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Supervulcano

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Comunemente con il termine supervulcano ci si riferisce a 10-12 grandi caldere presenti sulla superficie terrestre, che arrivano ad avere un diametro di varie decine di km. Tali strutture sono individuate a livello del suolo e non sono associabili al collasso di precedenti edifici vulcanici come le normali caldere. Le gradi caldere si suppone che vengano generate da un punto caldo (in inglese Hot spot) che è situato in profondità sotto di esse. Tali strutture non sono considerate dei veri e propri vulcani, in quanto non è presente un edificio vulcanico visibile, quanto semmai una depressione di origine vulcanica. All'interno delle grandi caldere è possibile notare lo sviluppo di vari crateri più o meno formati e la presenza di un vulcanismo di tipo secondario (geyser, fumarole, sorgenti termali,...). Non è mai stata osservata un'eruzione di questo tipo di caldere (che hanno periodi di quiescenza di centinaia di migliaia di anni tra un'eruzione e l'altra), anche se nelle aree circostanti si trovano chiare tracce geologiche di imponenti eruzioni passate. Gli esempi più noti di questo tipo di apparati sono il parco delle Yellowstone (USA), i Campi Flegrei (Italia), il lago Toba (Indonesia).

Il termine "supervulcano" non è utilizzato in vulcanologia, ma fu coniato dai produttori di un programma divulgativo scientifico, Horizon, mandato in onda dalla BBC nel 2000, per riferirsi al risveglio di tali grandi caldere che produce gigantesche eruzioni vulcaniche, tali da modificare radicalmente il paesaggio locale e condizionare pesantemente il clima a livello mondiale per diversi anni, con effetti cataclismatici sulla vita stessa del pianeta.

Tuttavia non sono ancora state coniate buone definizioni per specificare le dimensioni minime di un supervulcano, anche se vi sono almeno due tipi di eruzione vulcanica che possono essere identificabili in questo modo. La visibilità di una tematica di questo genere ha comunque favorito lo studio sui possibili effetti di una eruzione di questo tipo.

Indice

[modifica] Cosa sono i supervulcani

Caldera di Yellowstone

La storia della scoperta dei supervulcani iniziò quando i ricercatori si imbatterono in depressioni circolari simili a quelle delle normali caldere vulcaniche, ma molto più grandi.

Le normali caldere vulcaniche si formano quando la camera magmatica contenente la roccia fusa sotto un vulcano si svuota, provocando così il collasso del terreno soprastante, non più sostenuto al di sotto dalla pressione del magma.

Che anche le caldere molto grandi fossero in relazione con fenomeni vulcanici oltre che per la loro forma fu chiaro per quello che le circondava: enormi depositi di tufi, spessi anche più di 400 metri che mostravano chiaramente di non essere una successione di materiali deposti da più fasi eruttive, ma di essersi formati nel corso di un singolo episodio vulcanico. Come confronto, se la caldera del vulcano Tambora ha un diametro di circa 5 km e quella del lago di Bolsena oltre 10, nei supervulcani si superano i 60. Questo spiega gli incredibili spessori di tufi in quanto l'area della caldera e il volume di ceneri sono drammaticamente superiori: un cerchio di 60 chilometri di diametro ha un'area 4 volte maggiore di uno di 30 e quasi 150 volte maggiore di uno di 5 chilometri!

Le caratteristiche delle eruzioni dei supervulcani sono state delineate studiando i cristalli di zircone e la loro età, che hanno due caratteristiche: sono molto recenti, di età di poco precedente a quella delle eruzioni che hanno formato i tufi che li contengono, e mostrano una composizione isotopica dell'ossigeno tipica della superficie terrestre e non delle profondità da cui provengono questi magmi.

Un contributo fondamentale nello studio dei supervulcani è stato dato dalle caratteristiche degli zirconi: si è scoperto che il magma, oltre ad una componente profonda, è formato anche da lave che sono il risultato della fusione della crosta provocata dai magmi mantellici, a causa della elevata quantità di calore che hanno trasportato. Quindi gli zirconi hanno ereditato la composizione isotopica dell'ossigeno delle rocce crustali, in cui è evidente l'apporto dell'acqua piovana che percola nella crosta. Il fenomeno non è limitato ai supervulcani: non è difficile vedere un magma basaltico molto caldo provocare la fusione, parziale o totale, della porzione di crosta adiacente o soprastante. Ne risultano sia una mescolanza fra i due magmi, sia province vulcaniche con una spiccata bimodalità dei magmi, uno profondo e uno crustale (la provincia magmatica toscana ne è un classico esempio). Qui la differenza è soprattutto quantitativa. Per quanto riguarda le datazioni degli zirconi, si vede chiaramente che c'è tutta la gamma di età comprese tra l'arrivo sotto la crosta del magma basaltico e l'esplosione che ha formato la caldera. Il dato è molto interessante anche per capire lo stato attuale di un supervulcano, analizzandone la composizione dei gas fumarolici. Un rapporto fra Ossigeno 16 e Ossigeno 18 tipico della crosta significa che il magma sottostante è “maturo”. Se la percentuale di Ossigeno 18 aumenta, vuol dire che da sotto è in arrivo una nuova iniezione di magma, con il rischio di una nuova esplosione.

L'eruzione di un supervulcano è un processo abbastanza semplice: una enorme bolla di magma arriva verso la superficie e fonde una parte della crosta sottostante. Al di sopra del magma la pressione rigonfia la crosta soprastante sulla quale di conseguenza si formano delle fratture, specialmente lungo un anello che corrisponde alla parte esterna del rigonfiamento. Le fratture arrivano alla camera magmatica e innescano la risalita di magmi e si formano lungo questo anello vari centri eruttivi. Le fratture aumentano di numero e di dimensione fino a che la crosta al loro interno diventa un cilindro isolato dal resto della crosta che lo circonda. A questo punto, ovviamente, i cilindro non riesce a rimanere al suo posto e quindi collassa. Il collasso provoca lo svuotamento istantaneo della camera magmatica, con l'emissione della tipica enorme quantità di tufi, ignimbriti e quant'altro. Da notare che anche nelle caldere di normali dimensioni come quella del Rabaul in Nuova Guinea succede che crateri avventizi (o piccoli edifici polifasici) si formino esattamente sul bordo della caldera che è oltretutto una fascia nella quale si concentra la sismicità. Un esempio di questo è la caldera della Long Valley.

Tra i supervulcani attuali il più noto è Yellowstone: una spettacolare successione di supercaldere che si sono formate sopra un pennacchio di magma proveniente dal mantello. La successione delle caldere nel tempo mostra il movimento della placca nordamericana al di sopra del pennacchio da quando 15 milioni di anni fa incominciò l'attività: all'epoca il pennacchio era sotto l'odierno Idaho.

Negli Usa c'è anche la caldera della Long Valley, tra la California e il Nevada. Questa caldera fu responsabile, 760.000 anni fa, della produzione dei Bishop Tuffs, che raggiungono i 200 metri di spessore. L'asse maggiore del lago è di circa 50 chilometri. Dovrebbe rappreserntare una delle ultime fasi dell'attività vulcanica del Great Basin, un'area tra California, Nevada e Arizona caratterizzata da assottigliamento della crosta. Anche qui è presente il dualismo fra uno o più magmi di origine mantellica e altro materiale proveniente dalla fusione della crosta indotta da questi magmi profondi. Ma ancora ci sono forti dubbi sulle cause che hanno provocato l'assottigliamento crustale e l'arrivo dei magmi.

La maggior parte degli altri supervulcani sono invece ben inquadrabili nel classico meccanismo dei vulcani di arco magmatico, in cui i magmi sono uno degli effetti della dinamica di due zolle che si scontrano. È il caso del già citato Toba, in Indonesia. Si calcola che 75.000 anni fa abbia emesso quasi 3.000 chilometri cubi di materiale! Tanto per dare un'idea della sua grandezza, il lago si vede chiaramente guardando sul PC una foto da satellite dell'intera isola di Sumatra. La depressione, di forma molto ellittica, ha gli assi rispettivamente di quasi 100 e quasi 30 chilometri ed è il risultato di almeno 3 se non 4 caldere adiacenti, formatesi tra 1.2 milioni di anni fa e oggi. L'esplosione maggiore è appunto quella avvenuta 75.000 anni fa. L'attività continua anche ai giorni nostri.

C'è poi il Taupo in Nuova Zelanda. Ha provocato la più grande eruzione degli ultimi 5000 anni, datata al 181 d.C. Il Taupo presenta una attività piuttosto continua. Circa 22.600 anni fa produsse oltre 1000 chilometri cubi di materiale, formando una caldera di oltre 30 chilometri di diametro. Questa datazione, forse non a caso, è molto vicina a quella dell'ultimo massimo glaciale.

Questi sono i 4 supervulcani principali. Ma ci sono altri vulcani candidati ad entrare nella lista. Uno è italiano: i Campi Flegrei. Ma ci sono anche altri possibili esempi in Kamchatka, Aleutine e Giappone. Secondo alcune fonti anche Krakatoa potrebbe nascondere un supervulcano. Un'altra area con diversi candidati potrebbe essere il Sudamerica.

Recentemente è stato scoperto un altro supervulcano in Valsesia, tra le località di Varallo e Borgosesia, in provincia di Vercelli. Tale supervulcano ha la pecularietà di far affiorare, in alcuni punti, in superficie, i resti dell'antica eruzione avvenuta 250-300 milioni di anni fa.

[modifica] Il documentario Supervolcano

Il documentario intitolato Supervolcano, in due parti, fu trasmesso sul primo canale televisivo della BBC il 13 marzo 2005 e il 14 marzo 2005. È stato preso in considerazione l'evento eruttivo che potrebbe aver luogo presso il Parco di Yellowstone, zona in cui è presente un supervulcano. Venne presentato l'evento mediante una simulazione computerizzata, nel quale l'eruzione avrebbe coperto virtualmente gli interi Stati Uniti con uno strato di ceneri vulcaniche di almeno 1 cm causando la distruzione totale di qualsiasi cosa si trovasse nelle vicinanze e uccidendo piante e animali dell'intero continente americano.

[modifica] Eruzioni

L'indice di esplosività vulcanica 8 (VEI-8), (VEI=Volcanic Explosivity Index), di un'eruzione è un evento di proporzioni colossali che espelle almeno 1000 km³ di magma di materiale piroclastico. Un'eruzione di questo genere cancellerebbe virtualmente tutte le forme di vita in un raggio di qualche centinaio di chilometri, mentre un'area delle dimensioni paragonabili a un continente verrebbe sepolta da metri di cenere vulcanica.

Le eruzioni di tipo VEI-8 non devono la loro pericolosità alla forma del vulcano, ma al tipo di magma che le genera. Inoltre possono essere pericolose perché possono interagire con una camera magmatica relitta, spesso all'interno di una caldera. La camera magmatica, infatti, si raffredda molto lentamente e può rimanere calda anche per milioni di anni dopo che l'attività vulcanica è cessata. Il rischio di queste eruzioni è quindi legato al fatto che possono avvenire anche in località dove apparentemente non sono presenti vulcani.

[modifica] Il ciclo dei supervulcani

La fusione parziale di roccia del mantello sopra la placca di crosta oceanica in affondamento, produce magma che si fa strada verso la crosta continentale dove si deposita nella camera magmatica inferiore. Lentamente, questa camera comincia a fondere la roccia continentale superiore, che ha un grado di fusione inferiore rispetto alla roccia sottostante. Quindi il magma inizia a salire attraverso lunghi condotti verticali tra le due camere verso la camera magmatica superiore. Al riempirsi di questa, il terreno sovrastante comincia a gonfiarsi e il terreno si spacca. La superficie sottoposta a gravi sollecitazioni collassa, e cadendo nella camera magmatica, spinge questa a risalire fuori. Il magma si trasforma in enormi e incandescenti nubi di ceneri, gas e roccia, i cosiddetti flussi piroclastici. Con il tempo, il terreno collassato si fonde a sua volta diventando magma e quindi causando diverse eruzioni. Dopodiché bisogna che passi molto tempo prima che ci sia abbastanza magma da fare iniziare un nuovo ciclo di un supervulcano.

[modifica] Le conseguenze dell'eruzione

Gli effetti che si hanno dopo un'eruzione di un supervulcano sono devastanti per il clima e per la vita presente sulla terra. Una delle più gravi conseguenze sono i tufi di Bishop, ossia uno strato vulcanico spesso anche qualche centinaio di metri. Le ceneri immesse nell'atmosfera però possono avere conseguenze ancora più drastiche. Dei vari gas che costituiscono le eruzioni vulcaniche, il biossido di zolfo è quello che causa l'effetto più intenso sull'ambiente: reagisce infatti con l'ossigeno e acqua per produrre minuscole goccioline di acido solforico.

[modifica] Il Supervulcano del Sesia: caso unico al mondo

Inquadramento geografico della Valsesia
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Attorno a 290 milioni di anni fa c’è stata una generale anomalia termica che ha interessato buona parte dell’Europa, causando la fusione parziale del mantello a profondità di svariate decine di chilometri. Il magma basaltico prodotto dalla fusione dl mantello è risalito e si è intruso nella parte più profonda della crosta. Successive intrusioni di magma proveniente dal mantello hanno progressivamente causato la crescita di un grande complesso magmatico di composizione basica, intruso nella parte più profonda della sezione crostale della Valsesia, noto come Complesso Basico. Il magma basico interagiva con la crosta, incorporando ed assimilando successivamente livelli crostali sempre più alti. Contemporaneamente parte delle rocce della crosta fondeva per il calore trasmesso dal magma basico, che stava raffreddando e iniziava a cristallizzare. Dalla parziale fusione della crosta ebbero origine fusi di composizione granitica, che migravano verso l’alto e che per circa 10 milioni di anni alimentarono l’accrescimento di plutoni nella porzione meno profonda della crosta (conosciuti come i Graniti dei Laghi) o furono effusi, determinando l’attività vulcanica. Dalla mescolanza dei magmi di origine mantellica con quelli derivati dalla fusione della crosta si sono formati magmi “ibridi”, dai quali sono cristallizzate le rocce che costituiscono la maggioranza del Complesso Basico. A loro volta, i fusi acidi derivanti dalla crosta che hanno alimentato i corpi granitici furono contaminati dal materiale proveniente dal mantello. Tra 290 e 280 milioni di anni fa, nella zona più profonda della crosta, il magma basico raffreddava formando una specie di “granita” magmatica (mush cristallino), costituita in parte da cristalli e in parte da fuso interstiziale. Al di sopra del Complesso Basico il materiale crostale stava in parte ancora fondendo, mentre più in alto anche i plutoni acidi raffreddavano originando un mush cristallino. Contemporaneamente in superficie aveva luogo l’attività effusiva. Poco tempo dopo, attorno a 280 milioni di anni fa, ebbero luogo una violentissima eruzione accompagnata dal collasso del sistema, con la formazione di una caldera di almeno 13 km di diametro. Nel giro di pochissimo tempo - pochi giorni - il tetto della camera magmatica crollò e vennero emesse centinaia di chilometri cubi di materiale piroclastico: uno dei più violenti eventi geologici conosciuti. L’intrusione di materiale del mantello che portò alla formazione del Complesso Basico fu dunque il “motore termico” che determinò la formazione su larga scala di magmi acidi, per fusione parziale della crosta. Furono questi ultimi a originare plutoni e una cospicua attività vulcanica, fino alla super-eruzione finale: un'imponente esplosione dai volumi di materiale emesso tra i 500 e i 1.000 km3 e dall'energia rilasciata pari a 2.500 megatoni, paragonabile a 250 bombe atomiche.

[modifica] Orogenesi alpina

Ciò che si vede in Valsesia non è una caldera o dei crateri come siamo abituati a vedere o a immaginare. Le rocce originatesi e poi depositate nel contesto della caldera sono visibili in basse valle, verso la pianura (Prato Sesia). Invece risalendo la valle si vedono affiorare le rocce che un tempo stavano sotto al vulcano fino a 25 km di profondità. Infatti durante l'orogenesi alpina (60 - 30 milioni di anni fa) la placca africana (e con lei il vulcano permiano), andando "a sbattere" contro l'Europa ha provocato un corrugamento in Europa (catena alpina) e un arricciamento della propria crosta che verso l'Europa (verso monte) risulta essere sempre più verticalizzata (fino a circa 90 gradi). In questo modo è possibile, scandendo la Valsesia, risalire dalla crosta profonda fino in superficie passando attraverso al sistema di alimentazione dell'antico vulcano africano.

[modifica] Dove possiamo trovare i supervulcani?

Queste sono alcune delle zone in cui potrebbe avvenire un evento vulcanico VEI-8 nel prossimo futuro:

La caldera del vulcano Aniakchak

[modifica] La più recente eruzione VEI-8

La più recente eruzione di questo tipo avvenne nei pressi del Lago Toba, a Sumatra circa 74.000 anni fa, gettando l'intero pianeta Terra in un inverno vulcanico durato diversi anni. In Europa, l'eruzione più devastante avvenne 39000 anni fa dalla Piana Campana (in una zona molto vicina alla caldera dei Campi Flegrei, o direttamente da essa), la cosiddetta Ignimbrite Campana, il cui tufo grigio copre buona parte della Regione Campania e raggiunge, nella zona di Acerra, spessori fino a 50 metri.

[modifica] Flusso basaltico

Per flusso basaltico si intende un'emissione di magma con chimismo di tipo basico (povero in silicio), molto fluida. Le eruzioni caratterizzate da magmi basaltici, sono prevalentemente di tipo effusivo (ma non sempre) e possono riversare in superficie anche grandissime quantità di materiale. Esempi classici sono i vulcani hawaiani, enormi strutture emerse dal fondale oceanico in seguito all'accumulo di lave basaltiche. A dispetto dell'enorme mole di materiale che possono generare, questi flussi tendono ad essere visti come non pericolosi, poiché la loro relativa lentezza permetterebbe ad eventuali popolazioni stanziate in loco, di mettersi in salvo.

[modifica] Flussi basaltici preistorici

Si sospetta che flussi basaltici preistorici possono essere state le cause o le concause delle grandi estinzioni di massa, comprese quelle devastanti del Permiano, che estinsero la maggioranza delle specie viventi, anche della più famosa, ma più piccola estinzione del Cretaceo in cui si estinsero i Dinosauri.[senza fonte]

[modifica] Dove ebbero luogo le eruzioni di flussi basaltici

I due più importanti e recenti flussi basaltici moderni si sono verificati in Eldgjá e Lakagigar, entrambi in Islanda. Nessuno di questi eventi, ha avuto un tale impatto da essere considerato supervulcanico.

[modifica] Collegamenti esterni

[modifica] In italiano

[modifica] In inglese