Die Phlegräischen Felder westlich von Neapel zählen zu den sensibelsten vulkanischen Regionen Europas. Seit Jahren registrieren Forscher dort eine zunehmende seismische Aktivität, begleitet von einer langsamen, aber kontinuierlichen Hebung des Bodens. Eine aktuelle wissenschaftliche Untersuchung des GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung bringt nun neue Klarheit in die komplexen Prozesse unter der Oberfläche.
Auffällige Veränderungen seit etwa 2005
Im Zentrum der Analyse steht der Zusammenhang zwischen der Bodenhebung und der Erdbebenaktivität. Die Forscher kommen zu dem Ergebnis, dass beide Phänomene eng miteinander verknüpft sind, dieser Zusammenhang jedoch deutlich differenzierter betrachtet werden muss als bislang angenommen. Während frühere Modelle häufig von einer direkten, nahezu linearen Beziehung ausgingen, zeigt die Untersuchung des GFZ, dass sich die Dynamik unter den Phlegräischen Feldern wesentlich komplexer entwickelt.
Besonders auffällig ist dabei die Veränderung seit etwa 2005. Nach Angaben der Forscher hat sich die Erdbebenaktivität seit diesem Zeitpunkt stärker beschleunigt, als es allein durch die gemessene Hebungsrate erklärbar wäre. Die Beben treten demnach nicht proportional zur Bodenhebung auf, sondern reagieren zunehmend nichtlinear auf die Prozesse im Untergrund. Daraus schließen die Forscher, dass zusätzliche physikalische Mechanismen eine entscheidende Rolle spielen.
Kaiser-Effekt aus der Gesteinsmechanik
Ein bislang häufig herangezogener Erklärungsansatz war der sogenannte Kaiser-Effekt aus der Gesteinsmechanik. Dieses Modell beschreibt, wie Materialien auf wiederholte Belastungen reagieren und unter bestimmten Bedingungen frühere Spannungen „speichern“. Für die langfristige Entwicklung der Region liefert dieses Konzept weiterhin wichtige Hinweise. Gleichzeitig macht die Untersuchung des GFZ deutlich, dass dieser Ansatz allein nicht ausreicht, um die heutige Dynamik präzise zu erklären.
Stattdessen stützt sich die Analyse auf ein erweitertes physikalisches Modell, das auch zeitabhängige Reibungsprozesse entlang von Gesteinsbrüchen berücksichtigt. Dieses sogenannte Rate-and-State-Modell ermöglicht es den Forschern, die beobachtete Beschleunigung der Erdbebenaktivität deutlich genauer abzubilden und die Entwicklungen der vergangenen Jahre konsistenter zu erklären.
Phasen mit zahlreichen kleineren Erschütterungen
Ein weiterer zentraler Befund betrifft die sogenannten Schwarmbeben, also Phasen mit zahlreichen kleineren Erschütterungen innerhalb kurzer Zeit. Die Untersuchung zeigt, dass diese Ereignisse nicht im gleichen Maß mit der Bodenhebung zusammenhängen wie der langfristige Trend. Während die generelle Entwicklung der Seismizität eng mit der Hebung korreliert, folgen Schwarmbeben offenbar eigenen Mechanismen.
Als mögliche Ursache nennen die Forscher das Eindringen von Fluiden – also Gasen oder Flüssigkeiten – in tiefere Gesteinsschichten. Diese Prozesse können die Spannungsverhältnisse im Untergrund kurzfristig verändern und so unabhängig von der großräumigen Hebung eine erhöhte Erdbebenaktivität auslösen. Damit entsteht ein zweigeteiltes System: ein langfristiger, durch Hebung geprägter Trend und kurzfristige, durch Fluidbewegungen ausgelöste Ereignisse.
Phlegräischen Felder ein vulkanisches Risikogebiet
Für die Region rund um Neapel sind diese Erkenntnisse von erheblicher Bedeutung. Die Phlegräischen Felder gelten als eines der größten vulkanischen Risikogebiete Europas, in dessen Umfeld eine hohe Bevölkerungsdichte besteht. Ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse ist daher entscheidend, um Entwicklungen realistisch einzuordnen und Risiken fundierter bewerten zu können.
Die Untersuchung des GFZ zeigt, dass sich die komplexe Dynamik unter den Phlegräischen Feldern zunehmend besser modellieren lässt. Auch wenn viele Fragen weiterhin offen bleiben, liefert sie eine deutlich präzisere Grundlage, um langfristige Trends und kurzfristige Ereignisse voneinander zu unterscheiden und die geologische Aktivität der Region fundierter zu bewerten.
