Depositi di cenere da caduta

a) associati a depositi da flusso

Enormi quantità di cenere vengono disperse nell'aria durante la formazione e lo scorrimento dei flussi ignimbritici. Queste ceneri ricadono al suolo dopo che i prodotti da flusso si sono sedimentati e formano depositi da caduta detti co-ignimbritici, talvolta di volume comparabile a quello dell'ignimbrite stessa.

In seguito al riconoscimento di grossi spessori di ceneri da caduta co-ignimbritiche, si è stimato che la quantità di cenere dispersa da un flusso piroclastico può arrivare al 35% di tutto il materiale juvenile eruttato o anche di più nel caso di flussi parzialmente turbolenti.

La dispersione areale delle ceneri co-ignimbritiche è vasta e molti strati di ceneri carotati nei fondali marini sono ricollegabili a depositi da caduta co-ignimbritici. Uno degli esempi più noti è rappresentato dal costante ritrovamento, nei carotaggi marini dell'area mediterranea, di un livello cineritico (detto livello y5) attribuito all'eruzione dell'Ignimbrite Campana.

La valutazione della quantità di cenere dispersa da un flusso piroclastico, si basa sulla constatazione che la matrice di alcune ignimbriti (chiamate ignimbriti impoverite in fini) risulta più ricca in cristalli sciolti rispetto al contenuto in cristalli nei piroclasti iuvenili, che viene assunto pari a quello magmatico. L'arricchimento in cristalli nella matrice è attribuito alla perdita di cenere fine durante il trasporto del flusso.

b) associati a depositi di pomici di eruzioni pliniane

La colonna eruttiva che si forma durante gli eventi pliniani contiene quantità variabili di ceneri e pomici e altri piroclasti in misura inferiore. Date le piccole dimensioni, le ceneri sono trasportate più in alto delle pomici e possono essere riprese dai venti.

La loro dispersione e la geometria dei depositi è pertanto condizionata dalla intensità e direzione dei venti nell'atmosfera. In genere, le ceneri delle eruzioni pliniane hanno una grande dispersione areale, ma sono quantitativamente subordinate rispetto alle pomici, anche se probabilmente sono state spesso sottostimate.

Alcuni studi svolti su depositi cineritici molto distanti dal centro eruttivo (oltre i 150 km) hanno infatti messo in risalto che gran parte delle granulometrie più fini vengono sedimentate al di fuori del limite dell'isopaca di minor spessore.

Le analisi effettuate su prodotti di grandi eruzioni pliniane hanno sorprendentemente dimostrato che i depositi cineritici, se accuratamente valutati, si accostano di molto alle quantità calcolate per grandi eventi ultrapliniani, considerati l'origine dei più voluminosi depositi di ceneri da caduta.

Questo fatto indica che la frammentazione del magma nelle eruzioni pliniane è più intenso di quanto si pensasse. Nei depositi cineritici della fase pliniana dell'eruzione del St. Helens del 1980, è stato riscontrato che lo spessore delle ceneri decresceva dapprima esponenzialmente, raggiungendo 1 cm a 180 km e poi aumentava fino a 4 cm intorno a 300 km di distanza e incrementava ulteriormente a distanze maggiori.

L'insolita variazione di spessore con la distanza è stata riconosciuta anche in altri depositi pliniani. L'inspessimento del deposito può essere causato dalla presenza, in certe zone della colonna eruttiva, di umidità o di cariche elettrostatiche che provocano l'aggregazione (pisoliti) e la ricaduta di ceneri che in altre condizioni sarebbero rimaste in sospensione.

c) associate a prodotti di eruzioni vulcaniane

Le eruzioni vulcaniane sviluppano basse colonne eruttive, raramente più alte di 10 km, composte prevalentemente da litici densi o poco vescicolati e da scarsi prodotti iuvenili.

Le esplosioni sono talvolta molto violente e producono moderate quantità di ceneri (da 0,0001 a 1 km3 per ogni singola esplosione) che possono raggiungere la tropopausa. Il materiale grossolano contenuto nella colonna eruttiva può ricadere all'interno del cratere ed essere sottoposto ad ulteriori frammentazioni.

I depositi di ceneri da caduta associati alle eruzioni vulcaniane consistono in sottili strati, spesso deformati da elementi balistici vicino al cratere che, per la granulometria molto fine e lo spessore ridotto, sono facilmente asportabili da vento e pioggia.

d) associate a prodotti freato-magmatici

Depositi di ceneri da caduta si formano durante eruzioni, come le surtseyane e le freato-pliniane, dove l'elevata frammentazione del magma è dovuta all'interazione tra magma e acqua esterna.

Nelle eruzioni surtseyane, i prodotti vengono dispersi su un'area limitata, mentre nelle freato-pliniane l'area di dispersione è più vasta. Il termine surtseyano è spesso usato per definire solo i depositi da caduta derivanti da attività vulcanica simile a quella osservata a Surtsey nel 1963.

Attualmente, il termine viene utilizzato per indicare prodotti di tipo basaltico emessi durante ogni tipo di eruzione freato-magmatica. Nel caso di Surtsey, l'acqua a contatto col magma era quella marina, mentre in molte eruzioni freato-magmatiche il magma interagisce con acqua di falda.

L'attività freato-magmatica è comune nei campi vulcanici basaltici e sottili livelli di ceneri fini da caduta si trovano soprattutto sottovento, interstratificati con i depositi da surge, in strutture vulcaniche tipo maar, anelli e coni di tufo.

Internamente, gli strati di cenere possono avere sottili laminazioni che rispecchiano la successione di brevi esplosioni. Sono frequenti anche strutture di aggregazione delle ceneri, la cui formazione è favorita dalla presenza di umidità.

I depositi di ceneri da caduta freato-pliniani sono simili a quelli delle eruzioni surtseyane, ma hanno una più vasta area di dispersione e derivano da magmi di composizione più acida. L'area di dispersione indica che la colonna ha un'altezza simile a quella delle eruzioni pliniane, mentre la granulometria mediamente fine dei prodotti anche vicino al cratere e i frequenti fenomeni di aggregazione con abbondanti pisoliti evidenziano la presenza di acqua.

Benché la colonna eruttiva sia formata prevalentemente da ceneri fini, la presenza di aggregati forma depositi poco selezionati e le analisi granulometriche rilevano due classi granulometriche prevalenti, corrispondenti alle pisoliti e alle ceneri sciolte. La bimodalità dei depositi è stata spesso utilizzata per distinguere i depositi di ceneri da caduta di un'eruzione freato-pliniana da quelli di una pliniana.