Gli indizi provenienti dai serbatoi di magma profondi potrebbero migliorare le previsioni sulle eruzioni vulcaniche

Le eruzioni vulcaniche pongono rischi significativi, con impatti devastanti sia sulle persone che vivono nelle vicinanze che sull’ambiente.

Attualmente vengono previsti in base all’attività del vulcano stesso e dei pochi chilometri superiori di crosta sottostante, che contiene roccia fusa potenzialmente pronta a eruttare.

Tuttavia, una nuova ricerca evidenzia l’importanza di cercare indizi molto più in profondità nella crosta terrestre, dove le rocce vengono prima fuse nel magma prima di salire nelle camere più vicine alla superficie.

Per comprendere il funzionamento interno dei fenomeni più esplosivi del nostro pianeta, i ricercatori dell’Imperial College di Londra e dell’Università di Bristol hanno scavato in profondità per far luce sulla frequenza, composizione e dimensione delle eruzioni vulcaniche in tutto il mondo.

I loro risultati suggeriscono che la dimensione e la frequenza delle eruzioni sono strettamente legate al tempo necessario affinché la roccia fusa estremamente calda, nota come magma, si formi in questi profondi serbatoi sotto la crosta terrestre – a profondità fino a 20 chilometri – e per quanto riguarda le dimensioni di questi serbatoi.

I ricercatori ritengono che i risultati, pubblicati in Progressi scientifici, consentirà loro di prevedere le eruzioni vulcaniche in modo più accurato, salvaguardando in definitiva le comunità di persone e contribuendo a mitigare i rischi per l’ambiente.

Studiare i vulcani di tutto il mondo

Lo studio, condotto da ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra e Ingegneria dell’Imperial, ha esaminato i dati di 60 delle eruzioni vulcaniche più esplosive, in nove paesi: Stati Uniti, Nuova Zelanda, Giappone, Russia, Argentina, Cile, Nicaragua, El Salvador. e Indonesia.

L’autrice dello studio, la dottoressa Catherine Booth, ricercatrice associata presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Ingegneria dell’Imperial College di Londra, ha dichiarato: “Abbiamo esaminato i vulcani di tutto il mondo e scavato più in profondità rispetto agli studi precedenti che si concentravano su camere sotterranee poco profonde dove il magma viene immagazzinato prima delle eruzioni. Ci siamo concentrati sulla comprensione dei serbatoi di sorgenti di magma nelle profondità sotto i nostri piedi, dove il calore estremo scioglie le rocce solide trasformandole in magma a una profondità di circa 10-20 chilometri».

Il team ha combinato dati del mondo reale con modelli computerizzati avanzati. Hanno esaminato la composizione, la struttura e la storia delle rocce in profondità sotto la crosta terrestre, insieme alle informazioni raccolte dai vulcani attivi, per capire come il magma si accumula e si comporta in profondità nel sottosuolo, risalendo infine attraverso la crosta terrestre fino ai vulcani.

Utilizzando queste informazioni, i ricercatori hanno creato simulazioni al computer che imitano i complessi processi di flusso e stoccaggio del magma nelle profondità della Terra. Attraverso queste simulazioni, il team ha acquisito nuove conoscenze sui fattori che determinano le eruzioni vulcaniche.

Identificazione dei controlli chiave delle eruzioni

“Contrariamente alle credenze precedenti, il nostro studio suggerisce che la galleggiabilità del magma, piuttosto che la proporzione tra roccia solida e fusa, è ciò che guida le eruzioni”, ha affermato il dottor Booth.

“La galleggiabilità del magma è controllata dalla sua temperatura e dalla composizione chimica rispetto alla roccia circostante: man mano che il magma si accumula, la sua composizione cambia per renderlo meno denso, rendendolo più “galleggiante” e permettendogli di sollevarsi.

“Una volta che il magma diventa abbastanza galleggiante da galleggiare, si solleva e crea fratture nella solida roccia sovrastante, e poi scorre attraverso queste fratture molto rapidamente, provocando un’eruzione.”

Oltre a identificare la galleggiabilità del magma come un fattore importante che guida le eruzioni, i ricercatori hanno anche osservato come si comporta il magma una volta raggiunto le camere sotterranee meno profonde subito prima dell’eruzione. Hanno scoperto che il tempo di conservazione del magma in queste camere meno profonde può avere un effetto anche sulle eruzioni vulcaniche, con periodi di conservazione più lunghi che portano a eruzioni più piccole.

Mentre ci si può aspettare che serbatoi più grandi alimentino eruzioni più grandi ed esplosive, i risultati hanno anche rivelato che serbatoi molto grandi disperdono calore, rallentando il processo di fusione delle rocce solide nel magma. Ciò ha portato i ricercatori a concludere che la dimensione dei serbatoi è un altro fattore chiave per prevedere accuratamente le dimensioni delle eruzioni – e che esiste una dimensione ottimale per le eruzioni più esplosive.

I risultati evidenziano anche che le eruzioni sono raramente isolate e, invece, fanno parte di un ciclo ripetitivo. Inoltre, il magma rilasciato dai vulcani studiati era ricco di silice, un composto naturale noto per svolgere un ruolo nel determinare la viscosità e l’esplosività del magma, con il magma ad alto contenuto di silice che tende ad essere più viscoso e risulta in eruzioni più esplosive.

Prossimi passi

Il coautore, il professor Matt Jackson, titolare della cattedra di Fluidodinamica geologica presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Ingegneria dell’Imperial College di Londra, ha dichiarato: “Migliorando la nostra comprensione dei processi alla base dell’attività vulcanica e fornendo modelli che fanno luce sui fattori che controllano le eruzioni, il nostro studio rappresenta un passo cruciale verso un migliore monitoraggio e previsione di questi potenti eventi geologici.

“Il nostro studio aveva alcune limitazioni: il nostro modello si concentrava su come il magma scorre verso l’alto, e i serbatoi delle sorgenti nel nostro modello contenevano solo roccia fusa e cristalli. Tuttavia, ci sono prove che in queste sorgenti si trovano anche altri fluidi come acqua e anidride carbonica”. serbatoi, e quel magma può turbinare e scorrere lateralmente.”

Il prossimo passo per i ricercatori sarà quello di perfezionare i loro modelli, incorporando il flusso tridimensionale e tenendo conto delle diverse composizioni dei fluidi. In questo modo, sperano di continuare a decifrare i processi della Terra responsabili delle eruzioni vulcaniche, aiutandoci a prepararci meglio per i disastri naturali futuri.