Seit Jahrzehnten stehen die Campi Flegrei aufgrund der häufigen Episoden von Bradyseismus, jenen langsamen Bewegungen des Bodens, die von der Unruhe des vulkanischen Untergrunds zeugen, im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit von Vulkanologen und der lokalen Bevölkerung. Mittlerweile scheint sich die Situation jedoch zu verschlimmern und lässt Raum für Befürchtungen und Schlussfolgerungen, die nicht weiterhelfen. Was verbirgt sich wirklich im Inneren dieses Riesen? Welche Mechanismen steuern sein Verhalten?
In einer neuen Studie versuchte ein Team italienischer Forscher, diese Fragen mithilfe einer hochmodernen Technik zu beantworten, die hochauflösende Bilder der inneren Struktur der Caldera liefert, um ihre Entwicklung im Laufe der Zeit zu verfolgen.
Die in Earth and Planetary Science Letters veröffentlichten Ergebnisse (Ich werde sie hier verlinken), enthüllen ein komplexes und sich entwickelndes magmatisches System, mit drei Magma-Reservoirs in unterschiedlichen Tiefen und fließende Bewegungen, die Warnsignale für eine zukünftige Krise sein können.
Ein Fenster zur Caldera
Die von einem Forscherteam des Nationalen Instituts für Geophysik und Vulkanologie (INGV) und der Universität Mailand Bicocca durchgeführte Studie verwendete eine Technik namens Nichtlineare seismische 4D-Tomographie. In einfachen Worten handelt es sich um eine Methode, die durch Erdbeben erzeugte seismische Wellen nutzt, um das Innere der Erde zu „beleuchten“, ähnlich wie bei einem medizinischen CT-Scan Röntgenstrahlen verwendet werden, um das Innere des menschlichen Körpers sichtbar zu machen.
Die Innovation dieser Studie liegt in der Anwendung von a nichtlinearer und transdimensionaler Algorithmus, wodurch wir detailliertere und getreuere Bilder der inneren Struktur der Caldera erhalten und die Grenzen traditioneller Methoden überwinden können. Darüber hinaus ermöglicht uns die zeitliche Dimension (weshalb sie 4D genannt wird), die Entwicklung des Systems im Laufe der Zeit zu verfolgen und selbst kleine, aber potenziell bedeutende Änderungen zu identifizieren.
Das Ergebnis ist eine echte „Karte“ des Untergrunds der Campi Flegrei, die wie erwähnt enthüllt zum ersten Mal die Existenz von drei Hauptmagmareservoirs: zwei weitere oberflächliche, etwa 2–4 km tiefe, und eines tiefer, etwa 5 km. Lass uns einen Blick darauf werfen.
Campi Flegrei, drei sich entwickelnde Magma-Reservoirs
Der erste Oberflächentank (in der Studie „A“ genannt) liegt zwischen 2 und 2,5 km tief, direkt unterhalb der Mitte der Caldera. Es zeichnet sich durch niedrige seismische Wellengeschwindigkeiten (was auf heißes und/oder teilweise geschmolzenes Gestein hinweist) und einen progressiven Anstieg des Verhältnisses zwischen P- und S-Wellengeschwindigkeiten zwischen 1984 und 2019 aus. Den Forschern zufolge könnte dies auf einen Prozess der Abkühlung und Entgasung des Magmas hinweisen, der möglicherweise nach der bradyseismischen Krise von 1982–84 begann.
Der zweite Oberflächentank („B“) es liegt etwas tiefer, zwischen 3,5 und 4 km. Es zeigt auch niedrige seismische Geschwindigkeiten, aber im Gegensatz zum ersten ist hier das Vp/Vs-Verhältnis im Laufe der Zeit gesunken. Dies deutet auf einen möglichen Wiederaufladungsprozess durch magmatische Flüssigkeiten hin, der während der aktuellen Unruhephase ab 2005 stattfand.
Aber die vielleicht überraschendste Entdeckung betrifft das tiefe Reservoir („C“), in ca. 5 km Tiefe entdeckt. Dieses Gebiet zeichnet sich durch sehr niedrige P-Wellengeschwindigkeiten und sehr hohe Vp/Vs-Verhältnisse aus, was mit dem Vorhandensein von Magma vereinbar ist. Darüber hinaus haben sich Form und Lage dieser Anomalie im Laufe der Zeit verändert. Nachdem es zwischen 1984 und 2019 fast verschwunden war, tauchte es ab April 2019 wieder auf, oberflächlicher und mit einem starken Anstieg des Vp/Vs-Verhältnisses. Ein Signal, so die Autoren, für eine mögliche neue Injektion von Magma aus noch tieferen Quellen.
Was bedeutet das alles?
Die Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die Mechanismen, die die Entwicklung der Caldera Campi Flegrei steuern. Ein komplexes und dynamisches System, in dem Magma und Flüssigkeiten auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen interagieren. Die Entdeckung von drei Magma-Reservoirs in unterschiedlichen Tiefen und vor allem die Hinweise auf Magmabewegungen in der letzten Periode sind ein entscheidender Fortschritt.
Natürlich können wir noch lange nicht mit Sicherheit vorhersagen, ob und wann die Campi Flegrei ernsthaft und stark erwachen werden Erdbeben oder sogar Eruptionen. Studien wie diese geben uns jedoch immer präzisere Werkzeuge an die Hand, um die Entwicklung des Systems in Echtzeit zu verfolgen, Vorsignale zu identifizieren und den Grad des Risikos einzuschätzen.
In einem dicht besiedelten Gebiet wie dem Phlegräischen (wir sind über eine halbe Million Menschen) sind detaillierte und aktuelle Informationen für die Planung von Schadensbegrenzungs- und Notfallmanagementstrategien von entscheidender Bedeutung. Und die seismische 4D-Tomographie könnte in diesem Sinne eines der wertvollsten Werkzeuge werden.
Campi Flegrei, in die Zukunft: die Herausforderungen des Lebens mit einem aktiven Vulkan
Die Studie von INGV und der Universität Mailand Bicocca bestätigt, dass die Campi Flegrei ein lebendiges und sich entwickelndes System sind. Die Herausforderung besteht nun darin, dieses Wissen in konkrete Maßnahmen zur Reduzierung des Vulkanrisikos umzusetzen. Das bedeutet, die Überwachung zu stärken, aber auch in die Bildung und Vorbereitung der Bevölkerung, in die Raumplanung und in den Aufbau einer widerstandsfähigen Infrastruktur zu investieren.
Da das Leben mit einem aktiven Vulkan nicht unmöglich ist, haben wir es immer getan (nicht ohne ein gewisses Maß an Verrücktheit): Aber es erfordert Bewusstsein, Verantwortung und ständige Aufmerksamkeit für die Signale, die die Erde uns sendet. Mit Respekt, Vorsicht, aber auch mit Vertrauen in die Forschung und in unsere Fähigkeit, auch die größten Herausforderungen zu meistern.