Il termine "caldera" deriva
dalla lingua spagnola e viene usato dagli abitanti delle Canarie per identificare
tutte le depressioni naturali di forma circolare.
Adottato per la prima volta
come termine geologico più di un secolo fa, solo più tardi
e dopo molte confusioni si sono stabiliti i criteri fondamentali sulla
sua interpretazione:
In base alla valutazione dell'energia
disponibile nel corso di grandi eruzioni esplosive, effettuata sulla base
dell'energia termica sviluppata, risulta infatti che questa diventa sufficiente
a formare una caldera per esplosione soltanto nei casi di strutture di
piccole dimensioni, tipo i maar.
Le caldere da esplosione sono
rare e relativamente piccole, tipo Tarawera e Bandai-San (attualmente ritenuta
una struttura da frana). Le vere caldere da esplosione risultano in genere
dall'unione di due o più crateri di esplosione.
Le caldere da collasso sono generalmente suddivise in:
I due tipi principali di caldere da collasso sono quelle che si originano da eruzioni effusive basaltiche (tipo Kilauea) e quelle formate in seguito, o nel corso, di voluminose eruzioni di pomici e ceneri derivanti da magmi più differenziati (tipo Krakatoa).
A loro volta, le caldere del secondo tipo, cioè quelle associate a eruzioni esplosive, possono formarsi attraverso due meccanismi: collasso a pistone e collasso caotico.
Il collasso a pistone, probabilmente avvenuto per buona parte delle caldere Nord Americane ( Yellowstone nel Wyoming, Long Valley in California e Valles nel New Mexico), consiste nello sprofondamento di un blocco (pistone) di roccia lungo fratture anulari che rappresentano anche la via di alimentazione per l'attività successiva.
Le eruzioni che provocano la formazione di queste caldere emettono volumi di magma che variano dalle centinaia alle migliaia di chilometri cubi e il diametro della depressione può raggiungere i 5O km.
Il collasso caotico avviene invece per la fratturazione e il cedimento del tetto della camera magmatica in maniera disordinata (esempio tipico è il Krakatau).
Anche in questo caso le eruzioni emettono volumi di magma compresi fra la decina e, a volte, qualche centinaio di chilometri cubi, ma non si formano fratture anulari nel corso del collasso. I diametri delle caldere a collasso caotico sono compresi fra qualche chilometro fino ai 1O-2O km.
Nel caso di collasso caotico, l'attività post-calderica può avvenire da un unico apparato interno alla depressione, oppure possono formarsi apparati monogenici, spesso distribuiti senza regolarità.
Il tipo di collasso sembra collegarsi al contesto geologico in cui è inserito il vulcano. Si ritiene infatti che rocce molto antiche e resistenti permettano l'accumulo di grandi quantità di magma in serbatoi che acquistano nel tempo ampie dimensioni laterali. Da queste camere magmatiche avverrebbero le eruzioni più voluminose e il collasso successivo dell'intero blocco di rocce incassanti.
L'ipotesi è sostenuta anche dai dati ricavati dalla pratica mineraria e dalla realizzazione di cavità sotterranee, i quali indicano che la formazione di fratture anulari che si propagano dalla cavità alla superficie è possibile solo quando le dimensioni laterali della cavità sono paragonabili con quelle della profondità.
Le eruzioni che hanno prodotto le grandi caldere nord-americane (Yellowstone, Valles, Long Valley) hanno profondità di drenaggio del magma molto alte che indicano la presenza di materiali incassanti ad alta resitenza e, infatti, sono impostate in una spessa crosta continentale precambriana con basamento granitico.
Quando le rocce incassanti
sono invece più giovani e meno compatte vi è minore probabilità
di formazione di ampie camere magmatiche. Le eruzioni che hanno prodotto
le caldere giapponesi e quelle del Mediterraneo, hanno bassa profondità
di drenaggio che indica rocce incassanti meno resistenti e, infatti, si
tratta di crosta assottigliata da movimenti di distensione.
In questo caso è più probabile che le rocce si fratturino e cedano irregolarmente in blocchi.
Il cedimento potrebbe non
verificarsi se nel tetto della cavità si sviluppa un effetto volta
di autosostegno delle rocce ma, nei sistemi vulcanici costituiti da rocce
alterate dall'attività idrotermale, è probabile che le rocce
fratturate crollino, senza sviluppare l'effetto volta.