Diverse centinaia di vulcani giacciono dormienti sotto l’Eifel, nella Germania occidentale. Sono tipici esempi di quelli che vengono definiti campi vulcanici distribuiti. Per comprenderne meglio la formazione e l’attività, i ricercatori del GFZ Helmholtz Center for Geosciences e di istituzioni partner hanno condotto il più grande esperimento sismologico sui vulcani della Germania in questa regione tra settembre 2022 e agosto 2023. Con oltre 500 stazioni di misurazione e un cavo in fibra ottica lungo 64 chilometri, è stato possibile produrre per la prima volta un’immagine ad alta risoluzione delle strutture sotto i vulcani dell’Eifel. I nuovi dati mostrano la rappresentazione più accurata fino ad oggi del serbatoio di magma che causò l’eruzione del Lago Laach 13.000 anni fa. È più profondo e orientato diversamente da quanto si pensasse in precedenza. Ci sono anche risultati sorprendenti riguardanti migliaia di recenti microterremoti e possibili accumuli di fluidi nella crosta.
I risultati forniscono una base importante per una valutazione più accurata dei processi vulcanici e dei potenziali rischi futuri nella regione. I ricercatori guidati dal Prof. Dr. Torsten Dahm hanno riassunto i risultati iniziali dei loro studi in tre pubblicazioni sulle riviste Seismica, Journal of Geophysical Research: Solid Earth e Geophysical Journal International.
Campi vulcanici distribuiti
I campi vulcanici distribuiti sono una forma di vulcanismo poco studiata all’interno delle placche continentali. Sono caratterizzati da un gran numero di vulcani e maar distribuiti su un’area compresa tra 1.000 e 10.000km². Si possono trovare, ad esempio, nell’Eifel nella Germania occidentale, nel Massiccio Centrale nella Francia centrale (ad esempio la Chaîne de Puye), in Arizona, negli Stati Uniti (San Francisco Volcanic Field), ma anche in Cina o Nuova Zelanda (Auckland Volcanic Field).
Nella maggior parte dei casi, ciascuno dei vulcani è attivo una sola volta; le eruzioni successive si verificano poi in una località diversa. Per valutare meglio il pericolo rappresentato da questo tipo di vulcanismo, è importante mappare il sistema magmatico dalla profondità del mantello alla crosta superiore e mappare i serbatoi in cui il magma può accumularsi e risalire, dando potenzialmente origine a singole eruzioni.
Esperimento sismologico su larga scala nell’Eifel
Per indagare su questi aspetti, il GFZ Helmholtz Center for Geosciences, in collaborazione con università e servizi sismici di Germania e Lussemburgo, ha condotto un esperimento sismologico su larga scala nei campi vulcanici dell’Eifel da settembre 2022 ad agosto 2023. I ricercatori chiamano questo tipo di esperimento “Large-N” perché coinvolge un gran numero di stazioni di misurazione sismica.
In questo caso, ce n’erano più di 500. I loro dati sono stati combinati con quelli di un altro metodo innovativo, chiamato tecnologia di rilevamento acustico (DAS – Distributed Acoustic Sensing), utilizzando un cavo in fibra ottica libero lungo 64 chilometri. Questo metodo sfrutta il fatto che i segnali luminosi che viaggiano attraverso cavi in fibra ottica sono molto sensibili anche alle minime tensioni nella fibra, che potrebbero essere causate da sollecitazioni meccaniche o variazioni di temperatura nell’ambiente.
L’esperimento Large-N nella regione dell’Eifel è, di fatto, il più grande del suo genere mai condotto in Germania. Ha permesso di posizionare le stazioni a meno di due chilometri di distanza l’una dall’altra, in alcuni casi. Ciò ha permesso di condurre per la prima volta indagini del sottosuolo ad alta risoluzione direttamente sotto i vulcani della regione dell’Eifel. I risultati ora pubblicati confermano le precedenti ipotesi sulla struttura e le condizioni dei vulcani della regione dell’Eifel, ma rivelano anche alcune scoperte inaspettate.
Nuove sorprendenti informazioni sulle strutture sotto il Lago Laach
Immagini tomografiche ad alta risoluzione del sottosuolo mostrano per la prima volta la posizione e la profondità del serbatoio di magma che causò l’eruzione del Lago Laach 13.000 anni fa. La fase principale dell’eruzione, durata solo pochi giorni, fu altamente esplosiva e produsse ingenti depositi di cenere e colate piroclastiche nei pressi di Mendig, a sud del Lago Laach. Finora, le dimensioni e la profondità della camera magmatica sotto il Lago Laach potevano essere dedotte solo indirettamente dagli studi degli strati di tefra di Mendig, ovvero i depositi di cenere vulcanica accessibili in superficie.
La tomografia sismica mostra un’anomalia nelle velocità sismiche sotto il Lago Laach a una profondità fino a dieci chilometri, significativamente più profonda di quanto precedentemente ipotizzato. Sorprendentemente, l’anomalia non si estende verticalmente verso il basso, ma diagonalmente verso il bacino di Neuwied, dove si concentra la maggior parte dei microterremoti nella regione del Vulkaneifel.
Localizzazione di oltre mille microterremoti
Grazie a questo straordinario set di dati, in un anno sono stati localizzati più di mille microterremoti. La maggior parte di questi terremoti si è verificata lungo una stretta zona verticale tra Ochtendung e il Lago Laach. Tuttavia, sono stati rilevati anche cluster di terremoti ai margini delle anomalie di velocità sismica. Ciò ha sorpreso gli scienziati, poiché potrebbe indicare un aumento della temperatura in queste aree.
“Anche le forti riflessioni delle onde sismiche ai confini degli strati nella crosta superiore e inferiore sotto il bacino di Neuwied sono insolite“, afferma Dahm, responsabile dell’esperimento Eifel Large N. “L’intensità delle riflessioni indica che in questi strati si sono accumulati fluidi. Se si tratti di magma o fluidi magmatici non è ancora stato chiarito e sarà studiato utilizzando metodi di valutazione migliorati“.
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