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L’alternanza di lunghi periodi di riposo, durante i quali l magma può differenziare all’interno di camere magmatiche superficiali, e periodi di attività persistente, durante i quali ogni nuovo arrivo di magma si traduce in una missione di lave e prodotti piroclastici, si riflette anche sulla composizione chimico-mineralogica dei prodotti eruttati. Questi ultimi hanno un carattere marcatamente potassico e sono caratterizzati da un contenuto di silicati molto variabile, con valori comprsi tra il 47% e il 63%.
Da un punto di vista petrologico è possibile dividere gli ultimi 20.000 anni di attività del Vesuvio in tre cicli magmatici. Nel corso del primo di questi cicli, precedente l’eruzione delle Pomici di Mercato (8.000 anni fa), si ebbe l’emissione di lave e piroclasti leggermente sottosature. Le lave hanno composizione variabile da basalto potassico a latite potassica, e sono rocce ricche in potassio con contenuto di silicati prossimo o di poco inferiore al 50% e caratterizzate dalla presenza di minerali quali il plagioclasio, il pirosseno e, talora, l’olivina (la differenza tra basalto e latite è fatta in base alla presenza o meno di quest’ultimo minerale, ed in base al tipo di feldspato e di pirosseno presenti, oltre che in base all’abbondanza relativa delle singole fasi).
Le piroclastiti hanno composizione che varia da latite potassica a trachite potassica. Le trachiti sono rocce leggermente più ricche di silicati, caratterizzate dalla presenza del sanidino quale feldspato maggiormente rappresentato, e da femici come la biotite. Durante il secondo periodo, che comprende le eruzioni pliniane e numerose eruzioni subpliniane, i magmi emessi hanno avuto composizione variabile da tefritico-fonolitica a fonolitica, cioè che hanno generato rocce potassiche più, in cui comincia ad essere presente, tra le fasi minerali, un feldspatoide (la leucite o la nefelina), accanto a pirosseni ed al plagioclasio.
Il ciclo più recente, successivo all'eruzione del 79 d.C., è stato caratterizzato dall’emissione di prodotti fortemente sottosaturi, sia nel corso di eruzioni moderatamente esplosive, sia nel corso di attività persistente di tipo stromboliano o effusivo. I magmi eruttati durante questo ciclo hanno generato rocce a composizione variabile da tefritico-leucitica a fonolitico-leucitica. Minerale caratteristico è la leucite, un feldspato ricco in potassio.