Geologia del territorio e delle risorse | Experimental Volcanology

Experimental Volcanology

TitolareProf.ssa Romano Claudia
Anno accademico 2018 - 2019
Anno corso Secondo
Periodo didattico II Semestre
C.F.U. 6
Codice ateneo 20402399
Settore Scientifico Disciplinare GEO/08

Obiettivi formativi del corso

Scopo del corso è quello di offrire una conoscenze approfondita dei processi fisico-chimici che governano l’attività vulcanica e di acquisire gli strumenti analitici e la conoscenza delle metodologie sperimentali di indagine necessarie per la comprensione della dinamica eruttiva.

The objective of the course is to provide a comprehensive knowledge of the physical and chemical processes governing the volcanic activity. Training on analytical and experimental methods and techniques for the study of magma properties and of eruption dynamics will be given.

Programma del corso

Chimico-fisica dei magmi:  struttura dei fusi silicatici; significato della polimerizzazione e sua determinazione su base teorica. Effetto della Temperatura, pressione e composizione sulla struttura dei fusi. La temperatura di transizione vetrosa e il rilassamento strutturale. 

Proprietà fisiche dei magmi: densità, viscosità, solubilita’ dei volatili,  diffusivita’, compressibilita’, conducibilita’ elettrica. Proprieta’ termodinamiche dei magmi: entalpia, entropia, capacita’ di calore. Variazioni di densità e viscosità in funzione del chimismo, della pressione e della temperatura. L'influenza del regime deformativo, della cristallizzazione e della vescicolazione sulla reologia dei magmi.

Influenza delle proprieta’ fisico-chimiche dei magmi sulla risalita del magma e sugli stili eruttivi:

Il processo di risalita dei magmi. Formazione, accrescimento ed evoluzione delle bolle. Cinetica di nucleazione e crescita delle bolle e dei cristalli. Livello di frammentazione ed esplosività dei magmi. Evoluzione dei principali parametri fisici e della reologia del magma durante la risalita verso la superficie.

Il processo effusivo. Vari tipi di colate laviche e di morfologie superficiali in funzione del tasso eruttivo e delle proprietà reologiche. Effetto della topografia del versante sulla velocità e distanza percorribile dalla colata.

Il processo esplosivo. Parametri fisici che controllano gli stili eruttivi. Eruzioni esplosive sostenute: La formazione di colonne eruttive.  Colonna sostenuta e ricaduta di tefra, colonna collassante e genesi delle colate piroclastiche. Eruzioni esplosive transienti.

Il corso prevede attività di laboratorio per la determinazione sperimentale delle proprietà fisico-chimiche dei magmi (esperimenti di alta temperatura e misure spettroscopiche) ed esercizi numerici finalizzati alla determinazione quantitativa dei parametri tessiturali delle prodotti eruttivi  (cristallinità vescicolarità e distribuzione delle taglie) e alla simulazione dei processi vulcanologici.

 

Structure of silicate melts. Effect of temperature pressure and composition of the structural configuration of silicate melts. Glass transition temperature and relaxation times.

Chemical and physical properties of magma: density, viscosity, volatile solubility, diffusivity, compressibility and electrical conductivities of magmas. Termodynamic properties of magmas: enthalpy, entropy and heat capacity. Effect of chemical composition, temperature and pressure on the density and viscosity of magmas. The influence of degassing crystallization and deformation regime on the rheological properties of magmas.

Control of the physical and chemical properties on the ascent of magma and on the eruptive style of volcanoes.

Magma ascent: Nucleation and growth of bubbles. Crystallization processes. Fragmentation criteria and magma explosivity. Evolution of physical parameters of magma and flow dynamics during magma ascent 

Lava flows: Types of lava flows and rheological control of lava flow geometry. Lava flow motion and effects of ground slope.

Explosive eruptions:  Influence of physical parameters on eruptive styles. Steady explosive eruptions: eruption plumes formation. Fallout of clasts from eruption plumes and unstable eruption columns. Formation of piroclastic density currents.

The course will include laboratory activities for the experimental determination of physical-chemical properties of magmas (high temperature experiments and spectroscopic measurements) and numerical exercises aimed at the quantitative determination of the textural parameters of  iuvenile products (cristallinity, vesicularity, crystal and bubble size distribution) and at the numerical simulation of the conduit and eruptive dynamics.

Testi di riferimento

Fundamental of Physical Volcanology. Elisabeth A. Parfitt and Lionel Wilson. Blackwell Publishing

Unità Didattiche

EXPERIMENTAL VOLCANOLOGY
Docente Tipo Attività Durata (h) Tipo Attività Formativa SSD CFU
Prof.ssa Romano Claudia LEZIONE 48 AFFINE ED INTEGRATIVA GEO/08 6.0

Allegati

Titolo Destrizione