L’afflusso e il deflusso di gas magmatici negli acquiferi flegrei, senza iniezione di nuovo magma, sarebbero la causa dei fenomeni di bradisismo dal 1985 ad oggi. A dirlo uno studio INGV, Università della Campania Luigi Vanvitelli e Institut de Physique du Globe di Parigi, pubblicato su Nature Scientific Reports

Continuano le ricerche della comunità vulcanologica nazionale e internazionale mirate a comprendere l'origine del bradisismo della caldera dei Campi Flegrei, attraverso l’analisi congiunta di oltre 37 anni di dati geochimici, relativi alle fumarole di Solfatara e Pisciarelli, e geofisici di deformazioni del suolo della caldera. A formulare un nuovo modello interpretativo di questi fenomeni, un team di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Osservatorio Vesuviano (INGV-OV), dell’Università della Campania Luigi Vanvitelli e dell’Institut de Physique du Globe di Parigi. Lo studio è stato pubblicato su Nature Scientific Reports (http://www.nature.com/articles/s41598-018-26610-2)

“I risultati di questo nuovo lavoro”, afferma Roberto Moretti dell’Institut de Physique du Globe di Parigi , “ipotizzano come, a differenza degli anni ’80 (dal 1983 al 1984) in cui gli alti tassi di sollevamento osservati potevano essere compatibili con una intrusione magmatica superficiale (a circa 3-4 km di profondità), il fenomeno bradisismico attuale (iniziato nel 2005 circa e tutt'ora in atto), caratterizzato da tassi di sollevamento molto più bassi, non sia dovuto a intrusioni magmatiche, bensì dal prosciugamento della parte più profonda degli acquiferi presenti nel sottosuolo, per l’arrivo di gas magmatici dal serbatoio magmatico principale, localizzato a circa 8 km di profondità".

I dati geochimici indicano come tra il 1983 e il 1984 fossero presenti tutti gli elementi coerenti con una migrazione di magma negli strati più superficiali, a circa 3-4 km di profondità.

"Fenomeno”, spiega Giuseppe De Natale, dirigente di ricerca INGV, “che non si evidenzia dall’elaborazione dei dati dal 2000 a oggi e che quindi escluderebbe, per l’attuale bradisismo, l’ipotesi di iniezione di magma verso la superficie. Dal punto di vista dei dati geofisici l’osservazione più importante, finora trascurata, è che l’andamento del sollevamento dal 2003 a oggi è grosso modo speculare rispetto all’abbassamento registrato dal 1984 al 2003; questo suggerirebbe che lo stesso fenomeno che ha prodotto l’abbassamento oggi stia agendo di nuovo in senso opposto, recuperando una quota vicina a quella raggiunta nel 1984".

Pertanto, anche dal punto di vista dell’evidenza geofisica, “il meccanismo di sollevamento attuale”, continua De Natale, “potrebbe non essere una migrazione di magma verso la superficie, bensì un fenomeno della stessa natura di quello che ha prodotto nel ventennio precedente l’abbassamento del suolo. Inoltre, il magma fisicamente non potrebbe ridiscendere nei condotti una volta salito in superficie. Quindi l’abbassamento del suolo dal 1984 al 2003 sarebbe stato prodotto dalla diminuzione della pressione dell’acquifero superficiale, precedentemente rigonfiatosi per l’iniezione di fluidi profondi che hanno amplificato la deformazione prodotta dall’iniezione magmatica”.

Secondo gli autori, l’ipotesi più verosimile è che il sollevamento attuale sia dovuto alla risalita in superficie dei gas magmatici provenienti dal serbatoio profondo, che hanno innalzato la temperatura del sistema e disseccato completamente la parte bassa degli acquiferi superficiali che risultano, così, caratterizzati da un contenuto di anidride carbonica significativamente superiore al passato, perché rilasciati da un magma profondo.

È necessario ricordare che altri recenti studi, realizzati anche da ricercatori dell'Istituto, propongono modelli e interpretazioni del fenomeno bradisismico diverse da quelle oggi pubblicate. Allo stato attuale delle conoscenze, non è possibile ottenere una interpretazione certa e univoca dei processi attualmente in atto nel sottosuolo dei Campi Flegrei. L'INGV è tuttavia quotidianamente impegnato nel raggiungere questo fondamentale obiettivo scientifico e sociale.

La ricerca pubblicata ha una valenza essenzialmente scientifica, priva al momento di immediate implicazioni in merito agli aspetti di protezione civile. Si ricorda che dal dicembre 2012 il Dipartimento della Protezione Civile ha elevato da verde a giallo ("Attenzione") il livello di allerta dei Campi Flegrei.

Caldera unrest driven by CO2-induced drying of the deep hydrothermal system

R. Moretti1,*, C. Troise2, F. Sarno1 and G. De Natale2

1 Dipartimento di Ingegneria, Scuola Politecnica e delle Scienze di Base, Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”, Via Roma 29, 81031, Aversa (CE), Italy

2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, sezione di Napoli Osservatorio Vesuviano, Via Diocleziano 328, 80124, Napoli, Italia

*Institut de Physique du Globe de Paris – équipe Systèmes Volcaniques, 1 rue Jussieu, 75238 Paris cedex 05, France

Abstract

Interpreting volcanic unrest is a highly challenging and non-unique problem at calderas, since large hydrothermal systems may either hide or amplify the dynamics of buried magma(s). Here we use the exceptional ground displacement and geochemical datasets from the actively degassing Campi Flegrei caldera (Southern Italy) to show that ambiguities disappear when the thermal evolution of the deep hydrothermal system is accurately tracked. By using temperatures from the CO2-CH4 exchange of 13C and thermodynamic analysis of gas ascending in the crust, we demonstrate that after the last 1982-84 crisis the deep hydrothermal system evolved through supercritical conditions under the continuous isenthalpic inflow of hot CO2-rich gases released from the deep (~8 km) magma reservoir of regional size. This resulted in the drying of the base of the hot hydrothermal system, no more buffered along the liquid-vapour equilibrium, and excludes any shallow arrival of new magma, whose abundant steam degassing due to decompression would have restored liquid-vapour equilibrium. The consequent CO2-infiltration and progressive heating of the surrounding deforming rock volume cause the build-up of pore pressure in aquifers, and generate the striking temporal symmetry that characterizes the ongoing uplift and the post-1984 subsidence, both originated by the same but reversed deformation mechanism.

De Natale 1
Immagine - La figura mostra la caldera dei Campi Flegrei, insieme alle località più importanti per le osservazioni del fenomeno bradisismico e per le recenti ricerche scientifiche. Nella parte alta della figura, è riportato il rapporto H2O/CO2 negli ultimi 37 anni, analizzato in questo lavoro insieme ad altri dati geochimici rilevati nelle fumarole di Solfatara e Pisciarelli. E’ mostrato inoltre il sito di Bagnoli del progetto Campi Flegrei Deep Drilling, con la stratigrafia rilevata nel pozzo, che ha permesso di ridefinire l’estensione della caldera flegrea (in alto al centro). Nelle figure in basso, i dati di deformazione secolare (a sinistra) e dal 1950 ad oggi (a destra). Nella parte più bassa, è riportato l’ingrandimento del periodo dal 1984 ad oggi, per il quale il presente lavoro mostra, per la prima volta, il carattere speculare del sollevamento attuale rispetto all’abbassamento del periodo 1984-2003, che suggerisce lo stesso meccanismo di deflazione-inflazione di fluidi per entrambi gli episodi.

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