• volatile
• surtseyana
• surtseyan
• melt inclusions
• inclusioni silicatiche
• vulcano Capelinhos
• volatili
• Capelinhos volcano
• Isola di Faial (Azzorre)
• Faial Island (Azores)

L'eruzione del vulcano Capelinhos (Isola di Faial, Azzorre), avvenuta tra Settembre 1957 e Ottobre 1958 ed oggetto di questo lavoro di tesi, costituisce uno dei casi osservati di eruzioni surtseyane riportato nei testi di vulcanologia. L’eruzione si è sviluppata in tre fasi. La prima, da Settembre a Dicembre 1957, è stata inizialmente caratterizzata da esplosioni surtseyane sottomarine che hanno costruito un primo cono. Durante la seconda fase, da Gennaio ad Aprile 1958, l’attività esplosiva si è spostata verso est di circa 100 m ed ha prodotto la maggior parte della cenere, dispersa anche sull’isola di Faial. In questa fase l’interazione acqua – magma, più contenuta, ha variato in funzione dell’accesso di acqua al cratere. La terza fase, da Maggio a Ottobre 1958, ha avuto un carattere francamente magmatico ed è inizialmente consistita in attività di fontane di lava seguita da attività stromboliana accompagnata da colate laviche. Lo studio ha previsto un rilevamento di terreno dei depositi dell’eruzione condotto dal 01/03/20 al 27/03/20 e dal campionamento dell’intera sequenza delle tre fasi eruttive. I campioni sono stati successivamente studiati presso i laboratori del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa eseguendo le seguenti analisi: i) analisi granulometriche e dei componenti di campioni totali; ii) analisi di densità totale di lapilli per documentare la vescicolarità dei prodotti piroclastici; iii) studio delle inclusioni silicatiche tramite spettroscopia FT-IR per la misurazione delle concentrazioni in H2O e CO2 delle inclusioni, e iv) analisi dei vetri e delle fasi minerali tramite microsonda elettronica dell’Università di Milano. Lo studio delle inclusioni vetrose ha fornito, per la prima volta, informazioni sul contenuto in volatili, sul trend eruttivo di degassamento e sulla profondità di equilibrio delle inclusioni. Il lavoro ha accertato che durante la prima fase eruttiva il liquido magmatico era caratterizzato da un rapporto CaO/Al2O3 pari a 0,48 e da Mg# di 52,4. In questa fase è stata emessa una abbondante quantità di clasti con elevata vescicolazione. Lo studio delle inclusioni conferma la presenza in questa prima fase di elevati tenori di volatili magmatici (H2O tra 1,2 – 3,1 wt% e CO2 < 3739 ppm), suggerendo che i volatili abbiano contribuito primariamente al processo di frammentazione del magma e che il processo di “fuel-coolant interaction” sia stato concorrente ma non esclusivo. I clasti relativi alla seconda fase suggeriscono un’impronta magmatica dominante, tuttavia i depositi testimoniano anche in questo caso una significativa interazione con acqua esterna. Le analisi sugli elementi maggiori indicano un rapporto CaO/Al2O3 pari a 0,52 e Mg# di 52,9 con contenuti in H2O tra 0,7 – 1,8 wt% e CO2 < 2879 ppm. La terza fase si contraddistingue per un carattere puramente magmatico e un ri-equilibrio dei volatili in massa di fondo a pressione atmosferica. La composizione del magma in questa fase mostra un rapporto CaO/Al2O3 pari a 0,50 e Mg# di 50,6. Le analisi sul contenuto in volatili indicano valori di H2O tra 0,2 – 3,3 wt% e CO2 < 3827 ppm. I dati composizionali e sui volatili mostrano come nell’eruzione di Capelinhos la componente esplosiva di tipo magmatico sia stata importante e anche come essa sia stata massima nelle fasi iniziali e con tendenza alla diminuzione durante l’eruzione.

Summary
The eruption of the Capelinhos volcano (Faial Island, Azores), which took place between September 1957 and October 1958, is one of the observed cases of surtseyan eruptions reported in volcanology texts and is the subject of this thesis work. The eruption developed in three stages. The first, from September to December 1957, was initially characterized by submarine surtseyan explosions that built a first cone. During the second phase, from January to April 1958, the explosive activity moved east by about 100 m and produced the largest amount of ash dispersed even on the island of Faial. In this phase, the more limited water-magma interaction was variable depending on the access of water to the crater. The third phase, from May to October 1958, had a purely magmatic character and initially consisted of lava fountain activity followed by strombolian activity accompanied by lava flows. The study envisaged a fieldwork study of the deposits of the eruption conducted from 01/03/20 to 27/03/20 and the sequential sampling of the three eruptive phases. The samples were subsequently studied in the laboratories of the Department of Earth Sciences of the University of Pisa by performing the following analyzes: I) grain size and component analysis of total samples; II) bulk density analysis of lapilli to document magmatic vesicularity; III) study of melt inclusions by FT-IR spectroscopy to measure the concentrations in H2O and CO2 of the inclusions, and IV) analysis of glasses and mineral phases with the electron microprobe of the University of Milan. The study of melt inclusions has provided, for the first time, information about volatile content, on the eruptive degassing path and on the depth of equilibrium of the inclusions. The work ascertained that during the first eruptive phase the magmatic liquid was characterized by a CaO/Al2O3 ratio of 0,48 and by Mg# of 52,4. In this phase an abundant amount of clasts with high vesicularity was emitted. The study of melt inclusions confirms the presence in this phase of high concentrations of magmatic volatiles (H2O between 1,2 – 3,1 wt% and CO2 <3739 ppm). They suggest that an important fragmentation of the magma was operated by the volatiles and that the “fuel-coolant interaction” process was concurrent but not exclusive. The clasts related to the second phase suggest a dominant magmatic signature, although the deposits also testify in this case a significant interaction with external water. The analyzes on the major elements indicate a CaO/Al2O3 ratio of 0,52 and Mg# of 52,9 with H2O contents between 0,7 – 1,8 wt% and CO2 <2879 ppm. The third phase is characterized by a purely magmatic character and a re-equilibrium of the volatiles in the matrix glass at atmospheric pressure. The composition of the magma shows a CaO/Al2O3 ratio of 0,50 and Mg# of 50,6. The analyzes on the volatile content indicate H2O values between 0,2 – 3,3 wt% and CO2 <3827 ppm. The compositional and volatile data show how the explosive magmatic component was important in the Capelinhos eruption and also how it was the maximum in initial stages and with a decrease during the course of eruption.