STORIA VULCANOLOGICA DELL'ISOLA DI VENTOTENE

basata sul lavoro "Proximal facies of a caldera forming eruption. The Parata Grande Tuff at Ventotene Island (Italy)." di Annamaria Perrotta, Claudio Scarpati, Lisetta Giacomelli e Anna Rita Capozzi; 1996, Journ. Volcanol. and Geoth. Res., vol. 71, pagg. 207-228.
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1 - Ventotene e Santo Stefano

L'isola di Ventotene rappresenta la parte ancora visibile di un vulcano con una base stimata intorno ai 300 Km2 e un'altezza di oltre 700 m dal fondo marino. L'isola è lunga circa 3 km e larga, nel punto più esteso, meno di 800 m. La forma allungata ha un andamento NE-SO. L'isolotto S. Stefano si trova a 1,5 km a Est di Ventotene.

Le due isole costituiscono, insieme a Ponza, Palmarola e Zannone, l'arcipelago Pontino o Ponziano, distante 33 km da Capo Circeo. Tutte le isole sono di origine vulcanica, anche se Ventotene e S. Stefano si differenziano dalle altre sia per età che per composizione chimica dei prodotti.

I prodotti vulcanici più antichi dell'arcipelago sono lave con un'età di circa 4.4 Ma (milioni di anni). L'eruzione più recente (datata tra 0.15-0.3 Ma) è avvenuta a Ventotene e i suoi prodotti ricoprono interamente l'isola.

2 - Le eruzioni di Ventotene

L'edificio vulcanico di cui l'isola di Ventotene rappresenta il fianco Sud-Est, è uno strato-vulcano formatosi per la sovrapposizione di prodotti eruttati sia durante eruzioni effusive che esplosive.

I prodotti più recenti, eruttati negli ultimi 800.000 anni di attività, permettono di riconoscere almeno 27 fasi eruttive, intervallate da periodi di quiescenza più o meno lunghi, testimoniati dalla formazione di paleosuoli.

Alcune di queste eruzioni hanno avuto carattere esplosivo: dieci depositi da caduta testimoniano eventi di tipo pliniano, sub-pliniano o stromboliano, mentre almeno nove hanno generato flussi piroclastici e surge che si sono propagati su un'area poco estesa.

Altre cinque eruzioni esplosive sono riconosciute in una successione di prodotti da caduta, seguiti da depositi di flusso piroclastico. Tre fasi di attività effusiva hanno formato colate e duomi lavici. I prodotti delle prime eruzioni sono presenti solo su S. Stefano, mentre quelli più recenti si trovano su entrambe le isole.
 
 

Figura 1
Isola di Ventotene. La parte alta della falesia è formata dai prodotti delle ultime eruzioni, separati da quelli più antichi dagli strati ondulati rossastri dei paleosuoli.



L'ultima eruzione avvenuta a Ventotene è stata di tipo eplosivo. I prodotti piroclastici eruttati formano un deposito dello spessore complessivo di oltre 30 m, chiamato Tufo di Parata Grande, dal nome della località dove è visibile la migliore sezione stratigrafica.
 
 

Figura 2

Il Tufo di Parata Grande.


Nella Tabella 1 è riportata la stratigrafia e la descrizione dei prodotti in affioramento su Ventotene e su S. Stefano. L'intera successione stratigrafica è suddivisa in 27 Membri, indicati con una lettera maiuscola e individuati dalla presenza di paleosuoli.

Un Membro può essere diviso in Unità, indicate dalla lettera del Membro cui appartengono seguita da un numero, quando i prodotti presentano evidenti caratteristiche di stili eruttivi diversi.

3 - I prodotti dell'ultima eruzione di Ventotene: il Tufo di parata Grande

Il Tufo di Parata Grande (PGT) è costituito prevalentemente da depositi da flusso e da un deposito basale di pomici e ceneri da caduta. Il deposito da caduta mantella la topografia conservando uno spessore pressoché costante, mentre quelli da flusso hanno spessori variabili da un punto all'altro dell'isola.
 
 

Figura 3

Il Tufo di Parata Grande. Nella parte alta della fotografia si notano gli sciami di litici grossolani.

Il deposito da caduta presenta alla base uno strato massivo, con spessore massimo di circa 30 cm, e struttura supportata dai clasti. I granuli sono prevelentemente litici e, in quantità minore, pomici a spigoli vivi, entrambi con misure medie superiori al cm. I litici consistono in frammenti di lava scura. In alcuni punti, questo deposito è interstratificato con sottili strati di ceneri poco selezionate granulometricamente, delimitati alla base da superfici erosionali.
 
 

Figura 4

Deposito basale del Tufo di Parata Grande. La parte inferiore (30cm) è composta prevalentemente da litici, quella superiore da pomici (1m)


Gli strati di cenere contengono isolate pomici arrotondate con dimensioni medie inferiori al cm. Sopra questo strato vi è circa 1 metro di pomici da caduta con isolati litici. I clasti presentano una gradazione inversa, con dimensioni medie comprese tra 4 e 6 cm per le pomici e tra 2,7 e 4 cm per i litici.

Verso l'alto del deposito da caduta si trovano grosse pomici spigolose, con diametro di oltre 20 cm. Il limite superiore dei prodotti da caduta è segnato da profonde impronte (anche 6 m) di clasti balistici con dimensioni massime intorno al m. La direzione dei clasti balistici, e quindi la posizione del cratere, dedotta dalla geometria delle deformazioni prodotte nell'impatto, risulta a Ovest rispetto all'isola.

La sequenza di prodotti da caduta termina con uno strato di ceneri, molto spesso eroso dal flusso soprastante, che presenta uno spessore massimo di 10 cm in località Parata Grande.
 
 

Figura 5

L'impatto di un clasto balistico ha deformato i prodotti e il paleosuolo sottostante.

I prodotti da flusso presentano alla base un deposito saldato di colore scuro che si inspessisce nei bassi topografici ed è formato da strati prevalentemente massivi o con grosse pomici a gradazione inversa e frequenti sciami di litici. Lo spessore varia da 1,5 a 12 metri e il grado di saldatura aumenta all'interno dei canali e verso il centro delle piccole depressioni riempite dal flusso.
 
 

Figura 6

La base saldata (lente di materiale scuro) dell'unità di flusso del Tufo di Parata riempie le depressioni e i canali presenti sulla superficie topografica prima dell'eruzione. Vedi anche Fig. 1.

Il deposito da flusso sopra la parte saldata ha uno spessore di circa 18 m e presenta un incremento nel contenuto di litici. I litici sono grossolani, con diametri anche superiori al m, e si concentrano in fasce discontinue (vedi fig. 3). I singoli strati hanno spessore di circa 1 m e hanno in alcuni casi struttura massiva, in altri presentano gradazione diretta dei litici e inversa delle pomici.

La parte superiore della sequenza da flusso ha uno spessore di circa 13 m a Parata Grande e presenta una struttura con strati a dune e stratificazione incrociata, alternati a strati massivi. Questo deposito ha il suo massimo spessore verso Nord, dove forma l'attuale Punta Eolo, una zona probabilmente a morfologia depressa prima dell'eruzione, verso la quale i flussi si sono convogliati e accumulati fino a riempirla.
 
 

Figura 7

La parte superiore dei depositi da flusso del Tufo di Parata Grande con strati a dune e stratificazione incrociata alternati a strati massivi.

Le caratteristiche del Tufo di Parata Grande, come la presenza di grossi litici che si ritiene improbabile possano essere trasportati per lunghi tragitti e i numerosi clasti balistici, fanno ritenere che l'area non fosse lontana dal centro eruttivo, localizzato a 2-3 km dall'isola verso occidente.

4. Dinamica eruttiva dell'eruzione del Tufo di Parata Grande

I primi prodotti di questa eruzione si trovano sopra un paleosuolo e questo indica che il vulcano era in fase di quiescienza da un certo tempo.

Durante questo periodo la pressione all'interno della camera magmatica deve essere stata in equilibrio con quella esterna e le prime esplosioni sono state probabilmente innescate dal sopravvenuto riscaldamento di una falda freatica.

Il sottile strato basale ricco in litici segna la fase di apertura del condotto, provocata dalle esplosioni freatiche, alternate a brevi episodi freato-magmatici durante i quali vengono emesse le ceneri e le pomici soprastanti.

Il successivo deposito di pomici da caduta indica la formazione di una colonna pliniana. Dopo l'apertura del condotto e la fase di attività freato-magmatica, la violenza dell'eruzione deve essere aumentata sino a formare una colonna sostenuta, la cui altezza cresce al procedere dell'eruzione, come testimoniato dall'incremento delle dimensioni delle pomici verso l'alto.

La formazione e l'altezza della colonna dipende in gran parte dalla densità della miscela che viene eruttata e, quindi, dalla quantità di gas in essa contenuta. Una maggiore quantità di gas può essersi resa disponibile all'interno della camera magmatica dopo l'apertura del condotto e la rapida emissione di magma iniziale.

Questi meccanismi, infatti, provocano un brusco calo di pressione interna che tende a essere controbilanciato dall'essoluzione di gas da porzioni di magma saturo.

Verso l'alto, le pomici della fase pliniana presentano intercalati strati di cenere. A questo punto il magma, trascinato verso l'esterno dal gas che continua a essolversi, raggiunge un tasso di emissione talmente alto, anche per il probabile allargamento del condotto, da non riuscire a formare una colonna sostenuta stazionaria.

La parte più densa della colonna eruttiva scivola lungo i fianchi del vulcano e sedimenta sottili depositi di ceneri, insieme alle pomici che continuano a ricadere da quella parte di colonna con una densità ancora sufficientemente bassa da riuscire a innalzarsi verso l'alto.

Questa fase eruttiva termina con l'emissione di numerosi clasti balistici, anche molto grossi, che segnano il cambiamento di stile dell'eruzione. Tutti i prodotti successivi sono infatti depositi da flusso.

La base della successione dei prodotti da flusso è costituita da un deposito saldato di colore scuro. Il flusso, che deve essere stato molto denso e caldo, si è incanalato lungo le depressioni topografiche, riempiedole con pomici grossolane e ceneri che raffreddando si sono saldate senza deformarsi. Queste osservazioni fanno ritenere che il flusso si sia originato dal collasso di una colonna pliniana relativamente bassa.

Dopo il primo flusso, la pressione interna deve essersi ridotta in maniera così drastica da non poter essere controbilanciata dall'essoluzione dei gas dal magma residuo, fino a diventare inferiore alla pressione litostatica sulle pareti.

Quando la pressione esterna supera la resistenza delle rocce, le pareti della camera magmatica si fratturano e allentano per un certo tempo la pressione sulla camera magmatica. La nuova condizione favorisce l'emissione di grandi quantità di magma che formano in superficie correnti piroclastiche molto dense, capaci proprio per la loro densità, di mantenere in sospensione e di trasportare anche per discrete distanze clasti di grosse dimensioni.

Blocchi di rocce incassanti vengono inglobati nei flussi piroclastici, i cui depositi presentano sciami di grossi litici. Probabilmente il collasso delle pareti della camera magmatica è avvenuto in più tempi, dal momento che nel Tufo di Parata Grande le concentrazioni di litici si ripetono a differenti altezze stratigrafiche.

La fratturazione e il crollo delle pareti della camera magmatica può convogliare vene d'acqua sotteranee verso il serbatoio di magma e produrre un ulteriore cambiamento di stile nell'eruzione.

Il contatto fra acqua e magma provoca infatti esplosioni freato-magmatiche da cui si generano flussi molto ricchi in gas (surge). I prodotti finali dell'eruzione di Parata Grande rispecchiano le caratteristiche dei depositi da surge, quali le strutture ondulate e la presenza di lapilli accrezionali o pisoliti, la cui formazione è collegata a un alto contenuto di vapore acqueo nella miscela eruttiva.

Con l'emissione dei surge, l'eruzione entra nella fase finale. Il momento di maggiore violenza è rappresentato dall'emissione dei flussi piroclastici con sciami di grossi litici mentre, dopo il crollo delle pareti della camera magmatica e le esplosioni per l'interazione del magma con l'acqua di falda, l'energia va progressivamente diminuendo.

Il crollo di masse rocciose in profondità può ripercuotersi fino alla superficie e creare ampie zone depresse di forma pressoché circolare.

Queste strutture vulcaniche prendono il nome di caldere e numerosi esempi sono presenti sui vulcani italiani. I laghi di Bolsena, Vico e Albano si sono formati all'interno di caldere, mentre i Campi Flegrei rappresentano una caldera ancora attiva.

Alcune caldere nel mondo hanno dimensioni molto vaste (ad es. Yellowstone e Long Valley negli Stati Uniti). In molti casi, la successione dei prodotti emessi durante le eruzioni che hanno innescato un collasso calderico presenta significative analogie che si riscontrano anche nei prodotti del Tufo di Parata Grande a Ventotene. In base a queste analogie e ad altri dati, tra i quali la morfologia del fondale marino della zona, hanno portato ad ipotizzare che in seguito all'eruzione del Tufo di Parata Grande si sia formata una depressione calderica, i cui bordi sono stati progressivamente smantellati dall'erosione e ridotti al solo tratto Sud-orientale che forma l'attuale isola di Ventotene.

Bibliografia

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L. Giacomelli


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stratigrafia: la stratigrafia consiste nella descrizione dei prodotti derivanti da ogni tipo di processo geologico e nella loro cartografia. Con la stratigrafia si descrivono gli strati di cui sono costituiti i corpi rocciosi, riconoscendone forma, distribuzione, composizione, proprietö chimiche e fisiche, successione originaria e relazioni di età.

eruzioni effusive: eruzioni durante le quali vengono emesse prevalentemente colate di lava.

struttura di un deposito: con il termine struttura si descrivono le caratteristiche di un deposito nel suo insieme, quali la geometria, l'andamento delle stratificazioni e le relazioni tra i vari strati.

Con strato si definisce un singolo livello di prodotti, con spessore superiore al cm che è diverso dai prodotti sopra e sottostanti. All'interno di uno strato si possono trovare delle lamine, cioè strati con spessori inferiori al cm. La stratificazione (o la laminazione) può essere parallela o incrociata, (cross-stratification) detta anche obliqua, rispetto al limite dello strato. Uno strato che non presenta laminazioni, ne' strutture di altro genere, si definisce massivo.

spigoli vivi: i depositi con clasti a spigoli vivi sono generalmente indicativi di un meccanismo deposizionale da caduta, mentre quando i granuli presentano forme arrotondate e' piu' probabile un meccanismo da flusso, durante il quale avvengono continue collisioni e gli spigoli vengono smussati per abrasione.

L'ossatura di uno strato è costituita da clasti e da vuoti, più o meno riempiti da particelle fini. I clasti possono essere disposti a stretto contatto uno con l'altro, possono avere contatti tangenziali o per punti, oppure possono non toccarsi affatto (ossatura interrotta). Al diminuire del numero di contatti fra i granuli dell'ossatura, aumenta la quantità di materiale fine interstiziale (matrice). Nelle concentrazioni estreme, la struttura complessiva di uno strato viene definita supportata dai granuli oppure supportata dalla matrice.

litici: si chiamano litici i clasti non vescicolati presenti nei depositi piroclastici. Si distinguono in litici accessori, quando sono frammenti di origine magmatica formatisi durante eventi eruttivi precedenti e coinvolti in un'eruzione successiva e in litici accidentali quando sono di varia natura, anche non magmatica, provenienti dal basamento o dalle rocce incassanti. Sono prodotti accidentali anche i frammenti ripresi dal terreno e inglobati in un flusso piroclastico o in un surge durante lo scorrimento al suolo.

pomici: clasti di natura vetrosa, di colore da bianco a grigio, leggeri e pieni di vacuoli, emessi durante le eruzioni esplosive. Insieme agli altri prodotti piroclastici (scorie e ceneri) derivanti dalla solidificazione del magma direttamente coinvolto in un'eruzione, sono definiti clasti juvenili. Le scorie hanno colore più scuro, da grigio scuro a rossiccio, e sono più dense e più pesanti delle pomici. Le ceneri vulcaniche sono in gran parte costituite dai frammenti delle pareti di bolle formate dai gas.

lava: quando il magma raggiunge la superficie terrestre prende il nome di lava se viene emesso sotto forma di colate durante eruzioni effusive. Se viene frammentato e emesso da eruzioni esplosive, i prodotti si chiamano piroclasti.

ceneri: particelle piroclastiche con dimensioni inferiori ai 2 mm. Sono prevalentemente di natura vetrosa.

selezione granulometrica: Con cernita o selezione granulometrica si intende l'omogeneità delle dimensioni dei clasti in un deposito. I depositi da caduta presentano in genere le granulometrie più omogenee, mentre i flussi piroclastici possono sedimentare insieme clasti con dimensioni molto diverse.

superfici erosionali: contatto brusco tra due strati dovuto all'effetto abrasivo che lo strato superiore ha avuto su quello inferiore.

gradazione: con gradazione si intende il progressivo cambiamento verticale, in un singolo strato, delle dimensioni dei granuli (gradazione granulometrica) o della loro densità (gradazione per densità). La gradazione laterale consiste nello stesso tipo di variazione con la distanza dal centro eruttivo. La gradazione può essere diretta, o normale, quando le particelle più grossolane (o quelle più dense e pesanti) stanno alla base e inversa nel caso opposto. Si dice simmetrica quando varia da inversa a normale o da normale a inversa; multipla diretta o inversa quando, in uno stesso strato, si ripetono più fasce a gradazione diretta o inversa.

balistici: clasti scagliati direttamente dal cratere. L'impatto con il suolo può provocare la frantumazione dei clasti più fragili, come le pomici, mentre i litici formano profonde deformazioni nei depositi sottostanti. La geometria delle deformazioni da impatto è utile per riconoscere il luogo di provenienza del balistico e, quindi, per ricostruire la posizione del cratere nel caso di vulcani antichi parzialmente smembrati.

saldatura: coesione dei bordi dei granuli che costituiscono un deposito piroclastico. Questa può verificarsi per effetto della temperatura o per effetto della pressione che i depositi soprastanti esercitano verso il basso. La saldatura può essere di diversi gradi, da incipiente fino a una completa coesione con deformazione delle forme originali dei granuli.

duna: struttura ondulata, formata dalla sovrapposizione di più lamine all'interno di uno strato. Le dune sono strutture tipiche dei depositi da surge.

stratificazione incrociata: disposizione delle lamine interne a uno strato le cui superfici formano un angolo con il limite dello strato.

eruzione freatica: eruzione di solo gas e vapore, con eventuali frammenti solidi strappati al condotto, innescata dal riscaldamento di acqua di falda.

condotto: frattura che collega la superficie terrestre con la camera magmatica, all'interno della quale si inietta il magma che risale verso l'esterno.

essoluzione: processo attraverso il quale il gas contenuto nel magma viene liberato e forma una fase gassosa separata da quella liquida magmatica.

tasso di emissione: quantità di magma eruttato in un'unità di tempo.

colonna sostenuta o pliniana: colonna eruttiva composta da particelle solide (pomici e ceneri) e da gas, alta decine di km sopra l'edificio vulcanico. Le pomici ricadono al suolo formando i depositi da caduta, mentre gran parte delle ceneri vengono riprese dai venti stratosferici e si disperdono su aree molto vaste. Il termine pliniana deriva dalla prima descrizione di questo fenomeno fatta da Plinio il Giovane durante l'eruzione del 79 d.C. del Vesuvio.

eruzione sub-pliniana: eruzione con colonna sostenuta di moderata altezza durante la quale sono emesse in prevalenza scorie e pomici.

flussi piroclastici: miscela eruttiva composta da particelle solide e gas, con prevalenza di particelle solide, che scorre lungo i fianchi del vulcano rasente il terreno.

surge: miscela eruttiva composta da gas e particelle solide, con prevalenza di gas, che scorre lungo i fianchi del vulcano rasente il terreno.

duomo: rilievo prodotto dall'accumulo di lava troppo viscosa per poter scorrere e formare una colata.

paleosuolo: suolo vegetale formatosi durante fasi di quiescenza di un vulcano.

eruzione freato magmatica: eruzione durante la quale vengono emessi vapore acqueo, gas, prodotti magmatici e frammenti del condotto e dell'apparato vulcanico. In genere le eruzioni freato-magmatiche consistono in esplosioni innescate dal contatto fra acqua di origine esterna (di falda, di mare) e il magma.

eruzione esplosiva: eruzione durante la quale il magma viene frammentato e emesso sotto forma di pomici, cenere e scorie (prodotti piroclastici). Durante le eruzioni esplosive si possono formare colonne eruttive alte sopra il cratere o correnti di materiale che scorrono al suolo. Le colonne sostenute possono raggiungere qualche decina di km di altezza (pliniane e sub-pliniane) o essere alte pochi km (eruzioni stromboliane) o centinaia di metri quando formano fontane laviche. Le correnti che scorrono al suolo si definiscono flussi piroclastici quando sono molto densi di particelle solide e surge quando la fase gassosa è prevalente.

camera magmatica o serbatoio: zona di accumulo del magma a profondità relativamente vicine alla superficie terrestre.

pressione litostatica: pressione esercitata dalle rocce della superficie terrestre.

lapilli accrezionali (o pisoliti vulcaniche): piccole strutture sferiche formate dall'aggregazione di ceneri attratte per carica elettrostatica o per le forze capillari che si sviluppano sulla superficie delle particelle, soprattutto in presenza di umidità. I depositi piroclastici ricchi di pisoliti possono indicare un'eruzione avvenuta per interazione del magma con acqua esterna.

prodotti piroclastici: prodotti emessi durante le eruzioni esplosive. Possono essere litici se derivano dall'edificio vulcanico o dalla fratturazione di rocce profonde o juvenili se derivano dal raffreddamento del magma direttamente coinvolto nell'eruzione (pomici, scorie, ceneri). In base alle dimensioni si suddividono in ceneri (inferiori ai 2 mm), lapilli (tra 2 e 64 mm) e blocchi o bombe (più di 64 mm).

depositi da caduta: depositi formati dall'accumulo di piroclasti che ricadono da una nube eruttiva sostenuta o che sono scagliati direttamente dal cratere (balistici). In genere hanno un alto grado di cernita granulometrica e mantellano la topografia preesistente con strati di spessore costante.

depositi da flusso: depositi formati dalla sedimentazione di nubi eruttive che scorrono lungo i fianchi del vulcano rasenti il terreno (flussi piroclastici e surge). In genere sono poco selezionati granulometricamente (soprattutto i depositi dei flussi piroclastici) e non presentano spessori costanti, in quanto i flussi sono condizionati dalla topografia e scorrono all'interno delle valli, fermandosi contro gli ostacoli o nelle zone pianeggianti.