Precursori geochimici dei cambiamenti del sistema magmatico della caldera dei Campi Flegrei

Prima di un eruzione vulcanica, il magma deve intrudersi nelle rocce solide che formano il basamento del vulcano. Tale ascesa, accompagnata dal liberarsi di fluidi dal magma, crea una situazione di instabilità che si manifesta attraverso l'insorgere di un serie di fenomenologie quali: l'aumento nella frequenza e/o intensità dei terremoti localizzati al di sotto dell'apparato, l'insorgere di tremore vulcanico, il sollevamento del suolo, l'apertura di fratture, l'aumento dell'attività fumarolica e/o dei flussi legati ai plumes, cambiamenti composizionali dei fluidi dovuti all'aumento della componente magmatica, l'insorgere di attività esplosiva freatica ecc. Tali cambiamenti sono rilevabili, talvolta quantificabili, tramite specifiche misure geofisiche e geochimiche ripetute nel tempo con strumentazione automatica e/o mediante campagne periodiche. Nel loro complesso tali misurazioni verranno qui di seguito riferite come l' osservato. L'osservato ha spesso coinciso con il verificarsi di eruzioni in vulcani a condotto aperto quali l'Etna o Stromboli. La disponibilità di numerosi eventi eruttivi 'osservati' ha permesso in questi casi lo sviluppo di modelli previsionali basati su quelle variazioni dell'osservato che hanno sistematicamente o frequentemente preceduto le eruzioni e accompagnato la fine degli eventi. Inoltre in vulcani a condotto aperto sono possibili misure relativamente accurate dei flussi dei fluidi magmatici associati ai plumes, misure basate sulla determinazione spettroscopica della SO2. Tali misure, insieme alla determinazione in continuo dei rapporti fra i principali componenti (CO2, SO2, HCl ecc.) hanno fortemente aumentato le possibilità di prevedere l'evoluzione delle eruzioni. La situazione è assai più complessa per vulcani quiescenti come i Campi Flegrei, Vesuvio, Vulcano ed Ischia dove nessuna eruzione è stata al momento osservata con adeguate misurazioni geofisiche e geochimiche. Inoltre in questi vulcani la determinazione delle quantità di fluidi magmatici emessi e della loro evoluzione temporale è complicata dalla presenza di sistemi idrotermali dove le componenti acide vengono disciolte dal liquido e che agiscono da 'buffer' per le altre specie gassose. In questi sistemi i modelli previsionali di episodi di unrest vulcanico si basano necessariamente sul confronto fra l'osservato e: (i) le variazioni attese sulla base di modelli concettuali; (ii) le variazioni simulate sulla base di modelli fisico-matematici del processo di risalita di fusi e/o fluidi magmatici; (iii) le variazioni macroscopiche che hanno preceduto le eruzioni del passato come dedotte da documenti storici; (iv) le variazioni osservate ad altri vulcani del mondo prima di una eruzione, (v) i risultati di studi petrologici/mineralogici sui prodotti eruttati per derivarne informazioni e parametri sui plumbing systems e sulle cinematiche di intrusione dei magmi nelle eruzioni passate. In ogni caso l'elevato grado di indeterminatezza impone l'utilizzo di metodi statistici per una valutazione probabilistica del verificarsi di una eruzione. Fra i vulcani quiescenti, i Campi Flegrei e Vulcano sono quelli che hanno mostrato in tempi recenti chiari segni di una possibile riattivazione. La caldera dei Campi Flegrei ha avuto negli ultimi 60 anni 3 momenti di forte criticità caratterizzati da innalzamento del terreno e, gli ultimi 2, da crisi sismiche (negli anni 50, alla fine degli anni 60 e agli inizi degli anni '80). La possibilità che la subsidenza che ha seguito la crisi del 1982-84 indichi la fine dell' unrest iniziato 30 anni prima sembra ora contraddetta dal fatto che dopo 20 anni, dal 2005, il terreno ha iniziato ad innalzarsi con continuità, anche se al momento con basse velocità. Inoltre, in quest'ultimo periodo, sciami di terremoti di piccola magnitudo sono diventati più frequenti e sono state osservate forti variazioni composizionali delle fumarole come chiaramente indica l'aumento nella proporzione della componente magmatica emessa dal sistema. E' importante ricordare che l'ultima eruzione ai Campi Flegrei (Monte Nuovo, 1538) ha avuto segnali premonitori almeno 70 anni prima dell'evento (Guidoboni and Ciuccarelli., 2011). Analogamente Vulcano, a partire dalla fine degli anni 70, è stato soggetto a numerose crisi simili, anche se a scala più localizzata di quanto osservato ai Campi Flegrei, caratterizzate da aumento della frazione magmatica delle fumarole accompagnata da sequenze sismiche e deformazioni localizzate nell'area del cratere della Fossa. Considerato l'elevato rischio connesso a questi vulcani ed in particolare che a causa dell’atteso carattere esplosivo e della forte urbanizzazione dell’area, il verificarsi di un' eruzione ai Campi Flegrei rappresenterebbe una catastrofe di dimensioni paragonabili o superiori a quelle associate ai principali eventi naturali devastanti degli ultimi decenni nel territorio nazionale, l'obiettivo generale del progetto è il miglioramento dei modelli previsionali per i vulcani in stato di quiescenza. In particolare, almeno nel corso del primo anno, il progetto si concentrerà sui vulcani Campi Flegrei e Vulcano.