Учени от Станфорд установяват, че земетресенията в италианската калдера Кампи Флегрей не се дължат на движение на магма, както доскоро се смяташе, а на налягане от подземни води. Управлението на водния поток може да намали сеизмичния риск в региона.
От 2022 г. насам Южна Италия е разтърсвана от все по-силни трусове, заплашващи стотици хиляди хора в този вулканичен район. Почвата се издига и спада, а властите обмислят евакуации. Новите изследвания обаче показват, че ако се управлява притокът на повърхностни води и се намалят нивата на подпочвени води, може да се ограничи напрежението в геотермалния резервоар и да се предотвратят бъдещи трусове.
С помощта на подземно сканиране и лабораторни експерименти, учените доказват, че когато водата и парата под земята се натрупат и не могат да се освобосят, налягането може да предизвика земетресения, когато повърхностният слой, се запечата, разкъсвайки твърдата горна скала. Това се случва както в началото на 80-те години, така и през последните 15 години.
Новото изследване, публикувано в Science Advances, оборва досегашната хипотеза, че магмата е основният причинител на земетресенията в района.
Учените от Станфорд и Университета в Неапол анализират прилики между двете основни фази на активност – 1982-1984 г. и 2011-2024 г. Установяват, че трусовете са съпроводени от издигане на земята, пукащи звуци и възможни парни експлозии, предизвикани от мигновено превръщане на водата в пара при земетресенията.
"За да се справим с проблема, можем да управляваме повърхностното оттичане и водния поток или дори да намалим налягането чрез изтегляне на води от кладенците", заявява старшият автор на изследването Тициана Ванорио (Tiziana Vanorio), доцент по науки за Земята и планетите в Станфорд.
Вулканичната област Кампи Флегрей се намира под град Поцуоли, на снимката от 2018 г. Бързото издигане през 80-те години на миналия век е довело до това, че пристанището на града е останало твърде плитко за акостиране. Кредит: Kurt Hickman
Калдерата се намира под град Поцуоли, западно от Неапол и Везувий. По време на активността в 80-те години земята се издига с над 2 метра, пристанището на Поцуоли става прекалено плитко, а 40 000 души са евакуирани след множество трусове. Оттогава районът е под постоянно наблюдение.
На снимки от 2016 и 2024 г. се вижда как малък естествен извор се превръща в огромен воден басейн – доказателство за засилената хидродинамична активност в Кампи Флегрей след земетресенията.
Снимки, направени от противоположни гледни точки, на 180 градуса една от друга. От малък естествен извор през 2016 г., вляво, до широк, запълнен с вода басейн през 2024 г., тази последователност улавя постоянното увеличаване на дебита на геотермалната система след сеизмичната активност - ясно визуално доказателство за засилване на хидродинамичната активност в Кампи Флегрей. Към 2024 г. дървените стълбове на оградата са потопени под водата. Кредит: от ляво на дясно: Alessandro Gandolfi, Tiziana Vanorio
Проф. Тициана Ванорио (Tiziana Vanorio), ръководител на изследването, родом от Поцуоли, споделя, че нейното участие в проекта е лична мисия. Според нея, управлението на водите може не само да ограничи щетите, но и да предотврати бъдещи събития – нещо, което досега се смята за невъзможно.
Земя, която "диша"
Кампи Флегрей е широка 13 километра калдера, образувана след гигантски изригвания преди 39 000 и 15 000 години. Земята там постоянно "диша" – редува се издигане и спадане, дори без изригване. След активността през 80-те години почвата потъва с около метър, а днес отново се надига – сигнал, че природата продължава своя цикъл.
За да настъпи слягане, от земните недра трябва да се освободи маса, която може да включва магма, вода, пари и въглероден диоксид.
Жителите на Поцуоли отбелязват начина, по който калдерата "диша", отделяйки изпарения.
Еволюция във времето на земетресенията във вулканичния район Кампи Флегрей от 2015 г. насам. На повърхността епицентровете на земетресенията първоначално се струпват около извора Поцуоли-Пищарели, където в крайна сметка се натрупва вода надолу по течението. С течение на времето земетресенията се разпростират, за да обхванат все по-широка кръгова зона в рамките на хидроложкия водосбор, отразявайки експерименти по физика на скалите и почвата от средата на 20-ти век, при които водата от точков източник се разпространява в приблизително сферичен модел. Данните са от Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). Кредит: Tiziana Vanorio и INGV
В миналото издигането във вулканичните райони се е смятало за свързано с процесите на запълване с магма, което предполага, че магмата и/или нейните газове са основните двигатели на деформациите и след това на земетресенията - но според резултатите от проучването това може да не е винаги така. Макар че някои изследователи са започнали да проучват връзката между валежите и сеизмичността през последното десетилетие, проучването изяснява, че не самите валежи, а по-скоро налягането, произтичащо от бавното, но постоянно натрупване на вода в затворен резервоар, води до разкъсване - и съответно до трусове, посочва Ванорио.
"Знаем, че годишните вариации на валежите се увеличават през последните 24 години, така че това, което трябва да се следи, е нивото на подземните води, които се натрупват в подпочвените слоеве, или осигуряването на директно насочване на водния отток", допълва Ванорио.
Затворена система
Една от забележителните характеристики на Кампи Флегрей е влакнестият характер на скалата в горната част на геотермалния резервоар. Влакнестите материали се използват в инженерството за структурно укрепване, тъй като могат да се деформират, без да се разрушават веднага. Те могат да натрупват напрежение, което във вулканичната система може евентуално да се освободи чрез внезапно изригване на прегрята вода, пара и вулканична пепел.
Изследователите проучват 24-годишните модели на валежите, посоките на подземните водни потоци и процеса на запечатване на горната скала, за да разберат захранването на геотермалния резервоар и натрупването на налягане в него. В Лабораторията по физика на скалите и геоматериали на Ванорио те демонстрират как пукнатините в покриващата скала се запечатват чрез взаимодействието на скалните минерали с хидротермалната вода и пара.
Снимки на геотермален кладенец, разположен в района, където подземните води се оттичат към Поцуоли. Те показват ясно покачване на нивата на налягането на водата между 2018 г. (вляво) и 2024 г. Кредит: от ляво на дясно: Terme di Agnano, Tiziana Vanorio
За да проверят характеристиките на покриващата скала, авторите на изследването провеждат експерименти с помощта на хидротермален съд, който функционира като инструмент, познат на много италианци: кафеварка за еспресо. Те напълнили долната камера със солен разтвор, а горната - с вулканична пепел и натрошени скали, характерни за Кампи Флегрей, след което нагряли съда до температурата, установена в геотермалния резервоар. В рамките на един ден се образуват минерални влакна, а пукнатините в скалния слой бързо се запечатват чрез циментиране.
Така се създава затворена система, която позволява налягането на течността да се увеличава, докато не разпука околната скала. Пукнатините от земетресенията предизвикват внезапно спадане на налягането на течността, тъй като течната вода се превръща в пара и излиза навън. "Това предизвиква експлозивни взривове и бумтящи звуци, характерни за района", казва Ванорио.
Изследователите прилагат множество експерименти, за да разкрият как Кампи Флегрей функционира като затворена система, включително томография на земните недра, използвайки записи от земетресения, за да се конструират изображения на земните недра, които могат да бъдат анализирани като компютърна томография.
Анализите на томографията заедно с местоположението и обхвата на земетресенията допринесоха за теорията на изследователите, че повтарящите се трусове може да не се дължат на доливане на магма или на отделяне на газове от системата.
Справка: “The recurrence of geophysical manifestations at the Campi Flegrei caldera” by Tiziana Vanorio, Davide Geremia, Grazia De Landro and Tianyang Guo, 2 May 2025, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adt2067
Източник: Scientists May Have Found a Way To Stop Italy’s Awakening Supervolcano, Danielle Torrent Tucker, Stanford University
Още по темата
Човекът
Изригването на супервулкана Тоба пропъжда хората от Африка по "синята магистрала"
Земята
Амбициозен план: Пробиване на магмена камера на вулкан (видео)
Земята
Супервулкани предизвикват катастрофални събития в Европа на всеки 10 000 до 15 000 години
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици
dolivo
Учени възпроизвеждат сияйното египетско синьо, озарявало гробниците на фараоните
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията