La lava vulcanica rappresenta uno degli elementi più affascinanti e potenti della dinamica terrestre, capace di trasformare profondamente il paesaggio attraverso la formazione di nuove superfici rocciose. Quando il magma proveniente dall’interno della Terra raggiunge la superficie durante un’eruzione, prende il nome di lava e inizia un processo di raffreddamento e solidificazione che ne modifica progressivamente temperatura, viscosità, velocità e struttura.
Il comportamento della lava vulcanica dipende da numerosi fattori, tra cui composizione chimica, contenuto di silice, temperatura, presenza di cristalli e quantità di gas. Queste caratteristiche determinano il modo in cui una colata si muove lungo i versanti del vulcano e la forma che assume durante il raffreddamento. Alcune lave possono scorrere per distanze considerevoli, mentre altre, molto più viscose, tendono ad avanzare lentamente e ad accumularsi nelle vicinanze del punto di emissione.
Durante il suo percorso, la lava interagisce con atmosfera, terreno, acqua e organismi viventi, dando origine a strutture geologiche caratteristiche. Quando si raffredda, può formare superfici rugose o lisce, tubi lavici, fratture e particolari strutture della roccia. Nel corso del tempo, l’alterazione delle rocce vulcaniche contribuisce inoltre alla formazione del suolo e può favorire lo sviluppo di nuovi ecosistemi.
Lo studio della lava vulcanica è importante non soltanto per comprendere i processi geologici che modellano la superficie terrestre, ma anche per valutare i rischi associati alle eruzioni e migliorare il monitoraggio delle aree vulcaniche.
Nei prossimi paragrafi analizzeremo origine, composizione, tipologie, comportamento e trasformazioni della lava, soffermandoci anche sui principali rischi delle colate e sul loro ruolo nella formazione del paesaggio.
Il magma
Il magma rappresenta il punto di partenza dell’attività vulcanica: è una miscela ad altissima temperatura costituita principalmente da materiale roccioso fuso, cristalli e gas disciolti, che si forma nelle profondità della Terra. La sua origine è legata a particolari condizioni di temperatura, pressione e composizione che permettono la fusione parziale delle rocce presenti nel mantello superiore o nella crosta terrestre. Tra i principali gas disciolti si trovano vapore acqueo, anidride carbonica e ossidi dello zolfo.
magma
Il magma non è quindi un semplice liquido uniforme, ma un sistema dinamico nel quale possono avvenire continuamente processi di fusione, cristallizzazione e separazione dei gas. La sua composizione può inoltre cambiare durante la risalita e la permanenza all’interno della crosta terrestre.
La risalita del magma è favorita dalla sua minore densità rispetto alle rocce circostanti, ma il movimento dipende anche dalla pressione, dalla presenza di fratture e dalla struttura della crosta. Il magma può accumularsi temporaneamente in serbatoi o camere magmatiche, dove può rimanere per periodi anche molto lunghi, evolvendo attraverso il raffreddamento, la cristallizzazione e la possibile interazione con altre masse magmatiche.
Durante la risalita verso la superficie, la diminuzione della pressione riduce la capacità del magma di mantenere disciolti i gas. Questi possono quindi formare bolle, aumentando la pressione all’interno del sistema e influenzando profondamente il carattere dell’eruzione. Se il magma raggiunge la superficie, è definito lava.
Il passaggio dal magma alla lava rappresenta dunque una trasformazione fondamentale, accompagnata dalla perdita di parte dei gas e da un rapido cambiamento delle condizioni fisiche. Nei prossimi paragrafi vedremo come composizione chimica, contenuto di silice, temperatura e viscosità influenzino il comportamento della lava e contribuiscano a determinare la differenza tra eruzioni effusive ed esplosive.
Temperatura e viscosità della lava vulcanica
La temperatura della lava vulcanica è uno dei parametri fondamentali per comprenderne il comportamento. Le lave possono raggiungere temperature superiori ai 1.000 °C, con valori che variano in funzione della loro composizione chimica e del tipo di magma da cui derivano. Le lave basaltiche, generalmente più calde, possono raggiungere circa 1.100-1.200 °C, mentre quelle più ricche di silice tendono a essere emesse a temperature inferiori.
Insieme alla temperatura, un ruolo decisivo è svolto dalla viscosità, cioè la resistenza che un fluido oppone allo scorrimento e alla deformazione. Una lava poco viscosa scorre facilmente e può percorrere distanze considerevoli; una lava molto viscosa, invece, tende a muoversi lentamente e ad accumularsi nelle vicinanze della bocca eruttiva.
La viscosità dipende principalmente da diversi fattori:
-Temperatura: all’aumentare della temperatura, la lava diventa generalmente più fluida e meno viscosa.
-Contenuto di silice: le lave ricche di biossido di silicio sono generalmente più viscose, mentre quelle basaltiche, relativamente povere di silice, tendono a essere più fluide.
-Cristalli: una maggiore quantità di cristalli sospesi può ostacolare il movimento del materiale e aumentarne la viscosità apparente.
-Gas disciolti: la loro presenza e la formazione di bolle possono modificare significativamente la dinamica del magma e della lava.
Durante il raffreddamento, la viscosità aumenta progressivamente fino alla solidificazione. La superficie della colata può quindi formare una crosta solida mentre, al di sotto, la lava rimane ancora calda e fluida. Questa struttura può favorire la formazione di tubi di lava, nei quali il materiale fuso continua a scorrere protetto dalla crosta superficiale.
La relazione tra temperatura, composizione e viscosità è fondamentale anche per comprendere perché alcune eruzioni producano lunghe colate fluide, mentre altre generino accumuli di lava molto viscosa e difficilmente mobile.
I principali tipi di lava vulcanica
Dal punto di vista della composizione chimica, le lave possono essere distinte in diverse categorie, caratterizzate soprattutto dal loro contenuto di silice e dalla proporzione degli altri elementi e minerali presenti. La composizione influenza direttamente temperatura, viscosità e comportamento della colata.
Lava basaltica: generalmente povera di silice, relativamente ricca di ferro e magnesio e caratterizzata da temperature elevate. È poco viscosa e può scorrere facilmente, formando colate che raggiungono anche distanze considerevoli.
Lava andesitica: presenta un contenuto intermedio di silice e una viscosità maggiore rispetto alla lava basaltica. Il suo comportamento può variare notevolmente in funzione della temperatura e della quantità di cristalli presenti.
Lava dacitica: è più ricca di silice e generalmente più viscosa. Le colate tendono a essere più lente e possono accumularsi in prossimità della bocca eruttiva.
Lava riolitica: caratterizzata da un elevato contenuto di silice e da una viscosità molto elevata. La sua scarsa mobilità favorisce la formazione di accumuli e strutture laviche piuttosto che lunghe colate fluide.
Questa progressione mostra come l’aumento del contenuto di silice sia generalmente associato a un aumento della viscosità e a una diminuzione della mobilità della lava.
Le forme delle colate: pāhoehoe e ʻAʻā
Le lave basaltiche, grazie alla loro relativa fluidità, possono sviluppare morfologie superficiali molto diverse. Due delle più caratteristiche sono indicate con termini di origine hawaiana: pāhoehoe e ʻAʻā.
Lava pāhoehoe (o lava a corda): si forma generalmente quando la lava rimane relativamente calda e fluida. La superficie può raffreddarsi formando una sottile crosta che viene deformata dal movimento della lava sottostante. Si sviluppano così superfici lisce, ondulate o caratterizzate da strutture che ricordano corde intrecciate.
Lava ʻAʻā: presenta invece una superficie ruvida, irregolare e frammentata, costituita da blocchi e scorie laviche. Questa morfologia si sviluppa quando la lava, raffreddandosi e deformandosi durante il movimento, perde parte della sua fluidità e la crosta superficiale si frattura continuamente. Il fronte della colata può quindi avanzare come una massa caotica di frammenti incandescenti.
La distinzione tra pāhoehoe e ʻAʻā non è però assoluta: una stessa colata può passare da una morfologia all’altra in funzione della temperatura, della velocità di deformazione, della pendenza del terreno e delle condizioni di alimentazione.
Come si muove una colata lavica
Una volta emessa dalla bocca eruttiva, la lava vulcanica tende a muoversi seguendo la morfologia del terreno. La gravità rappresenta una delle principali forze che ne guidano la propagazione, favorendo il deflusso verso le zone depresse, le valli e gli avvallamenti del territorio. Tuttavia, il percorso della colata dipende anche da viscosità, portata, temperatura, pendenza e caratteristiche della superficie.
Durante il movimento, la colata subisce un continuo processo di raffreddamento che modifica progressivamente le sue proprietà:
La formazione della crosta: a contatto con l’atmosfera e con il terreno, la superficie perde calore e può solidificarsi formando una crosta scura e relativamente rigida. La sua crescita rallenta la dispersione del calore e può contribuire a mantenere caldo il materiale sottostante.
Il nucleo ancora fluido: quando l’alimentazione continua, all’interno della colata può rimanere una quantità significativa di lava calda e fluida. Questa può continuare a scorrere sotto la crosta, anche quando la superficie appare in gran parte solidificata.
Il fenomeno dei tubi di lava
Tubi di lava vulcanica
In determinate condizioni, la formazione e l’ispessimento della crosta possono favorire la nascita dei tubi di lava, strutture simili a gallerie naturali attraverso le quali la lava continua a defluire. La copertura solida agisce come una sorta di isolante termico, riducendo la perdita di calore e permettendo alla lava di mantenere la propria fluidità più a lungo.
Quando l’alimentazione diminuisce o l’eruzione termina, la lava residua può defluire lasciando parzialmente o completamente vuoto il condotto. Il successivo raffreddamento può trasformare il tubo in una cavità vulcanica naturale, talvolta lunga anche diversi chilometri. Queste cavità costituiscono ambienti geologici particolari e, in alcune aree del mondo, possono essere esplorate attraverso percorsi speleologici autorizzati.
I tubi di lava svolgono quindi un ruolo importante nella dinamica delle colate: consentono al materiale fuso di avanzare sotto una superficie già solidificata, prolungando la durata e l’estensione del flusso lavico.
Raffreddamento e solidificazione della lava vulcanica
Il raffreddamento della lava è un processo complesso attraverso il quale il materiale incandescente perde progressivamente energia termica fino a solidificarsi. Lo scambio di calore avviene principalmente attraverso conduzione, convezione e irraggiamento, con un ruolo che varia in funzione delle condizioni ambientali e della struttura della colata.
Irraggiamento e convezione: la superficie della lava, esposta all’atmosfera, perde rapidamente calore attraverso l’irraggiamento termico e lo scambio convettivo con l’aria. Nel caso di eruzioni sottomarine interviene invece l’acqua, che può favorire un raffreddamento particolarmente intenso. La superficie può così solidificarsi formando progressivamente una crosta che limita la successiva dispersione di calore.
Conduzione: il calore presente negli strati più profondi viene trasferito verso l’esterno attraverso il materiale già solidificato. Poiché la roccia possiede una bassa conducibilità termica rispetto a molti fluidi, questo processo può essere relativamente lento, consentendo al nucleo della colata di rimanere caldo e, in determinate condizioni, ancora fluido per lungo tempo.
Velocità di raffreddamento
La velocità di raffreddamento influenza direttamente la struttura della roccia che si forma:
Raffreddamento rapido: la cristallizzazione viene limitata perché gli elementi chimici hanno meno tempo per organizzarsi in strutture cristalline. Si possono formare rocce a grana molto fine oppure materiali prevalentemente vetrosi. Un esempio è l’ossidiana, una roccia vulcanica vetrosa che si forma soprattutto dal rapido raffreddamento di magmi ricchi di silice.
Raffreddamento più lento: quando il raffreddamento procede più lentamente, gli atomi e gli ioni hanno maggiori possibilità di organizzarsi nei reticoli cristallini. I cristalli possono quindi raggiungere dimensioni maggiori e diventare più facilmente riconoscibili.
La nascita delle rocce ignee effusive
Le rocce che si formano dalla solidificazione della lava vulcanica sulla superficie terrestre sono chiamate rocce ignee effusive, o rocce vulcaniche. La loro struttura dipende dalla composizione del magma e dalla velocità con cui il materiale perde calore.
Tra le rocce vulcaniche più comuni troviamo il basalto, una roccia scura e generalmente a grana fine, particolarmente abbondante nella crosta oceanica e nelle aree interessate da attività vulcanica effusiva. La sua diffusione testimonia l’importanza dei processi vulcanici nella continua formazione e trasformazione della crosta terrestre.
Le forme create dalla lava vulcanica
Le colate laviche sono importanti agenti di trasformazione del paesaggio. Una volta solidificate, non rappresentano soltanto la traccia di un evento eruttivo, ma possono dare origine a nuove strutture geologiche: estese superfici rocciose, campi lavici, terrazze, pareti, rilievi e altre forme che modificano profondamente la morfologia del territorio.
Le spettacolari colonne geometriche
Disgiunzione colonnare
In particolari condizioni di raffreddamento, le rocce laviche possono sviluppare una struttura caratteristica chiamata disgiunzione colonnare. Questo fenomeno si verifica soprattutto quando una massa lavica relativamente spessa e omogenea si raffredda lentamente. La progressiva perdita di calore provoca una contrazione termica della roccia, generando tensioni che vengono compensate dalla formazione di fratture.
Le fratture tendono a propagarsi attraverso la massa rocciosa secondo geometrie regolari, formando colonne prismatiche che sono spesso esagonali, anche se possono presentare un numero diverso di lati. La disposizione delle colonne dipende dalle condizioni di raffreddamento e dalla direzione con cui il fronte termico attraversa la roccia.
Uno degli esempi più spettacolari in Italia si trova nelle Gole dell’Alcantara, in Sicilia, dove le pareti del canyon mostrano caratteristiche strutture colonnari formatesi in antiche colate laviche.
Dalla roccia nuda alla vita: il ruolo ecologico
Dopo un’eruzione, una superficie lavica recente può apparire come un ambiente quasi completamente privo di suolo e vegetazione. Con il passare del tempo, però, inizia un processo di colonizzazione biologica e formazione del suolo.
La colonizzazione: microrganismi, licheni e successivamente muschi e piante pioniere iniziano a insediarsi nelle fratture e nelle cavità della superficie.
ruolo ecologico
L’alterazione della roccia: acqua, vento, escursioni termiche e attività biologica contribuiscono alla progressiva degradazione della roccia.
La formazione del suolo: i materiali minerali derivati dall’alterazione della lava si combinano gradualmente con la materia organica, creando le condizioni per lo sviluppo di comunità vegetali più complesse.
Nel corso del tempo, questo processo può portare alla formazione di suoli vulcanici ricchi di minerali e potenzialmente molto fertili. La loro fertilità, tuttavia, dipende dalla composizione della roccia, dal clima, dalla velocità di alterazione e dall’accumulo di sostanza organica. In condizioni favorevoli, gli ambienti vulcanici possono quindi trasformarsi da superfici rocciose appena formate in ecosistemi complessi e produttivi, dimostrando come l’attività vulcanica possa contribuire non solo a distruggere, ma anche a creare nuovi habitat.
La lava vulcanica in Italia e nel mondo
L’Italia offre numerosi esempi di attività lavica, soprattutto nelle aree vulcaniche dell’Italia meridionale e insulare. L’Etna è uno dei casi più significativi: le sue frequenti eruzioni effusive hanno prodotto nel corso del tempo numerose colate che hanno modellato i fianchi del vulcano e contribuito alla formazione dell’attuale paesaggio.
Anche le Isole Eolie, e in particolare Stromboli, rappresentano importanti aree di studio per la vulcanologia, grazie alla persistente attività del vulcano e alla possibilità di osservare direttamente diversi fenomeni eruttivi.
Questi territori permettono di comprendere come composizione della lava, temperatura, viscosità, topografia e modalità di alimentazione possano determinare forme e comportamenti differenti delle colate.
Hawaii: i grandi vulcani basaltici
Alle Hawaii, negli Stati Uniti, vulcani come Kīlauea e Mauna Loa sono caratterizzati prevalentemente da magmi basaltici e da attività effusiva. Le loro colate possono sviluppare morfologie pāhoehoe e ʻAʻā e, in determinate condizioni, raggiungere rapidamente le aree costiere. Il Mauna Loa, il più grande vulcano attivo della Terra, ha prodotto numerose colate capaci di percorrere grandi distanze; durante alcune eruzioni del passato, la lava ha raggiunto l’oceano in meno di un giorno.
Islanda: la terra del fuoco e del ghiaccio
L’Islanda costituisce un altro straordinario laboratorio naturale. La sua posizione lungo la dorsale medio-atlantica favorisce una intensa attività vulcanica, particolarmente evidente nella penisola di Reykjanes. Le eruzioni degli ultimi anni hanno prodotto fontane di lava e colate basaltiche, mostrando in modo spettacolare il contrasto tra il materiale incandescente e il paesaggio nordico.
Nyiragongo: quando la lava diventa velocissima
Un caso eccezionale è rappresentato dal Nyiragongo, nella Repubblica Democratica del Congo. Il vulcano è noto per le sue lave estremamente fluide e per la presenza storica di un lago lavico nel cratere. Durante l’eruzione del 1977, il rapido drenaggio del lago attraverso fratture sui fianchi del vulcano produsse colate che raggiunsero velocità fino a circa 60 km/h, favorite dalla bassissima viscosità della lava e dalla forte pendenza dei versanti.
Questi esempi mostrano come la lava, pur essendo sempre il risultato di materiale magmatico che raggiunge la superficie, possa manifestarsi in modi molto diversi. Temperatura, composizione chimica, viscosità, quantità emessa e caratteristiche del territorio determinano infatti la velocità delle colate, la loro forma e la distanza che possono percorrere.
Dall’Etna alle Hawaii, dall’Islanda al Nyiragongo, lo studio delle colate laviche permette così di osservare direttamente uno dei processi attraverso cui la Terra costruisce e trasforma continuamente la propria superficie.
