di Benedetto De Vivo*
In merito a “nuove scoperte” scientifiche sul fenomeno del bradisismo nei Campi Flegrei (CF) che vengono pubblicate e divulgate, a getto continuo, con grande enfasi sui mezzi di comunicazione, intervengo solo per cercare di rassicurare i cittadini che vivono con angoscia un evento assolutamente naturale che si ripete da ben 4.000 anni, sempre con le stesse dinamiche e caratteristiche, senza produrre mai alcuna catastrofe.
Ciò premesso, rispetto a quanto si verifica nei CF, le Istituzioni dovrebbero indicare soluzioni alla popolazione, sia per l’immediato che per il futuro. In Lima et al. (2025) abbiamo fornito una prima soluzione basata su nostre interpretazioni della fenomenologia. Ulteriori studi sono in corso. In pagine che seguono, schematicamente, dividerò mia spiegazione del fenomeno, in 3 momenti separati: causa, effetti, e soluzioni.
Come ampiamente e ripetutamente illustrato negli interventi riportati in diversi contributi scientifici internazionali e divulgativi, ho espresso, con miei co-autori Italiani e Americani, il nostro punto di vista sul fenomeno del bradisismo (Lima et al., 2025, e bibl ivi contenuta). Nel recente passato unici a sostenere che non ci fosse alcun coinvolgimento di magma nella generazione del bradisismo, furono i Proff. Casertano L., Oliveri del Castillo A. e Quagliariello M.T. (1976), che invece ritenevano responsabile del bradisismo il meccanismo della pressione dei pori.
CAUSA PRIMARIA DEL FENOMENO BRADISISMICO
In Lima et al. (2025), richiamando ns precedenti pubblicazioni (De Vivo e Lima, 2006; Bodnar e t al, 2007; Lima et al, 2009; De Vivo et al., 2009; Cannatelli et al, 2020; Lima et al, 2021, e tante altre di vari autori ivi riportate) sosteniamo che il motore che determina il bradisismo nei CF è il sistema magmatico profondo (>7,5 km) e che il sollevamento del suolo è dovuto alla migrazione di fluidi all’interno del sistema senza risalita del magma.
Facendo riferimento ai sistemi magmatici mineralizzati “porphyry Cu/Mo”, ben noti in tutto il mondo (Burnham C.W, 1979), riteniamo che il bradisismo sia controllato dalla connessione transitoria (Vedi Figura sotto) tra un serbatoio di fluidi più profondo (>7,5 km), dove staziona il magma, e un serbatoio di fluidi, più superficiale (fra 2,5 e 3 km), che è a contatto sia con acquiferi fra 2,5 e 3 km, che con gli acquiferi sovrastanti più superficiali. Quest’ultimi, unitamente a quelli generati per la rottura del livello di “pozzolana” fra circa 2,5 e 3 km di profondità, giocano un importante ruolo nella generazione dei terremoti che sono confinati tra circa 3 km di profondità e la superfice (Palumbo, 1985). Questi due serbatoi (a >7,5 km e fra 7,5 e 3 km di profondità) sono entrambi confinati da strati impermeabili. Il carapace (Strato A), vale a dire il bordo magmatico esterno, si raffredda e cristallizza, liberando gas magmatici per effetto del processo noto come second boiling (produzione di gas non per depressurizzazione, ma per cristallizzazione, quindi per raffreddamento, del magma). I calcoli termodinamici, sono descritti in Lima et al., 2009. Il corpo magmatico (liquidus) migra verso il basso e non verso la superficie. Tali fluidi, liberati da fronte magmatico in raffreddamento (quindi che cristallizza) risalgono verso alto, rimanendo in pressione litostatica; in loro risalita, esercitano così pressione sotto il livello impermeabile di pozzolana (Strato B) fra 2,5-3 km, determinando la risalita del suolo verso alto (bradisismo positivo). I calcoli termodinamici sviluppati in Lima et al. (2009), dimostrano che i fluidi prodotti da magma in raffreddamento, quindi che cristallizza, hanno energia sufficiente per determinare il sollevamento di interi CF di circa 40 m (cosa peraltro verificatasi nei CF in epoche geologiche precedenti, come testimoniato da terrazzo marino di La Starza (Pozzuoli), ubicato a circa 45 m su attuale livello mare).
Il secondo strato B impermeabile non è un secondo carapace, ma un livello di pozzolana impermeabile dello spessore di circa 300 m, riscontrato nei sondaggi AGIP/ENEL di fine anni 70 (Carella e Guglielminetti, 1983; De Vivo et al., 1989; Guglielminetti, M., 1986; Vanorio e Kanitpanyacharoen, 2015). Semplicemente è Tufo Giallo Napoletano alterato idrotermalmente e eruttato circa 15.000 anni fa, formando la caldera dei CF (la caldera flegrea viene attribuita, erroneamente, anche ad eruzione di 39.000 anni fa. Tale eruzione ignimbritica si è originata, come diverse altre (5) fra 206.000 e 20.000 anni, da fratture NW-SE che hanno determinato la formazione della Piana Campana – De Vivo et al., 2001; Rolandi et al., 2003). Il Tufo Giallo Napoletano diventa localmente impermeabile, quindi pozzolana, per effetto di un processo di alterazione idrotermale di minerali feldspatici in zeoliti: è il “cemento” che i Romani utilizzavano in loro costruzioni. Ha quindi natura completamente diversa dal carapace magmatico a >7,5 km. Lo strato impermeabile B, costituisce il “coperchio della pentola a pressione”, sotto il quale viene esercitata la pressione dei fluidi volatili liberatosi da magma in raffreddamento a >7,5 km (il ruolo di tale livello di pozzolana, come il coperchio della pentola a pressione, l’ho illustrato, anche in un intervento De Vivo, 2015, Geo&Geo-RAI3). La pressione esercitata dai fluidi magmatici è la causa del bradisismo positivo.
Nei CF, lo strato impermeabile (A), il carapace che racchiude il serbatoio più profondo (>7,5 km), trattiene i fluidi magmatici, composti principalmente da CO2 e H2O (con concentrazioni importanti di mineralizzazioni di solfuri di vari metalli/metalloidi, come si verifica nei sistemi mineralizzati porphyry Cu/Mo; mineralizzazioni riscontrate diffusamente nelle carote dei sondaggi AGIP/ENEL di aree San Vito e Mofete – De Vivo et al, 1989; Belkin e De Vivo, 2023; Belkin et al., 2024). La tempistica della formazione di un giacimento minerario, purtroppo, non si adegua alla scala dei tempi umani, ma alla scala dei tempi geologici (richiede diverse migliaia di anni). I fluidi magmatici, essenzialmente gas, sono generati dalla vescicolazione (second boiling) del magma che staziona, perde calore (si raffredda) e cristallizza saturandosi di H2O e CO2. Il raffreddamento del sistema non è una ipotesi, ma è stato riscontrato con tecnica di inclusioni fluide (De Vivo et al., 1989). Le differenze di temperature fra epoche passate e misure in pozzo, sono di circa 100°C a parità di profondità. Tale evidenza di raffreddamento è stata riscontrata anche con indagini isotopiche (Mormone et al., 2011).
Il motore che causa il bradisismo è dato proprio dal fatto che il magma saturo in H2O e CO2 forma una fase fluida che fa aumentare significativamente, a pressione costante, il volume del sistema (cristalli + magma + fluidi). La variazione del volume può aumentare del 50% a pressioni di 100-200 MPa e del 10% a 0,6 GPa (circa 20 km di profondità) (Bodnar et al., 2007; Lima et al., 2009). I fluidi idrotermali, vale a dire, i componenti più volatili del magma che cristallizza (quindi in fase di raffreddamento) a >7,5 km di profondità, sfuggono in parte alla cristallizzazione e migrano verso l’alto. Se il sistema magmatico profondo è confinato da uno strato cristallino impermeabile non è in grado di espandersi per far fronte all’aumento di volume e di conseguenza, al limite di rottura, determina un aumento di pressione che porta anche alla microfratturazione dello strato che contiene (e trattiene) i componenti volatili. I fluidi magmatici che migrano nel serbatoio sovrastante (fra >7,5 e 3 km) a loro volta sono confinati dalla presenza di un secondo strato impermeabile argilloso/siltitico (B), sostanzialmente un livello di pozzolana di 300 m di spessore, alla profondità di circa 2,5-3 km. I fluidi derivanti dal processo di second boiling a >7.5 km di profondità esercitano una spinta verso l’alto sotto lo strato impermeabile di pozzolana (a circa 2,5-3 km di profondità) (fase di bradisismo positivo), fino a che la pressione causa idrofratturazione dello strato B pozzolanico e conseguente attività sismica. La connettività tra i due serbatoi è intrinsecamente episodica e viene disattivata dalla precipitazione di minerali (ad esempio, silicati, solfati, carbonati e solfuri), la cui presenza è stata sperimentalmente dimostrata (De Vivo et al., 1989; Belkin e De Vivo, 2023; Belkin et al, 2024), che suturano le fratture, e richiudono il sistema rispetto ai fluidi, dando inizio alla fase discendente del bradisismo negativo.
EFFETTI DEL PROCESSO BRADISISMICO
Quando la spinta litostatica rompe la resistenza del livello di pozzolana (Strato B), lo frattura, generando i terremoti, che poi, lentamente con il progredire della fratturazione, migrano verso alto, andando logicamente ad impattare anche gli acquiferi più superficiali fra prossimità di superficie e circa 2,5 km di profondità. Gli acquiferi, come è la normalità in terreni piroclastici sciolti, sono corpi lenticolari, di spessori variabili in terreni più porosi e permeabili, confinati fra diversi sottili livelli più impermeabili (Strati C), composti da terreni siltoso-argillosi. Tali acquiferi non sono fra loro interconnessi. I sottili livelli impermeabili di terreni a prevalente composizione siltoso-argillosa che “confinano” gli acquiferi, sono di difficile “risoluzione” da tomografia sismica, ma sono rilevabili/individuati sulla base di sondaggi. Comunque l’esistenza di acquiferi, a più livelli, non fra loro connessi è ben nota a idrogeologi esperti di terreni vulcanici.
Il ruolo svolto nella generazione di terremoti, a profondità più superficiali (fra strato impermeabile pozzolanico argilloso/siltitico B e superficie) da più acquiferi, non interconnessi fra di loro, unitamente a forze mareali e a quelli generati per la rottura del livello di “pozzolana” – fra circa 2,5 e 3 km di profondità – venne indicato già da Palumbo (1985), e più recentemente da Scafetta e Mazzarella (2021), ed è al momento argomento di ulteriori studi da parte di colleghi dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, mia e stranieri.
Il modello sinteticamente esposto in Lima et al. (2025, e bibl ivi contenuta) si basa quindi essenzialmente su 3 processi che operano in tempi diversi. Il primo processo magmatico profondo, delimitato da carapace magmatico esterno (A) (con cristallizzazione, e quindi raffreddamento, di magma, per effetto di vescicolazione o second boiling), agisce su una scala temporale dell’ordine di migliaia di anni; il secondo processo, più superficiale fra carapace magmatico A (>7,5 km) e livello di pozzolana B (2,5-3 km), legato alla circolazione di fluidi idrotermali confinati da strato impermeabile di pozzolana che produce l’attività bradisismica, agisce su scala temporale più breve di decina-centinaia di anni (in questo caso il processo di fratturazione e conseguente ebollizione dei fluidi si verifica per depressurizzazione – noto come first boiling – simile a quello della pentola a pressione); il terzo processo, riguarda gli acquiferi (fra circa 2,5 km e superficie), con la sismicità indotta dalla risalita dei fluidi (gas magmatici + acque meteoriche + acque marine), che entrano in gioco su scale temporali brevi fino a pochi anni (cf. Scafetta e Mazzarella, 2021; Altro studio in corso). La presenza e il ruolo dei fluidi magmatici + meteorici + marini, è documentato da risultati di indagini isotopiche sempre sui campioni prelavati durante i sondaggi AGIP/ENEL di fine anni 70 (Caprarelli et al, 1997).
In sintesi, la velocità e l’entità del sollevamento e della subsidenza durante le crisi bradisismiche sono controllate dalla fratturazione dello strato impermeabile (B) (2,5-3 km profondità) e dalla possibilità che hanno i fluidi di sfuggire dal sistema, attraverso attivazione di faglie/fratture, senza andare in pressione. Lo scarico in parte dei fluidi, attraverso fratture (con conseguente sismicità indotta) comporta quindi un’attenuazione del sollevamento in modo del tutto naturale.
SOLUZIONE INDICATA PER ATTENUARE/ELIMINARE GLI EFFETTI DEL BRADISISMO E CONSEGUENTE ATTIVITA’ SISMICA
Analogamente a quanto si verifica in Natura, con l’obiettivo di ridurre e/o eliminare del tutto, gli effetti del bradisismo, in particolare del sollevamento al quale è associata l’attività sismica, proponiamo di effettuare sondaggi, fino a penetrare lo strato impermeabile (B) (2,5-3 km profondità) per l’emungimento di acque idrotermali (gas magmatici + acque meteoriche + marine), unitamente alle acque di acquiferi fra superficie e circa 2,5 km di profondità, con l’intento di “produrre” zone ad alta permeabilità che consentirebbero lo scarico continuo di fluidi. Con tali interventi geo-ingegneristici finalizzati al drenaggio dei fluidi (magmatici + meteorici + marini), si eviterebbe l’accumulo di pressione sia sotto lo strato impermeabile (B) (2.5-3 km profondità), che sotto gli acquiferi più superficiali (fra 2,5 km e in prossimità di superficie) limitando la deformazione termo-elastica, così come la sismicità legata all’idrofratturazione. L’industria geotermica ha dimostrato, in tempi recentissimi, che è possibile ora perforare, in totale sicurezza, pozzi fino ad almeno 5 km di profondità e a temperature fino a 500°C, anche in sistemi geotermici supercritici, quindi in condizioni litostatiche confinate (come si verifica nei CF, sia sotto il livello cristallizzato (Strato A) a profondità di circa 7,5 km che, in modo transitorio, fra 7,5 e 3 km – Strato B – di profondità). Per minimizzare sia la deformazione del suolo che la sismicità nei CF, associata al bradisismo, Lima et al. (2025), suggeriscono la realizzazione di sondaggi per il pompaggio dei fluidi sotto il livello impermeabile B e dagli acquiferi superficiali (cf. Scafetta e Mazzarella, 2021; Altro studio in corso), in modo da accelerare il drenaggio del sistema geotermico nell’area della Solfatara-Pisciarelli (zona epicentrale sia per bradisismo che sismicità). Lo studio Scafetta e Mazzarella (2021) suggerisce di procedere almeno ad un drenaggio più superficiale, in particolare nell’area del cratere degli Astroni, sovrastante l’area di Solfatara-Pisciarelli, similmente a quanto fatto nel cratere di Agnano nel 1870, dove era presente un piccolo lago.
In conclusione, il bradisismo potrebbe essere gestito e controllato, con un rapporto costi/benefici molto favorevole per le molte migliaia di persone che vivono all’interno dell’area vulcanica dei CF.
Rispetto al nostro modello interpretativo e soluzione, altri Ricercatori (Vanorio et al., 2025), sembra che ora concordino – sebbene con delle differenze sostanziali – con nostra interpretazione e soluzioni proposte. La cosa positiva che sembra abbastanza acclarata, sulla base di evidenze tomografiche, è che non si invoca più la risalita di magma per spiegare la fenomenologia bradisismica in atto nei CF. Ben chiarendo che il magma, secondo interpretazione di Lima et al., 2025 (e bibl. ivi contenuta) non gioca un ruolo attivo con sua presunta risalita verso alto, ma passivo attraverso la produzione di fluidi (componenti volatili, che, come sopra spiegato, risalgono verso alto, sempre in pressione litostatica fino ad impattare il livello impermeabile di “pozzolana” a 2,5-3 km di profondità).
Ciò detto, quale che siano le interpretazioni in campo, penso che le cose da farsi da parte della Protezione Civile (e quindi del Governo) rispetto al bradisismo e alla sismicità indotta, e alla angoscia dei tanti cittadini coinvolti, siano, con assoluta priorità: 1. Messa in sicurezza antisismica immediata delle abitazioni, per reggere alla Magnitudo massima (MCE) verificatasi nei CF durante varie crisi bradisismiche attuali e passate (quindi gli edifici dovrebbero essere sicuri fino a M5.7, secondo il principio di Panza e Bela (2020) e Rugarli et al al. (2019) che impone di incrementare di 0,7 la M massima verificatasi (Mdesign) in un dato territorio (vedi Wen e Wang, 2024); 2. Nessun rilascio di permessi a costruire e condoni edilizi per abitazioni residenziali nei Comuni della Zona Rossa; 3. Costruzione di ampie vie di fuga (a futura memoria, se si dovesse verificare un evento eruttivo, anche di limitata dimensione – come ad esempio una piccola eruzione freatica tipo Monte Nuovo del 1538).
Nell’interpretazione del modello bradisismico dei CF, sopra, spero chiaramente illustrato, esso si configura come il paradosso di Cristofaro Colombo, che riteneva nello scetticismo generale dell’epoca, di volere “buscar el levante por el poniente – arrivare a est procedendo verso ovest”. In questa sua visione veniva deriso da tutti. Ma Colombo poneva come presupposto di suo “paradosso” la sfericità della Terra, altri no. Il paradosso, rispetto a “cultura” dominante nell’ambito delle Scienze della Terra, in Italia ma non solo, consiste nel sostenere che il sollevamento del suolo (bradisismo positivo), si spiega con il magma che migra verso il basso e non verso alto.
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*Benedetto De Vivo. Già Prof. Ordinario di Geochimica Esplorativa e Ambientale, Univ Napoli Federico II; Adjunct Prof presso: Virginia Tech, Blacksburg 24061, VA, USA; Nanjing University, Nanjing, Cina; Hubei Polytechnic University, Huangshi, Cina. 2019 Gold Medal Award dell’Association of Applied Geochemistry; 2020 International Research Award as Innovative Researcher in Applied Geochemistry (by RULA AWARDS & IJRULA).
