Processi di formazione ed evoluzione di tubi lavici di grandi dimensioni

In this PhD project, we investigate the processes that determined the formation and evolution of a lava tube of large dimensions. Our interest in lava tubes, and in particular the largest ones, is because they are one of the most promising environments for future stable human settlements on the Moon and Mars. Typical of basaltic lava fields, lava tubes are efficient thermal structures, enabling the transport of lava flows over long distances (even several kilometres). Despite the very similar morphologies, the size of the extra-terrestrial analogue structures can be 2 or 3 orders of magnitude bigger than those on Earth as a consequence of the weaker gravity on Mars and the Moon and its influence on the effusion rates. The study case considered for this PhD project is the lava tube system of La Corona in Lanzarote (Canary Islands, Spain), because of its impressive dimensions (10 to 30 m in height). During our study, we performed several geological and geomorphological surveys as well as geochemical analyses to understand the processes of lava tube inception and enlargement and derive the physical parameters necessary to characterise the lava flows that formed the tube. In our work, we concluded that the impressive dimensions of the La Corona system are due to favourable conditions, such as the presence of the weaker layer of pyroclastic material within the pre-existing lava succession and the combined action of mechanical and thermal processes, which respectively favour the erosion and the assimilation of the host rocks. Such conditions allow the formation of a tube of exceptional dimensions, which are shared by only a few other lava systems on Earth.

Nel corso di questo progetto di dottorato sono stati indagati i processi che determinano la formazione e l’evoluzione di tubi lavici di grandi dimensioni. L’interesse per i tubi lavici, in particolar per quelli di grandi dimensioni, è dovuto al fatto che questi ultimi sono considerati essere uno degli ambienti più promettenti per futuri insediamenti umani stabili su Luna e Marte. Queste strutture si trovano tipicamente in campi di lava basaltica, sono solitamente strutture termicamente molto efficienti, che permettono alla lava di percorrere lunghe distanze (fino a diversi chilometri), dalla bocca di eruzione. Nonostante le notevoli similitudini morfologiche le dimensioni di analoghe strutture extra-terrestri possono essere fino a 2 o 3 ordini di grandezza maggiori rispetto ai tubi lavici terrestri, come conseguenza alla minor gravità di Marte e Luna, che influenza i tassi di effusione. Il caso studio perso in esame durante questo progetto di dottorato è il sistema lavico di La Corona, sull’isola di Lanzarote (Isole Canarie, Spagna), scelto per via delle sue impressionanti dimensioni (10-30 m di altezza). Durante questa ricerca, sono stati effettuati numerosi sopralluoghi ed indagini geologiche e geomorfologiche, nonché analisi geochimiche per comprendere i processi di formazione e allargamento del tubo di lava e quindi ricavare i parametri fisici necessari alla caratterizzazione dei flussi di lava che hanno formato il tubo. Con il lavoro svolto si è concluso che le impressionanti dimensioni del sistema lavico di La Corona sono dovute a condizioni particolarmente favorevoli, quali: la presenza di strato di materiale piroclastico più debole all'interno della successione lavica preesistente e l'azione combinata di processi meccanici e termici, favorendo rispettivamente l'erosione e l'assimilazione delle rocce in cui il tubo si è sviluppato. Tali condizioni permettono la formazione di un tubo di notevoli dimensioni, condivise solo da pochi altri sistemi lavici sulla Terra.