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L’origine degli sciami sismici ai Campi Flegrei
Aggiornamento al 10 settembre 2023
di Mauro Di Vito, Francesca Bianco e Carlo Doglioni
Vedi l'articolo su INGV-Vulcani
Da millenni la caldera dei Campi Flegrei è sede di intensa attività vulcanica. La vitalità di quest’area irrequieta è manifestata anche dal rilascio concentrato di gas lungo delle sorte di camini che producono le fumarole, e dal bradisismo, cioè il lento sollevamento o abbassamento del suolo, fenomeno quest’ultimo accompagnato anche da attività sismica. Gli episodi più recenti di instabilità che si sono manifestati con sollevamento e sismicità sono stati quelli del 1969-72 e del 1982-84, quando molti abitanti dell’area, soprattutto quelli del centro storico di Pozzuoli, furono costretti ad abbandonare le proprie case. Dal 2005 a oggi è di nuovo in atto un lento sollevamento del suolo che a luglio 2023 ha raggiunto circa 111 centimetri nell’area del Rione Terra.
In questi mesi, come riportato nell’ultimo bollettino settimanale di sorveglianza vulcanica (relativo ai dati rilevati dalle reti di monitoraggio dell’INGV Osservatorio Vesuviano al 3 settembre 2023), il valore medio della velocità di sollevamento nell’area di massima deformazione permane a circa 15±3 mm/mese. Nelle ultime settimane si stanno verificando più frequentemente sciami sismici, come quelli avvenuti il 18 agosto e il 7 settembre, con diverse decine di eventi magnitudo massima 3.8 ± 0.3. L’area sismogenetica principale, già a partire dalla crisi degli anni 80, è compresa tra Pozzuoli, Solfatara, Pisciarelli e Agnano, con eventi che dal 2018 sono presenti anche nel Golfo di Pozzuoli. Le profondità raramente superano i 4 km.
L’ultimo evento rilevante (19:45 del 7 settembre 2023) è avvenuto nell’area della Solfatara ad una profondità di 2.5 km ed ha avuto una Magnitudo durata (Md) pari 3.8, al momento è il più energetico della fase bradisismica attivatasi alla fine del 2005 attualmente in corso. Tale evento è stato percepito non solo nell’area flegrea, ma in tutta la città di Napoli. Le caratteristiche dell’evento nonché il meccanismo di rottura estensionale sono analoghi a quanto osservato per la maggior parte degli eventi avvenuti nell’area flegrea, in particolare di quelli più energetici.
Figura 1 – Epicentri (in mappa) e ipocentri (nelle sezioni E-O sotto e N-S a destra) dei terremoti con magnitudo Md≥0.0 localizzati ai Campi Flegrei nel periodo 1 agosto – 7 settembre 2023. L’evento di Md= 3.8 è indicato con il cerchio rosso più grande.
La deformazione del suolo
L’area che si solleva è centrata sul Rione Terra (Pozzuoli, parte storica) o poco più a sud, e presenta una deformazione radiale, in rapida attenuazione verso la periferia della caldera, con una forma “a campana”. I valori di deformazione locale sono misurati attraverso una fitta rete GNSS e tiltmetrica, integrata con osservazioni satellitari. Dal 2005, e in particolare negli ultimi periodi, la forma della deformazione si è mantenuta simile, a testimonianza che il processo, e soprattutto la sorgente, non mostrano modifiche significative.
Figura 2 – Mappa degli spostamenti GNSS orizzontali (a) e verticali (b) registrati nell’area flegrea da gennaio 2016 a luglio 2023
La causa del sollevamento
Le misure periodiche geochimiche e quelle in continuo da stazioni fisse sia su fumarole che in pozzo continuano a mostrare che il processo di aumento di pressione del sistema geotermico sub-superficiale è ancora in corso e determina una forte risalita di fluidi maggiormente concentrati nell’area di Solfatara-Pisciarelli. Si ricorda che le misure sono effettuate anche nella parte sottomarina della caldera, nel Golfo di Pozzuoli, dove sono presenti punti di fuoriuscita di gas caldi, come il caso delle “Fumose” a sud di Monte Nuovo, l’apparato conico vulcanico formatosi in pochi giorni a fine settembre-primi di ottobre del 1538.
Gli ultimi sciami sismici, incluso quello del 7 settembre 2023, dimostrano come il fenomeno non mostri cambiamenti sostanziali, seppure avvenga con pulsazioni che si ripetono nel tempo. La causa del sollevamento del suolo e quindi della sismicità può essere dovuta a una forte risalita di gas e una maggiore pressurizzazione del sistema idrotermale profondo. Un’altra possibilità è che si stiano iniettando nel sottosuolo delle lingue di magma alimentate dal sistema magmatico profondo, strutture cosiddette a sill, a circa 3-4 km di profondità. L’origine del sollevamento è dunque legata alla spinta verso l’alto generata dalla messa in posto dei fluidi o fusi magmatici, e il bombamento conseguente genera un inarcamento e allungamento della crosta sovrastante con conseguenti fratture e faglie che generano terremoti e facilitano la risalita dei fluidi idrotermali.
La sismicità è piuttosto concentrata nelle zone di massimo sollevamento e a una bassa profondità (fino a 3-4 km, raramente 5) per l’alta temperatura della crosta terrestre sotto i Campi Flegrei, che fa sì che sotto quelle profondità le rocce si comportino solo in modo visco-plastico; i terremoti avvengono dunque prevalentemente nella stessa area e anche i loro meccanismi sono per lo più gli stessi. Negli ultimi anni la sismicità si è leggermente allargata, evidenza che dimostrerebbe come i fluidi o il magma si stanno lentamente espandendo lungo questa discontinuità orizzontale.
I dati attualmente disponibili indicano perciò che l’origine del sollevamento può essere prodotto da una risalita, probabilmente pulsante, di fluidi di origine magmatica. I fluidi si generano a profondità probabilmente superiori a 6-8 km, all’interno di una vasta e articolata camera magmatica profonda presente sotto i Campi Flegrei, ipotizzata da vari tipi di studi e indagini indirette. Da questo magma provengono le grosse quantità di gas che risalgono per gradienti di densità e quindi di pressione, verso la superficie. In particolare, i gas interagiscono con le rocce superficiali e con il sistema idrotermale superficiale, presente nei primi 2-3 km di profondità. La sorgente di spinta, dedotta dalla modellazione della deformazione del suolo, sembra essere posta intorno a 4 km. La quantità di gas rilasciata è ragguardevole: solo nell’area di Solfatara-Pisciarelli determina, in media, la fuoriuscita di oltre 3000 tonnellate di CO2 al giorno, in buona parte derivante dal degassamento magmatico profondo e dall’interazione del magma con rocce carbonatiche.
La sorveglianza vulcanica ed il monitoraggio, effettuati in continuo dalla sezione dell’INGV-Osservatorio Vesuviano attraverso la sua fitta rete strumentale multiparametrica, mira proprio a definire tutti i possibili cambiamenti nel sistema superficiale e profondo per determinare possibili risalite magmatiche verso la superficie che potrebbero produrre un’eruzione vulcanica.
Figura 3 – Reti di monitoraggio dei Campi Flegrei dell’INGV Osservatorio Vesuviano.
Evoluzione della crisi bradisismica
Attualmente la probabilità di una eruzione vulcanica è relativamente bassa, proprio perché non vi sono evidenze di risalita di magma verso la superficie. Inoltre, il volume crostale sollevato al momento è pari a dimensioni molto inferiori al km3, vincolando le dimensioni dei fluidi nell’area di alimentazione del sollevamento. I dati sismici, geochimici, le deformazioni del suolo, le variazioni termiche superficiali e in pozzo, le variazioni gravimetriche non forniscono, allo stato attuale, indicazioni che il magma stia risalendo verso la superficie. Tuttavia, il vulcano ha la sua inarrestabile naturale evoluzione e, prima o poi, tornerà a eruttare. L’attenzione dell’INGV-OV è massima nella raccolta, studio e interpretazione dei dati e ogni variazione viene e sarà sempre discussa e comunicata tempestivamente agli organi di Protezione Civile nei suoi vari livelli.
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Sciame sismico ai Campi Flegrei del 07.09.2023
Dalle ore 19:45 (ora locale) del 7 settembre 2023 è stato registrato uno “sciame sismico ai Campi Flegrei” costituito da circa 17 eventi con magnitudo (Md) ≥ 0 e magnitudo massima 3.8 ± 0.3, registrati dalla Rete di Monitoraggio dell’Osservatorio Vesuviano dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Gli epicentri sono localizzati nell’area Solfatara-Pisciarelli.
Mappa delle localizzazioni degli eventi con magnitudo Md ≥ 1.0 (evento di Md 3.8 ± 0.3 delle 19:45 ora locale)
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Sciame sismico ai Campi Flegrei del 18.08.2023 - Aggiornamento fine sciame
Dalle ore 1:57 (ora locale) del 18 agosto 2023 è stato registrato uno “sciame sismico ai Campi Flegrei” costituito in totale da circa 115 eventi con magnitudo (Md) ≥ 0, di cui 34 di Md ≥ 1 e magnitudo massima 3.6 ± 0.3, registrati dalla Rete di Monitoraggio dell’Osservatorio Vesuviano dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Gli epicentri sono localizzati nell’area Accademia-Solfatara (Pozzuoli).
Mappa delle localizzazioni degli eventi con magnitudo Md ≥ 0
Mappa delle localizzazioni degli eventi con magnitudo Md ≥ 1.0 (ora locale)
Mauro Di Vito, Direttore dell’Osservatorio Vesuviano dell’INGV, dichiara: “La dinamica dei Campi Flegrei è costantemente monitorata dalle reti di monitoraggio dell'Osservatorio Vesuviano, in stretto contatto con il Dipartimento della Protezione Civile. I parametri geofisici e geochimici analizzati, sia in pozzo che nelle emissioni idrotermali, indicano il perdurare della dinamica in corso, con sollevamento del suolo, che presenta nell’area di massima deformazione al Rione Terra una velocità media di circa 15 mm/mese dagli inizi del 2023, e assenza di variazioni geochimiche significative nell’ultima settimana. Anche l’analisi dei dati di deformazione planimetrica del suolo non mostrano variazioni significative rispetto alla caratteristica forma radiale dall’area centrale di Pozzuoli. Allo stato attuale non si evidenziano elementi tali da suggerire significative evoluzioni del sistema a breve termine, fermo restando che una eventuale futura variazione dei parametri monitorati (sismologici, geochimici e delle deformazioni del suolo) può comportare una diversa evoluzione degli scenari di pericolosità".
Comunicazione del Direttore del 28.12.2022, aggiornamento di fine sciame delle ore 16.03
Tra le ore 3:32 (ora locale) e le ore 12:47 (ora locale) del 28.12.2022 è stato registrato uno sciame sismico ai Campi Flegrei costituito da 30 eventi con magnitudo (Md) ≥ 0 e magnitudo massima 2.4 ± 0.3, registrati dalla Rete di Monitoraggio dell’Osservatorio Vesuviano dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Gli epicentri sono localizzati nell’area Accademia-La Pietra (Pozzuoli), ed Agnano (Napoli).
Mauro Di Vito, Direttore dell’Osservatorio Vesuviano dell’INGV, dichiara: “La dinamica dei Campi Flegrei è costantemente monitorata dalle reti di monitoraggio dell'Osservatorio Vesuviano, in stretto contatto con il Dipartimento della Protezione Civile. I parametri geofisici e geochimici analizzati indicano il perdurare di un sollevamento del suolo, con un massimo nell’area di Rione Terra dove raggiunge 15 mm/mese e mostrano l'assenza di variazioni geochimiche significative nell’ultima settimana. Allo stato attuale non si evidenziano elementi tali da suggerire significative evoluzioni del sistema a breve termine, fermo restando che una eventuale futura variazione dei parametri monitorati (sismologici, geochimici e delle deformazioni del suolo) può comportare una diversa evoluzione degli scenari di pericolosità".
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Campi Flegrei | Un nuovo studio svela la dinamica dei serbatoi magmatici profondi all’origine del bradisismo
Ricostruite le dinamiche delle due principali sorgenti magmatiche sottostanti la caldera dei Campi Flegrei
Definita l’architettura del sistema magmatico profondo dei Campi Flegrei all’origine della dinamica della caldera, di fondamentale importanza anche per la valutazione della pericolosità vulcanica dell’area.
Questi i risultati raggiunti da un team multidisciplinare di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) nello studio “New insights into the recent magma dynamics under Campi Flegrei caldera (Italy) from petrological and geochemical evidence”, e appena pubblicato sulla rivista ‘Journal of Geophysical Research: Solid Earth’ dell’AGU.
“Le caldere sono depressioni vulcaniche formate dal collasso delle rocce a tetto della camera magmatica che viene svuotata durante enormi eruzioni”, spiega Lucia Pappalardo, ricercatrice dell’INGV e co-autrice dello studio. “Spesso manifestano delle fasi di ‘unrest’ (ovvero di ‘squilibrio’), con frequenti terremoti, sollevamento del suolo (il cosiddetto ‘bradisismo’) e un considerevole flusso di gas e calore. Tuttavia, poiché questa attività è dovuta alle complesse interazioni tra magma e sistema idrotermale immagazzinato sotto il vulcano, è sempre difficile identificare la sorgente e prevedere l'evoluzione di queste manifestazioni”.
Lo studio appena pubblicato ha evidenziato che le variazioni della composizione dei gas fumarolici misurate negli ultimi decenni alla caldera dei Campi Flegrei sono originate dalla depressurizzazione e cristallizzazione di due principali sorgenti magmatiche: una più profonda, situata tra 16 e 12 km sotto il livello del suolo, che ha alimentato la crisi bradisismica del 1982-84 trasferendo un significativo volume di magma (3 km3) verso la seconda sorgente localizzata a circa 8 km di profondità. Quest’ultima, ha invece alimentato i gas fumarolici durante la crisi iniziata nel 2000 e attualmente ancora in corso.
“Confrontando la composizione chimica dei magmi coinvolti nelle passate eruzioni flegree con quella dei gas magmatici attualmente emessi alle fumarole della Solfatara, abbiamo ricostruito le attuali dinamiche del degassamento magmatico”, prosegue Antonio Paonita ricercatore dell’INGV e co-autore della ricerca.
“Il nostro studio mostra come i gas rilasciati dal magma in risalita nelle zone profonde del sistema di alimentazione del vulcano si accumulino alla base del sistema idrotermale sovrastante, localizzato a circa 3 km di profondità, il quale viene riscaldato e pressurizzato, deformando e fratturando le rocce crostali più superficiali e dando così origine a fenomeni di sollevamento del suolo e terremoti tipicamente osservati nell’area”.
I ricercatori hanno esaminato le minuscole gocce di magma intrappolate nei cristalli dei prodotti vulcanici emessi nel corso delle eruzioni flegree degli ultimi 15.000 anni, ricostruendo in questo modo l’architettura del sistema magmatico profondo dei Campi Flegrei.
“Attraverso modelli termodinamici è stato possibile riprodurre gli scenari di degassamento magmatico profondo che negli ultimi decenni hanno controllato le variazioni della composizione chimica e del flusso dei gas fumarolici misurati alla Solfatara”, aggiunge Gianmarco Buono, vulcanologo dell’INGV e co-autore della ricerca.
Lo studio suggerisce, inoltre, che le informazioni ottenute combinando dati petrologici e geochimici sono essenziali per ricostruire le dinamiche di trasferimento del magma anche quando questo interessa porzioni di crosta profonda più calde e quindi “silenziose” da un punto di vista sismico, e possono dunque avere importanti implicazioni per la definizione delle migliori strategie di monitoraggio.
Un contributo che potrebbe essere utile in futuro per affinare gli strumenti di previsione e prevenzione di protezione civile ma che al momento non ha alcuna implicazione diretta su misure che riguardano la sicurezza della popolazione.