Fluctuating conduit dynamics during the 877 CE Hrafntinnuhraun rhyolitic fissure eruption, Torfajökull, Iceland
Questo studio presenta la prima caratterizzazione dettagliata della tefra prossimale dell'eruzione riolitica di Hrafntinnuhraun del 877 d.C. a Torfajökull, Islanda, rivelando una complessa storia eruttiva multifase guidata da dinamiche del condotto fluttuanti, ossidiane giovanili generate da sinterizzazione e tassi di decompressione del magma persistentemente elevati anche durante le fasi di esaurimento dell'eruzione.
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I vulcani sono spesso immaginati come eventi singoli e drammatici: un monte si risveglia, sputa fuoco e cenere, e poi torna silenzioso. Ma per i geologi, le eruzioni più pericolose e affascinanti sono raramente così semplici. Sono processi complessi e mutevoli, in cui il comportamento del magma nel sottosuolo cambia il modo in cui esplode in superficie. Una domanda chiave nella vulcanologia moderna è come un'esplosione violenta e carica di cenere possa trasformarsi lentamente in un flusso di lava più dolce, o come questi due comportamenti possano avvenire contemporaneamente. Questa transizione è difficile da studiare perché avviene nel profondo del condotto del vulcano, nascosta alla vista, e perché le rocce lasciate dietro sono spesso disperse o sepolte. Comprendere questo passaggio è cruciale per prevedere come si comporteranno le future eruzioni, poiché la differenza tra una massiccia nube di cenere che interrompe i viaggi globali e un lento flusso di lava che minaccia le comunità locali dipende da queste meccaniche nascoste.
In Islanda, una specifica eruzione dell'anno 877 d.C. offre una finestra rara e ben conservata su questo processo caotico. Nota come eruzione di Hrafntinnuhraun, essa avvenne presso il vulcano Torfajökull e produsse un enorme strato di cenere che aiutò a definire la storia degli insediamenti in Islanda. Mentre gli scienziati hanno a lungo studiato la cenere che ha viaggiato lontano attraverso il paesaggio, il materiale depositato proprio accanto ai camini sorgente è rimasto in gran parte inesplorato. Un team di ricercatori si è recentemente recato sul sito per esaminare una coltre di strati di roccia vulcanica alta quattro metri e mezzo, situata a meno di due chilometri da dove l'eruzione ebbe inizio. Analizzando attentamente la dimensione, la forma e la composizione chimica di queste rocce, sono stati in grado di ricostruire una cronaca minuto per minuto di come la tubatura interna del vulcano sia cambiata durante lo svolgimento dell'eruzione, rivelando una storia di arresti improvvisi, ripartenze violente e una lenta trasformazione da esplosione a flusso.
I ricercatori hanno scoperto che l'eruzione non avvenne in un unico scoppio costante. Al contrario, fu una serie di fasi distinte separate da brevi pause. La sequenza iniziò con uno strato fine di cenere, suggerendo che l'eruzione fosse cominciata con un piccolo scoppio guidato dall'acqua. Questo fu rapidamente seguito da un'esplosione potente che scagliò fuori grandi rocce simili a pomice. Successivamente, l'attività si interruppe bruscamente. Il team identificò uno strato sottile di roccia fangosa che segna questo periodo di quiete, il quale probabilmente durò per ore. Credono che il condotto del vulcano sia stato temporaneamente bloccato dalla caduta di rocce dalle pareti, causando l'accumulo di pressione nel profondo del sottosuolo. Quando l'ostruzione cedette finalmente, l'eruzione riprese con una nuova intensità, espellendo un mix di rocce scure e vetrose e pietre rossastre e alterate che non erano state viste negli strati precedenti.
Man mano che l'eruzione proseguiva, il modello cambiò nuovamente. Il team osservò un ciclo ritmico di impulsi forti e deboli. Durante le esplosioni più forti, il vulcano scavava rocce profonde e vetrose dalle pareti del proprio condotto. Durante i momenti più calmi, le pareti si raffreddavano e si fondevano insieme, creando un nuovo rivestimento di vetro. Questo rivestimento veniva poi frantumato e scagliato fuori durante il successivo impulso forte. Questo ciclo di costruzione di una parete vetrosa e della sua successiva frantumazione avvenne ripetutamente, creando un complesso mix di tipi di roccia negli strati. I ricercatori misurarono le minuscole bolle intrappolate all'interno di queste rocce per determinare quanto velocemente il magma stesse salendo e decompressando. Trovarono che, anche quando l'eruzione sembrava stare svanendo, il magma saliva ancora rapidamente, suggerendo che il condotto si stesse restringendo e che le esplosioni stessero diventando più concentrate e violente proprio prima della fine.
Infine, la fase esplosiva lasciò il posto a uno stato ibrido, in cui la lava iniziò a fluire fuori dal camino mentre la cenere continuava a salire in piccoli pennacchi a bassa intensità. Gli ultimi strati di roccia nella sequenza mostrano segni di questa transizione, con la cenere che diventa più fine e le rocce che indicano che la fonte del materiale si stava avvicinando alla superficie. Lo studio suggerisce che l'intera fase esplosiva, che includeva questi molteplici cicli di intensità e pausa, ebbe luogo probabilmente in un periodo di circa cinque giorni. Le scoperte sfidano l'idea che tali eruzioni siano eventi semplici e lineari. Al contrario, mostrano un sistema dinamico in cui la struttura interna del vulcano cambia costantemente, con le pareti del condotto che fungono da fonte di materiale che viene ripetutamente frantumato, fuso e nuovamente frantumato.
Questo sguardo dettagliato sulle rocce proprio accanto al camino fornisce un quadro molto più chiaro di come evolvono le eruzioni siliciche rispetto agli studi sui depositi di cenere distanti. Rivela che la transizione da un'esplosione violenta a un flusso di lava gentile non è una discesa fluida, ma un percorso irregolare di fluttuazioni di pressione e cambiamenti di condizioni. I ricercatori hanno notato che le roc로 che hanno studiato contenevano prove dell'interazione del magma con l'acqua e con le pareti del vulcano, creando una tessitura complessa che sarebbe impossibile ipotizzare da lontano. Ricomponendo le firme chimiche e le forme fisiche delle rocce, il team ha creato un modello unificato dell'eruzione che spiega come un singolo vulcano possa produrre una tale varietà di comportamenti in un tempo così breve. Il lavoro sottolinea che, per comprendere davvero i pericoli vulcanici, gli scienziati devono guardare all'intorno immediato del camino, dove i cambiamenti più drammatici e rapidi del carattere dell'eruzione sono registrati nella pietra.
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