De Campi Flegrei väster om Neapel hör till Europas känsligaste vulkaniska områden. Sedan flera år registrerar forskare där en tilltagande seismisk aktivitet, som åtföljs av en långsam men kontinuerlig marklyftning. En aktuell vetenskaplig studie från GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung ger nu ny klarhet om de komplexa processerna under ytan.
Påtagliga förändringar sedan cirka 2005
I centrum för analysen står sambandet mellan marklyftningen och jordbävningsaktiviteten. Forskarna konstaterar att de två fenomenen hänger nära samman, men att detta samband är betydligt mer nyanserat än man tidigare antagit. Medan äldre modeller ofta utgick från ett direkt, nästan linjärt förhållande, visar GFZ:s studie att dynamiken under Campi Flegrei utvecklas på ett väsentligt mer komplext sätt.
Särskilt påtaglig är förändringen sedan cirka 2005. Enligt forskarna har jordbävningsaktiviteten sedan dess accelererat snabbare än vad den uppmätta lyftningshastigheten ensam kan förklara. Bävningarna uppträder alltså inte proportionellt mot marklyftningen, utan reagerar i allt högre grad icke-linjärt på processerna i undergrunden. Av detta drar forskarna slutsatsen att ytterligare fysikaliska mekanismer spelar en avgörande roll.
Kaiser-effekten från bergmekaniken
En förklaringsmodell som länge använts är den så kallade Kaiser-effekten från bergmekaniken. Modellen beskriver hur material reagerar på upprepade belastningar och under vissa förhållanden "lagrar" tidigare spänningar. För regionens långsiktiga utveckling ger detta koncept fortfarande viktiga ledtrådar. Samtidigt visar GFZ:s studie att denna modell ensam inte räcker för att på ett precist sätt förklara dagens dynamik.
I stället bygger analysen på en utvidgad fysikalisk modell som även beaktar tidsberoende friktionsprocesser längs bergsförkastningar. Denna så kallade rate-and-state-modell gör det möjligt för forskarna att betydligt mer exakt återge den observerade accelerationen av jordbävningsaktiviteten och förklara de senaste årens utveckling på ett mer sammanhängande sätt.
Faser med många mindre skalv
Ett annat centralt fynd rör de så kallade skalvsvärmarna, det vill säga faser med många mindre skalv inom kort tid. Studien visar att dessa händelser inte hänger samman med marklyftningen i samma utsträckning som den långsiktiga trenden. Medan den generella seismicitetsutvecklingen korrelerar nära med lyftningen, tycks skalvsvärmar följa egna mekanismer.
Som möjlig orsak nämner forskarna inträngning av fluider, det vill säga gaser eller vätskor, i djupare berglager. Dessa processer kan kortvarigt förändra spänningsförhållandena i undergrunden och därigenom utlösa ökad jordbävningsaktivitet oberoende av den storskaliga lyftningen. Resultatet är ett tvådelat system: en långsiktig trend präglad av marklyftning och kortvariga händelser utlösta av fluidrörelser.
Campi Flegrei ett vulkaniskt riskområde
För regionen kring Neapel är dessa rön av stor betydelse. Campi Flegrei räknas som ett av Europas största vulkaniska riskområden, med en hög befolkningstäthet i omgivningen. En bättre förståelse av de bakomliggande processerna är därför avgörande för att realistiskt bedöma utvecklingen och på ett välgrundat sätt värdera riskerna.
GFZ:s studie visar att den komplexa dynamiken under Campi Flegrei i allt högre grad går att modellera. Även om många frågor fortfarande är öppna ger den en betydligt mer precis grund för att skilja långsiktiga trender från kortvariga händelser och bedöma regionens geologiska aktivitet på ett mer välgrundat sätt.
