Influenza delle condizioni vulcaniche e ipoabissali nei processi di nucleazione e crescita delle fasi cristalline

Abstract

La diversità dei prodotti Etnei offre la possibilità di investigare le modalità di cristallizzazione magmatica sotto molteplici aspetti. In questo lavoro sono stati presi in considerazione gli aspetti della dinamica e della cinetica di cristallizzazione di alcuni prodotti rappresentativi dell attività Etnea, dati da un dicco intruso e cristallizzato a poche centinaia di metri dalla superficie durante il periodo di attività dei centri dell Ellittico e una colata lavica emessa durante l eruzione del 1991-1993, entrambi a composizione trachibasaltica. Le tessiture e le composizioni mineralogiche di questi corpi hanno evidenziato che per i prodotti intrusivi la cristallizzazione è guidata principalmente dalla perdita di calore, mentre in condizioni subaeree, sebbene lo squilibrio termico tra la temperatura della colata e quella dell ambiente circostante sia estremamente elevato, la dinamica di cristallizzazione è profondamente condizionata dalle condizioni di fugacità d ossigeno e di sottoraffreddamento. Le dinamiche di cristallizzazione in ambiente subaereo sono state approfondite analizzando le caratteristiche di un particolare tipo di lave Etnee, comunemente definite cicirara e caratterizzate da morfologie pahoehoe e presenza di grossi cristalli di plagioclasio con dimensioni centimetriche; queste lave mostrano contemporaneamente sia strutture morfologiche tipicamente associate a colate a bassa viscosità, sia un contenuto cristallino elevato (>50 vol.%). La soluzione di questo apparente paradosso ha permesso di formulare un nuovo modello di crescita dei fenocristalli lave in condizioni subaeree. Infine sono state investigate le caratteristiche delle stalattiti di lava, prodotte per fusione, gocciolamento e ricristallizzazione delle volte dei tunnel di scorrimento lavico. La cristallizzazione di un fuso in ambiente subaereo con nucleazione e crescita di fenocristalli millimetrici, dimostra infatti che anche in condizioni di grande squilibrio termico si possono sviluppare fasi cristalline di dimensioni notevoli in un lasso di tempo relativamente breve. E stato quindi formulato un modello di crescita nel quale la forza guida della cristallizzazione è costituita dalla perdita d acqua residua ad opera dalle alte temperature presenti all interno dei tunnel di scorrimento. Per approfondire l importanza di alcuni parametri fondamentali quali la modalità di decompressione e la perdita di volatili e la variazione del grado di sottoraffreddamento sulla tessitura delle rocce, sono stati eseguiti alcuni esperimenti di decompressione a temperatura costante su campioni di piroclasti a composizione riodacitica emessi dal vulcano Aniakchak (Arco Aleutino, Alaska, USA). I risultati degli esperimenti hanno mostrato che anche per fusi silicatici più evoluti dei basalti Etnei l effetto della decompressione si manifesta con tessiture simili, che riflettono la modalità di risalita del magma all interno della crosta.