Introduzione alla Vulcanologia

- Introduzione alla vulcanologia e metodi di studio
Definizione e ambiti della vulcanologia; processi, prodotti, morfologie, pericolosità e rischio vulcanico. Approccio multidisciplinare allo studio dei vulcani: osservazioni dirette, sedimentologia e stratigrafia, petrografia e petrologia, geochimica, geofisica, geologia strutturale, geomorfologia e simulazioni numeriche. Definizione e classificazione dei vulcani; vulcani monogenetici, poligenetici e complessi vulcanici.
- Contesto geodinamico e natura dei magmi
Distribuzione del vulcanismo nelle dorsali medio-oceaniche e nei rift continentali, negli archi insulari e continentali, nei bacini di retroarco e negli ambienti intraplacca; punti caldi e grandi province ignee. Natura multifase del magma e distinzione tra magma e lava. Principali proprietà fisiche dei magmi: composizione e struttura dei fusi silicatici, polimerizzazione, densità e galleggiamento, viscosità e comportamento reologico, ruolo di temperatura, cristalli, bolle e volatili, solubilità ed essoluzione dei gas.
- Trasporto magmatico e dinamiche eruttive
Risalita per contrasto di densità, livello di galleggiamento neutrale e accumulo del magma. Struttura dei sistemi magmatici e concetto di crystal mush. Camere e serbatoi magmatici; dicchi, sciami di dicchi, sill, neck e diatremi; eruzioni laterali. Sovrappressurizzazione e principali processi interni ed esterni di innesco delle eruzioni. Degassamento e relazioni tra proprietà del magma e stile eruttivo. Classificazione delle eruzioni; curve isopache, area di dispersione e grado di frammentazione; intensità, magnitudo e indice VEI.
- Eruzioni effusive, esplosive e prodotti
Attività hawaiana e stromboliana; fontane di lava, scorie e spatter. Colate laviche aa e pahoehoe: struttura, tessitura, modalità di propagazione e transizioni; colate basaltiche e acide. Piroclasti juvenili e litici; classificazione granulometrica, bombe e blocchi, ceneri e lapilli accrezionari. Eruzioni surtseyane, vulcaniane, subpliniane, pliniane e freatopliniane. Colonne eruttive e depositi da ricaduta. Correnti di densità piroclastica concentrate e diluite, block-and-ash flow, ignimbriti, saldatura e strutture deposizionali.
- Morfologie vulcaniche e movimenti in massa
Forme costruttive: vulcani a scudo, stratovulcani, coni di scorie, maar, tuff ring, tuff cone e duomi. Forme distruttive: crateri, caldere da drenaggio e da esplosione, risorgenza e caldere annidate. Instabilità degli edifici vulcanici, collassi settoriali, debris avalanche e lahar; caratteristiche dei relativi depositi.
- Pericolosità, rischio e monitoraggio vulcanico
Definizioni e relazioni tra pericolosità, vulnerabilità, esposizione e rischio vulcanico. Fenomeni pericolosi primari e secondari associati a colate laviche, ricaduta di ceneri, correnti piroclastiche, gas, lahar, tsunami e laghi vulcanici; cenere e aviazione; impatto atmosferico e climatico delle grandi eruzioni. Principi di mitigazione del rischio e interventi diretti. Monitoraggio sismico, geodetico e geochimico e integrazione dei segnali per la sorveglianza vulcanica.
- Vulcanismo italiano
Distribuzione delle principali province magmatiche italiane e relazioni con l’evoluzione geodinamica della penisola. Caratteristiche del magmatismo e lineamenti della storia eruttiva dei distretti del Lazio (Vulsini, Vico, Sabatini e Colli Albani), dell’area pontina, della Campania (Campi Flegrei, Somma-Vesuvio e Ischia), del Vulture, dell’arco Eoliano (Lipari, Vulcano e Stromboli) e della Sicilia (Etna e Pantelleria). Approfondimento delle successioni e degli eventi principali, tra cui Ignimbrite Campana, Tufo Giallo Napoletano, Monte Nuovo, eruzioni del Vesuvio del 79 CE, 1631 e 1944, attività ordinaria e parossistica di Stromboli ed evoluzione recente dell’Etna. Relazioni tra storia eruttiva, prodotti, morfologie, territorio e pericolosità.
- Osservazione e interpretazione dei fenomeni
In tutti i nuclei tematici, la trattazione teorica è integrata dall’analisi guidata di immagini, carte, schemi, ricostruzioni tridimensionali e numerose sequenze video di eruzioni e fenomeni vulcanici. L’osservazione della loro evoluzione temporale è utilizzata per riconoscere i processi in atto e collegarli ai prodotti, ai depositi, alle modificazioni morfologiche e alle conseguenze sul territorio.

È richiesta una conoscenza di base dei principali processi geologici e delle rocce magmatiche, con particolare riferimento agli aspetti mineralogici e petrografici necessari per comprendere la natura dei magmi e dei prodotti vulcanici.
Non sono previste propedeuticità formali.

Testo in Italiano: Scandone R., Giacomelli L. - Vulcanologia. Principi fisici e metodi d'indagine. (Liguori ed.)
Testo in Inglese: Lockwood J.P., Hazlett R.W. - Volcanoes. Global Perspectives. (Wiley-Blackwell eds.)
Testo in Italiano: Giacomelli L., Scandone R. - Vulcani d'Italia (Liguori ed.)

Cas, R.A.F., Wright, J. V, 1998. Volcanic Successions: Modern and Ancient, A geological approach to processes, products and successions, Chapman and Hall, UK.

Sigurdsson, H., Houghton, B.F., McNutt, S.R., Rymer, H., Stix, J. (Eds.), 2015. The Encyclopedia of Volcanoes, Second Edi. ed. Academic Press.

Peccerillo, A., 2017. Cenozoic Volcanism in the Tyrrhenian Sea Region. Springer International Publishing.

L’insegnamento comprende 6 CFU, corrispondenti a 48 ore di lezioni frontali con ampio ricorso a materiali visuali e multimediali.
Le lezioni seguono una progressione che parte dal contesto geodinamico e dalle proprietà dei magmi, affronta quindi i processi di trasporto ed eruzione, i prodotti e le morfologie vulcaniche, e si conclude con pericolosità, rischio, monitoraggio e principali casi italiani.
La trattazione teorica è sistematicamente integrata dall’osservazione e dalla discussione guidata di schemi, fotografie, carte, ricostruzioni tridimensionali e numerosi filmati di eruzioni e altri fenomeni vulcanici. In una disciplina caratterizzata da processi fortemente dinamici, i video consentono di osservarne direttamente l’evoluzione temporale, riconoscere le transizioni tra fasi diverse e collegare le dinamiche ai prodotti, ai depositi e alle trasformazioni del territorio. L’analisi di casi italiani, mediante carte, successioni stratigrafiche, documentazione storica, immagini e filmati, sviluppa inoltre la conoscenza del territorio vulcanico nazionale. Le discussioni guidate favoriscono la progressiva applicazione delle conoscenze, il confronto tra evidenze, la formulazione di interpretazioni motivate e l’uso appropriato della terminologia vulcanologica.

La frequenza alle lezioni è caldamente incoraggiata.

L’esame consiste in una prova orale finalizzata a verificare le conoscenze acquisite e la capacità di utilizzarle per descrivere, confrontare e interpretare processi, prodotti, depositi, morfologie e scenari di pericolosità vulcanica.
Il colloquio è articolato indicativamente in 4-5 domande relative a parti diverse dell’intero programma e ha una durata orientativa di 30-35 minuti. Le domande possono comprendere la discussione e l’interpretazione di schemi, immagini o semplici casi vulcanologici coerenti con quelli affrontati durante il corso.
La valutazione tiene conto della correttezza e completezza delle conoscenze, della capacità di stabilire collegamenti tra i diversi argomenti, della capacità di applicare i concetti all’interpretazione di casi e scenari, dell’autonomia e coerenza dell’argomentazione, nonché della chiarezza espositiva e dell’appropriatezza del linguaggio scientifico.
Nel loro insieme, le domande verificano le competenze riconducibili ai cinque Descrittori di Dublino: conoscenza e comprensione dei processi vulcanici; applicazione delle conoscenze all’interpretazione di prodotti, depositi e scenari; autonomia di giudizio nella selezione e valutazione delle evidenze; abilità comunicative nell’esposizione; capacità di trasferire quanto appreso a casi non trattati in modo identico durante il corso.
L’esame è superato con una valutazione minima di 18/30. Il voto finale, espresso in trentesimi, deriva dalla valutazione complessiva del colloquio. La lode può essere attribuita quando lo studente dimostra padronanza completa dei contenuti, elevata capacità di collegamento e di interpretazione autonoma, nonché particolare chiarezza e rigore nell’esposizione.