Come la petrografia rivela il funzionamento dell’Etna

di Jean Claude Tanguy *

L’Etna si trova in prossimità della zona di faglie profonde Malta-Isole Eolie che delimita la placca africana e, verso est, la microplacca ionica, affondando in subduzione sotto lo stivale italiano.

L’ipotesi attualmente più in voga suppone l’esistenza, tra queste due placche, di una “finestra astenosferica” da cui si inietterebbe la parte fusa del mantello, di composizione basaltica, all’origine del magma etneo. Quale che sia il suo modo di formazione, questo magma mantellico si accumula, secondo me, in un grande bacino all’incirca a 30 km di profondità dove si differenzia in trachibasalto che costituisce la lava più comune dell’Etna. Il calcolo mostra che questa trasformazione implica la cristallizzazione e la sottrazione del 18% del pirosseno, 3% di olivina e 3,6% di magnetite, che si depositano al fondo del bacino. La parte liquida del magma si trova ad una temperatura di circa 1100 °C e sotto forte pressione dei fluidi.

Più in alto, nel condotto eruttivo centrale, la pressione di carico diminuisce, cosa che attiva la cristallizzazione del plagioclasio e la decantazione dei suoi cristalli più ricchi di calcio… (ovvero 8% di bytownite An70). Con la risalita del magma il degassamento si accentua e il plagioclasio cristallizza, senza peraltro essere eliminato poiché la sua densità è allora vicina a quella del liquido magmatico. Quest’ultimo infine sale nella zona sommitale, sovraccaricato di cristalli, a 1080-1090 °C (temperatura effettivamente misurata alle bocche effusive).

La cristallizzazione risulta non dall’abbassamento della temperatura che in profondità deve essere trascurabile, ma dal crollo di pressione che alza la temperatura di cristallizzazione, al disotto della quale appaiono i cristalli: il magma diviene allora “sottocristallizzato” e i minerali si sviluppano in massa, fino a costituire oltre il 50% della lava al momento dell’effusione.

Per quanto concerne i meccanismi eruttivi, questo modello può spiegarli nel modo seguente. L’accumulo del magma nel bacino profondo provoca la messa sotto tensione della crosta soggiacente e del massiccio vulcanico. Quando la resistenza alla rottura delle rocce è superata, delle fessure si propagano a partire dalla zona centrale. Il magma si inietta in queste fessure e l’abbassamento di livello determina una caduta della pressione idrostatica e la formazione di bolle di gas: si produce una eruzione parossistica, la cui violenza dipenderà dalla portata e dalla rapidità di propagazione della rete di fratture aperte (o riaperte).

Se una o diversa di queste fessure sboccano in superficie, l’eruzione diventa laterale. L’emissione di grandi quantità di lava sui fianchi provoca allora delle reazioni a catena di decompressione nel condotto centrale e la produzione di considerevoli volumi di lava sovrassaturo di gas eruttabile. Queste intrusioni restano “attive” per degli anni e possono causare un susseguirsi di eruzioni sullo stesso asse strutturale (per es. 1883, 1886, 1892). L’edificio non cede in un sol colpo sotto la spinta interna, poiché ogni eruzione risulta da quelle che l’anno preceduta e prepara le eruzioni future. La fratturazione multiradiale, che è talvolta manifesta (agosto 1979) deve essere un caso generale anche se la fessure non raggiungono simultaneamente la superficie: delle eruzioni diametralmente opposte (1910 sul versante sud, 1911 al nord, o più recentemente 2001 e 2002) possono essere la continuazione di uno stesso ciclo eruttivo. Infine delle iniezioni di magma “asismiche” devono prodursi spesso all’interno del vulcano e si manifestano attraverso delle fluttuazioni dell’attività centrale. L’attività accresciuta di questi ultimo 60 anni può essere spiegata con l’arrivo di un nuovo magma nel bacino profondo.

Nel 2001 e nel 2002, l’osservazione da parte di Roberto Clocchiatti di cristalli dal cuore di ortopirosseno (OPX), circondato da clinopirosseno (CPX) “normale”, ci ha fornito la prova che il nuovo magma era risalito rapidamente da una profondità di 20-30 km. In effetti, in un magma alcalino come quello dell’Etna, l’OPX è instabile a bassa pressione e la sua presenza in superficie non è possibile a meno che esso sia stato inglobato e preservato nel clinopirosseno, che invece è stabile a bassa pressione. Precisiamo che questo nuovo magma, più ricco in potassio, si era manifestato per la prima volta nel corso dell’eruzione eccentrica del febbraio 1974 (poi nel 1978-79 e in tutte le eruzioni successive). È emozionante assistere alla produzione di un magma che, allo stadio attuale delle nostre conoscenze, non è mai stato emesso dall’Etna nel corso dei 500.000 anni di vita del vulcano…

Grazie a Santo e Irene Scalia per la fedele traduzione del testo francese.

Riferimenti bibliografici:

J.C. Tanguy, M. Condomines, G., Kieffer (1997) – Evolution of the Mount Etna magma : constraints on the present feeding system and eruptive mechanism. J. Volcanol. Geotherm. Res., 75, 221-250.

414. Clocchiatti, M. Condomines, N. Guénot, J.-C. Tanguy (2004) – Magma changes at Mount Etna : the 2001 and 2002-2003 eruptions. Earth Planet. Sci. Lett., 226, 397-414.

* NOTE BIOGRAFICHE. Jean-Claude Tanguy, ricercatore di vulcanologia presso l’Università di Parigi 6 e l’Istituto di Fisica del Globo di Parigi, ha pubblicato oltre 160 articoli scientifici, prevalentemente sull’Etna ma anche sui vulcani delle Antille, il Pinatubo, Hawaii, etc. Ha collaborato con l’Università di Catania e con l’INGV Osservatorio Etneo; oggi sta continuando di osservare ogni giorno l’Etna tramite internet.

La petrografia è la scienza che studia, descrive e classifica sistematicamente le rocce in quanto aggregati di minerali, indagandone la natura chimica e mineralogica (petrochimica), la genesi e le trasformazioni (petrogenesi) (TRECCANI online)

(Gaetano Perricone). Da quattro anni esatti – IlVulcanico.it andò online il 24 ottobre 2016, con la formidabile regia tecnica della web agency palermitana  Edigma brillantemente guidata dal carissimo Ignazio Aragona – per me e per gli amici che mi onorano della loro firma è un piacere, un divertimento e anche e soprattutto un appassionato impegno fornire attraverso gli articoli di questo blog un umile, ma (ci proviamo) attendibile e qualificato contributo di conoscenza in particolare sull’Etna e sul mondo dei vulcani a chi ci segue con grande attenzione e costanza. Lo splendido e gratificante riconoscimento a questo nostro impegno sono i tantissimi, migliaia e migliaia di estimatori del Vulcanico che hanno letto i nostri articoli e visto i nostri video, che non finiremo mai di ringraziare per questo affettuoso  e crescente interesse. Oggi è arrivato, ne siamo felicissimi e lo consideriamo un meraviglioso regalo di compleanno ma soprattutto un prestigioso riconoscimento al nostro blog, questo affascinante articolo del professore Jean Claude Tanguy, figura di primissimo piano della scienza vulcanologica e da sempre grande studioso dell’Etna. Nel ringraziarlo ancora dal profondo del cuore, mi piace molto riportare qui integralmente lo scambio di email che ha preceduto l’invio dell’articolo da parte del professore Tanguy: sono quanto mai orgoglioso che questo blog venga definito dall’illustre scienziato  francese “il vero e proprio custode dell’Etna”, riconoscimento e augurio migliore per il quarto compleanno de IlVulcanico non potrebbe esserci.