Comprendere cosa innesca le grandi eruzioni vulcaniche è fondamentale per la valutazione del rischio, ma il meccanismo esatto che le determina è ancora poco chiaro. La teoria prevalente è che la dissoluzione di sostanze volatili – gas che fuoriescono dal magma – sia una delle principali cause delle eruzioni, in particolare nei vulcani ricchi di silice. Tuttavia, un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, ipotizza che sia in realtà la dissoluzione dei gas nel magma a generare la pressione necessaria per le grandi eruzioni.
Dissoluzione di sostanze volatili vs. riassorbimento di sostanze volatili
Ricerche precedenti hanno enfatizzato la dissoluzione di sostanze volatili come causa delle eruzioni dovute all’aumento della pressione nelle camere magmatiche. Nella dissoluzione di sostanze volatili, i gas disciolti, come il vapore acqueo, l’anidride carbonica e lo zolfo, si separano da una massa fusa di silicati formando bolle man mano che il magma risale o si raffredda. Ciò riduce la solubilità, creando una significativa sovrapressione magmatica, che a sua volta innesca le eruzioni vulcaniche. Alcuni studi precedenti hanno dimostrato che i gas disciolti nei grandi sistemi vulcanici possono effettivamente tamponare la pressione, rendendo le eruzioni meno frequenti, ma più intense quando si verificano.
“Tuttavia, affinché la dissoluzione dei volatili agisca come fattore scatenante primario di un’eruzione, deve superare sia la perdita di volatili per degassamento passivo sia il rilassamento viscoso della crosta. Ciò, tuttavia, richiede rapidi tassi di cristallizzazione difficili da mantenere in serbatoi più grandi e termicamente tamponati. Nei grandi sistemi silicici, i volatili disciolti possono quindi esercitare un controllo primario sulla compressibilità del magma e sulla crescita della camera magmatica, piuttosto che innescare direttamente le eruzioni“, spiegano gli autori dello studio.
Il nuovo studio esplora il processo opposto, chiamato riassorbimento dei volatili, in cui i gas si dissolvono nuovamente nel magma. Il team afferma che questo riassorbimento riduce la compressibilità del magma, modulando la risposta del sistema alla ricarica e la sua stabilità complessiva, il che finisce per accelerare le eruzioni poiché il magma è più difficile da comprimere. Il riassorbimento di sostanze volatili può aumentare rapidamente la pressione nelle grandi camere magmatiche siliciche, innescando potenzialmente eruzioni più velocemente rispetto alla dissoluzione di sostanze volatili.
Simulazione della caldera di Aso in Giappone
I ricercatori hanno utilizzato come esempio un’antica eruzione vulcanica avvenuta in Giappone. Affermano che il riassorbimento di sostanze volatili ha probabilmente giocato un ruolo chiave nell’eruzione di Aso, denominata “Aso-4”, avvenuta circa 86.000 anni fa. Per giungere a questa conclusione, il team ha utilizzato un modello numerico termomeccanico di camere magmatiche, calibrato con dati geochimici provenienti dal vulcano Aso. Un minerale di fosfato di calcio, chiamato apatite, viene espulso da tali vulcani e può fungere da indicatore del comportamento di saturazione dell’acqua nel magma. Le informazioni raccolte dai cristalli di apatite di Aso hanno contribuito a modellare il processo eruttivo.
Le simulazioni hanno testato diversi tassi di ricarica, contenuti di sostanze volatili e condizioni termiche per osservare quando si verifica il riassorbimento di sostanze volatili e come questo influisce sulla stabilità della camera. I risultati hanno mostrato che il riassorbimento di sostanze volatili riduce la compressibilità del magma, amplificando la pressurizzazione e destabilizzando la camera magmatica.
Gli autori dello studio affermano che le simulazioni mostrano che il riassorbimento porta a un’eruzione più rapida rispetto ai casi di dissoluzione. Scrivono: “analizzando nello specifico i casi con una concentrazione di H2O del 5% in peso, abbiamo riscontrato che il tasso di pressurizzazione è sostanzialmente più elevato nella simulazione con riassorbimento e che in questo caso si verifica un’eruzione dopo circa 2.300 anni, mentre nella simulazione con dissoluzione non si verifica alcuna eruzione entro i 5.000 anni di simulazione. Gli elevati tassi di pressurizzazione durante il riassorbimento sono causati non solo dai maggiori tassi di ricarica riscontrati nelle simulazioni con riassorbimento di sostanze volatili, ma anche da una riduzione della compressibilità del magma derivante dalla diminuzione della fase volatile magmatica (MVP) indotta dal riassorbimento, che solitamente funge da tampone per l’aumento di pressione nei sistemi silicici”.
Sebbene questi modelli semplifichino in una certa misura la meccanica dei vulcani e si concentrino su un caso specifico, il team ritiene che questo studio possa servire come punto di partenza per ricerche future. Studi futuri potrebbero affinare la comprensione del riassorbimento dei volatili con modelli più complessi e monitoraggio in tempo reale, offrendo in definitiva un nuovo modo per prevedere le eruzioni vulcaniche catastrofiche, potenzialmente salvando vite umane e riducendo le perdite economiche.
Vuoi ricevere le notifiche sulle nostre notizie più importanti?