De Flegrejiske feltene vest for Napoli regnes blant Europas mest sårbare vulkanske områder. I en rekke år har forskere registrert økende seismisk aktivitetder, ledsaget av en langsom, men vedvarende heving av bakken. En ny vitenskapelig studie fra GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung gir nå økt klarhet om de komplekse prosessene under overflaten.
Merkbare endringer siden omkring 2005
Kjernen i analysen er sammenhengen mellom bakkeheving og jordskjelvsaktivitet. Forskerne konkluderer med at de to fenomenene henger nært sammen, men at denne sammenhengen er langt mer nyansert enn tidligere antatt. Mens eldre modeller ofte forutsatte et direkte, tilnærmet lineært forhold, viser GFZ-studien at dynamikken under de Flegrejiske feltene utvikler seg vesentlig mer komplekst.
Særlig påfallende er endringen siden omkring 2005. Ifølge forskerne har jordskjelvsaktiviteten siden da akselerert raskere enn det den målte hevingstakten alene kan forklare. Skjelvene opptrer altså ikke proporsjonalt med bakkehevingens omfang, men reagerer i stadig større grad ikke-lineært på prosessene i undergrunnen. Forskerne slutter av dette at ytterligere fysiske mekanismer spiller en avgjørende rolle.
Kaiser-effekten fra steinmekanikken
En forklaringsmodell som lenge har vært brukt, er den såkalte Kaiser-effekten fra steinmekanikken. Denne modellen beskriver hvordan materialer reagerer på gjentatte belastninger og under visse betingelser «lagrer» tidligere spenninger. For den langsiktige utviklingen i regionen gir dette konseptet fortsatt viktige indikasjoner. Samtidig gjør GFZ-studien det klart at denne tilnærmingen alene ikke er tilstrekkelig for å forklare dagens dynamikk presist.
I stedet bygger analysen på en utvidet fysisk modell som også tar hensyn til tidsavhengige friksjonsprosesser langs steinbrudd. Denne såkalte Rate-and-State-modellen gjør det mulig for forskerne å gjengi den observerte akselerasjonen i jordskjelvsaktiviteten langt mer nøyaktig og forklare utviklingen de siste årene på en mer konsistent måte.
Faser med mange mindre rystelser
Et annet sentralt funn gjelder de såkalte skjelvsvermene, det vil si faser med mange mindre rystelser innenfor kort tid. Studien viser at disse hendelsene ikke henger like tett sammen med bakkeheving som den langsiktige trenden gjør. Mens den generelle utviklingen av seismisiteten korrelerer nært med hevingen, ser skjelvsvermene ut til å følge egne mekanismer.
Som mulig årsak nevner forskerne at fluider, det vil si gasser eller væsker, trenger inn i dypere steinlag. Disse prosessene kan endre spenningsforholdene i undergrunnen på kort sikt og dermed utløse økt jordskjelvsaktivitet uavhengig av den overordnede hevingen. Dermed oppstår et todelt system: en langsiktig trend preget av heving, og kortvarige hendelser utløst av fluidbevegelser.
De Flegrejiske feltene som vulkansk risikoområde
For regionen rundt Napoli er disse funnene av betydelig viktighet. De Flegrejiske feltene regnes som ett av Europas største vulkanske risikoområder, med høy befolkningstetthet i nærområdet. En bedre forståelse av de underliggende prosessene er derfor avgjørende for å vurdere utviklingen realistisk og vurdere risiko på et mer solid grunnlag.
GFZ-studien viser at den komplekse dynamikken under de Flegrejiske feltene lar seg modellere stadig bedre. Selv om mange spørsmål fortsatt er åpne, gir den et betydelig mer presist grunnlag for å skille mellom langsiktige trender og kortvarige hendelser og vurdere den geologiske aktiviteten i regionen på et mer solid faglig grunnlag.
