Una nuova ricerca dimostra che il sollevamento del suolo e i terremoti nell’area vulcanica dei Campi Flegrei sono causati dall’aumento della pressione in un serbatoio geotermico. Incanalare il deflusso idrico o abbassare i livelli delle falde acquifere potrebbe ridurre i rischi
Una nuova ricerca dimostra che le variazioni di sollevamento del suolo e i terremoti nell’area vulcanica dei Campi Flegrei in Italia sono causati dall’aumento della pressione in un serbatoio geotermico, non dal magma o dai suoi gas, come comunemente si pensa. Incanalare il deflusso idrico o abbassare i livelli delle falde acquifere potrebbe ridurre i rischi per le comunità circostanti.
Partiamo dal 2022
Dal 2022, sciami di terremoti stanno scuotendo l’Italia meridionale con intensità crescente, minacciando centinaia di migliaia di persone che vivono in cima a un’area vulcanica nota come Campi Flegrei, dove il terreno subisce lenti movimenti verticali. Mentre le autorità dibattono sulle risposte alle catastrofi e sui protocolli di evacuazione, i ricercatori potrebbero aver trovato un modo per contrastare del tutto i disordini ciclici: gestendo il deflusso idrico o abbassando i livelli delle falde acquifere, riducendo così la pressione del fluido all’interno del serbatoio geotermico.
Attraverso l’imaging del sottosuolo e esperimenti di laboratorio, gli scienziati di Stanford hanno dimostrato come l’accumulo di pressione dovuto ad acqua e vapore nel bacino idrico sotto i Campi Flegrei possa causare terremoti quando la roccia di copertura, o coperchio, si sigilla. La ricerca, pubblicata su Science Advances il 2 maggio, dimostra che la ricorrenza di un bacino in sovrapressione è stata alla base della deformazione e della sismicità nei primi anni ’80 e di nuovo negli ultimi 15 anni, portando infine all’identificazione del meccanismo sottostante.
Teoria messa in discussione
I risultati mettono in discussione una teoria ampiamente diffusa secondo cui il tremore è causato dal magma o dai suoi gas che salgono a profondità minori, quando il materiale fuso proveniente da una zona di fusione profonda risale verso il sottosuolo superiore, sotto l’area vulcanica. Rivelano inoltre come la velocità con cui l’acqua ricarica gradualmente il bacino influenzi la velocità di deformazione e le variazioni di quota del terreno.
I ricercatori hanno analizzato modelli ricorrenti e caratteristiche comuni nell’imaging delle strutture sotterranee e dei terremoti dei due periodi più recenti di agitazione dei Campi Flegrei. Caratterizzata da sollevamento del terreno e scosse simili a esplosioni, accompagnate da rimbombi diventati un segno distintivo per la popolazione, gli scienziati sospettano che questa attività segnali esplosioni di vapore, innescate quando l’acqua liquida si trasforma rapidamente in vapore durante le fratture causate dai terremoti. Lo studio include dati relativi alle agitazioni del 1982-1984 e del 2011-2024.
Il serbatoio geotermico dei Campi Flegrei
L’area vulcanica dei Campi Flegrei ospita un serbatoio geotermico coperto sotto la città di Pozzuoli, a ovest di Napoli e del Vesuvio. L’area è stata costantemente monitorata sin dai disordini del 1982-1984, quando il terreno si innalzò di oltre 1,8 metri e il porto di Pozzuoli divenne così poco profondo che le navi non poterono più attraccare. In seguito, un terremoto di magnitudo 4 e migliaia di microscosse costrinsero all’evacuazione di 40.000 persone da Pozzuoli.
Un sistema chiuso
Una caratteristica degna di nota dei Campi Flegrei è la natura fibrosa della roccia di copertura che ricopre il serbatoio geotermico. I materiali fibrosi vengono utilizzati in ingegneria per il rinforzo strutturale, poiché possono deformarsi senza fratturarsi immediatamente. Possono accumulare deformazione, che nel sistema vulcanico potrebbe essere rilasciata attraverso un’improvvisa eruzione di acqua surriscaldata, vapore e cenere vulcanica. I ricercatori hanno esaminato 24 anni di andamenti delle precipitazioni, le direzioni del flusso d’acqua nel sottosuolo e il processo di sigillatura della roccia di copertura per comprendere la ricarica del serbatoio geotermico e il suo accumulo di pressione. Hanno dimostrato come le crepe nella roccia di copertura si sigillano attraverso l’interazione dei minerali della roccia con l’acqua idrotermale e il vapore.
Per testare le caratteristiche della roccia di copertura, gli autori dello studio hanno condotto esperimenti utilizzando un recipiente idrotermale che funziona come uno strumento familiare a molti italiani: una moka. Hanno riempito la camera inferiore con salamoia e quella superiore con cenere vulcanica e rocce frantumate tipiche dei Campi Flegrei, quindi hanno riscaldato il recipiente alla temperatura riscontrata nel serbatoio geotermico. Nel giro di un giorno, si sono formate fibre minerali e le crepe nello strato di roccia si sono rapidamente sigillate attraverso la cementazione. I ricercatori hanno applicato diverse discipline per svelare il funzionamento dei Campi Flegrei come un sistema chiuso, tra cui la tomografia del sottosuolo.
Un nuovo modello
Le analisi della tomografia, insieme alla posizione e alla portata dei terremoti, hanno contribuito alla teoria dei ricercatori secondo cui il “brontolio” ricorrente potrebbe non essere causato dal riempimento del magma o dall’emissione di gas dal sistema. Durante entrambi gli episodi di agitazione, i terremoti hanno avuto origine all’interno della roccia di copertura a una profondità relativamente bassa di circa 1,6 km.
Un nuovo punto di vista per i Campi Flegrei
Se il magma o i suoi gas che risalgono a profondità inferiori fossero la causa principale dell’instabilità, ci aspetteremmo lo schema opposto: terremoti che iniziano più vicino alla regione di fusione più profonda, circa 8 chilometri sotto la superficie, e che progressivamente diventano più superficiali nel tempo, secondo i ricercatori. Inoltre, la risalita del magma senza un’eruzione non può spiegare la subsidenza successiva all’instabilità. Una spiegazione plausibile della subsidenza è lo scarico di acqua e vapore osservato dopo la fratturazione dovuta all’attività sismica, che rilascia naturalmente la pressione all’interno del serbatoio. Con il loro nuovo modello del funzionamento interno dei Campi Flegrei, i ricercatori sperano di comunicare ai funzionari degli enti locali italiani i meccanismi che causano malcontento in questo sistema latente.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “Scientists discover key to taming unrest at Italy’s Campi Flegrei” della Stanford University
