Il CO2 rappresenta il gas volatile più abbondante nei magmi dopo l'acqua e per questo i vulcani emettono grandi quantità. Nelle caldere attive l’intensa interazione tra fluidi magmatici, ampi sistemi idrotermali e le loro rocce ospiti può emettere anche CO2 proveniente da altre fonti non magmatiche e la caldera dei Campi Flegrei al momento non fa eccezione. Siccome fra i segnali più importanti che segnalano la possibile ripresa della attività vulcanica c’è un aumento di CO2 magmatica, l’eventuale presenza di una componente di questo gas non dovuta direttamente al vulcanismo deve essere distinta qualitativamente e quantitativamente.
I Campi Flegrei sono il vulcano che negli ultimi 60.000 anni ha prodotto le più importanti eruzioni esplosive tra Europa e Mediterraneo: oltre ad un vasto numero di eventi minori, eruzioni particolarmente importanti sono avvenute 29.000 e 15.000 anni fa (quest’ultima è la fonte del celebre Tufo Giallo napoletano). Invece gli ultimi studi hanno evidenziato come la famosa eruzione di 39.000 anni fa, tradizionalmente legata ad essi, sarebbe avvenuta più a nord, nella piana campana e presumibilmente nella zona di Parete, 5 km a SW di Aversa (Rolandi et al, 2020), dove perforando dei pozzi geotermici sono state trovate lave calc-alcaline andesitiche e basaltiche (Aprile e Ortolani, 1978) e dove i dati aeromagnetici evidenziano una zona semicircolare con una magnetizzazione simile a quella di Vesuvio e Campi Flegrei, sulla quale ci sono state diverse interpretazioni (Florio et al, 1999)
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| i movimenti verticali del terreno ai Campi Flegrei dal 1980 (da Troise et al, 2019) |
BRADISIMO ED EMISSIONI DI GAS. Dopo le ultime attività nel II millennio AC la caldera aveva subito un forte abbassamento, che è proseguito anche dopo l’età romana come dimostrano i resti sommersi della città di Baia. L’unica eruzione storica ai Campi Flegrei è quella che ha formato il Monte Nuovo nel 1538, precedutaa da un importante sollevamento del terreno (non tutti sono d’accordo su una eruzione nel 1198 alla Solfatara, che probabilmente è stata una esplosione vulcano - freatica). Nei secoli successivi la caldera è stata interessata da un periodo di subsidenza terminato nella seconda metà del XX secolo quando sono state registrate 3 distinte crisi bradisismiche caratterizzate da evidenti sollevamenti tra 1950–1952, 1970–1972 e 1982–1984 (quest’ultima particolarmente nota perché portò all'evacuazione della città di Pozzuoli).
Dopo il 1985 è nuovamente intervenuta la subsidenza, interrottasi nel 2005, all’inizio della fase di sollevamento che continua ancora oggi dopo quasi 20 anni eattualmente è insieme all'Etna fra i massimi emettitori naturali di CO2 (Werner et al., 2019)
Sollevamenti e subsidenze sono legati ad intrusioni magmatiche a bassa profondità come nel 1985 (Troise et al, 2019) o a aumenti della temperatura nel sistema idrotermale dovuto all’afflusso dal profondo dei gas liberati dal magma che aumentano la temperatura e la pressione nel sistema idrotermale. A questo modo si genera la sismicità a profondità minore di 3 km (e quindi ben risentita dalla popolazione) attualmente presente nei dintorni di Pozzuoli. Al contrario, la conclusione della fase di intrusione e la fine degli afflussi di vapore profondi provoca un raffreddamento del sistema, la relativa subsidenza e una netta diminuzione dell’attività sismica. Da notare che la velocità del sollevamento per cause magmatiche come nel 1984-85 è decisamente più alta che in una fase semplicemente guidata dai gas come quella attuale.
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| i rapporti N2/CO2 e He2/CO2 evidenziano a partire dal 2005 una deviazione dal modello teorico (da buono et al 2023) |
CO2 E CAMPI FLEGREI. Ai Campi Flegrei il CO2 viene emesso nel sito di Solfatara-Pisciarelli sia per degassamento diffuso del suolo che tramite le fumarole. I flussi, monitorati con regolarità dal 1980, si sono mantenuti costanti fino al 2014 su valori inferiori a 2000 t/giorno; da quel momento i quantitativi sono aumentati fino alle odierne 4000–5000 t/giorno (Chiodini et al., 2021), valore che colloca i Campi Flegrei tra i primi otto vulcanici emettitori di CO2 sulla Terra.
In bibliografia sono stati definiti e proposti due scenari principali per spiegare le composizioni delle fumarole:
(1) decompressione semplice: un degassamento continuo del magma situato a 8 km di profondità indotto dalla sua decompressione
(2) miscelazione profonda: il degassamento avviene a diverse profondità durante la risalita del magma tra i 20 e gli 8 km di profondità
I modelli teorici sono stati confrontati con i dati delle fumarole di Pisciarelli e della Solfatara, e qui si è visto che dal 2005 in poi, in corrispondenza anche dell’aumento di volumi e temperature (Chiodini et al., 2015), le cose non quadrano: i rapporti fra Elio e Azoto da un lato e CO2 dall'altro evidenziano da quel momento fino ad oggi una deviazione sistematica e crescente nel tempo (Buono et al,2023). Quindi, il confronto tra le composizioni misurate e i modelli suggerisce che intorno al 2005 al flusso di CO2 si sia aggiunta alla componente vulcanica una fonte esterna in concomitanza con il riscaldamento del sistema.
DA DOVE PROVIENE QUESTO CO2 NON MAGMATICO? Ricordando che nei magmi campani potrebbe esserci anche un po' di CO2 proveniente da reazioni tra il magma e le rocce carbonatiche incassanti (in profondità sotto la piana campana si trovano le stesse rocce che affiorano in gran parte dell’Appennino centrale e meridionale) ma che questa componente dovrebbe essere poco significativa, per Buono et al (2023) la fonte esterna di CO2 dovrebbe provenire da reazioni chimiche e fisiche che interessano la calcite presente nelle rocce serbatoio del sistema idrotermale: i dati petrologici e isotopici dei carotaggi anche profondi effettuati in zona hanno evidenziato come nei primi 3 km di profondità le rocce del sottosuolo ospitano alti contenuti di calcite idrotermale (Chiodini et al., 2015).
Quando come oggi il sistema si riscalda queste reazioni liberano il CO2 della calcite idrotermale, e lo aggiungono al flusso proveniente dal magma. Gli Autori stimano che questa fonte non magmatica di CO2 contribuisca in caso sia valido il modello di decompressione semplice fino a circa il 40% del totale delle emissioni fumaroliche, mentre l’incremento sarebbe solo di circa il 20% nel caso della miscelazione profonda
NOTA IN CALCE. A seguito di alcune polemiche venute fuori a Napoli, in particolare sul fatto che il lavoro non presenti “conclusioni sulla profondità o sul volume, o sul cambiamento di volume, del magma in degassamento che è la questione più importante per la sicurezza pubblica” mi sento di esprimere una mia posizione: mi trovo d’accordo sul fatto che non ci siano (dato oggettivo!), però a mio avviso la ricerca (e quindi l’articolo) non avevano questo come obbiettivo: l’obbiettivo consisteva invece nel dire: "guardate che siccome i monitoraggi per la segnalazione di una possibile eruzione prevedono essenzialmente il controllo di microsismicità, gravimetria, deformazioni del terreno e temperatura e analisi delle fumarole, nelle emissioni c’è un quantitativo non magmatico (e variabile) di CO2 non magmatica e ne dovete tenere conto quando studiate le analisi sulle fumarole".
Sono altresì pienamente d'accordo sul fatto che la presenza di magma a 8 km in caso di nuova iniezione di nuovi magmi (scenario tutt’altro che irrealistico) possa innescare una eruzione e che la popolazione su questo debba essere informata e cosciente.
Però se nel 2005 non vi è stata in profondità nuova intrusione di magma dopo quella da cui proviene l’intrusione del 1985, anche io non ho capito come mai si è verificato questo aumento di temperatura che a cascata sta provocando la liberazione del CO2 dalla zona della falda geotermica. Interrogativo a cui non ho trovato risposta (forse per colpa mia?)
Aprile e Ortolani, F., 1979. Sulla struttura profonda della Piana Campana. Boll. Soc. Nat. Napoli 88.
Buono et al 2023 Discriminating carbon dioxide sources during volcanic unrest: The case of Campi Flegrei caldera (Italy)
Chiodini et al 2015 The geological CO2 degassing history of a long-lived caldera: Geology, v. 43, p. 767– 770,
Chiodini, G., et al., 2021, Hydrothermal pressure-tem- perature control on CO2 emissions and seismicity at Campi Flegrei (Italy): Journal of Volcanology and Geothermal Research, v. 414,
Fischer, T.P., and Aiuppa, A., 2020, AGU Centennial Grand Challenge: Volcanoes and deep carbon global CO2 emissions from subaerial volcanism—Recent progress and future challenges: Geochemistry, Geophysics, Geosystems, v. 21, https://doi.org/10.1029/2019GC008690.
Rolandi et al 2020 The 39 ka Campanian Ignimbrite eruption: new data on source area in the Campanian Plain in:. -Vesuvius, Campi Flegrei, and Campanian Volcanism - Elsevier Inc.
Florio et al 1999 The Campanian Plain and Phlegrean Fields: structural setting from potential field data Journal of Volcanology and Geothermal Research 91 Ž1999. 361–379
Troise et al 2019 The Campi Flegrei caldera unrest: Discriminating magma intrusions from hydrothermal effects and implications for possible evolution. Earth-Science Reviews 188, Pages 108-122
Werner, C., et al., 2019, Carbon dioxide emissions from subaerial volcanic regions: Two decades in review, in Orcutt, B.N., et al., eds., Deep Carbon; Past to Present: Cambridge, UK, Cambridge Uni- versity Press, p. 188–236
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