Depositi di pomici da caduta

a) derivanti da eruzioni pliniane

Sono considerate eruzioni pliniane gli eventi esplosivi con colonne eruttive che restano sostenute per un certo tempo formate prevalentemente da pomici e ceneri. Gran parte delle ceneri sono trasportate lontano dai venti, mentre le pomici ricadono al suolo intorno al vulcano formando estesi e spessi depositi di piroclasti a spigoli vivi, ben selezionati e privi di matrice.

Le colonne eruttive pliniane raggiungono altezze considerevoli e possono far ricadere i piroclasti, anche quelli grossolani, su aree molto vaste. Vicino al cratere, i depositi consistono in strati massivi formati da pomici grossolane (decine di cm) e da litici balistici con dimensioni anche metriche. Raramente si trovano bombe pomicee, in quanto le pomici balistiche più grosse si frantumano nell'impatto col suolo.

Lo spessore massimo dei depositi di pomici pliniane è difficilmente maggiore di 10-25 m. Con la distanza, decrescono sia gli spessori dei depositi che le dimensioni dei piroclasti.

Sono frequenti depositi con gradazioni granulometriche verticali, specialmente nelle zone a media distanza dal centro eruttivo, mentre in quelle molto prossimali le pomici sono per lo più grossolane e in quelle distanti la granulomentria è prevalentemente molto fine. Gli strati massivi si trovano spesso nelle zone a distanze intermedie dal cratere e testimoniano che le colonne pliniane restano ad un'altezza costante per periodi abbastanza lunghi. 

Quando vi è cambiamento di granulometria in senso verticale, significa che l'altezza della colonna eruttiva è cambiata. La gradazione diretta può essere causata da mutamenti nella direzione del vento o nella sua velocità, mentre quella inversa, talvolta associata ad un arricchimento verso l'alto di litici accessori, pure a gradazione inversa, implica un aumento nell'energia dell'eruzione.

La principale causa della gradazione inversa nei depositi di pomici pliniane può essere l'erosione e l'allargamento del condotto al procedere dell'eruzione che determina un maggiore gradiente di pressione fra la camera magmatica e la superficie e, quindi, un incremento nel tasso di emissione. Questo aumenta la velocità del flusso, la colonna ha maggiore capacità di convezione e può raggiungere quote più alte.

L'incremento dei litici accessori verso l'alto, notato in molti depositi pliniani, è considerato una conseguenza dell'erosione del condotto nelle zone vicine alla superficie, dove le rocce sono meno consolidate.

E' stato però osservato che, se al procedere dell'erosione del condotto, aumenta il tasso di emissione, i litici nel deposito devono diminuire, in quanto vengono distribuiti in una maggiore quantità di materiale iuvenile.

L'incremento dell'altezza di una colonna eruttiva pliniana può essere collegato alla vescicolazione di quantità crescenti di magma all'interno della camera magmatica. Il processo, innescato dalla decompressione dopo l'apertura del condotto verso l'esterno, può essere importante quando le pareti del serbatoio hanno un comportamento rigido, almeno per un certo tempo.

Se le pareti non collassano quando la camera magmatica comincia a svuotarsi, il magma può controbilanciare la diminuzione di pressione interna, con l'essoluzione di gas da livelli di liquido sempre più profondi. Fino a che il comportamento delle rocce incassanti resta di tipo rigido, le condizioni sono favorevoli a un progressivo incremento nel tasso di emissione.

Spesso, i depositi di pomici pliniane sono alternati verso l'alto a depositi da flusso. Questo indica che le condizioni della colonna eruttiva variano da sostenuta a collassata e che le eruzioni pliniane evolvono nel tempo con fasi finali ad impulsi.

Dopo la fase a impulsi la colonna può collassare completamente e, infatti, la sequenza di molti depositi è costituita da pomici pliniane che si alternano verso l'alto a livelli di prodotti da flusso e che, senza interruzione, terminano con un deposito ignimbritico.

Le variazioni verticali delle pomici pliniane possono essere anche di natura composizionale. Sono frequenti i casi di passaggio da pomici più acide a più basiche al procedere dell'eruzione, più rari i casi inversi. Questo cambiamento può essere graduale o improvviso, marcato o blando, ma in genere non coinvolge la dimensione dei clasti.

E' quindi probabile che il flusso di magma alla bocca non subisca modifiche al variare della composizione del magma. Quando si trovano pomici composte da due tipi di magma differenti, significa che il mescolamento è avvenuto prima dell'eruzione.

Interi depositi formati da pomici a composizione mista fanno ritenere che il fattore scatenante l'eruzione pliniana sia stato il sopraggiungere di magma basico all'interno di serbatoi pieni di magma acido.

Le variazioni composizionali possono tuttavia essere spiegate anche in relazione alla variazione del flusso di magma e alla possibilità che vengano drenati settori diversi di una camera magmatica zonata.

b - derivanti da eruzioni sub-pliniane

Le eruzioni sub-pliniane formano depositi di pomici da caduta che appaiono molto simili a quelli delle pliniane, da cui differiscono solo per minori volumi e area di dispersione più limitata.

Un'eruzione sub-pliniana si differenzia da una pliniana per un minore tasso di emissione di magma al cratere e, di conseguenza, per una minore altezza e ampiezza della colonna eruttiva. Il meccanismo eruttivo può essere considerato del tutto analogo a quello delle eruzioni pliniane e, come queste, possono evolvere attraverso varie fasi, fino all'emissione finale di flussi piroclastici.

Sono comuni depositi da caduta di eruzioni sub-pliniane costituiti da alternati livelli di pomici e ceneri. Questo fatto è ricollegato all'andamento pulsante che può avere un'eruzione al variare delle condizioni di afflusso del magma alla bocca eruttiva e alla possibilità che esso interagisca sporadicamente con acque di falda.

I depositi di pomici si formano nelle fasi in cui il magma è meno frammentato, mentre quelli di ceneri derivano dall'interazione con l'acqua e da un meccanismo di frammentazione più intenso. I livelli di cenere possono anche rappresentare la frazione fine contenuta nella colonna eruttiva, depositatasi dopo le pomici in un intervallo sufficientemente lungo tra un episodio eruttivo e l'altro.

c - derivanti da eruzioni ultra-pliniane

Il deposito di pomici da caduta dell'eruzione del Lago Taupo (Nuova Zelanda) avvenuta nel 186 a.D., ha un'area di dispersione tanto più vasta (100.000 km2) rispetto ai depositi pliniani conosciuti, da indurre i vulcanologi a definire l'evento come ultra-pliniano.

Oltre a questa peculiarità, il deposito di pomici di Taupo differisce da quelli pliniani più comuni per lo spessore massimo nelle zone vicine al punto di emissione, circa 2 m, decisamente inferiore alla norma. Lo spessore aumenta intorno a 20 km dal cratere, in direzione sottovento.

Le pomici di Taupo hanno una densità molto bassa e l'alta vescicolazione dei clasti fa ritenere che l'eruzione sia stata condizionata dalla presenza di grandi quantità di gas all'interno della camera magmatica, piuttosto che dall'interazione con acqua esterna.

Nonostante l'area di dispersione delle Pomici di Taupo sia molto più ampia, il volume di magma emesso (DRE 5,8 km3) è confrontabile con quello della grande eruzione esplosiva di Shikotsu (25 km3= DRE 10 km3). La magnitudo e la capacità di dispersione dei prodotti sembrano essere, alla luce di questo caso, due fattori indipendenti.

Nell'eruzione di Taupo, la magnitudo non ha valori eccezionali, mentre il potere dispersivo appare davvero insolito. Questo è, evidentemente, legato all'altezza della colonna eruttiva (che dovrebbe aver superato i 50 km di altezza) e alla bassa densità dei clasti.