Il vulcano è una struttura geologica molto complessa, generata all'interno della crosta terrestre dalla risalita, in seguito ad attività eruttiva, di massa rocciosa fusa, il magma, formatasi al di sotto o all'interno della crosta terrestre.
È formato da una struttura non visibile, interna alla crosta, e che comprende la camera magmatica e i condotti magmatici, e una struttura visibile esterna formata dal rilievo vulcanico, generalmente più o meno conico, formato dall'accumulo dei materiali liquidi, solidi o gassosi che sono stati emessi dal cratere vulcanico o dai crateri durante le varie fasi eruttive del vulcano stesso. Più in generale sono considerati vulcani tutte le discontinuità nella crosta terrestre attraverso le quali, con manifestazioni varie, si fanno strada i prodotti dell'attività magmatica endogena: polveri, gas, vapori e materiali fusi solidi.La fuoriuscita di materiale è detta eruzione e i materiali eruttati sono lava, cenere, lapilli, gas, scorie varie e vapore acqueo. Le masse di rocce che formano un vulcano vengono chiamate rocce ignee, poiché derivano dal raffreddamento di un magma risalito dall'interno della Terra. La forma e l'altezza di un vulcano dipendono da vari fattori tra cui l'età del vulcano, il tipo di attività eruttiva, il tipo di magma emesso e le caratteristiche della struttura vulcanica sottostante al rilievo vulcanico. Sulla superficie terrestre il 91% dei vulcani è sottomarino (in gran parte situati lungo le dorsali medio oceaniche), mentre circa 1500 sono quelli oggi attivi sulle terre emerse.Il magma con alto contenuto di silice (superiore al 65%) è detto acido mentre quello con silice al 52% è detto basico. I vulcani possono eruttare in modo tranquillo (effusivi), o in modo esplosivo. I fattori che influiscono sulle caratteristiche di un vulcano sono la viscosità del magma e il suo contenuto di silice, dal quale dipende la composizione del magma.
Struttura
Nell'astenosfera e nella crosta terrestre, in seguito ai processi tettonici, si creano grosse masse magmatiche a causa delle forze tettoniche, degli attriti e dei conseguenti livelli di pressione e temperatura. Tali fattori rappresentano poi anche le cause stesse della risalita e fuoriuscita di magma sulla superficie terrestre dando vita alle eruzioni e ai vulcani stessi.
Ciò che è comunemente chiamato vulcano, nella terminologia tecnica è definito edificio vulcanico o cono vulcanico, ma siccome il termine più usato è vulcano, l'edificio vulcanico molto spesso è chiamato così anche in geologia. I vulcani testimoniano l'esistenza, nelle zone profonde della litosfera, di masse fuse silicatiche naturali dette magmi.
Un generico vulcano è formato da: una camera magmatica, ovvero il serbatoio sotterraneo nel quale è presente il magma che alimenta il vulcano. un camino o condotto vulcanico principale, luogo di transito del magma dalla camera magmatica verso la superficie. un cratere o bocca sommitale, dove sgorga il condotto principale. uno o più condotti secondari, i quali, sgorgando dai fianchi del vulcano o dalla stessa base, danno vita a dei coni e crateri secondari. delle fessure laterali, fratture longitudinali sul fianco del vulcano, provocate dalla pressione del magma. Esse permettono la fuoriuscita di lava sotto forma di eruzione fessurale.
Il camino non è necessariamente situato geograficamente sulla perpendicolare della faglia da cui affluisce il magma, dato che il condotto può essere anche a percorso trasversale (anzi, solitamente lo è, eccetto che nei punti caldi); un vulcano può essere il camino di una faglia situata a parecchi chilometri di distanza. È il caso del Vesuvio, la cui faglia passa circa 40 km più ad est.
Cono vulcanico
Viene definito cono vulcanico la parte in superficie del vulcano formata dall'edificio che prende la forma di un cono più o meno integro sulla cui sommità si apre un cratere principale. Il cono vulcanico può naturalmente variare nella forma dipendentemente dalla composizione del magma solidificato che lo costituisce e dalla quantità di materiale fuoriuscito dal serbatoio magmatico sottostante.
I vulcani delle isole Hawaii, come il Mauna Kea e il Mauna Loa, hanno coni vulcanici molto grandi ma i loro pendii sono relativamente poco ripidi, questo grazie al loro magma prevalentemente basico molto fluido che viene eruttato in grandi quantità. Al contrario, vulcani come il Vesuvio hanno coni con pendici ripide ed edificio di gran lunga inferiore per massa rispetto ai fratelli maggiori prima citati. Questi vulcani hanno un magma viscoso e questo impedisce lunghe colate e dà origine a forti esplosioni a causa del tappo solido che si forma dopo eruzioni precedenti nella parte terminale del camino magmatico. Alcuni coni vulcanici presenti sul pianeta hanno geometria perfetta come il Cotopaxi in Ecuador.
Disposizione dei vulcani La disposizione dei vulcani risulta localizzata in massima parte lungo i margini tra le placche tettoniche (esempio la cintura di fuoco) e in particolare lungo le fosse abissali (zone di subduzione) dove lo sprofondamento della crosta oceanica sotto altre porzioni di crosta porta alla fusione di parte della zona rocciosa di contatto per attrito, oppure lungo le dorsali oceaniche dove il magma del mantello terrestre risale in superficie attraverso le fratture della crosta oceanica, punti nei quali il cui magma solidificato viene ad ogni eruzione a "saldare" le placche stesse; i terremoti lungo le dorsali sono dunque la rottura repentina di queste saldature al raggiungimento di un certo livello di stress meccanico. Questo è anche il motivo per cui le eruzioni sono spesso precedute da terremoti. In queste zone dunque il vulcanismo è spesso associato anche ai fenomeni sismici per la concomitanza delle forze tettoniche in gioco. L'Italia è l'unico stato nell'Europa continentale ad avere vulcani attivi sul suo territorio.
Studio dei vulcani
Per la loro grandiosità di manifestazione i vulcani erano oggetto di ammirazione, timore, curiosità e studio fin dall'antichità con diverse interpretazioni nate per spiegarne l'origine. Platone ammetteva l'esistenza di un fiume sotterraneo di fuoco, il Piroflegetonte, che nel vulcano trovava uno sfogo. Seneca indicava, quale causa di eruzioni e terremoti, la penetrazione dell'acqua nel sottosuolo: quando l'acqua raggiungeva la materia incandescente liberava vapore a forte pressione. Nel 79 d.C., Plinio il Giovane descrive l'eruzione del Vesuvio che seppellì Pompei, Ercolano e Stabia in cui perse la vita lo zio Plinio il Vecchio. Ma la vera scienza che studia i vulcani, la vulcanologia, nasce solo nel XVII secolo, quando i naturalisti si interessarono alle eruzioni del Vesuvio (1631) e dell'Etna (1669).
Tale scienza ottiene progressi decisivi con gli studi di Lazzaro Spallanzani, e quindi nel XIX secolo, con l'aiuto della petrografia. L'origine dei vulcani viene spiegata con varie teorie, di cui due importanti e opposte fra loro: la teoria dei crateri di sollevamento di Christian Leopold von Buch; la teoria dell'accumulazione esterna di Scrope e Spallanzani.
Nella teoria di von Buch, i vulcani sarebbero originati dal magma che solleverebbe gli strati esterni della terra formando dei coni, che poi si romperebbero in alto formando i crateri. Nella seconda, i vulcani sarebbero dovuti ad accumulo di materiale solido emessi o proiettati dal condotto vulcanico.
Il calore che viene prodotto all'interno esercita una pressione uniforme su tutta la crosta, e dove è più sottile cederebbe, facendo fuoriuscire il magma, causando la nascita dei vulcani. Senza trascurare poi il peso che esercita la zolla galleggiante sul magma per forza di gravità, secondo il principio di Archimede.
Classificazione dei vulcani
I vulcani possono essere classificati in base al tipo di apparato vulcanico esterno o al tipo di attività eruttiva: entrambe le caratteristiche sono strettamente legate alla composizione del magma e della camera magmatica (e quindi della lava che emettono). Tale classificazione è detta Classificazione Lacroix dal geologo francese Alfred Lacroix che per primo la ideò.
In base al tipo di apparato vulcanico Considerando il tipo di apparato vulcanico si hanno 4 tipi di vulcani: vulcani a scudo, vulcani a cono (o stratovulcani), vulcani fissurali (o lineari) e vulcani sottomarini.
Vulcani a scudo
Un vulcano a scudo presenta fianchi con pendenza moderata, ed è costruito dall'eruzione di lava basaltica fluida. La lava basaltica tende a costruire enormi coni a bassa pendenza, in quanto la sua scarsa viscosità le consente di scorrere agevolmente sul terreno o sotto di esso, nei tubi di lava, fino ad arrivare a molti chilometri di distanza senza consistente raffreddamento. I maggiori vulcani del pianeta sono vulcani a scudo. Il nome viene dalla geometria degli stessi, che li fa assomigliare a scudi appoggiati al terreno.
Il più grande vulcano a scudo attivo è il Mauna Loa, nelle Hawaii; si eleva per 4169 m s.l.m., ma la sua base è situata circa 5000 metri sotto il livello del mare, pertanto la sua altezza effettiva è di oltre 9000 metri. Il suo diametro alla base è di circa 250 km, per una superficie complessiva di circa 5000 chilometri quadrati.
Nel Sistema solare, il più grande vulcano di questo genere è l'Olympus Mons.
Vulcani a cono o stratovulcani
Troviamo un vulcano a cono quando le lave sono acide. In questi casi il magma è molto viscoso e trova difficoltà nel risalire, solidificando velocemente una volta fuori. Alle emissioni laviche si alternano emissioni di piroclastiti, materiale solido che viene espulso e che, alternandosi con le colate, forma gli strati dell'edificio. Eruzioni di questo tipo possono essere molto violente (come quella del Vesuvio che seppellì Pompei ed Ercolano), poiché il magma tende ad ostruire il camino vulcanico creando un “tappo”; solo quando le pressioni interne sono sufficienti a superare l'ostruzione, l'eruzione riprende (eruzione di tipo vulcaniano), ma nei casi estremi ci può essere un'esplosione che può arrivare a distruggere in parte (eruzione di tipo peleano) o completamente l'edificio vulcanico (eruzione di tipo pliniano o ultra-pliniano). Il vulcanismo di questo tipo è presente lungo il margine continentale delle fosse o dei sistemi arco-fossa, dove il magma proviene dalla crosta e in cui le rocce sono di composizione più esogena.
Vulcani fissurali o lineari I vulcani lineari sono il tipo di vulcano che si forma lungo i margini divergenti, punti in cui due placche tettoniche allontanandosi l'una dall'altra hanno creato delle fratture nella crosta terrestre. L'accumulo di materiale eruttato lungo queste fessure crea il vulcano.
Data la loro natura, questi vulcani sono localizzati principalmente lungo le dorsali oceaniche e quindi le loro eruzioni, seppur frequenti, passano inosservate vista la profondità marina a cui si trovano. Ci sono però delle eccezioni, infatti alcuni di questi vulcani situati in superficie si possono osservare in Islanda e presso la Rift Valley africana e ciò è possibile perché questi due territori si trovano a cavallo fra diverse placche tettoniche divergenti.
Vulcani sottomarini
Il quarto tipo di vulcano è il vulcano sottomarino, spesso una singola spaccatura della crosta oceanica da cui fuoriescono magma e gas. Questi sono i vulcani più diffusi del pianeta e, causando movimenti nella crosta terrestre, hanno dato vita nel corso della storia geologica della Terra alle dorsali oceaniche. Inoltre essi sono i creatori delle isole e arcipelaghi vulcanici. Vulcani di questo tipo, oltre che semplici spaccature della crosta, possono essere sia vulcani a scudo sia vulcani a cono e possono eruttare in modo effusivo o esplosivo.
In base al tipo di attività eruttiva