Giugno 28, 2022

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L’acqua nel magma determinerà la sua profondità di stoccaggio

Tutte le eruzioni vulcaniche non sono uguali: a seconda del contenuto di silice, il magma è più o meno viscoso ei vulcani hanno un comportamento esplosivo o aerodinamico. Lo stile, la frequenza e la dimensione dei razzi sono fortemente influenzati da questa caratteristica. I fattori che controllano la profondità alla quale viene immagazzinato il magma, nei serbatoi di magma o “camere magmatiche”, sono ancora poco conosciuti per alcune classi di vulcani. Daniel Rasmussen, un ricercatore del National Museum of Natural History degli Stati Uniti a Washington, e colleghi hanno identificato un potenziale fattore all’opera negli archi vulcanici, che sono spesso caratterizzati da eruzioni vulcaniche: sarebbe il contenuto d’acqua del magma.

A metà dell’oceano si trova un altro tipo di vulcano, è noto il fenomeno che determina la profondità degli invasi rocciosi. In effetti, è generalmente accettato che la profondità dei serbatoi sia controllata da un “livello di galleggiamento neutro”, che corrisponde al livello al quale il peso e la forza di galleggiamento di Archimede si compensano a vicenda. Il magma è inizialmente più caldo della roccia circostante, e quindi meno denso, man mano che sale in superficie. A livello della crosta terrestre, la differenza di densità diminuisce fino a creare magma ad una profondità corrispondente alla camera magmatica.

Tuttavia, un confronto tra studi geofisici e geochimici indica che non tutto il magma è effettivamente immagazzinato a galleggiamento neutro. Come determinato dal team del professor Christian Huber, del Dipartimento di Scienze della Terra, Ambientali e Planetarie della Brown University negli Stati Uniti, la densità dei magmi ricchi di silice è spesso inferiore a quella della crosta circostante, rendendo difficile l’utilizzo del primo scenario . Perché del magma smette di salire al di sopra di una certa profondità? Una possibile spiegazione potrebbe essere il contenuto d’acqua del magma proveniente dalla crosta profonda. Il team di Daniel Rasmussen ha testato questo scenario a livello di archi vulcanici. Questi vulcani sono generati all’intersezione di due placche tettoniche convergenti, formando arcipelaghi interconnessi come nelle isole Aleutine, lungo l’anello del Pacifico. I suoi bacini rocciosi si trovano a profondità variabili di circa 15 chilometri sotto la superficie.

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Per determinare il ruolo dell’acqua, i ricercatori hanno raccolto le ceneri di sei vulcani per analizzare il contenuto dei cristalli di olivina che contengono. Man mano che crescono, questi cristalli intrappolano le inclusioni vetrificate dal magma. Grazie alle misurazioni della composizione chimica di queste inclusioni microscopiche, gli scienziati hanno stimato il contenuto d’acqua del magma. Hanno quindi integrato i loro dati con altre misurazioni di cinquantasei vulcani in tutto il mondo. Hanno quindi confrontato il contenuto d’acqua con la profondità stimata delle falde acquifere in questi siti.

Daniel Rasmussen raccoglie campioni di cenere vulcanica dalla cima del vulcano Akutan nel 2016.

© Daniel Rasmussen, Smithsonian

I risultati rivelano che il magma che aveva più acqua spesso veniva spento (e quindi inizialmente immagazzinato) a profondità maggiori sotto la crosta terrestre. Secondo i ricercatori, questa correlazione tra il contenuto d’acqua di un serbatoio di magma e la sua profondità di stoccaggio potrebbe essere spiegata da un cambiamento nella viscosità del magma ascendente. Quando il magma sale attraverso la crosta terrestre, l’acqua che contiene si trasforma in vapore degassando. Questo raffredda e cristallizza il magma che poi diventa più viscoso, rallentando o addirittura impedendo la sua risalita. Tuttavia, in alcuni tipi di magmi più sviluppati, la situazione può essere diversa: “È probabile che il blocco della risalita si verifichi inizialmente, quando magmi scarsamente differenziati (basalto, andesite) salgono dalla crosta inferiore. Ma questo processo è probabile essere meno significativo quando il magma continua a svilupparsi nella crosta superiore per formare il magma più avanzato del nostro pianeta come la riolite, all’origine, ad esempio, dei flussi di ossidiana”, identifica Olivier Bachmann, professore presso il Federal Institute of Technology in Zurigo (ETHZ), Svizzera.