioni gassose di anidride carbonica.

Fig. 16 - Dalla cima del cono di La Fossa si osserva il bordo del cratere attuale (a), costruito all’interno di un più ampio e antico cratere, evidenziato da ciò che resta del suo bordo orientale (b).

Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
Pericolosità delle esalazioni gassose ed in particolare di anidride carbonica, uno dei gas più abbondanti all’interno del budget dei gas di origine magmatica.

CAUSA – L’anidride carbonica impedisce la respirazione e la sua pericolosità è notevolmente accresciuta dal fatto che, essendo più pesante dell’aria, tende a concentrarsi a livello del terreno e all’interno delle depressioni (Fig. 15).

EFFETTO – La depressione craterica del cono di La Fossa è sede di una intensa attività fumarolica e rappresenta una ideale area di accumulo di gas “pesanti” come l’anidride carbonica. Inoltre una eventuale ripresa dell’attività vulcanica a Vulcano potrebbe essere caratterizzata dalla emissione di grandi quantità di gas capaci di scorrere radenti al terreno lungo i pendii del cono rappresentando una sorgente di enorme pericolosità per l’abitato di Vulcano Porto che sorge ai piedi del cono di La Fossa.

 
 






 
Fig. 15



 
Fig. 16

 

     
 
Spostamento Bordo craterico interno - Campo fumarolico

(durata: 5’). Per raggiungere la cima di La Fossa si percorre l’ultimo tratto in salita del sentiero che si snoda sul bordo craterico del cono sommitale.
 
   
     
 
Sosta 6 - Campo fumarolico, quota 289 m

(durata: 30’). La sosta va effettuata ai margini del campo di fumarole (Fig. 4), dalle quali vengono emessi gas caldi ed acidi, nocivi per la respirazione (nonché per gli obiettivi delle macchine fotografiche, occhiali e quant’altro). L’attraversamento della zona fumarolica è comunque consentito pur se con tempi rapidi ed eventualmente dotandosi di un fazzoletto da porre sul naso per proteggere le mucose nasali (Fig. 17 A).

Fig. 17 - Particolare del campo fumarolico sul bordo nord-est del cratere attuale di La Fossa (A) e attività di campionamento dei gas nell’ambito del monitoraggio del rischio vulcanico (B).



Sosta 6a - Caratteristiche dell’attività fumarolica testimonianza dello stato di quiescenza del cono di La Fossa

La sosta è effettuata ai margini del campo fumarolico che rappresenta la testimonianza dello stato di quiescenza del cono di La Fossa. Il campo fumarolico è costituito da una serie di fratture da cui fuoriescono gas acidi (H2O>90%, CO2 7-10%, SO2 0,1-1,0%, HCl 0,01-0,2%, HF 1-300 mmoli/mole, H2S, N2 e H2 centinaia di mmoli/mole, O2, CH4, Ar, Ne, He, CO concentrazione inferiore a 1 mmoli/mole) ad elevata temperatura (comprese tra circa 250 e 600°C) che determinano la formazione (per rapido raffreddamento e reazione con l’aria) di incrostazioni di sublimati vari (prevalentemente solfo). I gas fumarolici sono tossici e sono costantemente monitorati nell’ambito della valutazione del rischio (17 B).


Sosta 6b - Criteri di monitoraggio dell’attività vulcanica

A partire dal concetto di rischio vulcanico, uno dei compiti principali dei vulcanologi nelle aree vulcaniche attive è la predisposizione di tecniche di monitoraggio dell’attività vulcanica, finalizzato alla definizione di parametri fisici che siano precursori di una eruzione e possano consentire nei tempi dovuti di mettere in atto gli interventi di gestione pratica delle crisi. I principali metodi di monitoraggio sono quelli di tipo sismico (le eruzioni sono spesso precedute da aumento di attività sismica e da una vibrazione continua del suolo detta “tremore vulcanico”), delle deformazioni (un marcato aumento del tasso di sollevamento del suolo e lo sviluppo di fratture precedono spesso una eruzione) e di tipo geochimico (le eruzioni sono spesso precedute da aumento del flusso e della temperatura dei gas e dalla comparsa di specifiche specie gassose).


Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
I gas come strumenti di monitoraggio geochimico a Vulcano.

CAUSA – I gas fumarolici sono da considerarsi dei collettori di informazioni di processi profondi (Fig. 17 C). Essi rappresentano una miscela di specie gassose di diversa provenienza che possono avere interagito durante l’evoluzione di un vulcano. Almeno una frazione dei componenti gassosi presenti ha origine “magmatica”, cioè proviene dal sistema di alimeantazione sub-superficiale: la componente “magmatica” nello spettro composizionale di una fumarola è evidenziata dalla presenza di gas acidi solubili quali SO2, CO2, HCl e HF. I convogli gassosi di origine magmatica nel loro avvicinamento alla superficie possono interagire variamente con le rocce crostali e soprattutto con il sistema acquifero superficiale (caratterizzato da basse temperatura e pressione e presenza di acque meteoriche e gas atmosferici). Questo tipo di interazione determina lo sviluppo di sistemi “idrotermali” che sono una sorgente di componenti gassosi quali CO2 e H2S e vari composti del metano.

EFFETTO – Il monitoraggio dei gas in superficie, in termini di spettro composizionale, temperatura di emissione e variazioni di questi elementi nel tempo, può consentire di avere informazioni sulla presenza di un sistema magmatico attivo a bassa profondità all’interno di un edificio ed agire come un indicatore precursore dell’attività vulcanica. Nel corso di quasi trent’anni di monitoraggio sono state osservate variazioni molto ampie sia della temperatura che della composizione chimica di tali fumarole. Tale grande variabilità suggerisce che le fumarole del cratere di La Fossa siano alimentate in parte dal sistema magmatico sottostante (o dalle rocce incassanti il medesimo), con scarsa o assente interazione con acqua allo stato liquido, e in parte da completa vaporizzazione di acquiferi laterali salmastri e/o marini. Valori di temperatura particolarmente elevati di 600÷650°C sono stati misurati rispettivamente nel 1925 e nel 1991, accompagnati a significativi incrementi delle frazione di gas direttamente legata al degassamento di una sorgente magmatica la cui profondità è ipotizzata a qualche km sotto la superficie terrestre. In entrambi i casi tali condizioni estreme non hanno poi preceduto nessun evento eruttivo per l’abitato di Vulcano Porto che sorge ai piedi del cono di La Fossa.

Fig. 17 C - Schema del circuito di circolazione di fluidi che determina la formazione del sistema idrotermale di Vulcano.

 
 
 
Fig. 17 A


 
Fig. 17 B
































 
Fig. 17 C
     
 
Spostamento Campo fumarolico - Cima di La Fossa

(durata: 15’). Per raggiungere la cima di La Fossa si percorre un tratto di sentiero che si snoda sul bordo craterico del cono sommitale. Esso è tortuoso e sdrucciolevole, per cui occorre porre molta attenzione a dove si mettono i piedi.







Fig. 18 - Veduta del sentiero verso la Cima di La Fossa.

 
 
 
Fig. 18
     
 
Sosta 7 - Cima di La Fossa, quota 390 m

(durata: 45’). La cima, ben individuabile per evidenti ragioni morfologiche, è segnalata da un pilastrino di cemento della rete geodetica nazionale variamente istoriato da “artisti” contemporanei .
La sosta è effettuata in corrispondenza del punto più alto del bordo craterico del cono di La Fossa (Fig. 4). Da qui, si ha un ideale punto di osservazione delle principali strutture morfo-tettoniche che caratterizzano l’isola di Vulcano.

Sosta 7a - Morfologia della Caldera del Piano

A partire da SE, si scorge il profilo semi-sferico del bordo della Caldera del Piano, capace attorno a 100 ka fa di determinare il collasso dell’originario edificio di Paleo-Vulcano (Fig. 19).


Spunti didattici

Osservazione della morfologia della Caldera e tentativo di ricostruirne nella realtà ed in carta (in rapporto alla scala) la forma completa e le sue dimensioni.

Sosta 7b - Panoramica sulla Caldera della Fossa

All’interno della Caldera del Piano, si forma la Caldera della Fossa, il cui bordo SE si staglia al piede del cono di La Fossa (Fig. 19). La parete verticale del collasso vulcano-tettonico espone le testate delle colate ad assetto sub-orizzontale che avevano precedentemente riempito al Caldera del Piano e che sono dislocate dalla Caldera della Fossa (Fig. 20). Le ultime colate in ordine stratigrafico (datate a circa 75 ka) in realtà non sono “tagliate” dalla caldera ma tendono a superarne l’ostacolo morfologico ed a “gettarsi” all’interno della depressione.
Il bordo SE della Caldera della Fossa si ricollega al bordo W della stessa, nel settore della Lentia, già osservato dal punto di sosta 2.

Spunti didattici

Ricostruzione dei rapporti stratigrafici tra i prodotti vulcanici esposti nella parete della Caldera della Fossa.
Ricostruzione della morfologia completa della Caldera della Fossa e tentativo di ricostruirne nella realtà ed in carta (in rapporto alla scala) la forma completa e le sue dimensioni (Fig. 21).

Sosta 7c - Panoramica sulla morfologia del cono di La Fossa

Dal punto di osservazione si ha una visione completa della morfologia dello stratocono di La Fossa, a partire dall’intero fianco SE verso Grotta dei Palizzi per finire con la successione dei differenti crateri che si interdigitano.
Si osserva chiaramente inoltre come lo stratocono di La Fossa sia edificato esattamente al centro della depressione morfologica della Caldera della Fossa (Fig. 19).
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Spunti didattici

Verifica della morfologia del cono di La Fossa.
Ricostruzione delle relazioni di successione temporale dei differenti bordi craterici (Fig. 21).
Ricostruzione delle morfologie contrapposte del cono di La Fossa e della Caldera che lo contiene.
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Fig. 19 - Veduta panoramica della porzione centrale dell’isola di Vulcano dove sono evidenti da sinistra verso destra le principali strutture morfo-tettoniche che ne caratterizzano l’assetto, il cono di La Fossa e le caldere della Fossa e del Piano.

Fig. 20 - Parete meridionale della Caldera della Fossa, dove sono esposte le testate di spesse colate laviche che avevano riempito la precedente Caldera del Piano (della quale si osserva sullo sfondo il bordo).

Fig. 21 - Modello digitale del terreno relativo all’isola di Vulcano dove è evidenziata la morfologia sub-circolare delle caldere del Piano e della Fossa (e le relazioni di successione temporale) e la posizione del cono di La Fossa all’interno della più recente Caldera della Fossa.


Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
Rapporto diretto tra caldere e successiva ripresa dell’attività vulcanica.

CAUSA – Le caldere svolgono una doppia funzione nella evoluzione di un apparato vulcanico. Esse sono infatti principalmente della forme distruttive, capaci di provocare il collasso della sommità di vasti edifici vulcanici, come già spiegato in precedenza. Tuttavia le depressioni calderiche, ed in particolare le faglie ad anello che ne bordano la morfologia, rappresentano anche una zona di debolezza strutturale che facilita i successivi apporti magmatici.

EFFETTO – L’attività vulcanica post-caldera tende a concentrarsi lungo i bordi della depressione o al’interno della stessa. Nel caso in osservazione, l’attività vulcanica che origina il cono di La Fossa è esattamente concentrata al centro della Caldera della Fossa (Fig. 19 e 21) e l’attività che determina la costruzione del Monte Saraceno, verso SE, è situata sul bordo della caldera stessa..

 

Sosta 7d - Panoramica delle Isole Eolie

Dal punto di osservazione, si ha una veduta dell’intero arcipelago Eoliano. In particolare si osserva come le isole vulcaniche siano distribuite lungo tre allineamenti prinicipali: le isole di Filicudi ed Alicudi lungo un allineamento WNW-ESE; Panarea e Stromboli sono allineate NE-SW; le isole di Salina, Lipari e Vulcano lungo un allineamento NNW-SSE che taglia perpendicolarmente l’assetto ad arco del resto dell’arcipelago.


Spunti didattici

Riconoscimento delle Isole Eolie.
Verifica degli allineamenti indicati tramite l’utilizzo di una bussola e/o GPS.


Stimoli alla discussione

RAPPORTO CAUSA-EFFETTO
Controllo strutturale dell’attività vulcanica.

CAUSA – I sistemi tettonici crostali rappresentano linee di debolezza strutturale poichè determinano una consistente riduzione della pressione litostatica.

EFFETTO – La presenza di lineamenti tettonici in una area vulcanica fornisce degli ideali punti di risalita del magma dalle camere magmatiche sub-superficiali verso la superficie. Ciò determina la formazione di edifici vulcanici che tendono a disporsi lungo allineamenti precisi paralleli allo sviluppo dei trend strutturali.


Sosta 7e - Valutazione del rischio vulcanico a Vulcano

La cima del cono di La Fossa è un ideale punto di osservazione per discutere del concetto del rischio vulcanico poiché da esso è possibile individuare le aree più esposte a possibili eventi caratteristici della ripresa dell’attività vulcanica a Vulcano.
A partire dal concetto di rischio vulcanico, l’attività dei vulcanologici finalizzata alla valutazione del rischio in aree vulcaniche è principalmente finalizzata alla definizione dell’evento eruttivo massimo atteso (in termini di intensità dell’eruzione e di possibile dispersione dei prodotti risultanti). Ciò avviene innanzitutto attraverso la attenta ricostruzione delle dinamiche eruttive precedenti, del tutto necessaria alla caratterizzazione del comportamento eruttivo di un vulcano che possa servire per definirne un probabile comportamento futuro (criterio dell’attualismo) e la predisposizione di mappe di pericolosità contenenti una zonazione del territorio dove sono indicate le aree che in funzione della morfologia possono essere soggette a differenti livelli di pericolo (Fig. 22a).


Fig. 22a - Mappa di pericolosità per flussi da corrente piroclastica diluita e turbolenta (eventi eruttivi più probabili e con maggiore impatto) provenienti dal cono di La Fossa, elaborato utilizzando un DTM dell’isola.


Definizione dell’evento eruttivo massimo atteso a La Fossa

La definizione dello scenario eruttivo dell’evento massimo atteso a breve termine (e del calcolo dell’impatto ad esso conseguente) passa attraverso alcune fasi.

Studio dei depositi: negli ultimi 6000 anni l’attività vulcanica che ha determinato la costruzione del cono di La Fossa è stata essenzialmente caratterizzata dalla messa in posto di depositi da caduta (e bombe a crosta di pane) a limitata dispersione areale e da depositi piroclastici stratificati che rappresentano il risultato della deposizione da correnti piroclastiche turbolente dette di surge.

Definizione dell’evento eruttivo massimo atteso: sulla base dello studio dei depositi, si può valutare che la storia eruttiva di La Fossa è stata caratterizzata, negli ultimi 6000 anni da eruzioni (decine o centinaia di eventi prevelentemente esplosive, e subordinatamente effusive. Fra tutti questi eventi, ci si aspetta che in un prossimo futuro si possano ripetere dinamiche del tipo di quelle avvenute durante le eruzioni degli ultimi 1600 anni. Si tratta di eventi esplosivi a carattere prevalentemente idromagmatico che determinano la generazione di correnti piroclastiche diluite e turbolente di tipo surge. I surge rappresentano quindi lo scenario eruttivo più frequente e quello che è caratterizzato dalla più alta potenzialità di danno, a causa dell’elevato spessore, temperatura e velocità delle correnti.

Valutazione della distribuzione dell’evento eruttivo massimo atteso
: nelle eruzioni più recenti, le correnti di surge generate dal cono di La Fossa hanno avuto la capacità di disperdersi attorno al cono (Fig. 22b), e di superare, verso sud, la barriera topografica della caldera di La Fossa, fino a raggiungere in alcuni casi la zona de il Piano e di Gelso. In questi casi vengono predisposte delle mappe di pericolosità contenenti una zonazione del territorio dove sono indicate le aree che in funzione della morfologia possono essere soggette ad invasione da parte di correnti di questo tipo.


Valutazione dell’impatto: L’impatto di una corrente piroclastica turbolenta di tipo surge sull’ambiente dipende dalla sua elevata temperatura (oltre i 100°C), della sua altezza (diverse centianaia di metri) e della sua velocità (oltre 100 m/sec). In particolare, dal punto di vista quantitativo, l’impatto si valuta attraverso la definizione della cosiddetta “pressione dinamica”, cioè la pressione esercitata dalla corrente (in funazione della sua concentrazione) su un ostacolo posto al suo passaggio. Si richiede la definizione dei parametri di velocità e concentrazione della corrente che vengono calcolati applicando opportuni modelli fisici ai depositi piroclastici corrispondenti. I risultati mostrano che lo spessore di queste correnti in grado di applicare uno sforzo significativo è dell’ordine di alcune centinaia di metri e la velocità di alcune decine di m/s. La “pressione dinamica” a dieci metri di altezza (altezza utile come riferimento per le costruzioni) è di circa 5 kPa alla base del cono della Fossa che si riducono a 4 kPa spostandosi verso la zona del M.te Lentia. Nella zona del Piano i valori di pressione dinamica si riducono ulteriormente, anche se i flussi mantengono un’elevata mobilità. Questi valori di pressione dinamica non sono tali da determinare la distruzione di muri di cemento armato, ma possono comportare la rottura degli infissi (porte e finestre) con relativo ingresso delle correnti piroclastiche nelle costruzioni. Occorre anche sottolineare che i base surge hanno una temperatura di circa 300°C, sono carichi di ceneri fini e sono ricchi in gas acidi. Per questo motivo la loro capacità distruttiva nei confronti dell’uomo “in campo aperto” è totale.

Mitigazione del rischio: La mitigazione del rischio passa soprattutto attraverso una oculata e corretta gestione del territorio e la definizione di adeguate misure di prevenzione che possano limitare il valore esposto e quindi la vulnerabilità ad un determinato evento eruttivo. A tal fine, si elaborano mappe del rischio, sovrapponendo alle mappe di pericolosità le variabili legate alla presenza antropica ed all’uso del territorio. Nel caso delle Isole Eolie (come per altre aree vulcaniche), soprattutto a Vulcano e a Lipari, la piaga dell’abusivismo edilizio, con le conseguenti ricadute sull’urbanistica e sulla viabilità, condiziona non poco la predisposizione di efficaci piani di mitigazione del rischio vulcanico. Per questo, uno dei principali aspetti delle attività di mitigazione del rischio dovrebbe essere finalizzato alla preparazione degli organi amministrativi e di protezione civile ed alla informazione del pubblico.


Fig. 22 b - Schema interpretativo della distribuzione delle correnti piroclastiche provenienti dal cono di La Fossa.
 
 

 


































 
Fig. 19

 
Fig. 20

 
Fig. 21








































 
Fig. 22a



























































 
Fig. 22b

     
 
Spostamento Cima di La Fossa-Porto di Vulcano

(durata: 1 h e 30’). Lo spostamento prevede la discesa dal cono di La Fossa, a ritroso lungo il sentiero utilizzato all’andata, ed un tratto su strada asfaltata attraverso l’abitato di Vulcano Porto.
Eventualmente, lo spostamento per i più ardimentosi può essere abbreviato (20 ‘ circa) se si percorre insieme ad un insegnante una scorciatoia che si imbocca sul bordo craterico a quota 300 m e corre sui depositi incoerenti e “soffici” dell’ultima eruzione del vulcano












Fig. 23 - Bordo dell'attuale cratere del cono di La Fossa in corrispondenza del quale si osserva la successione di depositi che ne hanno determinato la costruzione nel corso del tempo.
 
 
 
Fig. 23
     
     
     
 
VARIAZIONI ALL'ITINERARIO IN CASO DI MALTEMPO

In caso di maltempo il percorso è sconsigliato, ma non impossibile.

Eventualmente si suggerisce una visita al centro vulcanologico Carapezza dell’INGV-Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, situato nei pressi del Porto di Ponente, dove gli addetti (previo accordo) possono mettere a disposizione materiale informativo sulla storia e l’attività vulcanica di Vulcano e dove possono essere svolte attività teoriche.

VULCANO PORTO
Osservatorio INGV Carapezza

Ingresso gratuito
Tel. 0433-811030
www.ct.ingv.it

Oppure, ci si può trasferire sull’isola di Lipari (con uno dei frequenti aliscafi che effettuano questo tragitto) e programmare una visita al Museo Archeologico, uno dei più mirabili esempi di raccolta di reperti a partire dal Neolitico nell’intero Mediterraneo.

LIPARI
Museo Archeologico
Via del Castello
Ingresso a pagamento
Tel. 090-9880174 (9880594) Fax. 090-9880175

 
   
     
   
     
SICILIA - 1
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