Prefazione
Capitolo primo
Vulcani e tettonica a zolle
1.1 La struttura del globo terrestre
1.2 La nascita della tettonica a zolle
1.3 Vulcanismo associato ai margini di zolla
1.3.1 Margini divergenti
1.3.2 Margini convergenti
1.3.3 Margini trasformi
1.3.4 Vulcanismo di intraplacca
1.4 La distribuzione spaziale e temporale dell'attività vulcanica
Capitolo secondo
Le proprietà chimico-fìsiche dei magmi
2.1 Caratteristiche generali del magma
2.1.1 I volatili
2.2 Caratteristiche chimiche
2.2.1 Composizione
2.2.2 Diffusività chimica
2.3 Proprietà fisiche
2.3.1 Temperatura
2.3.2 Densità
2.3.3 Viscosità
2.4 Elementi di fluidodinamica
2.4.1 I fluidi ideali
2.4.2 Caratteristiche dei fluidi reali e numero di Reynoids
2.4.3 Distribuzioni di velocità in moti laminari
2.4.4 Flusso attraverso un tubo circolare
2.4.5 Flusso in una fessura
2.4.6 Flusso di Bingham in un tubo circolare
2.4.7 Flusso omogeneo di un fluido multifase
2.4.8 Strato limite
Capitolo terzo
La generazione e risalita dei magmi
3.1 Meccanismi di formazione dei magmi
3.1.1 Distribuzione della temperatura nell'interno della terra
3.1.2 Genesi dei magmi
3.2 Le serie di differenziazione
3.3 La risalita dei magmi nel mantello
3.3.1 Flusso attraverso un mezzo poroso
3.3.2 Diapirismo
3.4 La risalita dei magmi nella crosta
3.4.1 Stoping
3.4.2 Stato meccanico della materia
3.4.3 Criteri di frattura e influenza della pressione di poro
3.4.4 Propagazione di fratture riempite di fluido
Capitolo quarto
Le camere magmatiche e l'eruzione dei magmi
4.1 Condizioni di formazione delle camere magmatiche
4.1.1 Introduzione
4.2 Processi fisici nella risalita dei magmi
4.2.1 Trasporto di calore per conduzione termica
4.2.2 Capacità Termica e Entalpia
4.2.3 Raffreddamento dei magmi durante la risalita
4.3 Processi di vescicolazione
4.3.1 Crescita delle bolle
4.3.2 Effetti della vescicolazione
4.3.3 Effetti della migrazione di bolle in una camera magmatica chiusa
4.4 Risalita dei magmi in condotti e fratture
4.4.1 Introduzione
4.4.2 Flusso stazionario omogeneo
4.4.3 Flusso non-omogeneo
4.4.4 Flussi non stazionari
Capitolo quinto
I fenomeni precursori delle eruzioni
5.1 Introduzione
5.2 Le deformazioni del suolo
5.2.1 Modelli di deformazione elastica
5.2.2 Mezzi viscoelastici
5.3 Le variazioni di gravità
5.4 I terremoti
5.4.1 Introduzione
5.4.2 Generalità sui terremoti
5.4.3 Caratteristiche della sismicità in aree vulcaniche
5.5 Le variazioni del campo magnetico
5.6 Le emissioni gassose
5.6.1 Generalità
5.6.2 Composizione chimica dei gas vulcanici
5.7 Alcuni esempi di precursori di eruzioni
5.7.1 Il contrastante comportamento del Monte Usu
5.7.2 Mt Pinatubo (Filippine), aprile-giugno 1991
5.7.3 I precursori dell'eruzione del St. Helens del 18 maggio 1980
5.7.4 I precursori dell'eruzione avvenuta alla caldera di Rabaul (Nuova Guinea) nel 1994
5.8 Considerazioni generali sui precursori delle eruzioni
Capitolo sesto
Le eruzioni
6.1 Schemi di classificazione delle eruzioni
6.1.1 Schema geologico di classificazione delle eruzioni
6.1.2 Classificazione attraverso l'indice VEI (Volcanic Explosivity Index)
6.1.3 Schema quantitativo per la classificazione delle eruzioni
6.1.4 Esempio di transizione da attività effusiva a attività esplosiva al variare della portata:
l'eruzione del Vesuvio del 1944
6.2 L'energia delle eruzioni
6.2.1 Energia iniziale delle eruzioni
6.2.2 Bilanci macroscopici di energia nel corso delle eruzioni
6.3 Le eruzioni effusive
6.3.1 Introduzione
6.3.2 Flusso di lava su un piano inclinato
6.3.3 Modello di Bingham di un flusso di lava
6.3.4 Un esempio di eruzione hawaiiana: l'eruzione del Pu´u ´O´o sul vulcano Kilauea
6.4 Le eruzioni effusive-esplosive
6.4.1 L'attività stromboliana
6.4.2 Esplosività nelle eruzioni stromboliane. L'eruzione del vulcano Izu-Oshima (Giappone)
del 1986-87
6.5 Le eruzioni esplosive
6.5.1 La prima descrizione di un'eruzione esplosiva: l'eruzione del 79 d.C. del Vesuvio
6.5.2 Le caratteristiche fisiche di un'eruzione pliniana
6.5.3 La formazione delle colonne eruttive pliniane
6.5.4 Gradazione delle particelle
6.5.5 Le eruzioni esplosive del St. Helens del 1980
6.6 Le eruzioni freato-magmatiche
6.6.1 Introduzione
6.6.2 Pressioni generate dall'interazione magma-acqua
6.6.3 Meccanismi di interazione magma-acqua
6.6.4 Esplosioni vulcaniane
6.6.5 Un'eruzione freatica del Kilauea
Capitolo settimo
I prodotti delle eruzioni effusive
7.1 Introduzione
7.1.1 Unità di flusso
7.1.2 Flusso composito
7.1.3 Sviluppo di un campo di lava
7.1.4 Previsione della lunghezza di un flusso di lava
7.1.5 Fratturazioni nei flussi di lava
7.2 Le lave basaltiche
7.2.1 Le lave pahoehoe
7.2.2 Le lave aa
7.2.3 Le lave a cuscino (pillow lava)
7.3 Le lave differenziate
7.3.1 Introduzione
7.3.2 Morfologia delle colate di lava differenziate
Capitolo ottavo
I prodotti delle eruzioni esplosive
8.1 Introduzione
8.1.1 Natura dei piroclasti
8.1.2 Classificazione dei prodotti e delle rocce piroclastiche
8.1.3 I lapilli accrezionali
8.2 Meccanismi di dispersione e di sedimentazione dei prodotti da caduta
8.2.1 Introduzione
8.2.2 Lanci balistici dal cratere
8.2.3 Caduta da una nube pliniana
8.2.4 Modello di dispersione eolica
8.3 Meccanismi di dispersione e di sedimentazione nei flussi piroclastici
8.3.1 Introduzione
8.3.2 Generazione dei flussi piroclastici
8.4 Propagazione di flussi piroclastici
8.4.1 Modelli di propagazione
8.4.2 Processo di fluidizzazione
8.4.3 Processo di elutriazione
8.4.4 Forma dei flussi piroclastici
8.4.5 Origine dei gas nei flussi piroclastici
8.4.6 Meccanismi di trasporto
8.4.7 Regime di flusso
8.4.8 Meccanismi deposizionali nei flussi piroclastici
8.5 Meccanismi di dispersione e di sedimentazione nei surge piroclastici
8.5.1 Introduzione
8.5.2 Generazione dei surge
8.5.3 Generazione di surge per disaccoppiamento dei flussi piroclastici
8.5.4 Meccanismi di trasporto nei surge
8.5.5 Meccanismi deposizionali nei surge
Capitolo nono
I depositi piroclastici
9.1 Introduzione
9.1.1 Struttura e tessitura dei depositi piroclastici
9.2 Depositi da caduta
9.2.1 Introduzione
9.2.2 Depositi di cenere da caduta
9.2.3 Depositi di pomici da caduta
9.2.4 Depositi di scorie da caduta
9.3 I depositi dei flussi piroclastici
9.3.1 Introduzione
9.3.2 Relazioni tra fluidizzazione e depositi dei flussi piroclastici
9.3.3 I depositi ignimbritici
9.3.4 Depositi di brecce litiche associate ai flussi ignimbritici
9.4 I depositi da surge
9.4.1 Introduzione
9.4.2 I depositi dei base surge
9.5 Relazioni tra depositi da flusso, da surge e depositi non piroclastici
9.6 Le colate di fango o lahar
9.7 Frane di materiale vulcanico (volcanic debris avalanche)
9.8 Analogie tra depositi di frane di detrito vulcanico, frane non vulcaniche e lahars
Capitolo decimo
La struttura dei vulcani
10.1 Introduzione
10.2 Plateau basaltici
10.3 Vulcani monogenici
10.4 I campi vulcanici
10.5 I vulcani a scudo
10.6 Gli strato-vulcani, o vulcani compositi
10.7 I duomi
10.8 Le caldere
10.8.1 Il termine «caldera»
10.8.2 Le origini del concetto di caldera
10.8.3 Meccanismi di formazione delle caldere
10.8.4 Classificazione delle caldere
10.8.5 Esempi di caldere
10.9 Le caldere da frana (avalanches calderas)
10.9.1 Morfologia delle avalanche calderas
10.9.2 Eruzioni associate
10.9.3 L'esplosione laterale del St. Helens
10.9.4 Pericolosità degli eventi e valutazione del rischio
10.9.5 Caldere da frana presenti sui vulcani italiani
Capitolo undicesimo
Metodologie di indagine geologiche
11.1 Introduzione
11.1.1 Stratigrafìa dei prodotti vulcanici
11.1.2 Datazione dei prodotti vulcanici
11.1.3 Stima del volume dei depositi
11.2 Analisi granulometriche
11.2.1 Procedimento
11.2.2 Rappresentazione dei dati
11.2.3 Parametri statistici
11.2.4 Interpretazione dei dati statistici e granulometrici
11.3 Rilevamento e descrizione dei depositi
11.3.1 Introduzione
11.4 Operazioni di rilevamento dei depositi da caduta
11.4.1 Osservazioni per la descrizione dei depositi da caduta
11.5 Operazioni di rilevamento dei depositi dei flussi piroclastici
11.5.1 Osservazioni per la descrizione dei depositi da flusso piroclastico
11.6 Operazioni di rilevamento dei depositi da surge
11.6.1 Osservazioni per la descrizione dei depositi da surge
11.7 Operazioni di rilevamento dei depositi da lahar
11.7.1 Schema delle operazioni
11.7.2 Caratteristiche dei depositi da lahar
11.8 Operazioni di rilevamento dei depositi di frane di materiale vulcanico (volcanic debris avalanche) 11.8.1 Schema delle operazioni
11.8.2 Caratteristiche dei depositi da debris avalanche
Capitolo dodicesimo
Metodologie di indagine geochimiche
12.1 Classificazione delle rocce ignee
12.2 Processi di differenziazione
12.3 Tempi necessari alla differenziazione
12.4 Variazioni composizionali del magma eruttato
12.5 I volatili nei magmi
12.5.1 Prelievo di gas dalle fumarole
12.5.2 Il telerilevamento dei gas vulcanici
12.5.3 Lo studio delle inclusioni fluide
12.5.4 Geochimica degli isotopi stabili
Capitolo tredicesimo
Metodologie di indagine geofisiche
13.1 Misure della deformazione del suolo
13.1.1 Livellazioni per la misurazione della componente verticale dello spostamento
13.1.2 Misure della componente orizzontale della deformazione
13.1.3 Misure dell'inclinazione
13.1.4 Misure delle fratture di superficie
13.1.5 Considerazioni generali sulle misure di deformazione
13.2 La misura della sismicità
13.2.1 Strumenti per la registrazione dell'attività sismica
13.2.2 Metodologie di sorveglianza
13.2.3 Analisi della sismicità in aree vulcaniche
13.3 Le misure di gravita
13.3.1 Correzioni delle misure di gravità
13.3.2 Metodologie di campagna
13.3.3 Interpretazione delle anomalie gravimetriche
13.4 Indagini geofisiche per identificare il sistema di alimentazione dei vulcani
13.4.1 Metodologie gravimetriche
13.4.2 Metodologie sismiche
Capitolo quattordicesimo
Il rischio vulcanico
14.1 La definizione del rischio vulcanico
14.1.1 Generalità
14.1.2 Le valutazioni di Hazard
14.2 Statistica delle eruzioni
14.2.1 Funzioni di distribuzione di Poisson e Esponenziale
14.2.2 Statistica dell'attività vulcanica planetaria
14.2.3 Vulcani «non-poissoniani»
14.3 Le carte di rischio vulcanico
14.3.1 La valutazione della pericolosità
14.3.2 La valutazione del rischio
14.4 Interventi per la mitigazione degli effetti locali delle eruzioni
14.4.1 Una catastofe in una zona densamente popolata: l'eruzione del Vesuvio
del 631
14.4.2 Misure di carattere sociale per la riduzione degli effetti delle eruzioni
14.4.3 Misure di carattere fisico
14.5 Eruzioni e clima
Bibliografia
Indice analitico