Alla scoperta del vulcanismo monogenico: un viaggio tra i vulcani delle Ande Cilene

di Claudia D’Oriano e Dmitri Rouwet

Cosa si intende per vulcanismo monogenico? Come sono fatti i vulcani monogenici? Come si attivano? Dove si trovano? Quanto può durare l’eruzione che li genera? Quali sono le tipologie eruttive associate? Quanto sono pericolosi? Questi sono stati gli argomenti affrontati durante la 1^a conferenza internazionale sul vulcanismo monogenetico, organizzata del centro di ricerca in vulcanologia CKELAR dell’ ”Universidad Católica del Norte”, Antofagasta (https://monogeneticconference2024.ckelar.org/).

La conferenza si è tenuta a in Cile, a San Pedro de Atacama, nei giorni 4-8 Novembre 2024. In tutto il paese, che corre lungo la “cintura di fuoco” del Sudamerica, ci sono migliaia di vulcani, 90 dei quali sono considerati attivi. Qui, un cerro non è una semplice vetta di montagna, ma spesso è proprio la cima di un vulcano! Tra i tanti vulcani presenti a cavallo della cordigliera delle Ande, che segna il confine tra il Cile ed i paesi limitrofi (Argentina, Bolivia e Perù), molti sono stati definiti monogenici (circa 900).

I vulcani monogenici (mono = unica; genesis = origine) sono associati ad una singola eruzione e sono comuni in tutto il mondo. In Italia, ad esempio, all’interno della caldera dei Campi Flegrei, negli ultimi 15.000 anni, sono avvenute circa 70 eruzioni, perlopiù da centri eruttivi che si sono attivati una sola volta e che possono essere, quindi, considerati monogenici. Un altro esempio significativo riguarda le decine di crateri avventizi del vulcano Etna, tra cui vale la pena di ricordare quello dei Monti Rossi, formatosi nel 1669 a seguito di una eruzione durata 4 mesi, che produsse una colata di lava lunga circa 15 km che raggiunse la città di Catania dopo avere distrutto molti paesi che si trovavano lungo il suo percorso.

Questi vulcani sono caratterizzati da edifici relativamente piccoli e sistemi di alimentazione abbastanza semplici, ma gli stili eruttivi associati possono essere molto diversi. In base al rapporto tra l’altezza e il diametro dell’edificio vulcanico si definiscono: coni di tufo (es. Monte Nuovo, Campi Flegrei), anelli di tufo (es. Puketarata tuff ring nella Taupo Volcanic Zone in Nuova Zelanda) e maar (es. Cerro Overo, Cile) (Figura 1). Tali apparati vulcanici sono associati ad attività eruttiva esplosiva ‘freatomagmatica’, cioè generata dall’interazione tra acqua e magma, che influenza la forma finale dei coni, sempre più larghi e con un rapporto altezza/diametro del cratere decrescente all’aumentare dell’interazione. I coni di scorie (es. Monti Rossi, Etna; La Poruña, Cile; Paricutín, Messico) sono generalmente alimentati da magmi a composizione basaltica, sono formati dall’accumulo di scorie e sono spesso associati a colate di lava.

I vulcani monogenici spesso sono raggruppati in zone particolari, allineati lungo strutture vulcano-tettoniche (es. Younger Chichinautzin Monogenetic Field e Michoacán-Guanajuato Volcanic Field, Messico; Los Hornitos, Chile). Il loro sistema magmatico viene generalmente correlato con quello di vulcani limitrofi con una storia eruttiva più complessa. Infine, questa tipologia di vulcani, specialmente i maars, può anche ospitare dei laghi (es. Lago Averno nei Campi Flegrei). Anche se si originano da una singola eruzione, questa può avere una durata variabile da giorni a mesi e persino a anni. Inoltre, in queste vaste aree vulcaniche caratterizzate dalla presenza di numerosi vulcani monogenici, non è facile prevedere da dove esattamente uscirà il magma una volta attivato il sistema vulcanico.

Tutte queste incognite rendono questa tipologia di vulcani molto pericolosa. Rispetto a vulcani detti “centrali” (es. Vesuvio), per i quali la bocca eruttiva ha una posizione ben definita, e, basandosi sulla stratigrafia, si può definire la variabilità dei possibili scenari eruttivi in caso di riattivazione, per i vulcani monogenici è impossibile fare alcun tipo di previsione. Dunque, è stato davvero utile andare in Cile per approfondire le conoscenze sul vulcanismo monogenico confrontandosi con esperti internazionali (Germania, Spagna, Italia, Messico, Stati Uniti, Canada, Nuova Zelanda, Colombia, Cile, Perù, Kamchatka, Indonesia) (Figura 2).

Il modo migliore per comprendere questo tipo di vulcani è visitarli, raccoglierne campioni e osservarli con la lente d’ingrandimento, ma anche guardarli da lontano ed infine scalarli. E quindi, nella vastità di un deserto roccioso costellato da vulcani, ecco in cosa ci siamo  imbattuti:

Los Hornitos

Dirigendosi a sud di Santiago del Cile, nella valle del Maule, si arriva in una proprietà privata, sede della Central Hidroeléctrica Cipreses, di Enel Generación Chile S.A. Inaugurata nel 1955, sfrutta le acque del fiume Los Cipreses per fornire energia alle aree limitrofe. Attraverso un paesaggio fatto di tubi lunghissimi, generatori, acque vorticose, e un centro residenziale fantasma, perfettamente preservato, un tempo abitato dagli operai della centrale elettrica ma oggi abbandonato, si arriva alla fine di una strada sterrata, che in parte costeggia ed in parte attraversa il fiume. Qui, una volta parcheggiati i van, iniziamo a guardarci intorno.

Cominciamo a camminare su pendii lievi dalla morfologia sinuosa, su detriti prevalentemente di colore nero e rosso, su accumuli di grossi blocchi spigolosi di materiale compatto e con superfici lisce (Figura 3A). In lontananza possiamo osservare strutture rocciose che ricordano gli argini dei fiumi (Figura 3B). Non c’è dubbio, siamo su un campo lavico, gli argini sono lava levees (strutture prodotte dalla lava che si raffredda lungo i margini di una colata; Figura 4) e di fronte a noi possiamo ammirare i due “panettoni” che l’hanno generata: Los Hornitos (Figura 5).

Los Hornitos sono due centri monogenici mafici che si sono formati ai piedi di due stratovulcani, il Descabezado Grande e il Cerro Azul, e a ridosso del plutone granitico La Invernada (Figura 5). Gli studi sulla complessa geologia di quest’area hanno messo in relazione l’apertura delle due bocche effusive con la presenza di grandi strutture tettoniche (faglie) che interessano tutta la cordigliera delle Ande.

Nonostante i 50 km di crosta terrestre che separa la sorgente magmatica dalla superficie sulla quale la lava è fluita circa un migliaio di anni fa, il magma che è stato eruttato ha una composizione basaltica, che noi definiamo “primitiva”, ovvero molto simile al magma primario. Questo vuol dire che durante il percorso verso la superficie, il magma non si è mai fermato, non ha perso temperatura con conseguente cristallizzazione e cambiamento della composizione chimica. Inoltre, all’interno della colata si trovano dei cristalli (es. olivine) che hanno delle caratteristiche chimico-fisiche che fanno ritenere che il magma abbia percorso quei 50 km ad alta velocità, in un tempo stimato di poche settimane. Questo è abbastanza sorprendente, anche per un vulcano!

Maar Cerro Overo

All’interno della Central Volcanic Zone delle Andes, nel nord del Cile, vicino ai vulcani attivi Lascar e Chiliques, troviamo un anello di forma ovale formato da rocce di colore nero, simili al carbone. Camminiamo sul bordo di questo cratere, largo 600 m e profondo 50 m (Figura 6), dove, distribuiti in mezzo ad una impalpabile cenere rosata, troviamo frammenti di roccia con superfici planari ed omogenee, con qualche microcristallo.

Il Cerro Overo è un maar che si è formato circa 77 mila anni fa a seguito di una eruzione mista esplosiva/effusiva. L’eruzione è stata caratterizzata da una fase iniziale esplosiva di tipo Stromboliano, seguita dalla formazione di una colata di lava/duomo, e conclusasi con una fase freatomagmatica (dovuta all’interazione tra il magma e la falda acquifera). Il tutto è avvenuto nell’arco di giorni/settimane senza pause evidenti. Nel sito in cui ci troviamo, ovvero sul bordo del maar, affiorano i prodotti dell’attività effusiva, che appaiono come blocchi neri frantumati durante la fase freatomagmatica esplosiva finale. Nella parte medio-alta del cono, nel fianco interno, è possibile distinguere degli enormi blocchi di tufo allineati che formano un livello ben definito: sono blocchi litici, derivati dallo smantellamento del substrato, una ignimbrite (Figura 6). I prodotti dell’attività esplosiva si trovano dispersi verso est ad una distanza di circa 0.5-2 km dal cratere.

Anche in questo caso, la composizione del magma è molto primitiva; si tratta di basalti tra i meno evoluti emessi da vulcani monogenici nel nord del Cile, che contengono cristalli di olivina di forma scheletrica (ossia incompleti e con cavità interne), che, anche in questo caso, indicano una risalita del magma estremamente rapida.

Il cono di scorie de La Poruña

Poruña in spagnolo significa paletta, e Alessandra, dottoranda dell’Università di Palermo presente alla conferenza, ha intuito perchè questo cono di scorie con una lunga colata di lava si chiami così: perché sembra una paletta, dove il manico è la colata di lava e il cono è la parte concava con la quale si scava (Figura 7).

Il vulcano La Poruña ha eruttato circa 100 mila anni fa, formando un cono di scorie alto 140 m, composto da grosse bombe di colore rosso, di dimensioni che possono raggiungere anche 2,5 m di diametro. L’eruzione esplosiva ha prodotto anche l’emissione di una colata di lava, spessa fino a 40 m, che ricopre un’area di 15 km² e che si estende per oltre 8 km dal centro di emissione (Figura 8A).

La formazione di questo cono di scorie è stata messa in relazione con il vicinissimo e attivo stratovulcano San Pedro (figura 8B), anche se la composizione delle rocce che compongono il cono di scorie de La Poruña è abbastanza primitiva, tanto da far pensare che il magma sia risalito rapidamente verso la superficie, seguendo però delle strutture tettoniche che ne hanno deviato il corso, facendolo emergere a circa 10 km a est rispetto all’area craterica del vulcano progenitore.

Il colore rosso dei prodotti è dovuto ad una serie di fattori che hanno favorito la formazione di ossidi di ferro, come l’ematite. Questo fenomeno si è verificato grazie all’alta velocità di accumulo del materiale piroclastico, alle alte temperature e alle condizioni atmosferiche caratterizzate da elevata disponibilità di ossigeno.

La scalata al cratere è ripida ma semplice e da lassù la vista è mozzafiato; si può osservare anche la colata di lava per tutta la sua lunghezza, 8 km in un’area pianeggiante. Se ci pensate, non è poco!

El Tatio

Trovandoci nelle vicinanze di San Pedro de Atacama, dopo un lunghissimo viaggio dall’Italia, non potevamo farci sfuggire l’occasione di visitare il suggestivo campo di geyser di El Tatio (Figura 9) che, fin dagli anni ’70, è stato il “parco-giochi” di Werner Giggenbach, pioniere della geochimica dei fluidi di sistemi vulcano-idrotermali.

Risalendo l’altopiano, passando per La Torta di Tocorpuri (che deve il nome alla sua forma e che, visto dall’alto, giustifica il suo altro soprannome di “cervello più grande al mondo”, Figura 10) ed il vulcano attivo Putana, si arriva alla vallata di El Tatio, a 4300 m s.l.m.

El Tatio è un’oasi nel deserto, con una portata enorme (220-230 litri al secondo) di acqua bollente; al cospetto di questo magnifico paesaggio quello che viene da chiedersi è innanzitutto da dove provenga tutta quest’acqua. Arrivare dopo che i turisti hanno lasciato questo luogo ha permesso di vagare con tutta calma, solitudine e flow tra i vari flussi e ruscelli d’acque bollenti, che spruzzano e schizzano fuori dalle decine di geysers sparpagliati tutt’intorno.

Perdendosi negli occhi sereni dei guanacos – i fratelli piccoli dei lama– si è creato il momento ideale per fantasticare sul come e perché di questo luogo surreale in mezzo al nulla. Questo passaggio a El Tatio era obbligatorio, semplicemente per sentire meglio la filosofia dietro il nostro lavoro.

Brevi cenni sul rischio vulcanico nel nord del Cile

Per quanto si tratti di zone difficilmente accessibili ed estreme da tanti punti di vista, in molte delle aree che abbiamo visitato tra la laguna del Maule e il deserto di Atacama, Cile centro-settentrionale, sono presenti città e piccoli villaggi. Ci sono siti di estrazione mineraria che sono ancora sfruttati (es. le miniere di rame di Chuquicamata a Calama), esiste un rete ferroviaria che collega i siti minerari con i villaggi e le città, e molti turisti arrivano da tutto il mondo per visitare questi luoghi incredibili. Inoltre, molti dei vulcani sono considerati luoghi sacri dagli aymara e dai mapuche, i due popoli indigeni più numerosi che abitano il Cile.  

In questi luoghi, i rischi connessi con la presenza dei vulcani attivi sono legati non solo a loro possibili future eruzioni, ma anche a fenomeni secondari, come quelli dovuti ad invasione da lahar, colate di fango vulcanico.

Tra i vulcani attivi più pericolosi in questa zona c’è’ il Lascar, la cui ultima forte attività esplosiva risale al 1993, quando una colonna eruttiva di circa 20 km d’altezza si elevò al di sopra del cratere per poi collassare lungo il fianco sud del cono, formando flussi piroclastici (Figura 11).

Gli abitanti di Talabre, il villaggio che si trovava a un paio di km dal vulcano, vennero evacuati e successivamente decisero di spostarsi più a valle (a 17 km dal vulcano), anche se loro riferiscono che non fosse per la paura di essere colpiti dall’eruzione, ma perchè i prodotti dell’eruzione avevano in parte sbarrato il corso di un fiume ed inquinato le sue acque, utilizzate per le coltivazioni, gli animali e gli usi domestici.

Ai piedi del vulcano Ollagüe (5868 m s.l.m.) troviamo il villaggio omonimo (Figura 12), che si è sviluppato a seguito dello sfruttamento della miniera di zolfo situata nell’area craterica. I lavoratori della miniera erano principalmente appartenenti agli aymara, un popolo indigeno del Cile che vive tra il Perù, la Bolivia e il nord del Cile nella provincia di Antofagasta. Attualmente la miniera non è più utilizzata, per cui gli abitanti del villaggio, circa 300 anime, si sono dedicati ad altre attività, tra cui l’accoglienza ai lavoratori in transito, l’attività turistica e il lavoro con la ferrovia.

Infatti, qui corre il tratto della ferrovia che collega Antofagasta (Cile) ad Oruro (Bolivia). I treni che viaggiano da queste parti sono principalmente dedicati al trasporto di merci: due volte al giorno, fumanti locomotive che trasportano lunghi vagoni carichi di serbatoi di forma cilindrica (Figura 13), interrompono il paesaggio bianco e piatto del Salar con i loro sbuffi di colore nero. Questi strani vagoni contengono acido solforico che viene utilizzato per l’estrazione del rame nelle miniere limitrofe.

Ollagüe è un luogo di confine, di controlli; persino il suo vulcano è stato diviso esattamente a metà tra il Cile e la Bolivia. Da qui passa il confine tra i due Stati, questa linea immaginaria sale sul vulcano, ne taglia in due la vetta, e poi scende per separare il Salar in due parti identiche…e se qualcuno volesse rendersi conto di cosa sia un confine geopolitico, qui avrebbe modo di comprendere soprattutto l’assurdità della sua ragione.

Per quanto riguarda la percezione del rischio degli abitanti di Ollagüe e delle decine di lavoratori che ogni giorno passano di qui, possiamo dire che nel villaggio sono presenti diversi cartelli con le indicazioni sulle vie di fuga in caso di eruzione o invasione da lahar. C’è anche una piazzola per l’elicottero che dovrebbe servire per evacuare la popolazione, i turisti, i lavoratori e i frontalieri.

Tuttavia, quando parliamo con Carmen, la guida aymara del Museo Antropologico, sessantenne figlia di un ex-minatore della cava di zolfo, questa ci dice con un gran sorriso che loro non sono preoccupati per il vulcano, “non ha mai fatto male a nessuno”, suo padre ci passava le giornate dentro quella miniera! E poi, i venti dominanti si dirigono verso est, quindi nel caso di una eruzione, la nube eruttiva andrebbe verso la Bolivia, lasciandoli  tranquilli.

D’altra parte, la storia eruttiva di Ollagüe ci racconta che il vulcano può fare grandi cose – cedere a enormi collassi di versante, formare duomi laterali, dar vita a flussi piroclastici e colate di lava, persino produrre attività freatomagmatica da bocche monogeniche – e quella fumarola sulla sua cima sta sempre lì, a sbuffare, da un tempo che supera la memoria di Carmen. Sembra quasi una bandiera, che sfidando i confini imposti dall’uomo, ci ricorda che il vulcano è vivo e il suo motore potrebbe ancora accendersi.

Bibliografia

Alcozer-Vargas N, Reyes-Hardy M-P, Esquivel A, Aguilera F (2022). A GIS-based multi-hazard assessment at the San Pedro volcano, Central Andes, northern Chile. Front. Earth Sci. 10:897315. doi: 10.3389/feart.2022.897315.

de Silva S, M. Lindsay J (2015) Chapter 15 – Primary Volcanic Landforms, Editor(s): Haraldur Sigurdsson, The Encyclopedia of Volcanoes (Second Edition), Academic Press, 273-297, ISBN 9780123859389, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385938-9.00015-8.

Marín, C., Rodríguez, I., Godoy, B. et al.  (2020) Eruptive history of La Poruña scoria cone, Central Andes, Northern Chile. Bull Volcanol 82, 74. https://doi.org/10.1007/s00445-020-01410-7.

Munoz-Saez C, Manga M, Hurwitz S (2018) Hydrothermal discharge from the El Tatio basin, Atacama, Chile. J Volcanol Geotherm Res, Vol. 361, 25-35. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2018.07.007.

Piquer J, Fischer T, Torres F, Plissart G (2023) Spatiotemporal variability of magmatic products under a changing structural and tectonic context: a case study in the Andes of southern Central Chile. Front Earth Sci. 11:1064209. doi: 10.3389/feart.2023.1064209.

Salas P, Rabbia OM, Hernández LB, Ruprecht P (2015) Mafic monogenetic vents at the Descabezado Grande volcanic field (35.5°S-70.8°W): the northernmost evidence of regional primitive volcanism in the Southern Volcanic Zone of Chile.  J Earth Sci. DOI: 10.1007/s00531-016-1357-5.

Salas P, Ruprecht P, Hernández LB, Rabbia OM (2021) Out-of-sequence skeletal growth causing oscillatory zoning in arc olivines. Nat Comm. 12 (4069). DOI:10.1038/s41467-021-24275-6.

Ureta G, Németh K, Aguilera F, Zimmer M, Menzies M (2024) A window on mantle-derived magmas within the Central Andes: eruption style transitions at Cerro Overo maar and La Albóndiga lava dome, northern Chile. Bull Volcanol 83(4):19 DOI: 10.1007/s00445-021-01446-3.