Wulkan Campi Flegrei stał się bardziej podatny na erupcję

Wulkan Campi Flegrei w południowych Włoszech stał się słabszy pod względem skorupy i bardziej podatny na erupcję, wynika z nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z UCL (University College London) i włoskiego Narodowego Instytutu Badań Geofizycznych i Wulkanologicznych (INGV).

Wulkan, którego ostatnia erupcja miała miejsce w 1538 roku, jest niespokojny od ponad 70 lat, z dwuletnimi skokami niepokoju w latach 50-tych, 70-tych i 80-tych oraz wolniejszą fazą niepokoju w ciągu ostatniej dekady. W tych okresach wystąpiły dziesiątki tysięcy małych trzęsień ziemi, a nadmorskie miasto Pozzuoli zostało podniesione o prawie 4 m (13 stóp), mniej więcej na wysokość piętrowego autobusu.

W nowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Nature’s Communications Earth & Environment, wykorzystano model szczelinowania wulkanu, opracowany w UCL, do interpretacji wzorców trzęsień ziemi i wypiętrzania się ziemi, i stwierdzono, że części wulkanu zostały rozciągnięte prawie do punktu krytycznego.

Główny autor, profesor Christopher Kilburn (UCL Earth Sciences), powiedział: “Nasze nowe badanie potwierdza, że Campi Flegrei zbliża się do pęknięcia. Nie oznacza to jednak, że erupcja jest gwarantowana. Pęknięcie może otworzyć szczelinę w skorupie ziemskiej, ale magma nadal musi być wypychana w odpowiednim miejscu, aby doszło do erupcji.

“Po raz pierwszy zastosowaliśmy nasz model, który opiera się na fizyce pękania skał, w czasie rzeczywistym do dowolnego wulkanu. Nasze pierwsze zastosowanie modelu miało miejsce w 2017 roku i od tego czasu Campi Flegrei zachowywał się zgodnie z naszymi przewidywaniami, z rosnącą liczbą małych trzęsień ziemi wskazujących na presję z dołu.

“Będziemy teraz musieli dostosować nasze procedury szacowania szans na otwarcie nowych szlaków dla magmy lub gazu, aby dotrzeć na powierzchnię. Badanie to jest pierwszym tego rodzaju, które prognozuje pęknięcie aktywnego wulkanu. Oznacza to krok naprzód w naszym dążeniu do poprawy prognoz erupcji na całym świecie”.

Dr Nicola Alessandro Pino z Obserwatorium Wezuwiusza, które reprezentuje INGV w Neapolu, powiedział: “Nasze wyniki pokazują, że części wulkanu stają się coraz słabsze. Oznacza to, że może on pęknąć, mimo że naprężenia powodujące jego rozpad są mniejsze niż podczas ostatniego kryzysu 40 lat temu”.

Nie jest to oczywisty wulkan, ponieważ zamiast rosnąć w tradycyjną górę, ma kształt łagodnego zagłębienia o średnicy 12-14 km (7,5-8,5 mil) (i dlatego jest znany jako kaldera). Wyjaśnia to, dlaczego na jej dachu mieszka obecnie 360 000 osób.

Przez ostatnią dekadę ziemia pod Pozzuoli podnosiła się o około 10 cm rocznie. Po raz pierwszy od połowy lat osiemdziesiątych zarejestrowano również utrzymujące się małe trzęsienia ziemi. W kwietniu odnotowano ich ponad 600, co stanowi największą jak dotąd miesięczną liczbę.

Zaburzenia zostały spowodowane przez ruch płynów około 3 km (2 mile) pod powierzchnią. Niektóre z płynów mogą być stopioną skałą lub magmą, a niektóre mogą być naturalnym gazem wulkanicznym. Najnowsza faza niepokojów wydaje się być prawdopodobnie spowodowana przez gaz magmowy, który przedostaje się do szczelin w skale, wypełniając skorupę o grubości 3 km jak gąbka.

Trzęsienia ziemi występują, gdy uskoki (pęknięcia) ślizgają się z powodu rozciągania skorupy. Wzorzec trzęsień ziemi z 2020 r. sugeruje, że skała reaguje w sposób nieelastyczny, raczej pękając niż zginając się.

Dr Stefania Danesi z INGV Bologna powiedziała: “Nie możemy zobaczyć, co dzieje się pod ziemią. Zamiast tego musimy rozszyfrować wskazówki, które daje nam wulkan, takie jak trzęsienia ziemi i wypiętrzanie się ziemi”.

W swoim artykule zespół wyjaśnił, że efekt niepokojów od lat 50. kumuluje się, co oznacza, że ewentualna erupcja może być poprzedzona stosunkowo słabymi sygnałami, takimi jak mniejsze tempo wypiętrzania gruntu i mniejsza liczba trzęsień ziemi. Tak było w przypadku erupcji kaldery Rabaul w Papui Nowej Gwinei w 1994 r., którą poprzedziły małe trzęsienia ziemi występujące w tempie o jedną dziesiątą mniejszym niż podczas kryzysu dekadę wcześniej.

Naukowcy stwierdzili, że obecna wytrzymałość Campi Flegrei na rozciąganie (maksymalne naprężenie, jakie materiał może wytrzymać przed pęknięciem, gdy jest rozciągany) prawdopodobnie wynosi około jednej trzeciej tego, co w 1984 roku.

Zespół podkreślił, że erupcja nie jest nieunikniona. Dr Stefano Carlino z Obserwatorium Wezuwiusza wyjaśnił: “To samo dotyczy wszystkich wulkanów, które były spokojne przez pokolenia. Campi Flegrei może wejść w nową rutynę łagodnego wznoszenia się i opadania, jak ma to miejsce w przypadku podobnych wulkanów na całym świecie, lub po prostu powrócić do stanu spoczynku. Nie możemy jeszcze powiedzieć na pewno, co się stanie. Ważne jest, aby być przygotowanym na wszystkie wyniki”.

Profesor Kilburn i współpracownicy zastosują teraz model pękania wulkanu UCL do innych wulkanów, które przebudziły się po długim okresie czasu, starając się ustalić bardziej wiarygodne kryteria decydowania, czy erupcja jest prawdopodobna. Obecnie erupcje są prognozowane na podstawie danych statystycznych unikalnych dla każdego wulkanu, zamiast opierać się na podstawowych zasadach, które można zastosować do wielu wulkanów.

DOI: 10.1038/s43247-023-00842-1 | UNIVERSITY COLLEGE LONDON | Nature’s Communications Earth & Environment