Dinamica magmatica nel sistema di alimentazione di Mt. Etna mediante la geochimica di gas periferici e plume: valutazione dello stato di attività

Abstract

La risalita di un magma verso la superficie e la sua conseguente depressurizzazione causa il degassamento dei differenti volatili in relazione alle rispettive solubilità. La conoscenza delle solubilità è dunque indispensabile per lo studio degli equilibri vapore-fuso nei magmi e per modellizzare adeguatamente il processo di degassamento. In linea di principio, una tipica sequenza di degassamento per i magmi dell’Etna suggerisce che CO2 e gas nobili, specie poco solubili, forniscono informazioni sul sistema profondo di alimentazione, mentre la dinamica magmatica nel sistema più superficiale dovrebbe causare le variazioni dei rapporti tra solfo e alogeni. Nel caso dell’Etna, questi ultimi sono regolarmente misurati nel plume vulcanico (Aiuppa et al., 2002 e 2004), mentre i rapporti tra gas nobili e la loro composizione isotopica sono acquisiti tramite il monitoraggio dei gas periferici (Caracausi et al., 2003 e 2004), pertanto la geochimica delle due componenti del degassamento consente di indagare tutto il sistema di alimentazione, dalle porzioni profonde a quelle sommitali. L’origine magmatica dei segnali geochimici nei gas periferici è suggerita dalle variazioni nella composizione isotopica dell’elio, che avvengono contemporaneamente in siti distanti anche 60 km. L’applicazione del modello di degassamento per miscele H2O-CO2-gas nobili ai rapporti He/Ne ed He/CO2 (Nuccio e Paonita, 2001; Caracausi et al., 2004) ha permesso di riconoscere migrazioni tra due livelli di accumulo di magma, le cui pressioni sono circa 360 e 160 MPa (profondità di 10 e 3 km). Il carattere discontinuo dei segnali geochimici suggerisce che il sistema etneo alimenti la zona superficiale tramite iniezione di volumi di magma di origine profonda. Il suddetto modello di degassamento ha anche rappresentato la base per l’implementazione delle specie reattive (S, Cl e F), benché la mancanza di dati sperimentali e teorici sulle loro solubilità ha reso necessarie alcune approssimazioni. Considerando il rilascio tardivo di S e alogeni nella sequenza di degassamento, si sono anche computati gli effetti della cristallizzazione frazionata. Le variazioni misurate nel plume, perfettamente coerenti con i trend calcolati dal modello di degassamento, hanno evidenziato migrazioni di magma a pressioni inferiori a 100 MPa, e dunque nell’edificio vulcanico (Aiuppa et al., 2002; Aiuppa et al., 2004). Pochi mesi prima dell’eruzioni del 2001 e del 2002-03, importanti variazioni chimiche ed isotopiche nei gas periferici hanno permesso di riconoscere eventi di iniezione di magma dal sistema profondo verso il sistema superficiale. Le variazioni nel plume sono invece state registrate durante le eruzioni, e hanno fornito informazioni sulla dinamica magmatica eruttiva. Nessun segnale profondo di ricarica si è viceversa registrato prima dell’attività effusiva attualmente in corso, suggerendo il coinvolgimento di magmi degassati, coerentemente con i bassi tassi di emissione e l’assenza di attività esplosiva. Dopo l’inizio dell’eruzione, si sono osservati segnali di rimpascimento magmatico nelle zone sommitali, probabilmente per effetto dello svuotamento parziale dei condotti e il richiamo di fusi dal basso. Da quanto affermato, risulta evidente che si dispone di uno strumento estremamente potente per indagare i sistemi di alimentazione magmatica di vulcani attivi. Nel caso dell’Etna, siamo in grado di seguire tutto il percorso in risalita di un magma, dal reservoir più profondo, verso le zone intermedie di accumulo, fino al sistema sommitale dei condotti. Tale dettagliata conoscenza della dinamica magmatica apre nuovi scenari di previsione e valutazione di attività pre- e sin-eruttiva del sistema vulcanico, offrendo validi vincoli sull’attesa di eventi parossistici e sulla durata di fenomenologie effusive.