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| Phlegräische Felder bei Neapel (Italien) - Campi Flegrei |
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Neue Erkenntnisse zur vulkanischen Struktur der Phlegräischen Felder
Nun hat ein internationales Team aus Forschenden des Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), der Universität Pisa (Italien) und des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung in Potsdam (Deutschland) vulkanisch-tektonische Erdbeben der letzten 10 Jahre in den Phlegräischen Feldern untersucht. Aus der Analyse der seismischen Wellenformen rekonstruierten die Forschenden die Geometrie der verschiedenen seismogenen Strukturen.
Unter anderem haben sie Ort, Tiefe und Orientierung zahlreicher Schwächezonen und die Mechanismen der Erdbeben-quellen bestimmt. Dabei bestätigen die aktuellen Ergebnisse für den Landbereich frühere Studien, liefern für den unter meerischen Bereich östlich von Bacoli jedoch auch neue Geometrien und Verwerfungsarten.
Erstmaliger Nachweis langperiodischer Signale und ihre Bedeutung
Die Studie liefert auch den ersten Nachweis von resonanzartigen Signalen mit sehr langer Periode (VLP) in den Phlegräischen Feldern: Die Forschenden berichten von mehr als einem Dutzend solcher VLPs mit einer Dauer von ~60-90 Sekunden und einer dominanten Frequenz von ~0,11 Hertz seit 2018. Die VLPs treten unterhalb der CO2-Emissionen in Solfatara auf, einem Trockenmaar im Stadtgebiet von Pozzuoli, westlich von Neapel.
VLP-Signale und Resonanzprozesse werden gelegentlich auch an anderen Vulkanen beobachtet, aber in den Phlegräischen Feldern wurden sie bisher noch nie nachgewiesen.
"Wir interpretieren die VLP-Signale als Resonanz einer oder mehrerer mit Fluid gefüllter Risse, welche die Verformungsquelle in der Tiefe mit den Fumarolen an der Oberfläche verbinden. Diese oszillierende, mit Gas gefüllte Struktur bietet einen Weg für die Entgasung, wobei es zu einer Wechselwirkung zwischen Flüssigkeitsaufstieg, flachem Aufbrechen und Resonanzprozessen kommt", sagt Giacomo Rapagnani, Erstautor der Studie und Doktorand an der Universität Pisa, der mit einem INGV-Stipendium gefördert wird.
Die Dimension der neu entdeckten Struktur wird von den Forschenden aufgrund der Resonanzfrequenz und der Lage eines darüber befindlichen Clusters ungefähr auf eine Länge von 1000 Meter, eine Breite von 650 Meter und eine Höhe von rund 0,35 Meter geschätzt.
Relevanz der Beobachtungen
Was bedeutet das? "Interessanterweise waren die VLP-Wellenformen und -Spektren in den letzten Jahren äusserst ähnlich. Dies deutet darauf hin, dass die Geometrie und die Bedingungen der Resonanzquelle recht stabil geblieben sind und wir keine Anzeichen für wesentliche Veränderungen der physikalischen Eigenschaften der Fluide sehen", sagt Dr. Simone Cesca, zweiter Autor und Wissenschaftler in der GFZ-Sektion "Erdbeben-und Vulkanphysik". "Die unveränderliche Resonanzfrequenz zeigt uns, dass die Rissstrukturen unter der Solfatara in den letzten Jahren wahrscheinlich nicht gewachsen sind, trotz stetiger Bodenhebung. Insofern haben wir bisher keine Hinweise auf einen unmittelbar bevorstehenden Ausbruch in der Solfatara."
"Diese Beobachtung unterstreicht die Relevanz der erzielten Ergebnisse für die Verfolgung der dynamischen Entwicklung des Vulkans, obwohl weitere Untersuchungen erforderlich sind, um die physikalischen Prozesse, die das System steuern, besser einzugrenzen", sagt Gilberto Saccorotti vom INGV.
"Diese Studie zeigt, wie wichtig die Entwicklung und Anwendung ausgefeilter Techniken zur Analyse seismologischer Daten für ein besseres Verständnis komplexer geophysikalischer Prozesse wie Erdbeben und Vulkanausbrüche ist. Nur wenn wir die Grenzen unserer Fähigkeit zur Analyse grosser Mengen heterogener Daten erweitern, können wir unser Verständnis dieser Phänomene verbessern und die damit verbundenen Risiken wirksamer mindern", sagt Francesco Grigoli von der Universität Pisa.
Hintergrund: GFZ-Messstationen im Bereich der Phlegräischen Felder
Das GFZ hat im Juni 2024 im Bereich der Phlegräischen Felder zur Verstärkung des lokalen Netzes in Zusammenarbeit mit dem Osservatorio Vesuviano des INGV neun SeismiQ/QuakeSaver Seismometer aufgebaut, die seither in Echtzeit Daten zu GEOFON senden und auch zur aktuellen Studie beigetragen haben.
Das GEOFON-Programm 0 ist Teil der MESI-Infrastruktur 0 des GFZ. Es besteht aus einem weltumspannenden seismischen Netzwerk (GE Netzwerk), einem seismologischen Datenzentrum (GEOFON_DC) und einem globalen Erdbebenüberwachungssystem (GEOFON EQinfo), GEOFON bietet seismische Echtzeit-Daten, Zugriff auf eigene und externe Daten in seinem Archiv sowie schnelle und weltweite Erdbebeninformationen.
GEOFON hat auch den Earthquake-Explorer 0 entwickelt zur schnellen und weltweiten Bereitstellung von Erdbeben-Informationen -sowohl zu aktuellen Erdbebenereignissen wie auch zu länger zurückliegenden Beben (bis August 2007).
Originalpublikation:
Rapagnani, G., Cesca, S., Saccorotti, G., Petersen, G., Dahm, T., Bianco, F., Grigoli, F., 2025. Coupled earthquakes and resonance processes during the uplift of Campi Flegrei caldera. Commun Earth Environ 6, 607 (2025).
https://doi.org/10.1038/s43247-025-02604-7 0
| Quelle: Text GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung in Potsdam , 25. August 2025 |
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