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Una delle branche dello studio dei depositi piroclastici è rappresentata dalla tefrostratigrafia. Questa tecnica consiste nello studio delle sequenze di depositi esplosivi (tefra), della loro distribuzione areale in rapporto alla dinamica dell’eruzione, nonché della correlazione di questi livelli con ceneri distali rinvenute in vari contesti geologici (continentali, lacustri e marini), spesso situati anche a grande distanza dai centri di emissione. La determinazione della sorgente di un tefra e l’attribuzione ad una eruzione nota, si fonda sull’analisi incrociata di diverse caratteristiche quali, la natura dei componenti, i caratteri micro-tessiturali dei frammenti juvenili, il tipo e la composizione dei minerali magmatici e la composizione chimica del vetro.
Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di descrivere in dettaglio, attraverso uno studio tefrostratigrafico, vulcanologico e geochimico, i prodotti vulcanici esplosivi relativi ai principali eventi avvenuti negli ultimi 2000 anni a Lipari (Isole Eolie). Diversi autori si sono occupati in precedenza dello studio di questo periodo eruttivo, analizzando i depositi messi in posto dalle varie eruzioni attraverso indagini stratigrafiche, petrografiche, geochimiche, dei prodotti avendo come obbiettivo l’interpretazione delle dinamiche eruttive, dei meccanismi di dispersione dei prodotti vulcanici e la correlare i depositi prossimali con i depositi rinvenuti in facies distali (Albert et al. 2012, 2017; Bullock et al. 2018; Crisci et al. 1991; Davì et al. 2010; De Astis al. 2003; Forni et al. 2013). Tali studi non sono stati tuttavia conclusivi né nel descrivere in modo esaustivo le relazioni stratigrafiche tra i depositi delle singole eruzioni, ne hanno fornito tutti gli elementi necessari a consentire la inequivocabile correlazione con i corrispondenti depositi distali. Il presente lavoro di tesi ha avuto come obiettivo lo studio delle eruzioni di Forgia Vecchia, Monte Pilato, Lami e Rocche Rosse tutte facenti parte dell’ultimo ciclo eruttivo di Lipari. Le eruzioni sono state studiate mediante una analisi stratigrafica propedeutica alla raccolta di 43 campioni distribuiti su 16 affioramenti e raccolti in modo da documentare l’intera sequenza di ciascuna delle quattro eruzioni. I campioni sono stati sistematicamente studiati in laboratorio attraverso analisi granulometriche, dei componenti, tessiturali al microscopio elettronico a scansione (SEM) e geochimiche mediante analisi chimica degli elementi maggiori alla microsonda elettronica (EMPA) e degli elementi in traccia mediante l'ablazione laser-plasma accoppiata induttivamente alla spettrometria di massa (LA-ICP-MS).
Il lavoro (granulometrie, componenti e tessitura) ha permesso di definire le principali caratteristiche di queste quattro eruzioni, che coprono un intervallo temporale che va indicativamente da 500 AD a 1200 AD e che si differenziano per dispersione areale dei prodotti e per tipologia e composizione dei materiali eruttivi. Dal punto di vista geochimico, la variabilità rilevata nella distribuzione degli elementi maggiori ed in traccia ha permesso di definire criteri utili a discriminare i depositi delle quattro eruzioni studiate e di stabilirne inoltre le differenze rispetto a prodotti emessi da parte di eruzioni appartenenti ai cicli precedenti.
L’eruzione di Forgia Vecchia, la più antica delle quattro, è consistita in una fase esplosiva iniziale e di una successiva emissione di lava (Cortese et al. 1986). La dispersione areale dei prodotti esplosivi è limitata anche se i dati di volume intensità sono incerti. I prodotti piroclastici eruttati hanno composizioni molto evolute (SiO2 >75 wt.%) e un contenuto maggiore di ossidiane rispetto alle altre eruzioni investigate. I prodotti juvenili di Forgia Vecchia consistono principalmente di clasti altamente vescicolati di colore grigio, con vescicole principalmente allungate e subordinatamente di ossidiane sia nere sia di colore grigio. I litici presenti sono principalmente costituiti da lave di composizione intermedie (andesiti). L’eruzione di Monte Pilato consiste in una sequenza complessa e che ha portato alla formazione di un cono piroclastico di pomici e ceneri aperto verso nord. La sequenza è stata suddivisa in due fasi principali sulla base delle caratteristiche dei componenti. L’abbondanza e le caratteristiche dei componenti juvenili, infatti varia dalla base al tetto con clasti che diventano progressivamente meno vescicolati (da clasti altamente vescicolati alla base, a clasti debolmente vescicolati al tetto), e con il progressivo aumento del contenuto di ossidiane. Tutta la sequenza è caratterizzata dalla costante presenza di litici accidentali di lave andesitiche. La componente esplosiva dell’eruzione di Rocche Rosse ha probabilmente un volume inferiore a quello di Forgia Vecchia e Pilato, mentre la lava emessa è quella che presenta volume maggiore. I prodotti di questa eruzione hanno una variabilità chimica maggiore rispetto a quella delle altre eruzioni. I prodotti juvenili di Rocche Rosse sono caratterizzati da clasti debolmente vescicolati e da ossidiane nere, che aumentano verso il tetto della sequenza. Il materiale litico accidentale è principalmente rappresentato da clasti di lava riolitica con vari gradi di alterazione. I prodotti dell’eruzione presentano una variabilità chimica maggiore rispetto a quella delle altre eruzioni. In corrispondenza della località di Lami, sono stati studiati i depositi esplosivi prodotti da un piccolo centro eruttivo locale. I materiali piroclastici inequivocabilmente prodotti dall’attività locale, sono caratterizzati da clasti altamente vescicolati di colore grigio, tendenzialmente con struttura fibrosa delle bolle, bombe a crosta di pane e ossidiane nere e grigie; i litici accidentali sono formati da lave di composizione riolitica. La sequenza di Lami è chiusa a tetto da una deposito saldato di bombe altamente vescicolate.
Durante questo lavoro è stata per la prima volta evidenziata, all’interno della sequenza di origine locale, di tefra primari interdigitati, sottilmente stratificai e talvolta ricchi in fini, riferibili all’attività di esplosiva di Rocche Rosse. Questa osservazione porta per la prima volta a stabilire che le due eruzioni sono avvenute in contemporanea. La presenza di entrambi i livelli di tefra è stata identificata sulla base della natura dei componenti litici e juvenili, sulla loro tessitura e sulla variabilità chimica.
Comparando le caratteristiche di composizione chimica, natura e abbondanza dei componenti e tipo di microvescicolazione dei clasti juvenili dei tefra riolitici affioranti sull’isola di Stromboli e sulla penisola di Vulcanello, con le caratteristiche dei tefra prossimali delle quattro eruzioni riolitiche di Lipari, è stato possibile attribuire i depositi di Vulcanello all’eruzione di Rocche Rosse/Lami, mentre quelli di Stromboli alla fase iniziale dell’eruzione di Monte Pilato.
I risultati ottenuti suggeriscono che le quattro eruzioni di Forgia Vecchia, Monte Pilato, Lami e Rocche Rosse. Le eruzioni presentano composizioni riolitiche simili tra loro a livello di elementi maggiori. Esse possono tuttavia essere distinte tra loro sulla base della composizione degli elementi in traccia e quindi utilizzate come marker stratigrafici sia sulle altre isole dell’Arcipelago Eoliano, sia nelle zone distali come nel Mar Ionio.