Le eruzioni vulcaniche esplosive sono tanto distruttive quanto difficili da prevedere; esse scagliano nell’aria e nelle aree circostanti i piroclasti, ovvero frammenti di magma e roccia espulsi dal vulcano. Tali particelle possono avere ripercussioni di vasta portata, come dimostrato dalle eruzioni dell’Etna, che causano spesso la chiusura dell’Aeroporto di Catania per giorni. Le dimensioni dei piroclasti espulsi determinano la distanza che questi possono percorrere e i rischi che comportano; tuttavia, le modalità e i luoghi esatti della loro formazione sono rimasti finora poco chiari.
“Interrompono il traffico aereo e stradale; inoltre, è necessario rimuoverli, ripulire le aree colpite e valutarne l’impatto su colture, piante, vegetazione in generale e fauna selvatica“, afferma Jacopo Taddeucci, vulcanologo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). “È fondamentale comprendere come si formino queste particelle, poiché tale processo ne determina le caratteristiche”.
Lo studio
Uno studio, pubblicato sulla rivista Geology e guidato da Taddeucci, dimostra che il processo di frammentazione responsabile della formazione dei piroclasti è più complesso e articolato di quanto ipotizzato dai modelli eruttivi semplificati. Utilizzando la microscopia elettronica a scansione (SEM) e la microtomografia a raggi X, il team ha analizzato piroclasti provenienti da tre vulcani mafici (o basaltici) – l’Etna e lo Stromboli in Italia e il Cumbre Vieja in Spagna – mettendo in relazione le loro microstrutture con le condizioni di formazione verificatesi durante le diverse fasi dell’eruzione.
Identificando e quantificando le microstrutture – tra cui cristalli fratturati e clasti inglobati – Taddeucci e colleghi hanno scoperto che la frammentazione avviene in più fasi, anziché in un unico momento e a una sola profondità. “Non si tratta di un processo che si verifica in un punto preciso dello spazio e del tempo, bensì di un fenomeno prolungato”, spiega Taddeucci. “È un processo che si sviluppa in un arco temporale e spaziale esteso, dall’interno all’esterno del vulcano”.
Gli scienziati avevano già osservato molteplici eventi di frammentazione all’esterno dei vulcani, come la rottura in volo di bombe vulcaniche e lapilli. Questo studio fornisce la prima prova microstrutturale del fatto che la frammentazione sia un processo prolungato anche all’interno del vulcano, dove non è possibile osservarla direttamente. Il team ha inoltre dimostrato che la rimarginazione delle fratture e la saldatura dei piroclasti possono essere importanti quanto la frammentazione nel determinare la dimensione finale delle particelle. “Stiamo raccogliendo sempre più prove del fatto che a determinare la dimensione delle particelle non è solo la rottura del magma, ma anche la possibilità che particelle diverse si saldino tra loro dopo essersi frammentate“, afferma Taddeucci. Poiché la dimensione delle particelle influisce sulle modalità di dispersione dei piroclasti, questa scoperta potrebbe affinare le ipotesi alla base dei modelli informatici delle eruzioni.
Alla domanda se le stesse microstrutture si riscontrerebbero anche nei prodotti dell’eruzione dell’Etna avvenuta quest’estate, Taddeucci non ha esitato: “oh, sì, certamente“, ha risposto. “La maggior parte delle eruzioni basaltiche di natura esplosiva genera caratteristiche di questo tipo”.
Migliorare i modelli per le eruzioni future
Queste microstrutture possono conservarsi anche nelle rocce di eruzioni passate, offrendo ai ricercatori la possibilità di ricostruire le condizioni di frammentazione originarie e di migliorare i modelli per le eruzioni future. “È un grande vantaggio rispetto ai terremoti o ad altri disastri che non lasciano una testimonianza altrettanto chiara“, osserva Taddeucci. Taddeucci sottolinea inoltre la natura collaborativa del lavoro. Confrontare eruzioni avvenute su vulcani e in Paesi diversi, osserva, è possibile solo grazie alla collaborazione con colleghi di osservatori e istituti, inclusi ricercatori non presenti nell’elenco ufficiale dei coautori dell’articolo.