Eruzione Etna, lo studio INGV sui campioni di roccia: il magma delle ultime tre eruzioni è uno dei più primitivi e ricchi in gas nell’ultimo ventennio

Eruzione Etna: il magma emesso durante le ultime tre eruzioni è uno dei più primitivi e ricchi in gas del cratere di Sud-Est nell’ultimo ventennio

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“Dallo studio dei campioni di roccia emessi durante un’eruzione vulcanica possiamo avere informazioni sul magma che li ha generati. Le fontane di lava del  Cratere di Sud Est dell’Etna avvenute il 16, 18 e 19 febbraio, hanno prodotto materiali vulcanici la cui composizione chimica ci racconta la storia del magma”, inizia così l’approfondimento pubblicato sul blog INGVvulcani a cura di Rosanna Corsaro e Lucia Miraglia.

“I prodotti vulcanici raccolti durante i rilievi di terreno che si effettuano mentre è in corso un episodio di fontana di lava o immediatamente alla fine, possono essere studiati attraverso numerose tecniche analitiche che hanno finalità diverse. Una tra quelle utilizzate presso i laboratori dell’INGV-Osservatorio Etneo (INGV-OE) è l’analisi chimica degli elementi maggiori nel vetro vulcanico (Figura 1 A, B), effettuata mediante un microscopio elettronico a scansione con associata microanalisi (Figura 2)”, continuano le esperte.

 Figura 1 – Immagini BSE (BackScattered Electrons, elettroni retrodiffusi) al microscopio elettronico a scansione del vetro vulcanico presente in un lapillo (A) e in un clasto di cenere (B) della fontana del 16 febbraio. In entrambe le immagini il vetro vulcanico è la superficie di colore grigio chiaro; il piccolo minerale di colore grigio scuro in B) è un plagioclasio.

“Il vetro vulcanico basaltico nei prodotti dell’attività esplosiva (per esempio, lapilli e cenere)  è prevalente sui minerali perchè il magma si raffredda così velocemente da non permettere (o ridurre al minimo)  la formazione di cristalli. Si preserva così una struttura microscopica amorfa (vetro) che rappresenta la composizione del magma. I campioni ideali per essere preparati velocemente in laboratorio per questo tipo di analisi sono i lapilli e le ceneri grossolane; per prepararli all’analisi, questi prodotti vengono inglobati all’interno di una resina e levigati per ottenere una superficie piana. I campioni vengono infine lucidati e ricoperti da uno strato sottile di grafite (i.e. “metallizzati”) per renderli conduttivi al fascio elettronico. L’analisi che si ottiene in questo modo è preliminare, ma ha tempi di risposta rapidi, necessari per un’attività di monitoraggio che, come quella in corso, necessita di una tempistica molto stretta”.

Figura 2 – Analisi effettuata al microscopio elettronico a scansione con associata microanalisi (SEM-EDS) presso il laboratorio dell’INGV-OE.

“L’analisi dei vetri vulcanici delle fontane del 16, 18 e 19 febbraio 2021 al Cratere di Sud-Est, ha consentito di capire che la composizione chimica del magma si è mantenuta costante nel corso dei tre eventi e che, complessivamente, è una delle più “primitive” di questo cratere negli ultimi 20 anni.

Per capire bene la relazione fra queste attività parossistiche ed il tipo di magma che le ha alimentate, forse è il caso di precisare cosa si intende per magma “primitivo”. “Primitivo” è un termine generale usato in petrologia, che si riferisce a un magma la cui composizione è poco cambiata rispetto a quando si è formato nella regione sorgente.  Nel caso dell’Etna, vengono considerati primitivi quei magmi di composizione basaltica, ricchi in gas, che provengono dal mantello. Questi magmi si accumulano in zone profonde del vulcano (circa 10-12 km dalla superficie) e risalgono velocemente (ore/giorni) in superficie alimentando eruzioni laterali fortemente esplosive come, ad esempio nel 2001 e nel 2002-2003. L’eruzione di questi magmi non è frequente all’Etna: capita che non arrivino  in superficie perché durante la risalita tendono a perdere sempre più la componente gassosa, a  raffreddarsi  e formare cristalli. La composizione del magma residuo quindi cambia, talvolta anche a causa della interazione con altri magmi che possono essere presenti nella crosta.

Ritornando a parlare dei prodotti del Cratere di Sud-Est, è importante sottolineare che sono quelli per cui disponiamo del set di analisi chimiche più continuo e numeroso degli ultimi 20 anni. Questa ampia panoramica ci ha dimostrato che la composizione del magma eruttato è variata molto nel tempo.

Un modello che è stato proposto  per spiegare soprattutto i periodi di ripetute fontane di lava di questo cratere (per esempio nel 2000 e 2007-2008) suggerisce che queste sono alimentate dal magma presente nel “reservoir” (modo più elegante di dire camera magmatica!) del Cratere di Sud-Est (Figura 3). Questo “reservoir”, situato tra circa 1.5 e 3 km di profondità sotto il cono, viene ri-alimentato dal magma primitivo profondo. Il magma ibrido che viene eruttato è dunque il risultato di un processo di mescolamento, le cui caratteristiche e proporzioni possono cambiare nel tempo. In questo contesto, se la composizione del magma emesso diventa più primitiva dell’ultima composizione misurata, si ha un indizio che il contributo del magma profondo entrato nel “reservoir” superficiale del Cratere di Sud-Est stia crescendo”.

Figura 3 – Cartoon (modificato da Corsaro et al., 2013) che mostra come il magma profondo ricco in gas (frecce rosse) arrivi nel “reservoir” del Cratere di Sud-Est (box giallo) dove si mescola con il magma presente, acquisendo una composizione ibrida.

Assumendo che questo modello interpretativo sia ancora valido per l’attività in corso, possiamo ipotizzare che si sia verificata una ricarica significativa di magma profondo nel “reservoir” del Cratere di Sud-Est prima delle fontane di lava del 16, 18 e 19 febbraio. Questo evento ha determinato che il magma emesso durante le tre eruzioni sia uno dei più primitivi e ricchi in gas  di  questo cratere nell’ultimo ventennio. Inoltre, il fatto che la composizione del magma sia rimasta costante durante i tre episodi di fontane di lava suggerisce che il sistema, ad oggi, sia ben alimentato dal profondo, e si mantenga in condizioni di equilibrio chimico-fisico.

Il lavoro di analisi che si effettua in laboratorio sarebbe impossibile senza avere a disposizione campioni del materiale eruttato. La raccolta viene effettuata con la collaborazione di molti colleghi, ma anche di persone appassionate dell’attività dell’Etna, che ci forniscono molti dei campioni analizzati. A tutti il nostro ringraziamento”, concludono le esperte.

Bibliografia

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