Phlegräischen Felder sijaitsee Napolin länsipuolella ja kuuluu Euroopan herkimpiin vulkaanisiin alueisiin. Tutkijat ovat jo vuosien ajan rekisteröineet siellä kasvavaa seismistä aktiivisuutta, jonka ohella maanpinta kohoaa hitaasti mutta jatkuvasti. Tuore tieteellinen tutkimus GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung -laitokselta valaisee nyt pinnan alla tapahtuvia monimutkaisia prosesseja uudella tarkkuudella.
Selviä muutoksia noin vuodesta 2005 lähtien
Analyysin ytimessä on maanpinnan kohoamisen ja maanjäristysaktiviteetinvälinen yhteys. Tutkijat toteavat, että nämä kaksi ilmiötä liittyvät tiiviisti toisiinsa, mutta yhteys on huomattavasti monimutkaisempi kuin aiemmin on oletettu. Aiemmissa malleissa lähdettiin usein suorasta, lähes lineaarisesta suhteesta, mutta GFZ:n tutkimus osoittaa, että Phlegräischen Felder -alueen alla tapahtuva dynamiikka kehittyy selvästi monitahoisemmin.
Erityisen huomionarvoista on muutos noin vuodesta 2005 lähtien. Tutkijoiden mukaan maanjäristysaktiviteetti on kiihtynyt tästä ajanjaksosta lähtien nopeammin kuin pelkkä mitattu kohoamisnopeus selittäisi. Järistykset eivät siis esiinny suhteessa maanpinnan kohoamiseen vaan reagoivat maan alla tapahtuviin prosesseihin yhä epälineaarisemmin. Tästä tutkijat päättelevät, että taustalla vaikuttavat lisäksi muut fyysiset mekanismit.
Kaiser-ilmiö kivirakenteiden mekaniikasta
Yksi aiemmin usein käytetty selitysmalli on niin sanottu Kaiser-ilmiö kivirakenteiden mekaniikasta. Malli kuvaa, miten materiaalit reagoivat toistuvaan kuormitukseen ja tietyissä olosuhteissa ikään kuin tallentavat aiemmat jännitykset. Alueen pitkän aikavälin kehityksen kannalta käsite tarjoaa edelleen tärkeää tietoa. Samalla GFZ:n tutkimus osoittaa, ettei tämä lähestymistapa yksinään riitä selittämään nykydynamiikkaa tarkasti.
Analyysi nojaakin laajennettuun fysikaaliseen malliin, joka ottaa huomioon myös ajasta riippuvat kitkaprosessit kivirakoja pitkin. Tämä niin sanottu rate-and-state-malli antaa tutkijoille mahdollisuuden kuvata maanjäristysaktiviteetin havaittua kiihtymistä huomattavasti tarkemmin ja selittää viime vuosien kehitystä johdonmukaisemmin.
Vaiheita, joissa pieniä järistyksiä esiintyy tiheästi
Toinen keskeinen löydös koskee niin sanottuja parvimaanjäristyksiä, eli vaiheita, joissa lyhyen ajan sisällä esiintyy runsaasti pieniä järistyksiä. Tutkimus osoittaa, että nämä tapahtumat eivät liity maanpinnan kohoamiseen samassa määrin kuin pitkän aikavälin trendi. Vaikka seismisyyden yleinen kehitys korreloi tiiviisti kohoamisen kanssa, parvimaanjäristykset näyttävät noudattavan omia mekanismejaan.
Mahdollisena syynä tutkijat mainitsevat fluidien eli kaasujen tai nesteiden tunkeutumisen syvempiin kivikerroksiin. Nämä prosessit voivat lyhytaikaisesti muuttaa maan alla vallitsevia jännityssuhteita ja siten käynnistää kohonneen maanjäristysaktiviteetin riippumatta laajemmasta kohoamisesta. Näin syntyy kaksitasoinen järjestelmä: pitkän aikavälin kohoamisen muovaama trendi sekä lyhytaikaiset, fluidiliikkeiden laukaisut tapahtumat.
Phlegräischen Felder vulkaanisena riskilueena
Nämä havainnot ovat merkittäviä Napolin seudun kannalta. Phlegräischen Felder kuuluu Euroopan suurimpiin vulkaanisiin riskilueisiin, ja sen ympäristössä väestötiheys on suuri. Taustalla olevien prosessien parempi ymmärtäminen on siksi ratkaisevan tärkeää, jotta kehityskulkuja voidaan arvioida realistisesti ja riskejä analysoida perustellusti.
GFZ:n tutkimus osoittaa, että Phlegräischen Felder -alueen alla tapahtuva monimutkainen dynamiikka on yhä paremmin mallinnettavissa. Vaikka monia kysymyksiä on edelleen auki, tutkimus tarjoaa selvästi tarkemman perustan erottaa pitkän ja lyhyen aikavälin tapahtumat toisistaan ja arvioida alueen geologista aktiivisuutta entistä perustellummin.
