Bradisismo: “L’acqua piovana sotto Pozzuoli è responsabile di oltre il 20% del sollevamento”

Nuovo studio sui Campi Flegrei. La ricerca dal titolo “Rainwater accumulation model related to tectono-stratigraphic assessment for bradyseism at Campi Flegrei” introduce una nuova prospettiva attraverso una ricostruzione dettagliata dell’architettura stratigrafico-tettonica dell’area dei Campi Flegrei, che consente l’identificazione dei controlli strutturali sulla sismicità, sulla deformazione e sulla migrazione dei fluidi, nonché sul ruolo dell’acqua meteorica.

Lo studio: acqua piovana e sollevamento

Lo studio analizza la sismicità al di sotto dell’area di Pozzuoli-Solfatara che si verifica a profondità inferiori, in prossimità della sommità di un’anticlinale, mentre i terremoti più profondi nella baia di Pozzuoli si verificano in ambienti sinclinali.

L’anticlinale al di sotto di Pozzuoli facilita la pressurizzazione dei fluidi idrotermali in due serbatoi principali al di sotto di due unità relativamente impermeabili. Il serbatoio superficiale, denominato Unità C, si trova a una profondità di circa 1-2 km e funge da serbatoio per l’infiltrazione di acqua meteorica. Il serbatoio più profondo, denominato Unità A, si trova a una profondità di circa 2 e 4-4.5 km, dove si accumulano i fluidi magmatici generati dalla seconda ebollizione del magma sottostante. 

Un’unità impermeabile di sedimenti marini, denominata Unità B, si trova a circa 2 km di profondità e separa le Unità A e C. Il serbatoio superficiale è delimitato superiormente da un’unità relativamente impermeabile costituita principalmente da depositi piroclastici. I ricercatori hanno sviluppato un modello idrogeologico semplificato utilizzando dati pluviometrici risalenti al 1950 per valutare il ruolo dell’acqua meteorica nel bradisismo. 

Correlazione tra acqua e deformazione del suolo

I ricercatori hanno trovato una forte correlazione tra l’infiltrazione idrica nel sottosuolo e la deformazione verticale del terreno osservata alla stazione RITE di Pozzuoli, che corrisponde alla cresta dell’anticlinale. “I nostri risultati suggeriscono che l’acqua meteorica contribuisce a fluttuazioni interannuali del sollevamento fino a circa 5 cm e rappresenta oltre il 20% del sollevamento totale registrato tra il 2005 e il 2025”.

Studi hanno evidenziato che la sismicità potrebbe essere influenzata dalla ricarica delle falde acquifere, con effetti poroelastici che riducono la stabilità delle faglie esistenti, favorendo il sollevamento del terreno e terremoti. A livello regionale, le precipitazioni e il carico oceanico di marea sono stati individuati come fattori in grado di influenzare l’attività sismica e vulcanica, sebbene questi aspetti siano stati poco esplorati nella regione dei Campi Flegrei.

Le bocche vulcaniche, come quelle degli Astroni, potrebbero agire da collettori di grandi volumi di acqua piovana, che attraverso fratture nel sottosuolo alimentano il sistema idrotermale, contribuendo al sollevamento del terreno. Le osservazioni suggeriscono che anche forze esterne relativamente deboli, come l’effetto delle maree e le precipitazioni, possono influenzare lo stato di stress sotterraneo, contribuendo al bradisismo senza la necessità di un’iniezione di nuovo magma.

“I nostri risultati – dicono gli autori dello studio Nicola Scafetta, Annamaria Lima, Alfonsa Milia,  
Frank Spera, Robert J. Bodnar, Benedetto De Vivo e Linda Daniele – suggeriscono anche che la geoingegneria che prevede interventi mirati di drenaggio superficiale potrebbe mitigare l’attuale instabilità del terreno e i rischi sismici nella regione”.

I risultati

Il modello di circolazione dei fluidi ricostruito per l’area dei Campi Flegrei indica che l’acqua meteorica che cade sulla regione si accumula principalmente sotto l’area di Pozzuoli e Solfatara. L’acqua proveniente dalle precipitazioni si mescola con i fluidi sotterranei, in particolare l’acqua marina sotto il Golfo di Pozzuoli, dando origine a un flusso di fluidi misti (meteorici, marini e magmatici). Questi fluidi migrano sia lateralmente che verticalmente, creando piccole fossette sui fianchi della sinclinale nel Golfo, dove i fluidi raggiungono infine il fondale marino. Questo fenomeno è stato documentato da diversi studi che hanno osservato la migrazione dei fluidi attraverso le fratture nella zona della Solfatara.

Nuovo modello

Il modello proposto si concentra sulla relazione tra l’infiltrazione delle acque piovane e il movimento del terreno nei Campi Flegrei, esplorando come l’accumulo di acqua meteorica possa influenzare la deformazione del suolo e il bradisismo. L’acqua piovana che penetra nel sottosuolo attraverso fratture intense si accumula principalmente nell’Unità C, aumentando la pressione dei pori sotterranei.

L’influenza di questi fluidi sotterranei risale attraverso il sistema di fratture, con un aumento della pressione generato dal movimento convettivo dei fluidi. Questa pressione riduce lo stress effettivo che lega le rocce, e può quindi consentire il movimento del terreno e il sollevamento della superficie sovrastante. Questo meccanismo dipende dal volume dell’acqua infiltrata, dalle proprietà poroelastiche delle rocce e dalla pressione litostatica sotto lo strato impermeabile.

Le variazioni nella pressione dei pori e la deformazione del terreno possono portare alla formazione di terremoti, generando fratture nuove o riattivando faglie esistenti. Questi terremoti si verificano principalmente quando la pressione dei pori supera la resistenza a trazione delle rocce, provocando la formazione di nuove fratture. Un’elevata pressione dei pori riduce la resistenza all’attrito lungo le faglie preesistenti, portando alla riattivazione di faglie stressate e innescando terremoti.

Utilizzando un modello empirico basato sui dati pluviometrici a lungo termine (dal 1950), lo studio suggerisce che l’infiltrazione di acqua piovana nel serbatoio sotterraneo dell’Unità C sotto il sito di Pozzuoli contribuisca significativamente al sollevamento del suolo, in particolare a causa di un aumento della pressione dei pori.

Le simulazioni del modello hanno rivelato che ci sono correlazioni tra le variazioni interannuali delle precipitazioni e i mini-sollevamenti osservati nel periodo 1985-2015, con un ritardo temporale di circa 3-4 anni tra il picco delle precipitazioni e il massimo sollevamento. Questo ritardo è dovuto al tempo che l’acqua impiega a percolare attraverso la crosta fratturata e a raggiungere il serbatoio sotterraneo dell’Unità C.

Conclusioni

In conclusione sono stati individuati due bacini idrici separati, uno sopra e uno sotto, a circa 2 chilometri. L’accumulo di acqua piovana sotto Pozzuoli è responsabile di oltre il 20% del sollevamento totale del terreno. Si propone il drenaggio superficiale per ridurre il sollevamento del terreno e la sismicità.

Un intervento simile fu realizzato nel cratere di Agnano nel 1870, dove l’accumulo di acqua superficiale formò un lago che fu successivamente drenato per prevenire il rischio di sismi locali. La riduzione dell’acqua superficiale potrebbe ridurre l’infiltrazione di acqua meteorica nel serbatoio sotterraneo, contribuendo a stabilizzare la situazione geotermica e ridurre il rischio di sismi. In conclusione lo studio valuta una nuova visione sulle dinamiche del bradisismo nei Campi Flegrei, enfatizzando l’importanza della dinamica dei fluidi nell’interazione tra la geologia, l’idrogeologia e la sismicità.

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