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Sorveglianza Geochimica dei Vulcani
Responsabile unità funzionale Sorveglianza geochimica dei vulcani: Giorgio Capasso
 
Vulcani:    Etna
     Stromboli
     Vulcano
Altri siti:    Ischia
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     Pantelleria
     Vesuvio
   
   
   
   
   
   
   
Premessa
Le attività svolte dalla Sezione di Palermo dell’INGV nell’ambito della sorveglianza geochimica dei vulcani attivi italiani, consistono essenzialmente nel monitoraggio di parametri riguardanti i fluidi naturali quali le acque di falda, le emissioni fumaroliche, le mofete, i pennacchi vulcanici etc. Le motivazioni che stanno alla base di tali attività scaturiscono dal fatto che il magma contiene specie gassose che, durante le fasi di risalita nei condotti vulcanici e di messa in posto nei reservoirs magmatici, vengono rilasciate in quantità considerevoli. Attraverso discontinuità strutturali presenti nella crosta, i fluidi magmatici raggiungono la superficie, determinando anomalie di varia ampiezza e durata e fornendo importanti testimonianze sui processi che hanno luogo a grande profondità nella crosta terrestre. Secondo questo semplice modello, i fluidi magmtici interpretano il ruolo di veicolo di informazioni profonde attraverso le quali è possibile evidenziare l’ingresso di nuovo magma nei condotti di alimentazione di un vulcano, studiare i processi di trasferimento di questo nella crosta, verificare fenomeni di accumulo di gas, valutare i livelli di attività vulcanica ed effettuare ipotesi a breve e medio termine sulle sue potenziali evoluzioni.
L’impegno profuso in questi ultimi anni dai ricercatori di tutto il mondo nello studio della solubilità dei gas nei magmi, dei processi di essoluzione e di trasferimento verso la superficie, del frazionamento chimico ed isotopico in fase liquida e gassosa, dell’interazione fluido-roccia consentono oggi di sviluppare modelli sempre più attendibili e quantitativi dei fenomeni descritti che tengono conto del contesto reale in cui il sistema vulcanico è inserito.
Lo schema seguente mostra le principali attività di monitoraggio svolte dalla Sezione di Palermo dell’INGV nell’ambito della sorveglianza geochimica dei vulcani attivi italiani:
Monitoraggio delle falde acquifere - Consiste nel campionamento periodico delle acque di pozzi e sorgenti presenti in aree vulcaniche e nella misura di parametri chimico-fisici quali temperatura, pH, conducibilità elettrica, Eh, livello freatico, portata; attraverso analisi di laboratorio vengono successivamente determinati i costituenti maggiori, minori ed in tracce.
Monitoraggio del flusso diffuso di CO2emesso dai suoli – Consiste in campagne periodiche attraverso cui è possibile valutare su base areale e temporale il rilascio di questo gas presente nel magma in grandi quantità. Le indagini, oltre che ad fornire indicazioni sui processi di risalita dei magmi nei condotti vulcanici e sulla valutazione del livello di attività, sono state positivamente utilizzate nello studio di dettaglio delle strutture tettoniche e vulcano tettoniche presenti in aree vulcaniche quali Etna, Vesuvio, Vulcano, Ischia, Pantelleria, Kilauea etc.
Monitoraggio delle emissioni fumaroliche di alta e bassa temperatura – I gas fumarolici talvolta estremamente caldi (fino a 700°C nell’isola di Vulcano nel 1989) contengono numerose specie gassose fra le quali le più abbondanti sono H2O, CO2, H2S, SO2, H2, He, CO. Anche in questo caso, attraverso campagne periodiche, i fluidi vengono campionati ed analizzati in laboratorio con differenti tecniche quali la cromatografia in fase liquida e gassosa (composizione chimica dei gas e dei condensati vulcanici), la spettrometria di massa (composizione isotopica di elio, argon, idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto). Le misure dirette che vengono condotte nelle aree fumaroliche riguardano la temperatura di emissione, la portata in termini di massa e di energia (H2O, SO2, CO2) ed il rapporto fra le specie gassose più abbondanti presenti nei magmi (H2O/CO2, SO2/CO2, H2S/SO2 HCl/SO2.
Pennacchi vulcanici – La disponibilità di nuovi dati sperimentali sulle solubilità nel magma dello zolfo, dell’anidride carbonica e di altri specie gassose ha dato nuovo vigore allo studio ed al monitoraggio dei plumes vulcanici nel mondo. Tale rinnovato interesse ha determinato lo sviluppo di nuove metodiche dirette ed indirette dei parametri geochimici dei plume vulcanici, molto più precise, selettive e facili da utilizzare sul territorio. La nostra sezione si è fortemente impegnata nella messa a punto di metodologie e strumentazioni per la misura diretta dei tenori di alcune delle più abbondanti specie gassose presente nei plume vulcanici (CO2, SO2, HCl, HF, H2O, Br) applicando e/o sviluppando tecniche di misura quali i filter packs, la spettrofotometria IR ed UV, i sensori elettrochimici che vengono oggi impiegate di routine nella sorveglianza dell’attività vulcanica. Le conoscenze maturate in questo settore hanno permesso la realizzazione di stazioni sperimentali per il monitoraggio automatico del rapporto CO2/SO2 nei plume vulcanici dello Stromboli e dell’Etna.
Riguardo quest’ultimo aspetto, la Sezione di Palermo dell’INGV utilizza reti di monitoraggio automatico dislocate nelle principali aree vulcaniche siciliane (Etna, Vulcano, e Stromboli) che, oltre a consentire l’acquisizione continua dei rapporti di concentrazione nei plume vulcanici permettono il monitoraggio dei seguenti parametri geochimici:

  • flusso di CO2 diffuso dai suoli;

  • temperatura di emissione dei fluidi fumarolici;

  • gradienti di temperatura nei suoli;

  • parametri chimico fisici delle acque di falda (temperatura, conducibilità elettrica, livello freatico);

  • pressione assoluta della fase gassosa disciolta in acque di falda;

  • parametri meteorologici (temperatura, umidità e pressione atmosferica, piovosità, direzione e velocità del vento).


Gran parte dei componenti utilizzati nell’assemblaggio delle reti sono stati sviluppati e realizzati da personale della Sezione.