Non solo le catene montuose raggiungono quote elevate sulla Terra. Anche i vulcani raggiungono vette paragonabili (vedi Fuji e Kilimangiaro con le cime innevate) ma non sono da confondere con le montagne, la loro struttura e genesi, come vedremo, è totalmente diversa. I vulcani sono formati dall’accumulo di materiale fuso che fuoriesce dal sottosuolo. Il magma, praticamente roccia fusa, risale dalle profondità della Terra e viene alla luce sotto forma di colate di lava o colate piroclastiche (nubi ardenti che devastano tutto ciò che incontrano come uragani di 500°C a 60 km orari). Il magma, come le rocce che forma quando solidifica, è composto da silicati di ferro e magnesio oltre che di minerali alcalini quali sodio, potassio e calcio. Il silicio si lega all’ossigeno, l’elemento più diffuso nella crosta terrestre, formando la silice. Questa a sua volta reagisce con metalli ed alcali a formare vari tipi di silicati che danno origine, solidificando, ai minerali che compongono le rocce della Terra. Se rimane silice a disposizione cristallizza come quarzo. Il magma può solidificare lentamente nel sottosuolo, dando origine a formazioni rocciose “intrusive” che chiamiamo batoliti o plutoni (ad esempio i graniti), incassate nelle rocce circostanti che alterano a causa della loro temperatura che si aggira attorno ai 5-600°C. Oppure il magma può venire alla luce come colate di lava a circa 1000-1200°C (tipo i basalti delle Hawaii o dell’Etna) o eruzioni esplosive con depositi ignimbritici (letteralmente piogge di fuoco) che formano rocce vulcaniche dette tufi come è successo col Vesuvio o col monte St. Helens.

E’ la composizione del magma a determinare il tipo di eruzione. I magmi ricchi in silice sono più viscosi e esercitano maggiore pressione sulle rocce incassanti, anche perché sono in grado di sciogliere più elementi volatili (gassosi), principalmente acqua e acido solforico, che al diminuire della temperatura mentre il magma si raffredda, vengono rilasciati aumentando la pressione. Una volta superata la pressione delle rocce sovrastanti sono le stesse bolle di elementi volatili a frammentare il magma e a trascinarlo verso l’alto con sé, esattamente come accade stappando una bottiglia di spumante o una lattina di soda.

In una vecchia nomenclatura, i magmi ad alto contenuto di silice venivano detti acidi, mentre quelli a basso contenuto erano detti basici (da qui nasce il nome basalto). Un magma acido, essendo più viscoso, tende a solidificare in profondità, formando rocce intrusive come i graniti. Se viene alla luce lo fa con eruzioni esplosive generando depositi tufacei (ignimbtici) di composizione riolitica, il nome “effusivo” del granito. Un magma basico, essendo meno viscoso, scorre in modo più fluido e tende a formare colate di lava. La temperatura quasi doppia gli conferisce anche maggiore fluidità e anche la minore presenza di componenti volatili rende più rare le eruzioni esplosive. Quando un magma basaltico resta intrappolato e non raggiunge in superficie forma rocce intrusive che chiamiamo gabbri.

Il tipo di composizione dipende dall’origine del magma. Mediamente la temperatura della Terra aumenta di 30°C al km di profondità. La pressione aumenta di 4 kbar al km. A certe condizioni di pressione e temperatura certe fasi minerali non sono più stabili, non possono restare allo stato solido e fondono diventando magma. Una sostanza che fonde normalmente aumenta di volume e diminuisce di densità, quindi, essendo più leggera, tende a risalire. Altri tipi di sostanze possono fondere invece perché la pressione cala per qualche motivo e a quelle temperature quel materiale deve essere allo stato liquido. I magmi quindi si formano perché accadono delle variazioni delle condizioni di alcune aree della Terra. Non stiamo parlando di profondità eccezionali, ma di alcune decine di km (non vengono dal centro della Terra). Spesso le aree vulcaniche sono associate a catene vulcaniche (si pensi alle Ande) e sicuramente anche ad aree sismiche. Vedremo come vulcanismo e sismicità sono due caratteristiche del nostro pianeta legate tra loro, quindi spesso concomitanti, ma non è necessario che una implichi o causi l’altra.

Lave fluide, poco viscose e calde, tendono a formare edifici vulcanici relativamente bassi o almeno più larghi che alti, i cosiddetti vulcani a scudo come quelli che costituiscono le  isole Hawaii. Lave più viscose tendono a costruire edifici più ripidi come i coni di scorie. Il magma che rifornisce il vulcano può anche cambiare composizione nel tempo geologico e alternare episodi più effusivi ad altri più esplosivi formando i cosiddetti stratovulcani, i cui depositi alternano colate di lava a ignimbriti e tufi.

Ma anche i vari tipi di eruzione dipendono dalla composizione del magma e soprattutto dalla profondità alla quale avviene la cosiddetta “frammentazione”, ossia il punto della colonna di lava nel condotto vulcanico in cui le bolle gassose che si formano col progressivo raffreddamento sono di dimensioni e numero tali da poter trasportare la colonna di magma verso l’alto.

Se questa profondità è così bassa da essere praticamente zero, la lava degassa in superfice e scorre senza grossi problemi. Se invece la profondità di frammentazione è alta, la colonna di magma viene trasportata rapidamente verso l’alto e può anche salire parecchio al di sopra della superficie sotto forma di colonna eruttiva, generando anche un’onda di decompressione che si dirama con violenza dal cratere in tutte le direzioni (base surge). Ad un certo punto i gas ed il materiale semifuso si espandono (la pressione atmosferica è inferiore a quella del condotto) e si raffreddano, aumentando di peso. La gravità e la stessa pressione atmosferica fanno il resto, causando il collasso della colonna e la ricaduta devastante lungo i pendii del vulcano. Ciò può anche accadere immediatamente all’uscita dal cratere se la profondità di frammentazione non è molto alta e quindi, una volta fuoriuscita, la colonna eruttiva non ha la spinta per salire di quota. Se la profondità di frammentazione è molto alta la degassazione può avvenire in profondità e la massa magmatica potrebbe non essere in grado di essere espulsa formando laghi di lava.

I vari tipi di eruzione che possono verificarsi dipendono quindi da queste condizioni e vengono classificate in base alle loro caratteristiche. La classificazione usata in vulcanologia si basa sulla viscosità crescente (contenuto di silice e quindi di volatili crescente) del magma che viene alla luce.

Eruzione hawaiana: come osservato nelle famose isole del Pacifico, lave basaltiche molto fluide e calde fuoriescono lentamente formando vaste colate ed edifici vulcanici tipicamente a scudo;

Eruzione stromboliana: ancora magmi di tipo basaltico ma con un po’ più di contenuto in silice; la profondità di frammentazione del magma è un po’ più alta ed a volte le bolle esplodono causando fontane di lava, spesso a partire da laghi di lava come accade nell’isola di Stromboli a nord della Sicilia.

Eruzione vulcaniana: magma ad alto contenuto di silice che si muove con difficoltà e solidifica formando tappi che vengono poi fatti saltare dai gas che si accumulano durante il raffreddamento come osservato nell’isola di Vulcano a nord della Sicilia.

Eruzione pliniana: il magma è ad alto contenuto di silice ma la profondità di frammentazione è tale che la colonna di magma viene sparata con violenza verso l’alto; il nome viene da Plinio il Giovane che nel 79 a.C. osservò e descrisse da una nave nella baia di Napoli la devastante eruzione del Vesuvio che distrusse Pompei ed Ercolano (il padre Plinio il Vecchio morì nel tentativo di avvicinarsi al cratere per osservare il fenomeno).

Domi di lava: un magma ad altissimo contenuto di silice e/o relativamente freddo è così viscoso che può venire alla luce quasi solido formando un duomo di lava nel cratere stesso (non potendosene allontanare), una cupola viscosa che può all’occasione collassare generando flussi piroclastici e colate di lava; alternativamente il duomo può anche esplodere. Spesso i duomi si formano in crateri che hanno subito una eruzione pliniana

Eruzioni surtseyane: accadono in genere quando un vulcano sottomarino raggiunge la superficie e la lava vaporizza istantaneamente l’acqua causando esplosioni idromagmatiche come osservato nell’isola di Surtsey in Islanda; quando l’acqua che viene in contatto con un magma è invece contenuta in una roccia (acquifero), vaporizzando la fa saltare in una imponente eruzione freatomagmatica.

Collasso calderico: una delle esplosioni più devastanti nelle eruzioni può essere provocata dal collasso dell’edificio vulcanico sotto il suo stesso peso; svuotatasi la camera magmatica, il materiale accumulato sulle pendici del vulcano non ha più un sostegno e crolla lasciando a volte solo la base che prende il nome di caldera (non è un cratere), come accadde nell’isola di Krakatoa in Indonesia (esplosione sentita fino in Australia). Nella caldera può formarsi un lago e/o un nuovo cono vulcanico se l’attività riprende.

Il vulcanismo è la prova che qualcosa “si muove” all’interno della Terra, che enormi quantità di energia vengono liberate tramite le eruzioni vulcaniche. Ma anche la sismicità ne libera enormi quantità. Che la causa sia la stessa?