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I vulcani di fango

GLI STRUMENTI E IL METODO DI STUDIO

A bordo di Explora
Nel corso della campagna oceanografica Mediterrano 2005 sono state condotte diverse indagini sulla nave da ricerca OGS-Explora. A cura dell'Istituto Nazionale di Oceanografia e Geofisica Sperimentale (OGS), Dipartimento per lo Sviluppo delle Ricerche e delle tecnologie Marine (RIMA).

I RICERCATORI

GALLERIA MULTIMEDIALE

APPROFONDIMENTI

Glossario
La dott. ssa Silvia Ceramicola ci aiuta a comprendere alcuni dei termini più complessi legati alle indagini effettuate lungo l'Arco Calabro.

I segreti nascosti sul fondo del mare
Le informazioni geologiche contenute sui fondali marini e negli strati sottostanti, se correttamente decifrate, possono raccontare cosa è successo nel passato, fornendo una guida di lettura per il futuro. A cura del prof. Michele Rebesco, del Dipartimento per lo sviluppo delle Ricerche e delle tecnologie Marine (RIMA), Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS).

RICERCHE COLLEGATE

Lo tsunami di Santorini
Circa 3500 anni fa l'esplosione della caldera del vulcano dell'isola di Santorini, in Grecia, provocò una gigantesca onda di tsunami. Gli studi effettuati. A cura del prof. Michele Rebesco dell'Istituto di Oceanografia e Geofisica Sperimentale - OGS di Trieste.
Figura 1 - Tratteggiata in rosso la posizione dell'Arco Calabro.
Una nuova provincia di vulcani di fango è stata scoperta dai ricercatori dell'Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS nell'estate 2005 nel Mar Ionio settentrionale.
La scoperta è avvenuta a bordo della nave oceanografica OGS-Explora, nel contesto del Progetto europeo Integrato HERMES (Hotspot Ecosystem Research on the Margins of European Seas), le cui attività OGS sono coordinate dalla ricercatrice Silvia Ceramicola. La campagna e stata intrapresa in cooperazione con un altro progetto europeo, HYDRAMED (Assessment of the Gas Hydrate System in the Mediterranean Sea) intrapreso dal ricercatore svizzero-canadese Daniel Praeg in forza all'OGS dal 2004.
Le fuoriuscite fluide e gassose nell'Arco Calabro
Lo scopo della campagna, che è durata cinque settimane, era quello di studiare i processi che controllano le fuoriuscite fluide e gassose (cold seeps) nell'Arco Calabro, un prisma di accrezione che risulta dalla subduzione della placca africana sotto quella europea.
Nonostante ancora largamente inesplorato con tecniche geofisiche moderne, l'Arco Calabro era ritenuto un potenziale target di grande interesse per lo studio dei cold seeps sia per la sua origine tettonica che per la sua analogia con la Dorsale Mediterranea, un prisma di accezione che è risaputo contenere una vasta gamma di fenomeni di risalite fluide e gassose (es. pockmarks, chimneys, mud volcanoes - Camerlenghi et al., 1992 and 1995; Mascle and Chaumillon, 1998; Kopf 2003; Robertson et al., 1996; Stride et al., 1997).
L'Arco Calabro si estende per circa 300 km dalla Sicilia fino a intercettare la Dorsale Mediterranea a est (Figura 1).
Figura 2 - Area d'indagine (rettangolo rosso) durante la campagna di acquisizione HERMES-HYDRAMED IONIO 2005 a bordo dell'OGS-Explora durante la quale è stata scoperta una nuova provincia di vulcani di fango: 'the Explora Mounds'.
I vulcani di fango dell'Arco Calabro
Mentre la Dorsale Mediterranea è stata studiata in modo esaustivo, utilizzando metodologie geologiche e geofisiche moderne, la morfologia e i sedimenti superficiali dell'Arco Calabro hanno ricevuto pochissimo interesse in questi ultimi vent'anni. Dati sismici ad alta risoluzione acquisiti in questa zona negli anni settanta (linee J) mostrano la presenza di forme diapiriche nell'arco interno (Rossi and Sartori 1981), mentre carote a gravità acquisite nel 1981 (Morlotti et al., 1982) venivano descritte come depositi caotici "non-marini" simili ai "fanghi breccia" acquisiti nella Dorsale Mediterranea. Queste morfologie erano state interpretate come dovute alla tettonica compressiva dell'Arco Calabro, soprattutto perché all'epoca i vulcani di fango non erano ancora diventati oggetto di studio per le importanti interazioni tra geosfera e biosfera. Dati GLORIA acquisiti nell'Arco Calabro negli anni settanta e riesaminati da Fusi and Kenyon (1996) mostrano alcuni punti ad alta riflettività (backscatter) che sembravano essere un indizio possibile della presenza di cold seeps in questa zona, come era già stato osservato nella Dorsale Mediterranea. Nonostante questi indizi, l'Arco Calabro rimaneva una struttura largamente sconosciuta.
I vulcani di fango condividono solo la forma a cono dei classici vulcani magmatici, hanno dimensioni molto minori e sono generati da processi completamente diversi, che non coinvolgono materiale magmatico, ma risalite fangose fredde e gas, e sono quindi controllati da processi a temperature e pressioni molto più basse. Nonostante ciò, come accade per i loro cugini magmatici, la forma dei vulcani di fango è strettamente legata alla reologia (la deformazione e il flusso) del materiale eruttato nel tempo. Possiamo infatti avere strutture che vanno dai coni di fango classici (se il fango è più denso) ai mud pie (torte di fango) (se il fango è più fluido), oppure a forme che accompagnano risalite fluido-gassose fredde quali i pockmark (piccole depressioni coniche), le brine pools (pozze di materiale salmastro) e i camini di deiezione. L'importanza dei vulcani di fango è stata messa in evidenza da studi recenti che hanno sottolineato come questi vulcani funzionino come strutture di sfiato nei sedimenti superficiali marini in zone in cui abbiamo grosse convergenze tettoniche con accumulo di gradiente geotermico e concentrazioni fluido-gassose.
Attratti dalla possibilità di poter studiare l'Arco Calabro, finalmente con metodologie geofisiche moderne, i ricercatori OGS si sono imbarcati sulla nave oceanografica OGS-Explora (campagna HERMES-HYDRAMED IONIO 2005) alla scoperta del Mar Ionio settentrionale, e sono riusciti a coprire in cinque settimane un'area di indagine vasta quanto la Sicilia (Figura 2).
Figura 3 - Batimetria multifascio dei Gemelli (1 e 2), 3 indica una struttura più bassa circolare. Tratteggiata in giallo la posizione dei profili sismici. Il blu scuro indica una profondità di circa 2000 metri, il rosso una profondità di circa 1400 metri.
Le altre morfologie del fondale marino dell'Arco Calabro
Il set di dati acquisiti consiste nel rilievo batimetrico multifascia con relativa riflettività (backscatter) di un'area di circa 225x160 km, 6000 km di profili chirp e altrettanti km di dati gravimetrici, 700 km di profili sismici 2 e 3D ad alta risoluzione e 8 carotaggi a gravità.
La morfobatimetria a multifascio ha coperto un'area di profondità che va da 1500 a 3500 m e ha rivelato le strutture tettoniche dell'arco interno ed esterno (Figura 2). Le strutture tettoniche dominanti dell'arco (sia quelle compressive che le localizzate distensive), appaiono sotto forma di un complesso sistema di depressioni e alti strutturali sub-paralleli all'asse dell'arco, incluse faglie con una evidente espressione superficiale.
I dati morfobatimetrici non rivelano evidenze di grosse frane sottomarine o di imponenti sistemi di canyon. Questo suggerisce che la piana abissale ionica non sia alimentata da processi sedimentari che attraverso l'Arco Calabro ma piuttosto venga alimentata da singoli canyon che passano ai lati dell'arco.
I vulcani di fango scoperti quest'estate e che sono stati chiamati "the Explora Mound Province" giacciono sia sul fondo dell'arco interno che su quello esterno ad una profondità di 1900-2300m (Figura 2). Sull'arco interno sono stati identificati un paio di conetti vulcanici, nominati i Gemelli, ognuno alto circa 200 m e largo 1.2 km, che giacciono lungo una depressione allungata che limita anche una terza struttura circolare più bassa verso nordest (Figura 3).
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