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Maar e Eruzioni Freatiche
Un maar è un cratere vulcanico che si forma quando il magma entra in contatto con l’acqua sotterranea, producendo un’esplosione di vapore.
Ukinrek Maar: Vedute del cratere East Ukinrek Maar, che si è formato nell’aprile del 1977 durante un’eruzione di 10 giorni. Questa eruzione ha fornito una rara – e la più recente – opportunità per i ricercatori di osservare la formazione di un maar attraverso l’attività vulcanica. (A) Una vista verticale del cratere che ha un diametro di circa 300 metri. Non visibile è una cupola di lava alta 49 metri all’interno del cratere, ora coperta dall’acqua. Il terreno circostante il cratere è coperto di tefra in questa foto del luglio 1990 del Fish and Wildlife Service. Ingrandisci. (B) Una fotografia dell’eruzione freatomagmatica e del pennacchio scattata durante l’eruzione dell’aprile 1977. Immagine del United States Geological Survey. Ingrandisci. (C) Una vista della parete sud-est del cratere che mostra i depositi stratificati di tefra prodotti durante l’eruzione del 1977. Circa 15 metri di tefra sovrastano uno strato sottile di till glaciale che copre i depositi di flusso di cenere prodotti da un’eruzione precedente alla caldera di Ugashik. Immagine del United States Geological Survey. Ingrandisci.
Diagramma di un maar: Vista in sezione trasversale di un maar che mostra il diatrema scavato dalle esplosioni freatomagmatiche, l’anello di tufo di tefra che circonda il cratere e come la falda acquifera ha causato la formazione di un lago all’interno del cratere. Molte delle eruzioni esplosive pre-1924 di Kilauea che hanno prodotto significativi depositi di cenere probabilmente sono avvenute quando il cratere sommitale del vulcano era così profondo che il suo fondo era al di sotto della falda acquifera, permettendo all’acqua sotterranea di infiltrarsi per formare un lago. Ogni volta che il magma eruttava nell’acqua del lago, si verificavano violente esplosioni di vapore e gas vulcanici, frammentando il magma in minuscole particelle di cenere e spingendo fuori dal cratere nubi di vapore cariche di cenere estremamente calde e in rapido movimento (surges piroclastici). Immagine e didascalia del USGS.
Un maar è un cratere vulcanico poco profondo con pareti ripide circondato da depositi di tefra. I depositi di tefra sono più spessi vicino al cratere e diminuiscono con la distanza dal cratere.
Un maar si forma attraverso una o più esplosioni sotterranee che si verificano quando il magma caldo entra in contatto con l’acqua sotterranea poco profonda, producendo una violenta esplosione di vapore. Queste esplosioni frantumano le rocce sovrastanti e le lanciano in aria insieme a vapore, acqua, cenere e materiale magmatico. I materiali di solito viaggiano verso l’alto e ricadono sulla Terra per formare i depositi di tefra che circondano il cratere. Se la tefra si litifica, diventerà una roccia ignea conosciuta come tufo.
Tufo: Se la tefra che circonda un maar si litifica, diventerà una roccia conosciuta come “tufo”. Il tufo è composto da frammenti di roccia e grandi pezzi di tefra in una matrice di cenere vulcanica. Immagine di Roll-Stone di Wikimedia.
Il fondo del cratere di un maar è solitamente al di sotto della superficie originale del terreno. Dopo l’eruzione, un afflusso di acqua sotterranea spesso trasforma il cratere in un lago poco profondo.
La maggior parte dei maar ha un diametro di poche centinaia a mille metri e una profondità inferiore ai cento metri. I maar più grandi del mondo sono gli Espenberg Maars sulla penisola di Seward in Alaska. Questi maar hanno un diametro fino a 8000 metri e una profondità fino a 300 metri. Si sono formati durante il Pleistocene quando il magma basaltico ascendente ha incontrato il permafrost congelato. Si ritiene che un lento ma costante apporto di acqua dal permafrost abbia contribuito alle dimensioni enormi di questi maar.
Quanto sono comuni i maar?
I maar sono più numerosi di quanto la maggior parte delle persone realizzi. Dopo i coni di cenere, i maar sono la seconda forma di rilievo vulcanico più comune. Se si cerca nel database del Global Volcanism Program dello Smithsonian Institution, si possono trovare centinaia di maar.
I maar sono sottorappresentati come caratteristiche del paesaggio vulcanico perché sono di piccole dimensioni e mancano di sviluppo verticale roccioso che li renderebbe resistenti all’erosione e agli agenti atmosferici. Poiché sono depressioni relativamente piccole e poco profonde, possono essere facilmente riempite di sedimenti e non riconosciute come caratteristiche vulcaniche.
Maar vicino a Duan, Germania: I primi maar descritti si trovano vicino a Daun, Germania, mostrati in questa fotografia aerea di Martin Schildgen. Immagine utilizzata sotto una licenza Creative Commons. Ingrandisci.
Eruzioni Freatiche
Le esplosioni che formano un maar sono conosciute come esplosioni freatiche. Sono guidate in parte dal cambiamento di volume enorme e istantaneo che si verifica quando l’acqua si trasforma in vapore.
Quando riscaldata improvvisamente, un metro cubo di acqua si converte in 1.600 metri cubi di vapore. Se questo accade sotto la superficie terrestre, il risultato può essere un’eruzione verticale di vapore, acqua, cenere, bombe vulcaniche e detriti rocciosi. I coni vulcanici prodotti da queste eruzioni sono costituiti principalmente da ejecta e sono di solito di bassissimo rilievo – solo pochi decine di metri.
Crater Elegante: Immagine Landsat del Crater Elegante, Sonora, Messico. Questo maar è stato creato quando un’eruzione ha perforato il basalto in un’area dove la falda acquifera non è abbastanza alta da inondare il cratere. Crater Elegante è il più grande di dieci maar nel campo vulcanico di Pinacate. Ingrandisci.
Eruzioni Freatomagmatiche
Alcuni magmi contengono enormi quantità di gas disciolto — a volte fino a diversi percento di gas in peso. Questo gas è sotto altissima pressione di confinamento perché il magma è sotto la superficie terrestre. Durante la formazione di un maar, la roccia sopra la camera magmatica viene solitamente spazzata via. Questo riduce improvvisamente la pressione di confinamento sul magma e sul suo gas disciolto. La riduzione improvvisa della pressione consente un’espansione immediata e violenta del gas disciolto. Il magma quindi degassa come una lattina di birra agitata quando viene rimossa la linguetta. Quando il degassamento del magma si aggiunge alla forza esplosiva, l’eruzione è conosciuta come “freatomagmatica”.
Non tutte le eruzioni freatiche e freatomagmatiche si verificano dall’interazione del magma caldo con l’acqua sotterranea. Altre fonti d’acqua includono laghi, fiumi, l’oceano o lo scioglimento del permafrost.
Esplosioni Multiple
I maar di solito si formano attraverso esplosioni multiple. Inizialmente possono esserci esplosioni simultanee a diverse profondità. Dopo le esplosioni iniziali, l’acqua sotterranea delle terre circostanti inizia a drenare verso il cratere e alimenta ulteriori esplosioni. Queste continuano fino a quando l’apporto di acqua sotterranea locale è esaurito o la fonte di magma è esaurita o raffreddata. L’eruzione del 1977 al cratere East Ukinrek Maar, mostrata nelle foto in cima a questa pagina e nella foto qui sotto, consisteva in una serie di esplosioni che sono durate per un periodo di dieci giorni.
Ukinrek Maars: Una foto aerea obliqua degli Ukinrek Maars, due crateri di esplosione sulla penisola dell’Alaska, formati durante un’eruzione di dieci giorni nel 1977. Il mare di Bering è visibile in lontananza. Il lago in primo piano occupa l’East Maar, che ha un diametro di circa 300 metri e una profondità di circa 70 metri. Circa 600 metri a ovest si trova il West Maar, il più piccolo dei due crateri e il primo a formarsi. Le eruzioni hanno perforato i depositi glaciali e coperto la terra circostante con ceneri basaltiche. L’eruzione proveniva da un magma derivato dal mantello di basalto olivinico. Fotografia di Christina Neal del United States Geological Survey nel 1993.
Il più grande maar conosciuto
Il più grande maar conosciuto sulla Terra è il Devil Mountain Maar Lake, situato nella parte settentrionale della penisola di Seward in Alaska. È stato prodotto da un’eruzione idromagmatica avvenuta circa 17.500 anni fa. L’esplosione ha sparso tefra su un’area di circa 2.500 chilometri quadrati. La tefra è spessa diversi metri vicino al maar e diminuisce con la distanza dal maar.