sabato 23 ottobre 2021

L'eruzione del Cumbre Vieja e il rischio di uno tsunami devastante: teoricamente reale nelle vicinanze, inesistente nelle coste lontane dell'Atlantico


L’eruzione del Cumbre Vieja continua piuttosto vivace, accompagnata da parecchi eventi sismici al giorno con M superiore a 2, con picchi di oltre M3 a una decina di km di profondità. C'è poi un secondo cluster, con sismicità meno frequente ma con M spesso maggiore di 4 ad una trentina di km di profondità sotto il vulcano, dove dovrebbe esserci la camera magmatica. Chiaramente fino a quando si registra questa attività profonda non si può parlare di fine dell’attività eruttiva. Nel post precedente sulle Canarie ho inquadrato in termini vulcanici e tettonici l’arcipelago e fatto notare che gli allarmi sulla “nube tossica” avevano poco senso. Oggi invece parlo di un’altra delle possibili conseguenze catastrofiche dell’eruzione del Cumbre Vieja, il collasso dell’intero fianco occidentale del vulcano, con annesso rischio della generazione di un mega-tsunami. Anche in questo caso le prospettive non sembrano essere così catastrofiche, almeno a distanza. Vediamo perché.

immagini radar prima e dopo il cedimento del fianco
di Anak Krakatoa nel dicembre 2018
LA PERICOLOSITÀ DEI CEDIMENTI SUI FIANCHE DEI VULCANI. Con i cedimenti dei fianchi e le eruzioni esplosive i vulcani provocano i processi puntuali più grandi e distruttivi sulla Terra che spesso influenzano il clima globale e anche le atitvità umane. Basta vedere il celebre Urlo di Munch, dove le strisce nel cielo rappresentano uno degli effetti delle ceneri dell’eruzione del Krakatoa. Nel maggio 1980 la devastante eruzione del St. Helens ha dimostrato come una eruzione importante possa essere innescata anche da un collasso relativamente piccolo ed è evidente che un caso del genere su un vulcano posto su un’isola o quantomeno sulle rive dei mari possa innescare dei problemi. Lo dimostrano ad esempio a casa nostra i tanti tsunami di Stromboli: il 30 dicembre 2002 ce ne furono due, il primo per una frana sottomarina con circa 20 miloni di m3 di materiale, il secondo, minore (fra 4 e 9 milioni di metri cubi) è stato causato da una frana partita da circa 500 metri di altezza dalla Sciara del Fuoco (Tinti et al, 2006). Nel 2018 un collasso di minore importanza ad Anak Krakatau, il vulcano sorto sulle ceneri di quello esploso nel 1883, ha provocato uno tsunami lungo le coste dello stretto della Sonda (ne ho parlato qui).
Il collasso laterale delle isole vulcaniche, come alle Canarie, può coinvolgere una quantità di materiale molto importante (>300 km3): i modelli dicono che in questo modo si potrebbero provocare onde alte oltre 20 metri in tutte le coste dell’Atlantico. Sarebbe ovviamente una immensa tragedia, ampiamente peggiore dello tsunami del 26 dicembre 2004. e adesso il web, ma non solo, è pieno di post catastrofici sull’argomento. Vediamo meglio se ci sono delle possibilità effettive di una simile catastrofe.

le frane delle Canarie, da Ward e Day (2001)
LE FRANE CONNESSE AI VULCANI DELLE CANARIE. È ampiamento assodato che nelle Canarie i fianchi dei vulcani tendano a franare e che alla frana segue la formazione di una caldera, come è successo a La Palma poco più di un milione di anni fa, quando la frana che ha messo a giorno parti del vecchio vulcano a scudo di qualche milione di anni fa e ha preceduto la formazione della caldera del Taburente. 
Questi eventi si verificano in genere dopo le fasi più intense della costruzione dei vulcani a scudo, quando il complesso passa da un stadio primitivo, dove si trova al centro di una serie di fratture a raggera, ad uno stadio di rift lineare. Per questo le frane avvengono di preferenza  nelle isole più giovani come sono adesso Tenerife, La Palma ed El Hierro (dove hanno meno di 150.000 anni), mentre a largo delle isole più antiche (Lanzarote, Fuerteventura, Gran Canaria e La Gomera) i loro depositi sono stati ricoperti da sedimenti successivi (Acosta et al 2004). 
Un vulcano da poco passato allo stadio di rift è appunto il Cumbre Vieja (Day et al, 1999). Il rischio qui è rappresentato dalle condizioni del suo fianco occidentale, da dove potrebbero staccarsi tra i 150 e i 500 km3 di roccia. In alcune simulazioni le onde generate dall’evento potrebbero attraversare l'intero bacino atlantico e arrivare sulle coste delle Americhe con un'altezza compresa fra 10 e 25 metri (Ward e Day 2001). 
Ma siamo sicuri che questo quadro sia realistico?

l'area a bassa resistività che coincide con la superficie di
debolezza  nel fianco occidentale  del vulcano (Garcia e Jones, 2010)
LA FRATTURA DEL 1949 AL CUMBRE VIEJA. Durante l'eruzione del 1949 si è sviluppato un sistema di faglie normali lungo il versante occidentale del vulcano (Bonelli Rubio 1950). La frattura principale era lunga 4 km e la scarpata associata raggiunse i 4 metri di dislocamento. L'aspetto della rottura della superficie era inquietante perché c’erano tutti i tipici fenomeni che precedono l’innesco di una frana importante, proprio come successe con la frattura a “M” al Vajont. E come nel tragico caso del 1963 questo sistema è stato interpretato come sintomo dello sviluppo di una zona di debolezza e di instabilità. Questo quadro è stato confermato da vari rilevamenti, ad esempio da Garcia e Jones (2010), che con metodi geofisici hanno visto a circa 1 km di profondità un livello a resistività ridotta che hanno interpretato come una zona caratterizzata da una alternanza di rocce alterata e fluidi che rappresenta una superficie di scorrimento ideale.
La maggiore probabilità di avere una frana durante una eruzione è piuttosto logica perché ci sono alcune condizioni favorevoli: il rigonfiamento dell’edificio prima dell’eruzione aumenta la pendenza dei fianchi, e questo si accompagna alle vibrazioni dei terremoti e all’accumulo di ceneri e/o lave sulla superficie, mentre la resistenza dell'insieme può essere messa a dura prova anche dalla circolazione di fluidi. Prendendo di nuovo l’esempio di Stromboli le frane avvengono in genere durante periodi di rigonfiamento.
Dopo l’eruzione la situazione si è stabilizzata: le misurazioni geodetiche nel periodo 1994-1998 indicano che la faglia è inattiva dal 1949 (Moss et al., 1999). Non è una situazione inaspettata, perché finita l’eruzione lo “sgonfiamento” del vulcano, la diminuzione dei fluidi e della loro temperatura e dei terremoti diminuisce la possibilità di innesco della frana. Però non si esclude che questa superficie possa riprendere a scivolare saltuariamente. Sono stati anche effettuati dei rilievi satellitari con i dati disponibiliall’epoca che non hanno registrato cose preoccupanti, evidenziando solo qualche assestamento nella zona dell’eruzione del 1974. I dati InSAR degli anni ‘90 indicano solo della subsidenza nella zona interessata dalla successiva eruzione del 1974 (Perlock et al 2008) (annoto comunque che le frequenze radar usate per lo studio delle deformazioni del terreno hanno grandi difficoltà a trovare dei bersagli a causa della estesa copertura vegetale).

QUALI I POSSIBILI SVILUPPI IN CASO DI UNA FRANA AL CUMBRE VIEJA E IN ALTRE SITUAZIONI ANALOGHE? Gli accadimenti del 1949 portano però all’ipotesi di una ripresa del movimento durante una eruzione come quella attuale con il rischio che tutto quanto si trovi sopra la superficie di scorrimento vista da Grecia e Jones scivoli catastroficamente e improvvisamente in mare.
Ma tale rischio c’è davvero? Su questa ipotesi sono stati sviluppati diversi modelli che, ovviamente, forniscono in caso affermativo degli scenari catastrofici. 

La domanda è quanto siano realistici in termini geologici.
la sequenza dei numerosi eventi che provocano una megafrana
lungo i fianchi dei vulcani delle Canarie da Hunt et al (2018)

Direi poco, innanzitutto perché lungo le coste dell'Oceano Atlantico prove di tsunami da collasso di queste dimensioni e corrispondenti alle frane delle Canarie non ne sono state trovate né lungo le coste né nei sedimenti delle piattaforme continentali, mentre di tracce di tsunami tettonici in stile Lisbona 1755 se ne trovano eccome.
Una seconda smentita viene dalle modalità degli eventi: Hunt et al (2018) hanno studiato alcune frane del fianco del Teide a Tenerife, che hanno innescato eruzioni esplosive. Ebbene, non si è trattato di frane singole, quanto di eventi complessi perchè le analisi geochimiche sui vetri vulcanici recuperati dai depositi sottomarini dimostrano che ci sono stati diversi collassi del fianco in sequenza in quanto cambiano a mano a mano le caratteristiche sedimentologiche, mineralogiche e geochimiche dei materiali: i primi episodi avvengono ancora sotto il livello del mare e solo gli ultimi sedimenti contengono materiali provenienti dalle rispettive eruzioni esplosive coeve. 
Venendo agli tsunami da frana, le onde possono essere alte ben oltre i 100 metri (Ferrer et al, 2021, con un esauriente elenco della bibliogafia in materia). Canarie e Hawaii sono gli arcipelaghi più studiati da questo punto di vista (e non potrebbe essere altrimenti). Peraltro si deve notare che gli improvvisi cedimenti dei fianchi del Mauna Loa e del Kilauea nel 1868 nel 1975 hanno generato tsunami solo localmente distruttivi, senza effetti nelle coste continentali che si affacciano sul Pacifico. Allo stesso modo il collasso del Krakatoa nel 1883 ha fatto gravissimi danni lungo le coste vicine, ovviamente più imponente di quello del 2018, ma senza effetti particolari a distanza; questo perché uno tsunami per arrivare a grande distanza con onde molto alte ha bisogno di essere innescato da una sorgente di grandi dimensioni (come le vaste aree di fondo oceanico che si sono mossa nel 2004 a largo di Sumatra o nel 2011 a largo del Giappone) capace di produrre onde a lungo periodo, diverse da quelle generate da una frana, caratterizzate da una lunghezza d’onda più corta che non riescono ad arrivare con creste alte a lunga distanza (Pararas-Carayannis 2002). 

Pertanto, lo scenario di una frana di enormi dimensioni che provoca uno tsunami di enormi dimensioni A DISTANZA è da considerare poco probabile perché:
  • lungo le coste dell’Atlantico e nelle corrispondenti piattaforme continentali non sono state trovate tracce di tsunami di grandi dimensioni nonstante i diversi massici eventi franosi avvenuti in diverse isole, e specialente alle Canarie 
  • le analisi petrologiche dimostrano che i collassi dei fianche dei vulcani delle Canarie in genere si svolgono in diverse fasi minori, piuttostoche in un singolo e catastrofico evento
  • gli tsunami più recenti di questo tipo, anche se hanno generato onde incredibilmente alte nelle vicinanze, non hanno dato effetti a grande distanza a causa della ridotta lunghezza d’onda che li caratterizza
Invece nelle aree limitrofe il rischio di onde alte oltre 100 metri TEORICAMENTE esiste. In ogni caso non è che ad una eruzione si accoppi per forza una frana e inoltre è chiaro che fino a quando non si apriranno delle fratture sul fianco del vulcano l'accoppiata frana + tsunami non fa parte dello scenario di protezione civile attuale. Immagino che se il rischio fosse oltre che teorico anche reale le Autorità avrebbero già provveduto in materia.

BIBLIOGRAFIA

Acosta et al 2004. Geologic evolution of the Canarian Islands of Lanzarote, Fuerteventura, Gran Canaria and La Gomera and comparison of landslides at these islands with those at Tenerife, La Palma and El Hierro Marine. Geophysical Researches 0, 1–38
Bonelli Rubio 1950. Contribucion al estudio de la erupcion del Nambroqueo or SanJuan (Isla de la Palma). Inst.Geogr. Y Catastral, Madrid 
Day et al 1999. Recent structural evolution of the Cumbre Vieja volcano, La Palma, Canary Islands: volcanic rift zone reconfiguration as a precursor to volcano flank instability? Journal of Volcanology and Geothermal Research 94, 135–167 
Ferrer et al 2020. Megatsunamis Induced by Volcanic Landslides in the Canary Islands: Age of the Tsunami Deposits and Source Landslides. GeoHazards 2,228–256
Garcia and Jones 2010. Internal structure of the western flank of the Cumbre Vieja volcano, La Palma, Canary Islands, from land magnetotelluric imaging. Journal of Geophysical Research 115, B07104
Hunt et al 2018. Multi-stage volcanic island flank collapses with coeval explosive caldera-forming eruptions. Scientific Reports 8:1146 
Krastel et al 2001. Submarine landslides around the Canary Islands. Journal Of Geophysical Research 106 B3, 3977-3997 
Moss et al 1999. Ground deformation monitoring of a potential landslide at La Palma, Canary Islands. Journal of Volcanology and Geothermal Research 94/1–4,251-265
Perlock et al 2008. Time Evolution of Deformation Using Time Series of Differential Interferograms: Application to La Palma Island (Canary Islands). Pure appl. geophys. 165, 1531–1554 
Pararas-Carayannis 2002. Evaluation of the threat of mega tsunami generation from postulated massive slope failures of island stratovolcanoes on La Palma, Canary Islands, and on the island of Hawaii. Science of Tsunami Hazards, Volume 20, Number 5, page 251 - 277 (2002 )
Tinti et al 2006. The landslides and tsunamis of the 30th of December 2002 in Stromboli analysed through numerical simulations. Bull Volcanol (2006) 68: 462–479
Ward e Day 2001. Cumbre Vieja Volcano. Potential collapse and tsunami at La Palma, Canary Island. Geophysical Research Letters 28/17, 3397-3400

domenica 17 ottobre 2021

Le condizioni che determinano l'attuale aumento dei prezzi degli idrocarburi


In questo post ci sono soprattutto dei grafici e non desidero esprimere giudizio sull’uso o l’abuso dei combustibili fossili, se non con una piccola chiosa in fondo. I grafici che presento aiuteranno a capire cosa sta succedendo. Ovviamente dei prezzi se ne parla più adesso che sono in forte ascesa rispetto a quando diminuiscono, ma l’impatto di questi aumenti (e quelli generali di tutte le materie prime) sulle famiglie e sulle aziende è un problema che rischia di ripercuotersi abbondantemente sulla ripresa post COVID in termini di costi per le aziende e in risorse disponibili per altri consumi e per il risparmio delle famiglie. Mi scuseranno gli economisti se in parte entro nel loro campo (e magari con qualche imprecisione), ma un aspetto molto interessante dei combustibili fossili è l'essere un argomento trasversale che tocca parecchi settori scientifici, tecnologici, economici, politici e anche morali. 

Fig.1: produzione di gas in USA

LA SITUAZIONE DEL GAS. Ho segnato l'inizio del 2007 perché da quel momento inizia l'esplosione della produzione di gas dai gas shales. Un indicatore molto importante è il suo prezzo all’Henry Hub, uno dei principali hub di distribuzione in Louisiana, espresso in milioni di British Thermal Units. Le BTU sono una delle solite unità di misura usate nei paesi anglosassoni che a noi utenti del sistema internazionale ci paiono bizzare come il pollice e il piede. In questo caso è una misura della resa energetica di un prodotto ed è un ottimo indicatore delle sue qualità come carburante.
Fig.2: i prezzi del gas all'Henry Hub
Nella figura 1 si vede la produzione di gas USA, che dopo il picco negli anni ‘70 del XX secolo era rimasta più o meno costante e di conseguenza, crescendo la domanda, i prezzi erano alti. Poi è aumentato il ricorso alla tecnica di estrazione con la fratturazione idraulica (il fracking) dai gas shales grazie allo scavo di pozzi orizzontali (ne ho parlato diverse volte, per esempio qua): come si vede nella figura 2  c'è stata una prima impennata ma per cause esterne: il prezzo del petrolio dell’epoca che per qualche mese rimase molto al di sopra dei 100 $ al barile. Dopodiché l’aumento vertiginoso dell’estrazione ha corrisposto a un ovvio calo dei prezzi che si sono mantenuti bassi per parecchio tempo a causa della sovrapproduzione (e questo nonostante le difficoltà di distribuzione, essendo i gasdotti assolutamente insufficienti per cui in genere dove è estratto come sottoprodotto insieme al petrolio il gas viene bruciato perché antieconomico da vendere (qui una notazione ambientale ci vuole: da alcune parti si estrae gas, in altre si brucia… pazzesco...).

fig.3: il prezzo del gas negli ultimi anni 
all'Henry Hub e in Europa
Nel 2021 i prezzi stanno aumentando: siamo sempre a livelli di molto inferiori a prima del 2009, ma da aprile ad oggi c’è stato un loro raddoppio, come si vede nella figura 3. Non è poco. Sempre nella figura 3 si nota che in Europa i prezzi sono sempre più alti che all’Henry Hub, talvolta di poco ma in genere circa il doppio (scusate se le date non sono allineate… non sono un grande grafico) ed è per quello che conviene importare il gas liquefatto americano sulle navi gasiere costruendo i rigassificatori. Oggi il divario sta aumentando: sempre da aprile nel vecchio continente il prezzo è triplicato anziché raddoppiato come in USA e ora costa quasi 5 volte di più che in USA (quasi 23 dollari contro poco più di 5).

fig.4: le previsioni pre-COVID e la reale
produzione di petrolio in USA
VENIAMO ORA AL PETROLIO. La prima evidenza è la drastica diminuzione della produzione USA, come si vede dalla figura 4: come per il gas, negli States la crescita vertiginosa della produzione è stata guidata dagli oil shales, in particolare in Texas e North Dakota (nel New England lungo gli Appalachi il Marcellus Shale produce essenzialmente solo gas). La crescita si è arrestata bruscamente nella primavera del 2020 a causa del COVID, e nel 2021 mancano rispetto al 2019 circa 3 milioni di barili al giorno (le statistiche sono valide fino a giugno, per il dopo siamo alle previsioni, che sono diverse a seconda del previsore…). La produzione mondiale dovrebbe tornare a 100 milioni di barili al giorno ma sulle previsioni appunto non ci metto bocca. Sulle previsioni - sbagliate - pre-COVID diciamo che stavolta sono intervenuti fattori molto esterni ed imprevedibili. Quindi giustifico l'errore....
Fig.5: il prezzo del petrolio da aprile 2020 a oggi

Dalla figura 5 si vede come negli ultimi 12 mesi il valore del barile sia praticamente raddoppiato sia in dollari che in euri. (notate anche un particolare: nel secondo trimestre 2020 il petrolio è aumentato in dollari, ma diminuito in euri a causa del deprezzamento della moneta USA). 
Oggi il prezzo del barile si mantiene alto perché la domanda mondiale rispetto all’offerta è piuttosto sostenuta, come si vede dalla figura 6, per motivi di impaginazione in fondo al post.
E ricordiamoci anche che il dollaro, dopo il calo della seconda metà del 2020 quando da 1.09 è passato a 1.21, oggi si sta rafforzando e non poco. 

Da ultimo alcune considerazioni.

La prima economica: i prezzi dei combustibili fossili rappresentano una variante pesante che incide sui costi per le aziende e per le famiglie (in particolare per quelli che usano massicciamente il mezzo privato su gomma). Le previsioni sui prezzi dimostrano che Niels Bohr aveva ragone quando diceva che è difficile fare delle previsioni, specialmente per il futuro. Di fatto gli economisti in genere le falliscono, specialmente sui prezzi. E questo non aiuta. 

La seconda ambientale: i danni che stanno provocando sono notevoli e ben visibili a parte chi ha il paraocchi.
Ma attualmente sono – purtroppo – difficilmente sostituibili se non per la produzione di energia elettrica. Ad esempio le auto elettriche si portano dietro l’estrazione di minerali che spesso avviene in maniera ambientalmente – e spesso moralmente – discutibile. Quanto al nucleare, tanta pubblicità però alla fine i fatti sono che al di là dei proclami le scorie rappresentano ancora un problema, nessuno ha affrontato il problema del reupero delle aree delle centrali chiuse e negli ultimi 30 anni i pochi impianti previsti almeno nel mondo occidentale, sono ancora in costruzione dopo decenni, con costi incredibilmente supreriori al previsto e in USA l’energia elettrica da nucleare costa tantissimo (trump addirittura voleva finanziarli per favrirne l’economicità all’utilizzatore)

Quindi eliminare la dipendenza dai fossili è una impresa realisticamente molto difficile. E un problema che insieme al debito pubblico di molte nazioni, erediteranno le generazioni future. Difficile non pensare a una decadenza per le migrazioni e gli altri guai innescati dal clima, con la spada di Damocle dell’esplosione del debito.
fig.6: produzione mondiale di petrolio, domanda e previsioni (con l'attendibilità tipica delle previsioni)



giovedì 30 settembre 2021

l'eruzione del Cumbre Vieja: quadro tettonico e vulcanologico e perchè la cosiddetta "nube tossica" è una favola


Mentre l’eruzione in Islanda continua imperterrita modificando pesantemente il paesaggio al suo intorno ma è abbastanza ignorata dai media europei, l’eruzione del Cumbre Vieja alle Canarie godo di ampia copertura a causa della sua spettacolarità e dei seri danni che sta provocando. Ovviamente non manca una componente emozionale a proposito del rischio tsunami che potrebbe essere generato da una frana lungo l’acclive margine del vulcano, per non parlare della questione "nube tossica". A causa della complessità del tema ho in programma di scrivere due post, il primo – questo – su un inquadramento geologico e vulcanologico dei magmi delle Azzorre e spero di avere il tempo di scrivere anche un post specifico sul rischio – frane. Perchè occorrerebbe mettere un attimo in ordine le cose e dare una informazione corretta in materia. Come occorre accennare alla questione dei rischi provocati della “nube tossica”, sia pure brevemente perché la cosa non meriterebbe che un commento marginale: no, per questa eruzione non pioverà acido solforico da cielo, tantomeno l’aria diventerà irrespirabile, almeno a distanza. 

il moto parallelo del vulcanismo di Madeira e delle Canarie,
modificato da 
Geldmacher et al 2005
Le Isole Canarie formano insieme alle Isole Selvagen e alle montagne sottomarine a NE (Lars, Anika e Dacia), una dorsale di origine vulcanica lunga 800 km e larga 450 km la cui età decresce da NE (∼68 Ma, Lars Seamount) a SW; per questo viene interpretato come la traccia di un punto caldo sottostante nel mantello, come la parallela dorsale di Madeira rappresenta la traccia di un altra e vicina risalita di materiale dal mantello.
Il basamento su cui si è formata la traccia degli hotspot è la crosta oceanica giurassica messasi in posto all’epoca dell'apertura dell'Oceano Atlantico centrale, 180-200 milioni di anni fa, mentre la zona di transizione oceano-continente sembra essere situata ad est delle Isole Canarie sulla base di studi sugli xenoliti del mantello litosferico (Neumann et al., 2004). Il movimento della placca sopra il punto caldo è lento (<2 cm/anno) e di conseguenza, rispetto ad esempio ai vulcani hawaiani l’attività tende ad essere più longeve nella singola isola; inoltre alle Canarie – sempre rispetto alle Hawaii – la rigidità maggiore della crosta oceanica sottostante limita la velocità di subsidenza e quindi queste isole rimangono emerse molto più a lungo rispetto all’analogo pacifico. Altra differenza è che sono contemporaneamente attivi vulcani in isole diverse e lontane fra loro.

i magmi della provincia magmatica circum-mediterranea – da Lustrino (2010)
QUADRO VULCANO-TETTONICO. Il magmatismo delle Canarie rappresenta il vertice sudoccidentale della vasta regione interessata da un magmatismo anorogenico proveniente dal mantello, inquadrato nella provincia della CiMACI (Circum-Mediterranean Anorogenic Cenozoic Igneous) (Lustrino 2010), centrato sul Mediterraneo e diffuso fra Europa, Anatolia Africa sahariana e la parte dell’oceano Atlantico antistante. Questo vulcanismo è legato alla presenza di TUZO, una fascia di risalita dal mantello che nel mesozoico ha provocato la frammentazione del Gondwana intorno all’Africa (Torsvik et al, 2006) e dovrebbe essere, dopo la parentesi dell’apertura e della chiusura della Tetide e quindi dell’orogenesi alpina, la continuazione di quel magmatismo che ha interessato la stessa area nel Permiano, provocando per esempio la formazione del batolite sardo – corso e silano, nelle Alpi dei massicci cristallini alpini come il Monte Bianco e altre vulcaniti sparse nel versante meridionale della catenai e soprattutto – al limite Carbonifero / Permiano – dei magmi della Large Igneous Province dello Skagerrak (ricordo che dal punto di vista paleogeografico tutta l’attuale Europa era all’epoca a latitudine inferiore). Per chi volesse approfondire, su TUZO e i magmi permiani ho scritto 3 post nel 2015: 
Annoto che rispetto alla (peraltro magistrale) sintesi di Lustrino non sono d’accordo solo sull’Etna, che considero invece, analogamente ad altri Autori, strettamente legato al margine della subduzione della crosta oceanica dello Ionio sotto il Tirreno e quindi tutt’altro che anorogenico (Farolfi, Piombino e Catani 2019).

la formazione di una catena di isole vulcaniche
dovute al passaggio della crosta ocenica
sopra un punto caldo del mantello
I MAGMI DELLE CANARIE E LA LORO ORIGINE. L'attività magmatica alle Canarie è dominata dalle lave basaltiche; sono presenti anche in minore quantità sia composizioni più differenziate che, all'opposto, rocce ultrabasiche. Da un punto di vista petrologico ci sono delle tholeiiti (nelle isole orientali come Lanzarote), ma soprattutto i prodotti constano di basalti alcalini e dei loro differenziati. Da notare che, per esempio a Fuerteventura, il più antico complesso vulcanico è intruso da filoni a basso contenuto di silice: sieniti, nefeliniti e addirittura carbonatiti. 
Abbiamo visto che il magmatismo delle Canarie deriva da un punto caldo, un pennacchio dove la risalita di materiale del mantello peridotitico ne provoca la fusione parziale a causa della decompressione e dalla temperatura più alta del normale. Tuttavia, il tasso di produzione di magma è inferiore rispetto alla media degli hotspot di questo tipo. 

In particolare non sembra che ci siano serbatoi magmatici poco profondi di lunga durata. A La Palma le analisi mineralogiche e geochimiche evidenziano questo processo di messa in posto delle lave (Thiele et al, 2020):
  1. i magmi si accumulano e cristallizzano parzialmente all'interno di serbatoi profondi e longevi nel mantello superiore a profondità compresa fra 20 e 30 km
  2. successivamente si portano per un periodo di tempo molto più breve (settimane o mesi) nel mantello superiore o nella crosta inferiore a 10–15 km di profondità
  3. infine migrano verso l'alto lungo fratture che si propagano velocemente per eruttare  
Per Gurenko et al (2011), altre analisi geochimiche e mineralogiche di altro tipo hanno evidenziato che nel mantello che fra le componenti del mantello che origina i magmi di Madeira c’è anche una una crosta subdotta nel mantello più giovane di 1 miliardo di anni, mentre alle Canarie ci sono anche una crosta subdotta ancora più vecchia e un contributo proveniente dalla litosfera subcontinentale africana. 
Immagino che i resti della crosta più giovane contenuti nei magmi di Madeira provengano da quella che è andata in subduzione durante l’orogenesi Varisica, durante lo scontro fra Euramerica e Gondwana, uno dei contributi fondamentali per la formazione della Pangea. Infatti nell’episodio importante precedente, la formazione del supercontinente di Rodinia, la collisione fra Amazonia e Baltica è avvenuta in un’area che, in termini geografici attuali, è posta più a nord di questa (Cawood et al 2016).

L'ISOLA DI LA PALMA. La Palma, lunga circa 50 km è una delle isole più giovani dell'arcipelago delle Canarie e quella più a nord-ovest. Le serie vulcaniche si sono messe in posto in successione sopra un basamento costituito dai resti di una montagna basaltica sottomarina del Pliocene (~ 4–2 Ma – direi i resti di un un grande vulcano a scudo) che affiorano ancora nel'area della caldera del Taburiente (o, meglio sono riaffiorati a causa dell'evento calderico). I vulcani constano in una successione di edifici sub-aerei: da nord a sud Garafia (~ 2-1,2 Ma), sul quale si è parzialmente impostato il Taburiente (1,2–0,56 Ma), Bejenado (0,56–0,49 Ma), e quello attule, il Cumbre Vieja (0,56 Ma ad oggi), uno dei più attivi delle Canarie. Si nota quindi una propagazione verso sud del vulcanismo, in armonia con uno scorrimento della placca sottostante verso nord.
Il vulcano attuale, di forma allungata orientata N-S, risale a circa 125.000 anni. Le eruzioni degli ultimi 7.000 anni hanno formato una ampia serie di coni di cenere e crateri lungo l'asse. Le colate laviche sono invece alimentate da fenditure e scendono rapidamente verso il mare approfittando della forte pendenza, come è successo nel 1585, 1646, 1712, 1949 e 1971.
Ciascuno di questi edifici vulcanici è separato da quello che lo circonda da discordanze molto importanti, generalmente legate a eventi di crollo di grandi edifici. Ad esempio il Garafia dovrebbe essere crollato a sud-ovest a ~ 1,2 Ma, formando una grande depressione che è stata rapidamente riempita dal Volcán Taburiente, lungo il quale il vulcanismo è migrato verso sud, estendendo il fianco meridionale dell'edificio e formando una cresta allungata, orientata a N-S. Questa cresta collassò verso ovest poco più di 500.000 anni fa, dopo di che inizio la formazione del Bejenado. In seguito, continuando come si è visto a migrare verso sud il vulcanismo, ha iniziato a formare il Cumbre Vieja. 
L'isola di La Palma è ancora in una fase di costruzione degli scudi, ed è stato ipotizzato che il lato occidentale dell'isola si trovi su una preesistente zona di debolezza che può nucleare rotture. Ma di questo parlerò in un secondo post.

La questione frane e tsunami merita appunto un post che mi impegno a scrivere nonostante il periodo incasinatissimo. Ma ceneri e presunta nube tossica meritano un accenno veloce, visto quello che si legge in giro.

esempio di carta della distribuzione delle emissioni di SO2 in Islanda
CENERI E – SOPRATTUTTO – NUBE TOSSICA. Le ceneri dell’eruzione stanno provocando la – non certo inaspettata – chiusura intermittente dell’aeroporto di La Palma. Quanto alla nube di acido solforico che sta provocando più titoloni che altro, occorre precisare alcune cose. Innanzitutto l’unica nube del genere che ha fatto dei danni (e parecchio grossi…) è quella generata dall’eruzione del Laki in Islanda nel 1783: la descrisse Benjamin Franklin, che era a Parigi in missione diplomatica. Ma lì si è trattato di 12 km cubi di lave in due mesi, un quantitativo devastante. Già qualcuno (e non in Islanda, particolare significativo) ha tentato di fare delle correlazioni tra quella eruzione e quella del Bardarbunga del 2014; ho descritto in questo post la micidiale eruzione del 1783 e il perché quella del 2014 non avrebbe provocato nulla (solo in aree estremamente limitrofe alla colata lavica c’era una concentrazione discreta di gas). 

L’eruzione attuale in Islanda nella penisola di Reykjanes ha dato e sta dando qualche problemino in più perché rispetto a quella del Bardarbunga in questa eruzione si mettono in posto magmi più primitivi, cioè magmi che non sono rimasti a lungo in una camera magmatica: durante la residenza dei magmi in un serbatoio a bassa profondità, i gas tendono ad uscire dal fuso e a risalire. Quindi le lave che eruttano successivamente ad una permanenza a bassa profondità in un serbatoio hanno un tenore di gas minore rispetto a quelle che risalgono senza fermarsi o quasi, come succede ora in Islanda dove proprio per la risalita rapida da grande profondità del magma i gas sono molto maggiori e il servizio meteo islandese aggiorna in tempo reale la situazione. Ma nessuno, con quantitativi di magma e di gas maggiori che a La Palma invoca la fine di Reykjavik, posta a poche decine di km da Fagradalsfjall.

Carta del tenore atmosferico di SO2 di Copernicus. L'unità di misura
è diversa  (e meno "immediata") che in Islanda
Per quanto riguarda l’eruzione di La Palma la “nube” esiste. O, meglio, in aria c’è una certa concentrazione di SO2 atmosferico. Ed è ovvio dato il tipo di magma che le emissioni di gas (principalmente H2O, CO2 e SO2) siano abbondanti. Non ho dati reali sulle emissioni, e quindi il quadro dal vulcano in questo momento che posos fare è qualitativo e non quantitativo, ma la concentrazione massima di SO2 sull’Europa è di circa 0,1 grammi al metro cubo. Insomma… niente di particolare. Per fare dei danni con i gas vulcanici a distanza dal centro eruttivo occorrono quantitativi ben maggiori, cioè ci vuole una eruzione tipo quella islandese del 1783…. e questo si può notare dal raffronto delle scale della carta islandese e di quella dell'ESA, dove purtroppo la concentrazione è segnalata con due unità di misura e due scale completamente differenti: in Islanda il colore "verde" va da 0 a 350 microgrammi al metro cubo. Quella del CAMS - Copernicus è abbastanza astrusa dal punto di vista divulgativo (il numero di molecole di SO2 contenute in una colonna atmosferica), ma traducendo in microgrammi al mero cubo la concentrazione indicata dall'ESA si vede che il massimo (900 molecole per metro cubo), dovrebbe corrispondere ben meno di 100 microgrammi al metro cubo e quindi con la legenda islandese tutta l'Europa sarebbe in "verde" (salvo abbia commesso una bestialità più che aver eseguito un calcolo).
Se in Islanda nessuno si preoccupa un gran chè per i gas dell'eruzone in corso al  Fagradalsfjall, perchè preoccuparsi in Italia per un quantitativo così basso proveniente dalle Canarie? Dopodichè: tutti questi allarmi sono dati da vari media. Avete visto un esponente del mondo scientifico ad inviarli?
Sono stufo di sentire queste sciocchezze....

PS: Se comunque a migliaia di km dalle colate non ci sono problemi, ma neanche a qualche decina, è probabilmente non troppo igienico portarsi vicino alle colate, specialmente nella zona in cui queste raggiungono il mare, perchè tra la lava calda e l'acqua marina potrebbero innescarsi delle reazioni che portano alla formazione di gas "non simpatici" (ricordo che in mare circa il 3% del peso è formato da ioni disciolti). Comunque, appunto, allontanandosi dalla colata il rischio decade velocemente... 

Barker et al 2015 The magma plumbing system for the 1971 Teneguía eruption on La Palma, Canary Islands Contrib Mineral Petrol (2015) 170:54 DOI 10.1007/s00410-015-1207-7

Cawood et al 2016 Linking collisional and accretionary orogens during Rodinia assembly and breakup: Implications for models of supercontinent cycles Earth and Planetary Science Letters 449 (2016) 118–126 

Farolfi, Piombino e Catani 2019 Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

Geldmacher et al 2005 New 40Ar/39Ar age and geochemical data from seamounts in the Canary and Madeira volcanic provinces: Support for the mantle plume hypothesis Earth and Planetary Science Letters 237/1–2 85-101

Gurenko et al 2013 A composite, isotopically-depleted peridotite and enriched pyroxenite source for Madeira magmas: Insights from olivine Lithos 170-171, 224–238

Lustrino (2010) What ‘anorogenic’ igneous rocks can tell us about the chemical composition of the upper mantle: case studies from the circum-Mediterranean area. Geol. Mag. 148(2), 304–316.

Neumann et al, 2005. N-MORB crust beneath Fuerteventura in the easternmost part of the Canary Islands: evidence from gabbroic xenoliths. Contributions to Mineralogy and Petrology 150, 156–173

Thiele et al 2020 Dyke apertures record stress accumulation during sustained volcanism. Scientific reports  10:17335

Torsvik et al. 2006 Large igneous provinces generated from the margins of the large low-velocity provinces in the deep mantle Geophys. J. Int. 167, 1447–1460


 

domenica 12 settembre 2021

Scoperto il luogo di origine dei grandi monoliti di Stonehenge (o, meglio, di quasi tutti)


Stonehenge è uno dei monumenti preistorici più famosi e più iconici, in cui la parte più evidente è composta dai megaliti, divisi in due tipi diversi e dalla storia geologica e umana molto differente. Delle più piccole “bluestones”, in genere dicchi basaltici a grana grossa (doleriti), sono state persino trovate le cave nel Galles occidentale (a oltre 200 km di distanza!); per quanto riguarda i grandi monoliti, pesanti fino a 35 tonnellate fatti di silcrete o “sarsen”, una roccia estremamente compatta risultato di un processo piuttosto complesso che agisce su rocce o sedimenti già esistenti in condizioni di alto tenore di silice nelle acque meteoriche, gli studiosi si sono spesso cimentati sulla provenienza, ma fino a qualche tempo fa con risultati non definitivi: solo di recente e usando metodi estremamente sofisticati hanno risolto (quasi del tutto, come vedremo) il rebus. Appunto: spero che gli archeologi mi perdoneranno qualche eventuale imprecisione in questa incursione nella loro materia...

Innanzitutto diciamo che se Roma non fu fatta in un giorno, anche Stonehenge è il risultato di una complessa serie di eventi, iniziati nel tardo Neolitico, (2990–2755 a.C) con l'innalzamento di un cerchio di pilastri in pietra di bluestones, all'interno di un fossato circolare. Il monumento assunse la forma di base che conosciamo nella seconda fase (2580-2475 a.C.); nelle 2 fasi successive, avvenute la prima nell’età del rame e la seconda in quella del bronzo, è stata essenzialmente modificata la posizione delle bluestone. L’ultima fase, intorno al 1500 aC e quindi sempre nella età del bronzo è consistita nello scavo di due anelli concentrici di pozzi che però non sono stati mai riempiti con pietre erette come nelle fasi precedenti (mi chiedo se quindi il lavoro fu interrotto per qualche motivo, ma non essendo un archeologo non so quanto la mia idea possa valere...). Un altro cerchio di sarsen, probabilmente di poco più antico, si trova lì vicino, ad Avebury (Parker Pearson, 2016). Nell'immagine la disposizione delle pietre con i relativi numeri. 

LE BLUESTONES. Già un secolo fa appariva certo che le Bluestones fossero doleriti provenienti dal SW del Galles, in particolare da Mynidd Preseli (Bevins et al, 2014). Si tratta di intrusioni a composizione basaltica appartenenti al gruppo vulcanico di Fishguard, una suite magmatica di età di poco superiore a 460 milioni di anni (medio Ordoviciano) composta da una serie di sills (intrusioni suborizzontali) all'interno di una sequenza sedimentaria (gli Abermawr Shales). Probabilmente sono stati eruttati in un ambiente sottomarino nella depressione tettonica in cui si sedimentavano gli Abermawr Shales) e probabilmente i magmi si sono messi in posto incuneandosi lungo le faglie che la delimitavano.
Le bluestones sono state analizzate e nel contempo sono stati anche analizzati dei campioni provenienti dalle località ipotizzate  La cosa interessante è che sono stati anche trovati gli affioramenti da cui provengono alcuni dei monoliti. Soltanto uno di essi (SH42) presenta delle caratteristiche un pò diverse, anche se non "drammaticamente differenti", per cui potrebbe semplicemente appartenere ad un diverso corpo intrusivo (Bevins et al, 2021).

fig. 2 l'area di provenienza delle Bluestones, i sarsen dell'Inghilterra meridionale
e il contorno della fig.4
I SARSEN. La maggior parte delle pietre di Stonehenge sono di silcrete, noto come "sarsen". Di sarsen se ne trovano in Australia e Sudafrica, ma soprattutto questa roccia sedimentaria è diffusa in buona parte dell'Inghilterra meridionale (Bowen e Smith, 1977). Si sono formati attraverso processi ancora poco conosciuti di silicizzazione ad opera delle acque sotterranee di una serie di unità sedimentarie. Nell’attuale Inghilterra questi fenomeni sono avvenuti diverse volte, specialmente nel cretaceo e nel paleogene (Ullyott e Nash, 2004). La loro formazione avviene in climi caldi e dove c’è una abbondante disponibilità di silice, in particolare in ambienti in cui il quarzo è più solubile (Bata, 2016)
È inoltre probabile che i sarsen non abbiano formato strati con una certa estensione areale, ma rappresentino dei nuclei isolati associati al deflusso delle acque sotterranee e per questo oggi si presentano come massi dispersi poggianti principalmente sui gessi mesozoici. Spessore e estensione originali di questi depositi sono sconosciuti, ma le pietre più grandi all'interno dei monumenti preistorici di Stonehenge e Avebury dimostrano che lo spessore poteva raggiungere e oltrepassare il metro e mezzo.
Un problema ulteriore sulla ricostruzione delle dimensioni originali del deposito è che sono stati abbondantemente cavati non solo in tempi preistorici ma, successivamente, per la costruzione di ville romane, chiese medievali, edifici agricoli e strade.

DA DOVE PROVENGONO I SARSEN DI STONEHENGE? Fino a qualche tempo fa la provenienza dei silcrete di Stonehenge è stata incerta, con numerose località proposte per la loro origine, fino al Somerset e al Wiltshire, distanti circa 30 km (siamo sempre e comunque ben più vicini rispetto alle fonti accertate delle "pietre blu" di Stonehenge, a oltre 200 km di distanza nel Galles occidentale). Detto questo, i sarsen rispetto alle bluestone da 1-2 tonnellate, pesano tra le 20 e le 35 tonnellate. Per più di 300 anni, i ricercatori hanno comunque sospettato che le principali fonti dei sarsen fossero depositi di silcrete sempre nel Wiltshire come Stonehenge, precisamente nei Marlborough Downs, 30 km a nord della struttura, anche se per qualcuno era possibile comunque che la fonte fosse locale perché ci sono sarsen anche vicino a Stonehenge (ma il problema è trovarne di così grandi…).

fig.3. La disposizione dei monoliti e dei triliti di Stonehenge.
Si evidenzia la posizione particolare di 26 e 160
LA CAROTA DELLA PIETRA 58 E LA SUA ORIGINE. Durante un programma di restauro a Stonehenge nel 1958, tre pietre di sarsen cadute nel 1797 sono state rimesse a posto e una di queste, la 58, venne carotata. Di questa carota si persero le tracce fino al 2018, quando una parte di essa è stata riconsegnata agli inglesi da un dipendente dell’azienda che aveva eseguito l’operazione. Questa carota, detta "Phillips” dal nome del dipendente della Van Moppes che l’ha restituita, ha consentito di identificarne un secondo pezzo al Museo di Salisbury nel 2019. Degli altri pezzi non si sa ancora nulla.
La carota è stata analizzata nel contenuto degli elementi in traccia e confrontata con le analisi di sarsen di 20 siti dell’Inghilterra meridionale, ben oltre i 30 km di Marlborough Downs. Alla fine la sua geochimica mostra una buona corrispondenza solo con i sarsen ancora presenti a West Woods, nel sud-est dei Marlborough Downs, a circa 25 km dal monumento.
Quindi è stato finalmente stabilito da dove proviene la Pietra 58 (Nash et al 2020).
L’altopiano di West Woods si estende per circa 6 km2, a 220 m sul livello del mare ed è inciso da due strette valli. In quell'area le fosse che servivano a estrarre i sarsen sono molto comuni, perché un tempo vi era una una densa concentrazione di questo litotipo, che è stato cavato nei secoli (anzi, nei millenni), in special modo nel XIX secolo (tuttavia ne rimangono ancora massi piuttosto grandi massi). Da notare che West Woods si trova all'interno di una concentrazione di attività del Neolitico antico, essendo vicino ad Avebury, al recinto rialzato di Knap Hill e a numerosi lunghi tumuli.

E GLI ALTRI SARSEN? A questo punto gli altri sarsen di Stonehenge sono stati sottoposti a una serie di controlli non distruttivi con uno spettrometro portatile a fluorescenza a raggi X che consente di ricavare delle analisi chimiche piuttosto precise. Il risultato delle analisi è che 50 dei 52 sarsen rimanenti nel monumento condividono la stesse caratteristiche, 25 km a nord di Stonehenge, come l'area di origine più probabile per la maggior parte dei sarsen al monumento.
West Woods potrebbe essere stato selezionato come fonte primaria per dimensioni e qualità delle pietre ivi presenti e per la sua posizione su un'altura, ma forse anche perché è la parte più vicina a Stonehenge dei Marlborough Downs. Da notare che nel passato la maggior parte degli archeologi ha cercato le cave di sarsen di Stonehenge sempre nei Marlborough Downs, ma in genere il luogo indicato era 3 km più a nord di West Woods: da notare che già alla fine del XVII secolo l'antiquario John Aubrey aveva postulato un collegamento tra “Overton Wood”, probabilmente un antico nome di West Woods, e Stonehenge (fu lui a scoprire il cerchio di fosse che in suo onore si chiama proprio Aubrey Holes). 

fig. 4: West Woods e i possibili percorsi
IL MISTERO DELLE PIETRE 26 E 60. Nel passato era stata considerata di origine diversa dagli altri sarsen la pietra 96, ma le indagini di Nash et al (2020) lo hanno escluso. Le stesse hanno evidenziato invece che le pietre 26 e 160 sono gli unici due sarsen la cui composizione non corrisponde a quella dei sarsen di West Woods, evidenziandone quindi una diversa origine geografica. La cosa interessante (anzi, direi intrigante) è che si trovano entrambe in una posizione particolare: la Pietra 26 è il montante più settentrionale del cerchio di Sarsen, mentre la Pietra 160b forma l'architrave del trilite più settentrionale. Difficile pensare che questa circostanza sia casuale: probabilmente erano accumunate da una funzione speciale. L’ipotesi più probabile (ma che per adesso non mi risulta dimostrata) è che queste pietre provengano da aree relativamente vicine al sito del monumento (forse è per questo che hanno un posto d’onore?).

IL PERCORSO DEI SARSEN. La provenienza da West Woods dei sarsen individua un'altro possibile itinerario per i trasporto dei sarsen dall'origine a Stonehenge, come si vede dall'ultima figura


Bata (2016): Widespread Development of Silcrete in the Cretaceous and Evolution of the Poaceae Family of Grass Plants. Earth Science Research 5, 2 

Bevins et al (2014): Carn Goedog is the likely major source of Stonehenge doleritic bluestones: evidence based on compatible element geochemistry and Principal Component Analysis. J. Archaeol. Sci. 42, 179–193

Bevins et al (2021) Revisiting the provenance of the Stonehenge bluestones: Refining the provenance of the Group 2 non-spotted dolerites using rare earth element geochemistry Journal of Archaeological Science: Reports 38 - 103083

Bowen e Smith (1977): Sarsen stones in Wessex: the Society’s first investigations in the Evolution of the Landscape Project. Antiquaries Journal 57, 185– 196

Nash et al (2020): Origins of the sarsen megaliths at Stonehenge. Science Advances. 2020; 6:abc0133

Parker Pearson (2016): The sarsen stones of Stonehenge. Proceedings of the Geologists’ Association 127, 363–369

Ulliott e Nash (2006): Micromorphology and geochemistry of groundwater silcretes in the eastern South Downs, UK Sedimentology 53, 387–412 

domenica 15 agosto 2021

I lavori recenti sulla geologia di Haiti e i terremoti del 2010 e 2021


Il terremoto di ieri a Haiti, di cui ancora non si conosce la gravità, è stato ancora più forte del terribile evento del 2010, che però aveva un epicentro molto vicino alla capitale. Dal 2010 molti ricercatori hanno studiato la geologia di Haiti e il quadro che ne è venuto fuori è più complesso di quello che prevedeva solo la grande faglia trascorrente Enriquillo - Plantain Garden.

HISPANIOLA: DUE MONDI GEOLOGICAMENTE DIVERSI VENUTI IN CONTATTO DA POCO. L’isola di Hispaniola è più conosciuta con i nomi delle due nazioni in cui è divisa: Haiti e la Repubblica Domenicana. La protagonista principale della geologia di Hispaniola è la faglia Enriquillo – Plantain Garden, che chiamerò in sigla EPGFZ ( Enriquillo – Plantain Garden Fault Zone). Si tratta di una struttura piuttosto lunga e importante che va dalla Giamaica a Hispaniola e che divide dalla placca caraibica una microplacca minore, quella di Gonave; più a Est il limite fra la placca caraibica e quella di Gonave diventa compressivo, contrassegnato fino a Porto Rico dalla fossa di Muertos, come si vede dalla carta di Ten Brink et al (2009) in cui si nota un altro aspetto: la parte orientale di Hispaniola e Porto Rico sono circondate sia a nord che a sud da zone di compressione.

La EPGFZ marca a Hispaniola il limite fra due mondi diversi: a sud la crosta oceanica della placca caraibica e la sua copertura sedimentaria, a nord l'arco vulcanico delle Grandi Antille, che si estende da Cuba alle Isole Vergini, formatosi durante il Cretaceo e l'inizio del Terziario quando la placca nordamericana subduceva verso sud-ovest sotto la placca caraibica (Pindell e Barrett, 1990). 
A partire da 49 milioni di anni fa (eocene inferiore), il movimento relativo della placca è cambiato in direzione quasi est (~ 250 °), è cessato il vulcanismo e la subduzione è diventata molto obliqua con un'ampia componente di scorrimento laterale sinistro. Da allora la direzione della convergenza delle placche è stata abbastanza costante, mentre anche se il vulcanismo era cessato l’arco e le parti che ora si trovano a sud della faglia stessa hanno continuato a subire dei forti episodi di compressione fino al Miocene. Dal Pliocene in poi questo limite compressivo è stato ripreso come fascia di debolezza che adesso assorbe, con componenti sia compressive che trascorrenti, una compressione di circa 7 mm/anno, la metà della convergenza totale fra placca caraibica e placca nordamericana. In buona sostanza, a Hispaniola è avvenuta una transizione fra subduzione e collisione che è proseguita lungo la discontinuità preesistente.

uno dei tanti esempi di come la EPGFZ influisce
 nel paesaggio a Haiti da Saint Flor et al (2020)
Come si vede qui sopra, la EPGFZ incide pesantemente sulla geografia di Hispaniola e segnatamente della sua penisola meridionale, come si vede dalle due carte di Google Maps, una senza e una con la sua traccia. E di evidenze di movimento lungo di essa ce ne sono tantissime, come testimonia il lavoro di Saint Fleur et al (2020): questi Autori hanno mappato in dettaglio la faglia utilizzando fotografie aeree ad alta risoluzione e dati LiDAR, individuando numerose “dorsali di pressione”, formate dalla deformazione indotta dalla faglia con interruzioni del drenaggio, valli rettilinee in cui si raccoglie il drenaggio che aveva incontrato l'ostacolo dovuto alla formazione di queste dorsali e altre numerose caratteristiche. Alla EPGFZ sono stati attribuiti i terremoti che hanno colpito l’isola nel XVIII secolo, in particolare il 18 ottobre e il 21 novembre del 1751 e il 3 Giugno 1770, che però non hanno avuto l’intensità dei sismi del 2010 e del 2021. 

GLI STUDI DOPO IL TERREMOTO DEL 2010 MOSTRANO UNA SITUAZIONE GEOLOGICA DIVERSA DA QUANTO IPOTIZZATO. Quello del 2010 è stato uno dei terremoti più disastrosi della storia umana ed è stato l’occasione per studiare a fondo la geologia di Hispaniola. Contrariamente a quanto si pensava qualche anno fa, la parte della EPGFZ lungo la penisola meridionale di Haiti non è una trascorrenza pura e il terremoto M 7.2 del 14 agosto 2021 ha tragicamente confermato la cosa, perché si tratta sicuramente un evento compressivo. 
Nettles e Hjörleifsdóttir (2010) hanno subito osservato che mentre l’evento principale del gennaio 2010 ha mostrato principalmente un movimento trascorrente su un piano sub-verticale, quasi tutte le repliche mostrano le caratteristiche tipiche di movimenti su faglie inverse su piani ad alto angolo. Solo due repliche minori, situate molto vicino all'epicentro della scossa principale, mostrano caratteristiche simili a quella. Insomma, per farla breve e non annoiare i non geologi, le analisi hanno evidenziato un quadro molto complesso di una sequenza sismica risultante da una combinazione di movimenti fra faglie inverse e trascorrenti sinistre di cui la EPGFZ è l’unica parte evidente.

Il modello della sequenza del 2010 con le faglie inverse
Questo aspetto non è giunto del tutto inaspettato dal lato teorico: la deformazione cosismica lungo una grande faglia transpressiva (trascorrente con componente compressiva), come l'EPGFZ o la San Andreas in California, provoca ovviamente grandi terremoti sulla faglia principale, ma non si devono dimenticare le spinte oblique che deformano le zone più vicine ad essa, che provocano la formazione di fratture e faglie parallele fra loro e oblique con angoli più o meno alti rispetto alla faglia principale (le cosiddette faglie en-echelon), capaci a loro volta di essere sede di terremoti anche importanti. 
Alla fine la conclusione dei numerosi studi multidisciplinari onshore e offshore è quindi che il terremoto principale abbia rotto due faglie precedentemente non riconosciute situate da 2 a 5 km a nord dell'EPGFZ, la faglia di Léogâne e la faglia di Trois Baies (Douilly et al. 2013).

Più recentemente alcune osservazioni hanno messo in dubbio anche lo scorrimento laterale dell'EPGFZ durante la sequenza sismica, innanzittutto perché di tracce di questo non se ne vedono (mentre come abbiamo visto di tracce di vecchi movimenti ce ne sono eccome!), mentre Corbeau et al. (2016) hanno notato che i dati reali del movimento misurato con i dati GPS mal si adattavano al quadro teorico di una trascorrenza; inoltre le deformazioni desunte dai loro dati GPS hanno confermato le osservazioni di Fleur et al (2015), secondo cui la deformazione trascorrente lungo la EPGFZ si ferma a sud di Port-au-Prince, dove viene prevalentemente sostituita da una rete di pieghe e fratture orientate WNW-ESE. Questo modello è stato confermato da Calais et al. (2016), sempre utilizzando i dati GPS
Un ottimo (anzi, direi monumentale) lavoro di ricerca originale accompagnato da una ampia sintesi dei risultati precedenti è stato prodotto da Wang et al (2018). Ne esce un modello molto più complesso rispetto a quello pre-2010 in cui praticamente la EPGFZ “faceva tutto”: il limite lineare fra placca caraibica e microplacca di Gonave diventa dunque una zona transpressiva larga da 10 a 15 km che deforma rocce spesse, poco consolidate, da mioceniche a recenti di ambienti costieri, marini e lacustri in cui a nord della EPGFZ, che rimane trascorrente ma sempre con una componente compressiva, e in cui si trovano diverse faglie oblique rispetto ad essa.

Un altro fattore importante sulle deformazioni è la differenza fra la zona a nord della EPGFZ e quella a sud, dove anziché questi sedimenti recenti troviamo le rocce più rigide della placca caraibica (basalti e calcari), dove i piegamenti sono molto diversi geometricamente e dove durante e dopo il terremoto del 2010 la sismicità è nettamente minore. 
L'area interessata dalla sequenza del 2021 con la traccia della EPGSZ 

CONCLUSIONI: se quindi la EPGFZ è la protagonista principale della tettonica di Hispaniola, il terremoto del 2010 ha evidenziato un quadro molto più complesso rispetto a quanto si pensava prima, risultato troppo semplicistico. L’evento del 14 agosto 2021 si è prodotto ad W di quello del 2010 e il tensore dello sforzo ha dimostrato che in questo caso la componente prevalente è compressiva, in armonia con gli studi degli ultimi anni. In questa carta si vedono l’evento principale e le repliche più forti che quindi individuano l’area di movimento. 
Una annotazione è che probabilmente con questo nuovo quadro andranno rivisti anche i terremoti del XVIII secolo, che quindi potrebbero essere addebitati invece a faglie simili a quella di Trois Baies
Una seconda annotazione è che nell’immediatezza del terremoto erano state diffuse delle notizie su un “ritiro del mare”, per cui qualcuno ha collegato a questo aspetto l’allerta tsunami. In realtà non c’è stato nessuno tsunami. Se questa osservazione verrà confermata si è probabilmente trattato di un movimento cosismico del terreno in analogia al terremoto della Nuova Zelanda del 2016 che fa scuola su questo: in quell’occasione sono scomparse intere baie. 


BIBLIOGRAFIA CITATA

Calais et al 2016 Plate boundary segmentation in the northeastern Caribbean from geodetic
measurements and Neogene geological observations. Comptes Rendus Geoscience, 348(1), 42–51.

Corbeau, J., Rolandone, F., Leroy, S., Meyer, B., Mercier de Lépinay, B., Ellouz-Zimmermann, N., & Momplaisir, R. (2016). How transpressive is
the northern Caribbean plate boundary? Tectonics, 35, 1032–1046

Douilly et al. (2013). Crustal structure and fault geometry of the 2010 
Haiti earthquake from temporary seismometer deployments. Bulletin of the Seismological Society of America, 103(4), 2305–2325

Nettles and Hjörleifsdóttir 2010 Earthquake source parameters for the 2010 January Haiti main shock and aftershock sequence. 
Geophysical Journal International, 183(1), 375–380.

Pindell and Barrett 1990 Geological evolution of the Caribbean region; a plate tectonic perspective, in Geological Society of America - The Geology of North America, 405–432

Saint Fleur et al 2015. Seismotectonics of southern Haiti: a new faulting model for the 12 January 2010 M7.0 earthquake. Geophys. Res. Lett. 42 (23), 10–273.

Saint Fleur et al 2020 Detailed map, displacement, paleoseismology, and segmentation of the Enriquillo-Plantain Garden Fault in Haiti Tectonophysics 778 (2020) 228368

Ten Brink et al 2009 Bivergent thrust wedges surrounding oceanic island arcs: Insight from observations and sandbox models of the northeastern Caribbean plate GSA Bulletin 121 -11/12, 1522–1536

Wang et al 2018 Late Holocene Structural Style and Seismicity of Highly Transpressional Faults in Southern Haiti Tectonics, 37, 3834–3852




domenica 18 aprile 2021

L' eruzione della Soufriere a Saint Vincent: attività diametralmente opposta a quella islandese


In pochi giorni l’attenzione di chi segue i vulcani si è spostata dall’Etna, dove la situazione sembra essersi un po' calmata, verso l’Islanda dove una eruzione spettacolare ma tranquilla (a parte la necessità di evitare le emissioni di gas) ha una ottima copertura mediatica. Una eruzione di lava basaltica calda e fluida che procede mentre si stanno aprendo lungo una frattura diverse nuove bocche.  Ma ora l’attenzione si è spostata altrove, ai Caraibi, alla Soufriere di St. Vincente. Islanda e St.Vincent offrono contemporaneamente lungo le sponde dell’Atlantico i due estremi dell’attività vulcanica: pacifica emissione di lava la prima, violenta emissione di ceneri la seconda. A St.Vincent la situazione è piuttosto difficile: si tratta di una eruzione molto forte, dagli sviluppi imprevedibili non diversa comunque da altre che lo stesso vulcano ha prodotto. Attualmente la cenere è la protagonista assoluta, come si vede da tante immagini

l'arco delle piccole Antille
(Germa et al 2011) 
L'ARCO MAGMATICO DELLE PICCOLE ANTILLE. La Soufriere di St.Vincent è un vulcano dell’arco caraibico: i suoi vilcani formano le isole delle Piccole Antille ed è un arco vulcanico intraoceanico (anche il mar dei Caraibi, ad ovest,  è su crosta oceanica) lungo 750 km sotto al quale la crosta dell’Atlantico scende sotto la placca caraibica. Si tratta di una subduzione relativamente lenta (2÷4 cm / anno) dalla sismicità piuttosto bassa: una ventina di eventi con M superiore a 6 in 40 anni, in altri archi è ben superiore (fonte: IRIS Earthquake Browser).  Insieme alle isole Sandwich meridionali le Piccole Antille rappresentano le uniche aree in cui per adesso si consuma la crosta dell’oceano Atlantico. Per adesso perché in un futuro geologicamente vicino è possibile che si stia formando a largo di Gibilterra una nuova zona del genere, come sembrerebbe testimoniare la forte attività sismica che ha portato ad eventi tipo il terremoto del 1755 (Rosas et al, 2016).
La storia della placca caraibica è piuttosto lunga e particolare, a partire dal rapporto con le due placche maggiori con cui ha a che fare e cioè Nordamerica e Sudamerica. 
Uno dei fattori più importanti che giocano nella geologia dell’area è il piano di subduzione diretto verso ovest e che quindi, siccome si oppone al flusso del mantello, si sposta sempre di più verso ovest, come succede per esempio nell’arco delle Sandwich del sud ed è successo nella catena appenninica.
L'arco vulcanico originale, il cosiddetto "proto-arco" o "arco caraibico mesozoico" (Bouysse et al. 1985), attivo dal Cretaceo inferiore / Turoniano superiore al Paleocene inferiore, è probabilmente rappresentato attualmente dalla cresta di un alto batimetrico sommerso ad ovest dell'arco attivo, l’alto di Aves (Macdonald et al., 2000). L'attuale arco delle Piccole Antille si è sviluppato a partire da circa 25 MA, quindi dall'Oligocene superiore  (Germa et al., 2011). Il vulcanismo è quasi continuo nel settore meridionale, mentre nel settore settentrionale vediamo due archi, uno attualmente inattivo in buona parte sommerso tranne delle piccole isole tra Anguilla e Guadalupe più a est, e uno attivo che in contraddizione con la norma di andare verso est, si trova un po' a ovest di quello vecchio, che ha sostituito circa 5,5 Ma. Ci sono comunque tracce di un arco più esterno anche nell’area meridionale.
La causa di questa migrazione in senso contrario, che è significativa dal punto di vista accademico, ma alla fine dal lato pratico si tratta di solo una cinquantina di km, sono ancora incerte. Ci sono due ipotesi:
  • delle discontinuità nella parte di crosta atlantica che scende sotto l’arco (evidenziate da alcune zone di frattura nell'oceano Atlantico che stanno anch'esse subducendo), in analogia con quanto è successo tra Filippine e Taiwan e nel complesso izu-Bonin-Marianne (Bouysse and Westercamp, 1990) 
  • la diminuzione della inclinazione del piano di subduzione che ha quindi spostato vero ovest la zona dove si producono le condizioni per la fusione del mantello sovrastante (Allen et al, 2019)
È significativo che questo nuovo arco si sia formato all’interno di un bacino di retroarco (come il Tirreno o il mar del Giappone).


Il piccolo duomo che aveva iniziato a crescere
il 30 dicembre 2020
L'ISOLA DI SAINT VINCENT. L’isola di Saint Vincent è formata da vari vulcani coalescenti, dei quali l’unico ancora attivo è la Soufriere, chiamata così per la presenza di una miniera di zolfo. Questo vulcano ha prodotto almeno cinque principali eruzioni storiche (datate 1718, 1812, 1902-03, 1971 e 1979). Sono accertate con il radiocarbonio altre eruzioni con una forbice di qualche decina di anni intorno a 1640, 1550, 1480 e 1580 (con il radiocarbonio non si detemrinano ovviamente le età dei flussi piroclastici, ma l'età di parti vegetali rimaste intrappolate al loro interno). Si dice “almeno” perché il carattere esplosivo delle eruzioni principali demolisce le tracce di possibili eventi minori inframmezzati fra esse, tipo quella del 1971 (un duomo di lava crebbe circa 200 metri sopra il livello del lago che si era formato nel cratere), o del 1979 (in questo caso oltre a far crescere nel cratere il duomo accanto al quale si è messo in posto il nuovo duomo nei primi mesi del 2021 ha prodotto anche una esplosione con rilascio di cenere, ma le cui tracce immagino siano state già obliterate dalla attività in corso). L'eruzione del 1902 fece almeno 1600 vittime investite dai flussi piroclastici, per lo più i braccianti impegnati nelle piantagioni.


il primo annuncio della nuova fase eruttiva
L'ERUZIONE ATTUALE. In questa eruzione le esplosioni hanno sventrato il cratere, distruggendo sia il nuovo duomo che quello del 1978.
L’eruzione è stata preannunciata da un periodo di attività sismica di fondo iniziato ai primi di novembre, con la magnitudo massima di 3.3 raggiunta il 16 dicembre e che aveva portato alla emissione di uno stato di allerta giallo. Il 27 dicembre un satellite NASA ha notato un forte aumento di temperatura all’interno del cratere, dove il 30 dicembre è iniziata la costruzione di un duomo di magma accanto a quello prodotto nell’eruzione del 1978, accompagnata da una accresciuta attività fumarolica e da rare emissioni di lava.
I duomi di lava sono il prodotto dell’attività di un magma che fuoriesce da una bocca ma dato appunto che è estemamente viscoso non riesce a scorrere e si accumula attorno alla bocca. L’estrusone di duomi di lava è una attività molto frequente in vulcani della serie orogenica. Ad esempio dopo la drammatica eruzione del 1980 un duomo è cresciuto per anni nel St.Helens. 
In rosso la zona evacuata all'inizio
della attività esplosiva
Di conseguenza l’allerta da gialla fu innalzata ad arancio. Non è che quindi fosse aumentato il rischio nel complesso dell’isola, ma soltanto nel cratere e ai suoi bordi. Però come per esempio nei Campi Flegrei il livello arancio, oltre a servire di monito appunto ad evitare di andare verso il cratere, serve per aumentare l’intensità dei controlli sul monitoraggio (ripeto che se in Islanda c’è una tranquilla effusione di magma con un indice di esplosività molto basso, per cui puoi anche quasi toccare la lava, a Saint Vincent il rischio di esplosioni con lanci di scorie che ricadono dentro e nei pressi del cratere era molto elevato e quindi la prudenza era d'obbligo: meglio rimanere molto lontano dal cratere). La costruzione del piccolo duomo è continuata, accompagnato da una attività effusiva; in febbraio fu notato un aumento delle emissioni sulfuree fino a che la situazione è precipitata a partire dal 9 di aprile ed assistiamo ora a quella che è una delle più grandi eruzioni vulcaniche degli ultimi anni, con la cenere che oltre a St Vincent sta ricoprendo altre isole vicine. 16.000 persone sono state evacuate dalla parte nord dell'isola, quella dove c’è il vulcano, che continua a produrre esplosioni e pure densi flussi piroclastici che hanno già raggiunto in alcuni casi il mare e che avrebbero causato la morte di chiunque fosse stato da quelle parti. 
Attualmente (17 aprile) si è formato un cratere profondo circa 100 metri dove è possibile che stia crescendo un nuovo duomo. Lo si vede da questa immagine del centro di ricerca sismica dell'università delle Indie Occidentali.


la nuvola di SO2 prodotta dalla Soufriere
 al 14 aprole 2021
I satelliti sono i protagonisti principali del monitoraggio dell’eruzione:
  • quelli dotati di radar riescono a penetrare le nuvole di polvere, assicurando quindi una copertura dal punto di vista topografico: vediamo per esempio in queste imagini come era il cratere della Soufriere prima dell'eruzione 
  • l'eruzione viene poi sempre monitorata da satellite e si vede una elaborazione sula situazione attuale 
  • altri, muniti di sensori appositi ci fanno vedere l’evoluzione della nuvola di cenere e di quella di SO2

Avevo iniziato ad associare a dei post della musica. Ci riprovo. In questo caso consiglio una cosa spettacolare ma poco conosciuta: la "sinfonia romantica - una notte nei tropici" di Louis Moreau Gottschalk. Ascoltatela che vi sorprenderà

Allen et al 2019 The role of arc migration in the development of the Lesser Antilles: A new tectonic model for the Cenozoic evolution of the eastern Caribbean Geology 47,891–895

Bouysse et al  1985. Evolution de la terminaison nord de l'arc interne des Petites Antilles au Plio-Quaternaire. Bulletin dela Société Géologique de France Tome I (no 2), 181–188 Série 8.

Bouysse e Westercamp 1990. Subduction of Atlantic aseismic ridges and Late Cenozoic evolution of the Lesser Antilles island arc. Tectonophysics 175, 349–380

Germa et al 2011 The volcanic evolution of Martinique Island: Insights from K–Ar dating into the Lesser Antilles arc migration since the Oligocene Journal of Volcanology and Geothermal Research 208, 122–135

MacDonald, R., Hawkesworth, C.J., Heath, E., 2000. The Lesser Antilles volcanic chain: a study in arc magmatism. Earth-Science Reviews 49, 1–76.

Rosas et al 2016 Seismic Potential of Thrust‐Wrench Tectonic Interference between Major Active Faults Offshore SW Iberia: A New Explanation for the 1755 Great Lisbon Earthquake? in: Duarte and Schellart (Editors)Plate Boundaries and Natural Hazards Wiley p.193-216