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Bradisismo, cosa succede nei Campi Flegrei? Intervista al professor Giuseppe De Natale

Con l’evolversi del bradisismo in area flegrea con una sismicità che  è aumentata  ed il livello del suolo che ha raggiunto e superato i livelli del 1984, ho ritenuto di interpellare il professore De Natale,  già direttore dell’ Osservatorio Vesuviano “Ingv sede di Napoli”,  e dirigente di ricerca del medesimo Istituto,  ponendogli alcune domande (Pierluigi Musto)

Da circa un mese abbiamo raggiunto il livello massimo di sollevamento del suolo di Pozzuoli rispetto all’ ultima inversione del bradisismo iniziata presumibilmente negli anni 50: si può dire che è iniziata una nuova fase?

“Innanzitutto tengo a precisare che quanto dirò non rappresenta in alcun modo la posizione ufficiale dell’Istituto in cui lavoro, ma si basa sulla mia esperienza pluridecennale in vulcanologia, e particolarmente nello studio del bradisisma flegreo. Non credo si possa affermare che sia iniziata una nuova fase, perché in realtà continua un processo iniziato nei primi anni del 2000, anche con la stessa velocità di incremento dei fenomeni. È vero però che oggi, avendo superato il livello di picco del suolo raggiunto precedentemente nel 1984, poiché tale livello è direttamente indicativo del livello di sforzo nelle rocce superficiali, ciò vuol dire che stiamo sperimentando livelli di sforzo (o, per essere più chiari, di sovrapressione) nelle rocce flegree mai sperimentati dopo il 1538 (eruzione di Monte Nuovo). Il problema è che le rocce non possono sostenere tale sforzo oltre un certo limite, raggiunto il quale il sistema collasserebbe e quindi ci sarebbe un’eruzione (Kilburn ed al., 2017). L’eruzione – almeno inizialmente – sarebbe di tipo freatico, se come riteniamo non ci sia attualmente magma intruso a profondità molto superficiali. Il continuo aumento del livello di sforzo nel sistema è peraltro ben testimoniato dal continuo incremento, in frequenza e magnitudo, della sismicità, cosa che prevedemmo con precisione fin dal 2017 (Kilburn ed al., 2017; Troise ed al., 2018)”.

A suo parere quali sono le cause che stanno provocando questo sollevamento considerando che esso è ben diverso rispetto alle crisi del ‘69-‘70 ed ‘82-‘84? Si possono fare ipotesi sulle differenze tra le tre diverse fasi?

“Prima di tutto, è bene sgombrare il campo da alcune affermazioni fisicamente errate che circolano sui media, probabilmente per errata comprensione delle parole di alcuni vulcanologi da parte dei media stessi. Si afferma: c’è un flusso di gas che proviene dal serbatoio magmatico a 7-8 km, che deforma le rocce, e questa deformazione genera la pressione e quindi la sismicità. Ecco, questa è una versione deformata ed errata di quanto da anni proprio il nostro gruppo di ricerca afferma sulle maggiori riviste scientifiche. È vero infatti che secondo noi dal 2005 ad oggi non ci sono state intrusioni magmatiche, e che è il forte degassamento dalla camera magmatica profonda (7-8 km) a generare il bradisisma (Troise ed al., 2018). Ma il meccanismo è il riscaldamento degli acquiferi da parte di questi fluidi, caldi perché provenienti da livelli profondi con temperature maggiori, che fa dilatare l’acqua contenuta nelle rocce, causando un forte aumento di pressione: questa pressione genera sia il sollevamento del suolo che la sismicità. In altre parole, nei processi fisici è la forza (pressione) che genera il movimento (deformazione del suolo) e non certo il contrario. Banalizzando come riportano i media, si viola in pratica il principio di causa-effetto; inoltre, spiegando in questo modo errato, sembra quasi che tutto sia normale e non vi siano problemi. Al contrario, il problema è la causa, per ora ancora incognita, del degassamento che riscalda fortemente il sistema generando grandi pressioni; e comunque la pressione stessa, in continuo aumento, che prima o poi potrebbe superare il limite di resistenza delle rocce come si è detto. La crisi 1982-1984 fu, al contrario, quasi certamente pilotata da un’intrusione di magma, dalla camera profonda fino ad una profondità di circa 3 km (noi abbiamo pubblicato le tesi a supporto di questo scenario in Troise ed al., 2018, ma credo che praticamente tutta la comunità scientifica oggi concordi). Abbiamo, nello stesso lavoro, anche calcolato la quantità di magma intruso, che risulta essere di poco meno di 0.02 km3, ossia lo stesso volume eruttato nel 1538. Anche quell’episodio di intrusione magmatica fu comunque accompagnato (e dunque amplificato) dal forte riscaldamento degli acquiferi superficiali, che con il loro aumento di pressione causarono la parte di sollevamento (circa la metà) poi recuperata durante la deflazione nel periodo 1985-2005. Un elemento importante che distingue i due episodi, oltre al minor tasso di deformazione attuale, è il rapporto tra i gas principali nelle emissioni fumaroliche: nel 1982-1984 il rapporto tra anidride carbonica (uno dei gas magmatici più volatili) ed acqua era molto basso, segno che il magma che lo produceva era molto superficiale (3 km); oggi, è molto alto ed in continuo aumento, segno che il degassamento proviene da magma profondo (che è più ricco in anidride carbonica perché risiede a profondità caratterizzate da maggiore pressione)”.

Si conosce la natura del sottosuolo flegreo e a che profondità sarebbe ubicata la camera magmatica?

“Si, la camera magmatica principale, come hanno indicato le indagini di tomografia sismica del 2001, è a circa 7-8 km di profondità (Zollo ed al., 2008). Sembra peraltro che tale serbatoio, in forma di strato sottile (dello spessore di circa 1.5 km) possa essere localizzato sotto l’intera Piana Campana, con profondità leggermente variabili (più profondo sotto il Vesuvio, più superficiale sotto Ischia)”.

L’ intrusione magmatica dal profondo che avrebbe pilotato la crisi dell’82-84 e che già allora era collocata a circa 3 Km di profondità quando sarebbe avvenuta? Quali sarebbero stati i segnali in superficie del movimento del magma dal basso fino a tale profondità? Cosa è successo negli ultimi anni a questa camera magmatica?

“Durante la crisi degli anni ’80, la vulcanologia moderna in Italia (ma anche nel resto del Mondo) era agli albori, e attraverso i semplici modelli dell’epoca si dava per scontato che un fenomeno come il bradisisma dovesse essere prodotto da magma superficiale. In quel periodo iniziammo a capire che i fenomeni di bradisisma, che raramente sfociavano in eruzioni a breve termine, potevano essere causati anche dal semplice aumento di pressione negli acquiferi causato dal loro riscaldamento, anche senza un contributo diretto del magma (De Natale ed al., 1991). Dopo le indagini tomografiche del 2001, che non rilevarono magma fuso a bassa profondità, quasi tutti i vulcanologi si convertirono all’ipotesi ‘non magmatica’. Poi, in un nostro lavoro fondamentale del 2018 (Troise et al., 2018), il nostro gruppo di ricerca dimostrò che nel bradisisma degli anni ’80 ci furono entrambi i processi: intrusione magmatica superficiale e riscaldamento degli acquiferi. Il motivo per cui il magma superficiale non fu rilevato nelle indagini tomografiche del 2001, a nostro avviso dipende dal fatto che, essendo un’intrusione in forma di strato sottile (con grande superficie esposta rispetto al volume) si era già raffreddata e solidificata. I nostri calcoli con modelli termici confermavano questa ipotesi, indicando tempi di raffreddamento inferiori ai 20 anni; infatti, in un nostro lavoro del 1992, avevamo trovato evidenza di un serbatoio magmatico superficiale (Ferrucci ed al., 1992). È vero che, a quell’epoca, non si rilevarono chiari segnali sismici di intrusione magmatica: questi potevano in teoria essere stati segnali sismici a bassissima frequenza, tipici del transito di grandi masse magmatiche nelle fratture verso la superficie. In gergo vulcanologico tali segnali, scoperti alla fine degli anni ’80 nei vulcani effusivi come le Hawaai ed altri, si chiamano VLP (Very Long Period). Ma, a quell’epoca, la strumentazione sismica era a corto periodo, e verosimilmente non in grado di rilevare quei segnali, se anche ci fossero stati”.

Può indicarci quali, a suo parere sono i fattori che influenzano la sismicità in area flegrea?

“Essenzialmente il livello di sforzo nelle rocce superficiali. È importante capire che la sismicità usuale, di tipo vulcano-tettonico, non può avvenire in quest’area a profondità maggiori di circa 3 km (nel Golfo di Pozzuoli un po’ di più), perché le rocce sono estremamente calde, e quindi duttili (non si fratturano) oltre tali profondità. C’è però anche una componente che dipende dalla velocità di incremento dello sforzo interno (testimoniato dalla velocità di sollevamento del suolo): maggiore è il tasso di sforzo, maggiore è la sismicità. Questa associazione si notò fin dal bradisisma 1982-1984”.

Più volte si è detto che la magnitudo massima attesa nell’area sarebbe di circa 4.5 (la Bianco recentemente ha spostato questo limite a circa 5), sismi di questa intensità possono provocare danni alle abitazioni? In caso di epicentro nel golfo è possibile uno tsunami? Si è nelle condizioni per valutarne l’incidenza sul territorio flegreo? Ci sarebbe il tempo per difenderci da questa eventualità?

“Premesso che sono soltanto congetture, basate sull’osservazione che nel 1982-1984 le magnitudo massime furono solo leggermente superiori a 4.0, è vero però che la limitata profondità dello strato sismogenico (3 km), dovuta come si è detto all’altissimo gradiente termico, pone un limite alla massima magnitudo possibile, che tentativamente si può anche considerare intorno a 4.5-5. Terremoti di magnitudo 4.5-5, specie se molto superficiali come questi, possono certamente causare danni anche importanti alle abitazioni: si pensi al terremoto di Casamicciola, di magnitudo 4.0. E’ anche vero che la magnitudo è un parametro molto qualitativo, per cui una differenza di 0.5 può non essere significativa. Dobbiamo però affermare con forza che nell’area bisogna assolutamente verificare attentamente la vulnerabilità degli edifici, perché edifici fatiscenti possono avere comunque danni ingenti, fino al collasso, anche con magnitudo molto basse. Il nostro gruppo di ricerca lo afferma (ed ha avvisato chi di dovere) fin dal 2017, avvertendo che la sismicità sarebbe significativamente aumentata, in frequenza e magnitudo, avvicinandosi alla soglia di sollevamento del suolo del 1984. Ora l’abbiamo superata, e la sismicità non potrà che aumentare ancora.  Non ritengo invece che terremoti di tale magnitudo possano causare tsunami; potrebbe farlo invece un’eruzione in mare, che però è altamente improbabile”.

Quali, a suo parere, possono essere gli scenari futuri?

“A questa domanda è estremamente difficile rispondere. Come ho detto, credo che purtroppo la fase attuale, avendo superato il livello di sforzo nelle rocce flegree del 1984, apra scenari del tutto incogniti: stiamo sperimentando livelli di sforzo nel sottosuolo mai raggiunti negli ultimi secoli, e non conosciamo con precisione il limite di resistenza delle rocce flegree. Potrebbe confortarci il fatto che, secondo le ricostruzioni storiche, prima dell’eruzione del 1538 ci sarebbero stati almeno 17 metri di sollevamento; ma date le enormi incertezze insite in tale ricostruzione e nelle sue implicazioni, certamente non possiamo basarci su questo”.

Un’ultima domanda: è noto che non è possibile prevedere i terremoti ma che è possibile prevedere le eruzioni vulcaniche, nei Campi Flegrei si può avere il tempo adeguato prima di un eventuale allarme per imminente eruzione?

“Nel rispondere a questa domanda, voglio precisare che non è mia intenzione contraddire o in qualche modo criticare i piani di emergenza per i nostri vulcani, che prevedono, dopo il passaggio all’allerta rosso, che l’evacuazione completa della zona rossa debba avvenire entro 72 ore (3 giorni). Premesso quindi che giudico in maniera molto positiva che si siano predisposti dei piani di emergenza molto accurati, poiché questi prevedono correttamente che essi debbano essere aggiornati basandosi sull’evoluzione delle ricerche vulcanologiche (in quanto la vulcanologia è una scienza giovane, in continua evoluzione), c’è spazio per ulteriori considerazioni scientifiche. Proprio a questo proposito ho pubblicato recentemente, con alcuni miei colleghi e su invito dell’European Geoscience Union, un lavoro scientifico che fa il punto proprio sullo stato attuale della previsione delle eruzioni vulcaniche, ed inoltre suggerisce anche dei miglioramenti significativi agli attuali piani di emergenza, specialmente considerando lo stato di attività dell’area flegrea (De Natale ed al., 2020). In breve, le osservazioni condotte negli ultimi decenni in tutto il Mondo indicano che la previsione dei fenomeni eruttivi ha avuto successo in circa il 20% soltanto dei casi. Aggiungo che nell’area flegrea, in cui da decenni avvengono tutti i tipici precursori di eruzioni: sismicità, sollevamento del suolo, variazioni chimiche nei fluidi emessi, probabilmente la situazione è tra le più complesse. Nel nostro lavoro indichiamo quella che a nostro avviso è l’unica strada per mitigare sostanzialmente il rischio vulcanico nelle nostre aree: diminuire la residenzialità (spostandola in buona parte anche appena al di fuori delle zone rosse), ben prima di un qualunque allarme, restituendo queste aree alla loro vocazione originaria: turismo, cultura, attività economiche compatibili con il territorio. Questo diminuirebbe drasticamente il rischio, aumenterebbe la resilienza, e genererebbe grande ricchezza per questi territori, da sempre tra i più desiderabili al Mondo. D’altra parte, per rispondere ancor più precisamente alla domanda, ricordo che alcuni colleghi vulcanologi, in una pubblicazione scientifica autorevole (Selva ed al., 2012), pubblicarono le probabilità retrospettive di eruzione, calcolate dal 1981 al 2009 con una metodologia statistica molto sofisticata, basata in pratica sul giudizio mediato di una quarantina di vulcanologi italiani che parteciparono a quella che si chiama ‘elicitazione di esperti’. Io non partecipai, benchè invitato, a quella ‘elicitazione’ sulla quale si basò poi il metodo statistico, perché non lo ritenni scientificamente opportuno (ed anche per questo posso parlarne oggi in maniera distaccata). In ogni caso, il metodo calcolò tra l’altro, per l’Agosto del 1983, una probabilità di eruzione ai Campi Flegrei, entro un mese da quel momento, del 36%. Ovviamente, il 36% di probabilità di eruzione entro un mese è un valore molto grande in termini di rischio, ma per un’area a più alta esposizione che contiene 600.000 persone anche una probabilità dell’1% o molto meno lo sarebbe. Questi numeri ci fanno capire l’oggettiva difficoltà del problema della previsione delle eruzioni. Oggi, rispetto a quel periodo, registriamo un più basso tasso di sollevamento, che però dura da 17 anni contro meno di tre della crisi 1982-1984; un livello del suolo più alto (che indica un livello di sforzo nelle rocce flegree più alto che allora), e rapporti geochimici nelle emissioni gassose diversi, ma comunque con marcati trend di variazione nel tempo. Non volendo essere frainteso, sottolineo che personalmente sono convinto che oggi non ci sia magma superficiale e dunque che, se non cambiano considerevolmente i dati osservabili, un’eruzione (almeno magmatica) sia molto improbabile in tempi brevi; però è chiaro che la situazione in quest’area richiede un’attenta e continua riflessione per adottare tutte le misure di mitigazione del rischio più razionali, con celerità. Non si può puntare tutto esclusivamente su una eventuale previsione ‘esatta’ dell’eruzione, magari pochi giorni prima”.

Riferimenti bibliografici nella letteratura scientifica

De Natale, G., Pingue, F., Allard, P. e Zollo, A. Geophysical and geochemical modeling of the Campi Flegrei caldera. Journ. Volc. Geoth. Res., 48, 1991.

De Natale, G., Troise, C., and Somma, R. Invited perspectives: The volcanoes of Naples: how can the highest volcanic risk in the world be effectively mitigated?, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 20, 2037–2053, https://doi.org/10.5194/nhess-20-2037-2020, 2020.

Ferrucci, F., Hirn, A., De Natale, G., Virieux, J. e Mirabile, L. P-SV conversions at a shallow boundary beneath Campi Flegrei caldera (Italy): evidence for the magma chamber boundaries. Journ. Geophys. Res., 97, B11, 15351-15359, 1992.

Kilburn, C. R. J.; De Natale, G; Carlino, S. Progressive approach to eruption at Campi Flegrei caldera in Southern Italy, Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms15312, 2017.

Selva, J., Marzocchi, W., Papale, P. et al. Operational eruption forecasting at high-risk volcanoes: the case of Campi Flegrei, Naples. J Appl. Volcanol. 1, 5,2012, https://doi.org/10.1186/2191-5040-1-5

Troise, C., De Natale, G., Schiavone, R., Somma, R., & Moretti, R. The Campi Flegrei caldera unrest: Discriminating magma intrusions from hydrothermal effects and implications for possible evolution. Earth-Science Reviews, 188, 108-122, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.11.007, 2019.

Zollo, A., Maercklin, N., Vassallo, M., Dello Iacono, D., Virieux, J., and Gasparini, P. (2008), Seismic reflections reveal a massive melt layer feeding Campi Flegrei caldera, Geophys. Res. Lett., 35, L12306, doi:10.1029/2008GL034242.

Desidero ringraziare pubblicamente il professor De Natale per le risposte fornite e per aver arricchito questa intervista con una adeguata bibliografia scientifica rendendo questo contributo ricco di informazioni e risorse (l’autore dell’articolo).

Pierluigi Musto
Pierluigi Musto nasce a Napoli il 27 luglio1962, dopo il diploma di maturità al liceo scientifico si laurea in Scienze Geologiche e si abilita alla professione di Geologo. Si abilita all’insegnamento in Matematica alle scuole medie e in Geografia per gli istituti tecnici. Dal 2007 è docente in ruolo in matematica e scienze nella provincia di Napoli. E’ autore del sito www.campiflegrei.eu Da numerosi anni si interessa della promozione del territorio flegreo collaborando tra l’altro nell’organizzazione dell’evento ricorrente “Malazè”. Collabora con numerose associazioni locali nella didattica e divulgazione della geologia dei Campi Flegrei.
http://www.campiflegrei.eu

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