De Phlegreeërs Velden ten westen van Napels behoren tot de meest gevoelige vulkanische gebieden van Europa. Al jaren registreren onderzoekers er een toenemende seismische activiteit, vergezeld van een langzame maar gestage bodemdaling. Een recent wetenschappelijk onderzoek van het GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung biedt nu nieuwe helderheid over de complexe processen onder het oppervlak.
Opvallende veranderingen sinds ongeveer 2005
Centraal in de analyse staat het verband tussen de bodemrijzing en de aardbevingsactiviteit. De onderzoekers concluderen dat beide verschijnselen nauw met elkaar samenhangen, maar dat dit verband aanzienlijk genuanceerder is dan tot nu toe werd aangenomen. Eerdere modellen gingen vaak uit van een directe, vrijwel lineaire relatie, maar het GFZ-onderzoek toont aan dat de dynamiek onder de Campi Flegrei zich veel complexer ontwikkelt.
Opvallend is de verandering die zich heeft voorgedaan sinds circa 2005. Volgens de onderzoekers is de aardbevingsactiviteit sindsdien sneller toegenomen dan op basis van de gemeten rijzingssnelheid alleen verklaarbaar zou zijn. De bevingen treden niet proportioneel op aan de bodemrijzing, maar reageren in toenemende mate niet-lineair op de processen in de ondergrond. De onderzoekers concluderen hieruit dat aanvullende fysische mechanismen een doorslaggevende rol spelen.
Kaiser-effect uit de gesteentemechanica
Een veelgebruikt verklaringsmodel was het zogenoemde Kaiser-effect uit de gesteentemechanica. Dit model beschrijft hoe materialen reageren op herhaalde belasting en onder bepaalde omstandigheden eerdere spanningen "opslaan". Voor de langetermijnontwikkeling van de regio biedt dit concept nog steeds waardevolle inzichten. Tegelijk maakt het GFZ-onderzoek duidelijk dat dit model alleen niet volstaat om de huidige dynamiek nauwkeurig te verklaren.
In plaats daarvan steunt de analyse op een uitgebreid fysisch model dat ook tijdsafhankelijke wrijvingsprocessen langs gesteentebreuken meeneemt. Dit zogenoemde rate-and-state-model stelt onderzoekers in staat de waargenomen versnelling van de aardbevingsactiviteit aanzienlijk nauwkeuriger te beschrijven en de ontwikkelingen van de afgelopen jaren consistenter te verklaren.
Fasen met talrijke kleine schokken
Een andere centrale bevinding betreft de zogenoemde zwermaardbevingen, fasen met talrijke kleine schokken in korte tijd. Het onderzoek laat zien dat deze gebeurtenissen niet in dezelfde mate samenhangen met de bodemrijzing als de langetermijntrend. Terwijl de algemene ontwikkeling van de seismiciteit nauw correleert met de rijzing, lijken zwermaardbevingen eigen mechanismen te volgen.
Als mogelijke oorzaak noemen de onderzoekers het binnendringen van fluïda, dat wil zeggen gassen of vloeistoffen, in diepere gesteentelagen. Deze processen kunnen de spanningsverhoudingen in de ondergrond kortdurend veranderen en zo, onafhankelijk van de grootschalige rijzing, een verhoogde aardbevingsactiviteit veroorzaken. Er ontstaat daarmee een tweedelig systeem: een langetermijntrend die wordt bepaald door de rijzing, en kortetermijngebeurtenissen die worden veroorzaakt door vloeistofbewegingen.
Campi Flegrei als vulkanisch risicogebied
Voor de regio rond Napels zijn deze inzichten van groot belang. De Campi Flegrei gelden als een van de grootste vulkanische risicogebieden van Europa, met een hoge bevolkingsdichtheid in de omgeving. Een beter begrip van de onderliggende processen is dan ook essentieel om ontwikkelingen realistisch te kunnen duiden en risico's gefundeerder te beoordelen.
Het GFZ-onderzoek toont aan dat de complexe dynamiek onder de Campi Flegrei steeds beter te modelleren valt. Hoewel veel vragen nog open blijven, biedt het onderzoek een aanzienlijk nauwkeurigere basis om langetermijntrends en kortetermijngebeurtenissen van elkaar te onderscheiden en de geologische activiteit van de regio beter te beoordelen.
