I depositi piroclastici sono
formati dalla sovrapposizione dei prodotti eruttati da un vulcano nel corso
delle eruzioni esplosive e si presentano spesso stratificati.
Con strato si intende un singolo livello di prodotti, con spessore
superiore al centimetro, con caratteristiche che lo differenzino dai prodotti
sopra e sottostanti. All'interno di uno strato si possono trovare delle
lamine, cioé strati con spessori inferiori al centimetro.
La stratificazione (o la laminazione)
può essere parallela al limite dello strato oppure presentare
con questo un angolo (stratificazione incrociata o obliqua). Uno
strato che non presenta laminazioni, ne' strutture di altro genere, si
definisce massivo.
Le caratteristiche generali
di un deposito piroclastico (spessore, geometria) vengono descritte come
struttura del deposito, mentre con tessitura si descrivono
le caratteristiche dei singoli granuli (dimensioni, forma, tipo di granulo,
ecc.).
I piroclasti di un deposito
possono essere più o meno arrotondati. Quelli con un buon
grado di arrotondamento sono frequenti nei depositi da flusso, in quanto
subiscono urti e abrasioni durante il trasporto. Una pomice può
essere anche completamente frantumata dagli urti dopo un certo tragitto.
Una forma spigolosa è invece tipica dei piroclasti da caduta.
Alcuni piroclasti sono molti
vescicolati per la presenza di bolle di gas inesplose. I piroclasti
più vescicolati, anche se in misura molto variabile, sono le pomici
e le scorie. Quelli più densi sono i cristalli.
I piroclasti grossolani formano
l'ossatura di un deposito, mentre quelli più fini che riempiono
i vuoti costituiscono la matrice. Al diminuire del numero di contatti
fra i granuli dell'ossatura, aumenta la quantità di matrice. Nei
casi estremi, la struttura di uno strato di piroclasti viene definita supportata
dai granuli oppure supportata dalla matrice.
Se in un deposito le dimensioni
medie dei piroclasti cambiano dal basso verso l'alto, si dice che vi è
una gradazione granulometrica. La gradazione può essere diretta,
o normale, quando le particelle più grossolane stanno alla base
e le loro dimensioni diminuiscono progressivamente verso l'alto del deposito.
La gradazione è inversa nel caso opposto.
Si dice gradazione simmetrica
quando varia da inversa a normale o da normale a inversa; multipla
diretta o inversa quando, in uno stesso strato, si ripetono più
fasce a gradazione diretta o inversa.
Quando i piroclasti che formano
un deposito hanno mediamente le stesse dimensioni, si dice che vi è
una buona cernita o selezione granulometrica (si usa in genere il
termine inglese sorting). I depositi da caduta presentano le granulometrie
più omogenee, mentre i flussi piroclastici possono sedimentare insieme
clasti con dimensioni molto diverse.
Alcuni depositi piroclastici
da flusso sono saldati, cioé formano una roccia compatta,
spesso chiamata tufo vulcanico. La saldatura consiste nella coesione dei
bordi fusi dei granuli vetrosi e può verificarsi sia durante che
dopo la sedimentazione.
Le cause principali della saldatura sono la temperatura dei piroclasti e il successivo accumulo di prodotti che possono fare pressione sul deposito sottostante e insieme rallentarne il raffreddamento. La circolazione dei gas attraverso i pori di un sedimento in origine sciolto può causare alterazioni chimiche e la ricristallizzazione delle particelle vetrose che danno una struttura saldata a interi depositi o a ampie porzioni degli stessi.
Il grado di saldatura viene
misurato dalla diminuzione di porosità del deposito o dei
singoli piroclasti. Sono possibili tutti i gradi di saldatura, da quello
incipiente, in cui i piroclasti aderiscono semplicemente uno all'altro,
a quello in cui tendono a fondersi uno nell'altro, con deformazioni nella
forma e nella densità, fino alla perdita dei contorni dei singoli
individui e all'omogenizzazione completa.
Nella compattazione dei depositi
piroclastici da flusso, grosse pomici disperse nella matrice vengono deformate
e assumuno forme allungate di colore scuro, dette fiamme. In una
saldatura incipiente, si appiattiscono solo i clasti più grandi
che hanno conservato una maggiore quantità di calore, mentre nelle
fasi estreme, il processo interessa anche la matrice vetrosa.
La formazione delle fiamme
è più frequente nelle zone inferiori di un deposito, dove
si risente maggiormente la pressione del materiale soprastante. Nel deposito
di un singolo flusso, è facile trovare fiamme alla base e elementi
non deformati nella parte alta. Data la differente resistenza del materiale
si possono anche trovare insieme pomici deformate e litici indeformati.
I depositi dei flussi piroclastici
e in particolare quelli di grosso spessore, come le ignimbriti, presentano
spesso zone con concentrazione di particelle dense o grossolane e prive
di matrice fine, dette strutture di degassazione o fumarole fossili.
Le strutture di degassazione si formano perché i gas, muovendovi attraverso i piroclasti mentre escono dalla miscela eruttiva, trascinano verso l'esterno le particelle più leggere che costituiscono la matrice, lasciando una concentrazione di granuli pesanti, come cristalli e litici.
Le strutture di degassazione
più comuni sono dette pipes e hanno una forma più
o meno cilindrica che si sviluppa verticalmente, secondo i canali che percorre
il gas quando esce dal flusso piroclastico in movimento o al momento della
sedimentazione.
In alcuni casi, l'asportazione di matrice e la conseguente concentrazione di cristalli e di piroclasti densi interessa l'intera parte superiore di grossi depositi da flusso che vengono detti impoveriti di particelle fini (più spesso si usa la definizione inglese, fines depleted).
Quando la presenza di gas
in circolazione nel deposito causa la ricristallizzazione delle particelle
vetrose, si possono formare strutture saldate, molto resistenti anche a
successivi rimaneggiamenti. L'erosione superficiale dei depositi ha messo
in evidenza numerose forme derivanti dalla saldatura di parti del deposito
ad opera dei gas circolanti.