Sorveglianza
geochimica discreta del plume dell'Etna
A. Aiuppa, C. Federico, G. Giudice, S. Gurrieri, M. Liuzzo |
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La misura della composizione chimica
delle specie volatili emesse dai plume fornisce preziose informazioni
riguardo i meccanismi di degassamento e l’evoluzione temporale
dell’attività vulcanica (Stoiber et al., 1986; Symonds
et al., 1994; Aiuppa et al., 2002). Durante la risalita dei magmi
verso la superficie, si verificano importanti variazioni nel chimismo
dei fluidi magmatici legate alla solubilità delle diverse
specie gassose ed alla pressione (Nuccio and Paonita, 2001; Giggenbach,
1996). Tra le varie specie gassose di origine magmatica, zolfo
ed alogeni sono stati oggetto di numerosi studi grazie all’accuratezza
delle determinazioni con tecniche sia in situ sia remote, al contrasto
di concentrazione tra plume ed atmosfera, ed al comportamento conservativo
durante la dispersione del plume (almeno nel breve termine). Anidride
carbonica ed acqua, le cui solubilità nei magmi sono inferiori
a quelle di SO2 e degli acidi alogeni, sono probabilmente responsabili
della formazione di una fase vapore in profondità per la
maggior parte dei magmi. Comunque, lo zolfo sembra avere un ruolo
dominante nella formazione di una fase gassosa da magmi basaltici
in condizioni più superficiali, ed il suo significativo
contrasto di solubilità rispetto agli alogeni rende la misura
dei rapporti S/Cl e Cl/F nei plume particolarmente utile nella
modellizzazione dei processi di degassamento superficiale (Pennisi
and Le-Cloarec, 1998; Edmonds et al., 2001; Aiuppa et al., 2002),
di grande interesse in quanto strettamente legati ai fenomeni eruttivi. I dati raccolti nell’ambito delle recenti
eruzioni dell’Etna 2001 e 2002-2003 hanno permesso di definire
un modello di degassamento riguardante le specie acide SO2, HCl
e HF, la cui applicazione fornisce un’indicazione quantitativa
delle condizioni di degassamento del magma presente nelle porzioni
più superficiali del condotto eruttivo (Aiuppa et al., 2002,
2004). Secondo i dati disponibili sulla solubilità dei volatili
nei magmi, lo zolfo è progressivamente degassato sin dai
6 km di profondità, così come il Cl. A minore profondità,
lo zolfo diventa molto meno solubile del Cl.
Le variazioni attese seguono il seguente schema generale, dedotto
dall’osservazione della recente attività dell’Etna
(Aiuppa et al., 2002; 2004). L’arrivo di un nuovo batch di
magma è caratterizzato dal degassamento di CO2 ed H2O in
profondità, e alti rapporti CO2/SO2 sono misurati nel plume
emesso durante la forte attività esplosiva che può caratterizzare
questa fase. Durante la risalita, vengono emessi S e Cl, all’incirca
nelle medesime proporzioni: nel plume vengono misurati bassi rapporti
C/S e S/Cl. Il degassamento superficiale, infine, è caratterizzato
da alti rapporti S/Cl, e da moderata attività esplosiva
(stromboliana). Le ultime fasi di un’eruzione sono caratterizzate
dal progressivo esaurimento dei volatili, e dal degassamento preferenziale
delle specie più solubili (HCl e HF).
Sulla scorta di tali informazioni, è stata intrapresa a
partire del 2003 un’attività di monitoraggio del plume
emesso dai crateri sommitali del vulcano, allo scopo di valutare
quantitativamente le dinamiche di degassamento sia durante i periodi
di quiescenza sia durante le fasi eruttive.
Le indagini di campagna consistono nella misura delle concentrazioni
di SO2, HCl ed HF nel plume attraverso la metodologia “filter
packs”. Inoltre, sono state svolte le prime misure della
concentrazione di anidride carbonica nel plume, eseguite con uno
strumento portatile, nel quale sono alloggiati in sensore elettrochimico
per la misura di SO2 ed uno spettrometro IR per la misura di CO2.
I prelievi al cratere sono effettuati con cadenza bisettimanale,
in ragione delle variabili condizioni meteorologiche sul vulcano.
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Eruzione 2002-03,
misure effettuate alle bocche esplosive di quota 2700-2750. Rapporti
S/Cl molto bassi e Cl/F alti sono stati misurati durante la fase
parossistica di metà novembre 2002. A dicembre, l’attività esplosiva è diminuita
progressivamente, lasciando il posto al degassamento passivo a
gennaio 2003, associato ad una modesta attività stromboliana.
Durante questa fase, si è osservato un forte aumento dei
rapporti S/Cl fino a 6.5, ed una contemporanea diminuzione dei
rapporti Cl/F. A gennaio, i rapporti S/Cl e Cl/F diminuiscono entrambi
fino alla fine dell’eruzione.
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Localizzazione dei punti di misura sui crateri sommitali dell’Etna |
Bibliografia:
Aiuppa, A., C. Federico, G. Giudice, S. Gurrieri, A. Paonita, and
M. Valenza, Plume chemistry provides insights into the mechanisms
of sulfur and halogen degassing at basaltic volcanoes, Earth Planet.
Sci. Lett., 222, 469-483, 2004.
Aiuppa, A., C. Federico, A. Paonita, G. Pecoraino, and M. Valenza,
S, Cl and F degassing as an indicator of volcanic dynamics: the
2001 eruption of Mount Etna, Geophys. Res. Lett. 29-11, 10.1029/2002GL015032,
2002.
Nuccio P.M., A. Paonita, Magmatic degassing of multicomponent vapors
and assessment of magma depth: application to Vulcano Island (Italy),
Earth Planet. Sci. Lett. 193, 467-481, 2001.
Symonds R., W.I. Rose, G.J.S. Bluth, and T.M. Gerlach, Volcanic-gas
studies: methods, results and applications, in: M.R. Carroll, J.R.
Halloway (Eds.), Volatiles in Magmas, Rev. in Mineralogy, 30, pp.
1-66, 1994.
Stoiber R.E., S.N. Williams, and B. Huebert, Sulphur and halogen
gases at Masaya caldera complex, Nicaragua: total flux and variations
with time, J. Geophys. Res. 91, 12,215-12,231, 1986.
Giggenbach W.F., Chemical composition of volcanic gases, in: R.
Scarpa and R.I. Tilling (Eds.), Monitoring and Mitigation of Volcanic
Hazards, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg, 1996
Pennisi M., M.F. Le-Cloarec, Variations of Cl, F, and S in Mount
Etna’s plume, Italy, between 1992 and 1995, Geophys. Res.
Lett. 103, 5061-5066, 1998.
Edmonds M., D. Pyle, C. Oppenheimer, A model for degassing at the
Soufrière Hills volcano, Montserrat, West Indies, based
on geochemical data, Earth. Planet. Sci. Lett. 186, 159-173, 2001. |
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