De Campi Flegrei ten westen van Napels behoren tot de gevoeligste vulkanische regio's van Europa. Al jaren registreren onderzoekers daar een toenemende seismische activiteit, vergezeld van een langzame maar continue opheffing van de bodem. Een recent wetenschappelijk onderzoek van het GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung brengt nu nieuwe helderheid in de complexe processen onder het oppervlak.
Opvallende veranderingen sinds ongeveer 2005
In het centrum van de analyse staat het verband tussen de bodemopheffing en de aardbevingsactiviteit. De onderzoekers komen tot de conclusie dat beide verschijnselen nauw met elkaar verbonden zijn, maar dat dit verband veel genuanceerder moet worden bekeken dan tot nu toe werd aangenomen. Terwijl eerdere modellen vaak uitgingen van een directe, vrijwel lineaire relatie, laat het onderzoek van het GFZ zien dat de dynamiek onder de Campi Flegrei zich veel complexer ontwikkelt.
Bijzonder opvallend is daarbij de verandering sinds ongeveer 2005. Volgens de onderzoekers is de aardbevingsactiviteit sinds dat moment sterker versneld dan alleen door de gemeten opheffingssnelheid verklaard zou kunnen worden. De bevingen treden dus niet proportioneel op met de bodemopheffing, maar reageren steeds sterker niet-lineair op de processen in de ondergrond. Daaruit concluderen de onderzoekers dat aanvullende fysische mechanismen een beslissende rol spelen.
Kaiser-effect uit de gesteentemechanica
Een tot nu toe vaak gebruikte verklaring was het zogenoemde Kaiser-effect uit de gesteentemechanica. Dit model beschrijft hoe materialen reageren op herhaalde belastingen en onder bepaalde omstandigheden eerdere spanningen „opslaan”. Voor de ontwikkeling van de regio op lange termijn levert dit concept nog steeds belangrijke aanwijzingen. Tegelijk maakt het onderzoek van het GFZ duidelijk dat deze benadering alleen niet volstaat om de huidige dynamiek precies te verklaren.
In plaats daarvan baseert de analyse zich op een uitgebreid fysisch model dat ook tijdsafhankelijke wrijvingsprocessen langs gesteentebreuken meeneemt. Dit zogenoemde rate-and-state-model stelt de onderzoekers in staat de waargenomen versnelling van de aardbevingsactiviteit veel nauwkeuriger in beeld te brengen en de ontwikkelingen van de afgelopen jaren consistenter te verklaren.
Fasen met talrijke kleinere trillingen
Een andere centrale bevinding betreft de zogenoemde zwermbevingen, dus fasen met talrijke kleinere trillingen binnen korte tijd. Het onderzoek laat zien dat deze gebeurtenissen niet in dezelfde mate samenhangen met de bodemopheffing als de langetermijntrend. Terwijl de algemene ontwikkeling van de seismiciteit nauw correleert met de opheffing, volgen zwermbevingen kennelijk eigen mechanismen.
Als mogelijke oorzaak noemen de onderzoekers het binnendringen van fluïda, dus gassen of vloeistoffen, in diepere gesteentelagen. Deze processen kunnen de spanningsverhoudingen in de ondergrond op korte termijn veranderen en zo onafhankelijk van de grootschalige opheffing een verhoogde aardbevingsactiviteit veroorzaken. Zo ontstaat een tweeledig systeem: een langdurige, door opheffing bepaalde trend en kortstondige, door vloeistofbewegingen veroorzaakte gebeurtenissen.
Campi Flegrei een 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 in de omgeving een hoge bevolkingsdichtheid bestaat. Een beter begrip van de onderliggende processen is daarom cruciaal om ontwikkelingen realistisch in te schatten en risico's gefundeerder te kunnen beoordelen.
Het onderzoek van het GFZ laat zien dat de complexe dynamiek onder de Campi Flegrei zich steeds beter laat modelleren. Ook al blijven veel vragen open, het levert een duidelijk preciezere basis om langetermijntrends en kortstondige gebeurtenissen van elkaar te onderscheiden en de geologische activiteit van de regio gefundeerder te beoordelen.
