Campi Flegrei: Identificate le sorgenti di pressione responsabili del sollevamento del suolo e dei terremoti
di Domenico Patanè, Graziella Barberi e Claudio Martino
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Dopo la fase di abbassamento del suolo successiva alla crisi bradisismica del 1982-1984, a partire dal 2005 la caldera dei Campi Flegrei ha ripreso un lento ma costante sollevamento, che oggi ha raggiunto i 140 cm (rispetto al 2005) nell’area del Rione Terra (Figura 1). Parallelamente, dal 2018 si è osservato un progressivo aumento sia nella frequenza sia nell’energia dei terremoti vulcano‑tettonici, con un’accelerazione netta a partire dal 2023 (Figura 1). Questa intensificazione sismica accompagna e, in parte, riflette le dinamiche di sollevamento del suolo. La maggior parte dei terremoti si concentra a profondità inferiori ai 3 km, specialmente sotto la zona Solfatara‑Pisciarelli e nell’area a nord di Pozzuoli. In mare aperto invece i terremoti risultano più profondi. Complessivamente, la distribuzione degli epicentri segue un andamento ellittico che ricalca la forma estesa della caldera ( Figura 2).
La letteratura vulcanologica sull’attuale fase di bradisismo offre interpretazioni diverse e talvolta contrastanti: alcuni studi attribuiscono l’attività in corso a intrusioni superficiali di magma, mentre altri la collegano principalmente a perturbazioni del sistema idrotermale, indotte dall’iniezione di gas magmatici provenienti da profondità maggiori (ca. 8 km).
Il presente contributo riguarda un recente lavoro di tomografia sismica dal titolo: “Seismic Images of Pressurized Sources and Fluid Migration Driving Uplift at the Campi Flegrei Caldera During 2020–2024”, finalizzato a ricostruire la struttura del sottosuolo nell’area centrale dei Campi Flegrei fino a 4–5 km di profondità. A tal fine sono stati analizzati i terremoti registrati tra il 2020 e il 2024 per ottenere “immagini” tridimensionali delle variazioni di velocità delle onde sismiche (in termini tecnici le onde P e le onde S), nonché del rapporto Vp/Vs. La tomografia sismica — ottenuta invertendo i tempi di arrivo delle onde sismiche — genera una “immagine” tridimensionale del sottosuolo che, in parole semplici, possiamo paragonare alla TAC (Tomografia Assiale Computerizzata) usata in medicina per diagnosticare alcune patologie nel corpo umano.
Ripetendo queste analisi tomografiche in momenti diversi e confrontandone i risultati è possibile evidenziare variazioni temporali delle proprietà fisiche del sottosuolo nell’area flegrea. Le velocità delle onde sismiche, infatti, cambiano se attraversano strati “compatti” o strati permeati da magma o in generale da fluidi. In questo modo, possiamo comprendere meglio nel tempo la sorgente responsabile (o le sorgenti) sia del sollevamento del suolo che della sismicità. Per i Campi Flegrei, il confronto tra le immagini tomografiche ottenute per i periodi 2020–2022 e 2023–giugno 2024 ha evidenziato variazioni significative nelle velocità delle onde sismiche, che potrebbero essere riconducibili a una modesta intrusione magmatica tra 3 e 4 km di profondità oppure a una pressurizzazione e migrazione dei fluidi sotterranei. Questi risultati hanno fornito indizi sulla sorgente principale responsabile sia del sollevamento del suolo sia dell’intensificazione dell’attività sismica.
Negli ultimi vent’anni, i Campi Flegrei sono stati oggetto di numerosi studi geofisici, geochimici, petrologici e mineralogici. Per caratterizzare la struttura profonda della caldera, sono stati condotti diversi studi tomografici, basati sulla propagazione delle onde sismiche, sia generate artificialmente (esperimento SERAPIS di sismica attiva del 2001) sia derivate da eventi naturali (tomografia passiva), utilizzando prevalentemente i terremoti verificatisi tra il 1982 e il 1984.
Il cospicuo numero di eventi sismici registrati negli ultimi anni dalla rete sismica dell’Osservatorio Vesuviano, insieme alla buona copertura delle stazioni, ha reso possibile la realizzazione di una nuova tomografia in velocità ad alta risoluzione. Il confronto tra le immagini tomografiche relative ai periodi 2020–2022 e gennaio 2023–giugno 2024 ha, inoltre, rivelato delle variazioni che sono state correlate con la dinamica interna della caldera, la quale sta ancora mostrando una rapida evoluzione come osservato negli ultimi nove mesi.
In particolare, dall’analisi tomografica nel tempo sono state individuate due distinte anomalie positive – ovvero incrementi localizzati delle velocità – circondate da aree in cui tali velocità risultano attenuate: la prima relativa alle velocità delle onde P (Vp) è localizzata a 3–4 km di profondità sotto Pozzuoli e nel mare antistante; la seconda, relativa alle velocità delle onde S (Vs), si trova a circa 2 km di profondità sotto l’area fumarolica Solfatara-Pisciarelli. Queste anomalie sono state interpretate come le sorgenti responsabili sia del sollevamento del suolo, sia dell’aumento della sismicità.
L’incremento della velocità Vp tra 3 e 4 km di profondità (Figura 2) può essere attribuito sia a una modesta intrusione magmatica (< 1 km³) arricchita di fluidi supercritici (gas o liquidi a temperature e pressioni superiori al loro punto critico), oppure a un accumulo di fluidi ad alta densità (ad es. acqua ad alta pressione o gas compressi), entrambi in grado di aumentare la velocità delle onde P rispetto alla roccia porosa circostante, dove invece diminuisce. Alcuni autori, che hanno studiato le deformazioni del suolo nel corso dell’attuale fase del bradisismo, ritengono che una modesta quantità di magma (0.06–0.22 km³) sia risalito da circa 6 km fino a 3,9 km sotto la caldera; tuttavia, la sua entità è troppo limitata per essere rilevata con la tomografia vista l’attuale distribuzione di stazioni sismiche. Inoltre, la presenza di fluidi supercritici nell’eventuale intrusione di magma non permette di individuare una chiara anomalia nel rapporto Vp/Vs, essendo tale rapporto sostanzialmente identico a quello già osservato a tali profondità.
Per quanto riguarda l’incremento osservato delle velocità Vs nel volume localizzato a circa 2 km di profondità e la diminuzione del rapporto Vp/Vs in quella regione (Figura 3), si ritiene che ciò rappresenti il risultato della migrazione dei fluidi dalla zona pressurizzata a 3–4 km di profondità verso est e a livelli più superficiali. In questo volume, l’elevata pressione e temperatura avrebbero progressivamente favorito la sostituzione dell’acqua liquida con brine (salamoie geotermiche) e vapore, influenzando il sistema idrotermale di alimentazione dell’area fumarolica Solfatara-Pisciarelli e determinando un incremento del degassamento. Contestualmente, la sovrappressione generata in questa regione e il conseguente trasferimento di stress promuovono la microfratturazione della roccia circostante, contribuendo all’aumento della sismicità.
A partire da maggio 2024 e in particolare dai primi mesi del 2025, l’incremento del numero di terremoti con magnitudo sempre più elevata (bollettini mensili e settimanali dell’Osservatorio Vesuviano e rapporto dell’Osservatorio Sismico Urbano-Campi Flegrei del marzo 2025), accompagnato da un significativo incremento della velocità di sollevamento, ha portato a integrare il presente studio tomografico. I risultati preliminari, ottenuti analizzando il periodo da luglio 2024 a marzo 2025, evidenziano nuove e significative variazioni di velocità nella struttura crostale superficiale dei Campi Flegrei, attualmente in fase di interpretazione, che confermano la veloce dinamica interna in atto.
Il sollevamento del suolo, l’attività sismica e le emissioni di gas rappresentano segnali chiave di processi sotterranei complessi, che risultano ancora solo parzialmente compresi. Sebbene la nuova tomografia offra un contributo significativo alla comprensione dell’attività in corso, resta fondamentale lo sviluppo di un modello unificato che integri in modo coerente dati geofisici, geodetici, geochimici e petrologici. Solo attraverso questa visione multidisciplinare sarà possibile interpretare con maggiore precisione l’evoluzione dei fenomeni in atto e migliorare la capacità di previsione del comportamento della caldera.