In den letzten Jahren haben die Phlegräischen Felder, ein bedeutender Vulkankomplex in der Nähe von Neapel, Italien, durch eine Zunahme seismischer Aktivitäten Aufsehen erregt. Diese Region, die sich unter einer Metropolregion mit etwa 900.000 Einwohnern erstreckt, hat kürzlich das stärkste registrierte Erdbeben seit langem erlebt, das eine Magnitude von 4,6 aufwies. Über diesen besorgniserregenden Trend hinaus zeigt sich auch eine signifikante Hebung des Bodens, die seit 2005 insgesamt etwa 1,4 Meter beträgt. Diese Entwicklungen haben Wissenschaftler dazu veranlasst, die vulkanischen Strukturen genauer zu untersuchen, um mögliche Risiken besser einschätzen zu können.
Ein internationales Forschungsteam, bestehend aus Wissenschaftlern des Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), der Universität Pisa und dem GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung in Potsdam, hat in einer aktuellen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth and Environment veröffentlicht wurde, bahnbrechende Erkenntnisse gewonnen. Die Analyse von Erdbeben aus den letzten zehn Jahren hat neue Einblicke in die Geometrie und Dynamik der seismischen Strukturen im Vulkankomplex ermöglicht. Dabei konnten Forscher langperiodische seismische Signale identifizieren, die auf das Vorhandensein von rissartigen Strukturen in einer Tiefe von etwa 3,5 Kilometern hindeuten. Diese Risse könnten eine Verbindung zwischen dem darunter liegenden Magma- und Gasreservoir und den oberflächennahen Fumarolen, den Dampfaustrittsstellen des Vulkans, darstellen.
Ein bemerkenswerter Aspekt der Forschung ist die Feststellung, dass die Resonanzfrequenz der identifizierten seismischen Signale über die Jahre hinweg konstant geblieben ist. Dies deutet darauf hin, dass die Deckschicht, die das magmatische Reservoir bedeckt, stabil ist und keine signifikanten Veränderungen in der Struktur stattgefunden haben. Diese Stabilität ist von großer Bedeutung für die Risikobewertung, da sie darauf hindeutet, dass trotz der fortwährenden Bodenhebung keine unmittelbaren Anzeichen für einen bevorstehenden Vulkanausbruch erkennbar sind.
Die Phlegräischen Felder sind eine geologisch komplexe Region, die von einer großen Calderastruktur geprägt ist. Die Auswirkungen der Erdbeben und der Bodenhebung sind auf die Entgasung von Magma und die Interaktionen zwischen magmatischen und hydrothermalen Flüssigkeiten zurückzuführen. Dennoch gibt es in der wissenschaftlichen Gemeinschaft unterschiedliche Ansichten über die genauen Mechanismen, die diesen Prozessen zugrunde liegen.
In der aktuellen Studie wurde erstmals der Nachweis von langperiodischen seismischen Signalen (VLP) in den Phlegräischen Feldern erbracht. Diese Signale haben eine Dauer von etwa 60 bis 90 Sekunden und eine dominierende Frequenz von etwa 0,11 Hertz. Sie wurden unterhalb der CO2-Emissionen in der Solfatara, einem Trockenmaar in Pozzuoli, westlich von Neapel, registriert. Die Forscher interpretieren diese VLP-Signale als Resonanz einer oder mehrerer mit Fluid gefüllter Risse, die die tiefen Deformationsquellen mit den Fumarolen an der Oberfläche verbinden. Diese dynamische Struktur ermöglicht die Entgasung und verdeutlicht die komplexen Wechselwirkungen zwischen aufsteigenden Flüssigkeiten, Oberflächenveränderungen und Resonanzprozessen.
Die Dimensionen der entdeckten rissartigen Struktur werden aufgrund der Resonanzfrequenz und der Lage eines darüber liegenden Clusters auf etwa 1000 Meter Länge, 650 Meter Breite und 0,35 Meter Höhe geschätzt. Die Stabilität der VLP-Wellenformen in den letzten Jahren lässt darauf schließen, dass die Geometrie und die Bedingungen der Resonanzquelle unverändert geblieben sind. Dies bedeutet, dass die Rissstrukturen wahrscheinlich nicht gewachsen sind, obwohl die Bodenhebung weiterhin stattfindet.
Die Ergebnisse dieser Studie sind von großer Bedeutung für das Verständnis der dynamischen Entwicklung des Vulkans und unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Forschungen, um die physikalischen Prozesse, die das System steuern, besser zu erfassen. Die Wissenschaftler betonen, dass die Entwicklung fortschrittlicher Analysetechniken für seismologische Daten entscheidend ist, um komplexe geophysikalische Phänomene wie Erdbeben und Vulkana
