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Vulcanologia

Le migliori previsioni per una prossima eruzione vulcanica ai Campi Flegrei

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Il progetto Precursori eruttivi ai Campi Flegrei, cerca di capire le condizioni che portano all'eruzione delle caldere.

2 Campi FlegreiNella immagine seguente dell'articolo, è rappresentata la nuova bocca fumarolica, apparsa nel sito Pisciarelli (pendici esterne del cratere della Solfatara) nel dicembre 2009.

 Dal 2005, evidenti segni di maggiore attività idrotermale (apertura di pozze di fango, sfiati fumarolici, attività sismica localizzata) hanno interessato questa zona.

1 Campi Flegrei

Le Caldere sono il tipo di vulcano (vedi Vulcanismo) più pericoloso. Queste depressioni della superficie terrestre spesso si formano quando una camera magmatica si svuota improvvisamente dopo un'eruzione esplosiva. Il pericolo nasce dall'abbinamento delle grandi dimensioni di una caldera, sistemi di lunga durata di magma che si nutrono di grandi eruzioni esplosive, e di un sistema idrotermale sovrastante, che può mascherare o amplificare i processi magmatici, rendendo difficile la previsione di queste eruzioni.

I periodi di agitazione, quando il vulcano subisce variazioni anomale nella forma, la struttura, e la chimica, dimostrano la complessità delle caldere. Il "disordine" può culminare in un'eruzione, o può semplicemente segnare una tappa di una più complessa evoluzione dinamica del vulcano. Un modello concettuale dei disordini può affinare la comprensione degli scienziati sulle dinamiche, e portare a previsioni più attendibili per le eruzioni imminenti (Vedi Indice VEI).

4 Campi Flegrei

Che cosa possiamo imparare studiando i disordini delle caldere? Cosa dobbiamo aspettarci da una caldera in agitazione? Quali sono i rischi associati? Queste sono state le questioni centrali del Progetto Precursori Eruttivi. Dopo 2 anni, il progetto ha previsto vincoli per i disordini, sotto forma di scostamenti dalle linee di base geofisici e geochimici, presso la caldera dei Campi Flegrei nel sud Italia.

I Campi Flegrei, sono una caldera inquieta in una zona densamente abitata; si trova immediatamente ad ovest del centro di Napoli. Dopo grandi eruzioni 39.000 e 15.000 anni fa, ci fu un sollevamento marcato, che ha prodotto una cupola risorgente negli ultimi 5.000 anni, durante i quali si sono verificate diverse eruzioni minori (da ultimo nel 1538).

Nel secolo scorso, si sono verificati almeno tre periodi di, 1950-1952, 1969-1972, e nel 1982 al 1984. Questi disordini hanno portato un aumento della superficie della caldera tanto quanto ~ 0.7 ~ 1.7 e ~ 1,8 metri, rispettivamente.

2 Campi Flegrei

Figura 1 sopra) (a) Mappa strutturale sempilificata della caldera dei Campi Flegrei (Italia), tra cui la posizione che guarda la mappa della fonte magmatica (ellisse verde, a 4 km di profondità) e la fonte idrotermale (cerchio blu, a 2 km sotto il cratere vulcanico Solfatara) responsabile della deformazione post-1980. (b) cambi di pendenza di riferimento 25a (Figura 1a) dal 1905 al 2009, che si è fusa con i recenti (2009-2012) dati più il GPS; m a.s.l. = Metri sul livello del mare. (c) misura e simulazione dell'anidride carbonica fumarolica: Rapporto acqua (CO2 / H2O) (in alto), deformazione del suolo (al centro), e magnitudo del terremoto (in basso); le linee tratteggiate si riferiscono a tempi di iniezione di fluidi magmatici nella falda idrotermale.

L'agitazione meglio monitorata, e più drammatica, che ha avuto luogo nel 1982-1984, è stata accompagnata da terremoti di magnitudo inferiore a 4.2 gradi della scala Richter, ad una profondità inferiore da 3 a 4 km, e dalla fratturazione superficiale. La caldera dei Campi Flegrei si è poi rilassata, e la sua superficie si abbassata di quasi 1 metro tra il 1984 e il 2004. Dal 2005, la caldera è di nuovo in aumento, con un totale complessivo di circa 30 centimetri dagli inizi del 2015. Questo innalzamento è stato accompagnato da sismicità minore e un marcato aumento nel flusso dei gas magmatici che escono dalle fumarole vulcaniche [Chiodini et al., 2015].

Il progetto "Precursori Eruttivi 2012-2015 (che si è chiuso) è stato lanciato per capire meglio il comportamento delle agitazioni dei Campi Flegrei, e per valutarne i rischi associati. Questo progetto è stato una collaborazione tra il Dipartimento italiano della Protezione Civile; i rami di Napoli, Palermo, Pisa, Bologna e dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia; e cinque Università italiane (Roma Tre, Napoli, Perugia, Salerno, e Firenze). Il progetto abbraccia geologi, geochimici, geofisici, petrologici, statistici, per la modellazione e l'analisi di rischio delle porzioni onshore e offshore dei Campi Flegrei.

Lo scopo del progetto è stato quello di capire i precursori eruttivi, e cosa succede all'interno di una caldera inquieta, e quali processi controllano i disordini. I Precursori eruttivi avevano tre obiettivi: definire il funzionamento del sistema idrotermale superficiale dei Campi Flegrei; abbinare questa conoscenza con quella acquisita sul sistema magmatico della caldera, permettendo agli scienziati di proporre un modello concettuale dell'inquieta Caldera dei Campi; e di valutare i rischi magmatici e non, utilizzando una tecnica statistica nota come Evento ad albero bayesiano.

Il progetto non è stato quindi direttamente finalizzato a definire le condizioni che causano una eruzione ai Campi Flegrei in particolare, un obiettivo ancora difficile da raggiungere. Piuttosto, l'obiettivo era quello di capire cosa succede all'interno di una caldera inquieta, e quali processi ne controllano i disordini.

Capire i processi di una Caldera

Con il suo completamento nel 2015, Precursori Eruttivi ha migliorato in modo significativo la nostra conoscenza dei processi relativi all caldera, e contribuito alla realizzazione dei tre obiettivi. Ora stiamo diffondendo dei risultati attraverso le pubblicazioni e con rapporti tecnici.

I ricercatori:

"Abbiamo prodotto una banca dati sulle agitazioni globali da caldera dal 1988 al 2014, che definisce i principali tipi di disordini, tra cui quella dei Campi Flegrei [Acocella et al., 2015]. Includiamo analisi statistiche degli eventi dei disordini. Abbiamo incorporato la solubilità del gas azoto nei magmi dei Campi Flegrei in un modello di degassamento del vulcano. Ciò aiuta a collegare le misurazioni della composizione dei gas fumarolici alle variazioni di pressione che controllano i processi di separazione del liquido in fusione all'interno della caldera [Caliro et al., 2014]."

3 Campi Flegrei

Figura 2) il Modello concettuale che rappresenta la liberazione di fluidi magmatici dalla sorgente magmatica superficiale (in rosso) verso il sistema idrotermale (in giallo) al di sotto del cratere vulcanico Solfatara, dove questi fluidi si mescolano con liquido meteorico (vale a dire, le acque sotterranee dalla pioggia, modificato da Chiodini et al . [2015], usato con permesso). PTE (ellissoide pressurizzato triassiale finito) e PS (pressione sferoide schiacciato), sono le sorgenti attive ai Campi Flegrei almeno dalla deformazione del 1980.

"Abbiamo evidenziato la persistente attività di due fonti (un serbatoio magmatico a 4 chilometri di profondità, centrato sotto Pozzuoli, e un bacino idrotermale in profondità di 2 chilometri, centrato sotto Solfatara, figura 1) per spiegare la deformazione superficiale degli ultimi 35 anni. Abbiamo incluso anche una componente viscoelastica di questa deformazione nel nostro modello [Amoruso et al., 2014]. Abbiamo prodotto i dati onshore e offshore di monitoraggio, tra cui le fonti geofisiche (infrarossi, GPS, clinometro, la gravità, e sismicità) e geochimiche (composizione, flussi e la temperatura di fumarole, suoli, acque termali, e falda freatica). Abbiamo organizzato molti di questi dati e fusi in banche dati a disposizione della comunità scientifica [ad esempio, De Martino et al., 2014]."

Secondo il modello, il serbatoio magmatico a 4 chilometri di profondità rilascia ripetutamente gas magmatici nel serbatoio idrotermale meno profondo. Questi gas interagiscono con fluidi meteorici (derivati ​​da precipitazione), che alimentano il pennacchio di gas sotto la Solfatara (Figura 2) [Chiodini et al. 2015]. Questo scarico discontinuo ma ripetuto di fluidi magmatici depressurizza il sistema magmatico superficiale, e riscalda il sistema idrotermale di circa da 20 ° C a 100 ° C. I conseguenti cambiamenti di temperatura e pressione suggeriscono variazioni nella forza delle rocce crostali superiori, sollevando preoccupazione per i rischi specifici e le posizioni più probabili per le eruzioni. " Abbiamo inoltre emesso un elicitazione (la prima in 5 anni) per gli esperti, per implementare questo modello e utilizzarlo per valutare i pericoli magmatici e non.

L'agitazione in corso

La fase di agitazione corrente ai Campi Flegrei dura da 10 anni. Al contrario, la principale inquietudine del 1982-1984 ha avuto durata più breve, ma è stata accompagnata da intensa sismicità e deformazione. Il disordine corrente può essere stato determinato prevalentemente da un processo relativamente lento che ha riscaldato il sistema idrotermale. Questo processo è stato seguito da ripetuti eventi di espulsione del fluido da una sorgente magmatica in depressurizzazione (Figura 2). Il Riscaldamento a lungo termine può anche promuovere un indebolimento persistente al di sotto della caldera, con la creazione di condizioni più favorevoli per una futura eruzione.

I Precursori eruttivi hanno anche fornito una base scientifica solida per capire meglio la caldera dei Campi Flegrei, catturando le relazioni tra sistemi magmatici e idrotermali. Questi processi possono essere rappresentativi di molte caldere inquiete simili (vedi le grandi eruzioni del passato), tra cui la Long Valley (California), Yellowstone (Wyoming), e Rabaul (Papua Nuova Guinea), fornendo così un importante riferimento per i geologi che studiano le caldere di tutto il mondo.

Si ringraziano Valerio Acocella e Giovanni Chiodini.

Paolo Lui mpi end

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