Die vulkanische Natur der Campi Flegrei oder Phlegräischen Felder war schon in der Antike bekannt. Die verschiedenen heißen Quellen und Fumarolen waren ein beliebtes Urlaubsziel für wohlhabende Römer, und im Jahr 79 n. Chr. brach der nahe gelegene Vesuv aus und zerstörte die berühmte Stadt Pompeji. Im Jahr 1539 formte ein kleinerer Vulkanausbruch den 403 Fuß hohen Kegel des Monte Nuovo, des neuen Berges.
Der viktorianische Geologe Charles Lyell argumentierte 1830, dass eine Magmakammer tief unter der Erde nicht nur die aktiven Vulkane erklären würde, sondern auch ein seltsames Phänomen, das er beobachtet hatte. An den Säulen einer römischen Ruine entdeckte er Bohrungen in den Felsen, die von Meeresmollusken angelegt worden waren und nun 22 Fuß über dem jüngsten Meeresspiegel lagen. Die einzig mögliche Erklärung für Lyell war, dass eine große Magmakammer, die sich regelmäßig mit geschmolzenem Gestein füllt, die Säulen zunächst unter den Meeresspiegel zieht, dann nach einiger Zeit den Boden nach oben drückt und die Säulen wieder über das Meer hebt.
Größere rote Fläche, nordwestlich des Hafens von Pozzuoli. Karte aus SUESS, E. Das Antlitz der Erde (1892). Bild in Public Domain. David Bressan
Erdbeben wurden in den 1950er, 1970er und 1980er Jahren aufgezeichnet, gefolgt von einer messbaren Bodenerhebung. Heute weiß man, dass sich die Magmakammer der Campi Flegrei in einer Tiefe von 1,8 Meilen unter der Erdoberfläche befindet. Wie genau das Magma die beobachteten Bodenbewegungen verursacht, ist noch immer nicht vollständig geklärt. Das klassische Modell besagt, dass die Magmakammer sich füllt und das größere Volumen den darüber liegenden Boden einfach nach oben drückt. Ein alternatives Modell geht davon aus, dass heiße Flüssigkeiten aus dem Magma das Gestein und einen großen Grundwasserkörper, der sich im Untergrund der Campi Flegrei befindet, erhitzen. Da das heiße Wasser ein größeres Volumen besitzt, dehnt es sich aus, und der Boden wird nach oben gedrückt.
In jedem Fall haben Simulationen, die von einem Forscherteam des University College London und des Vesuv-Observatoriums in Neapel durchgeführt und unter dem Titel Progressive approach to eruption at Campi Flegrei caldera in Süditalien veröffentlicht wurden, gezeigt, dass diese periodische Hebung eine Anhäufung von Spannungen in den Felsen über der Magmakammer verursacht, wodurch es wahrscheinlicher wird, dass Magma einen Weg an die Oberfläche findet, was die Möglichkeit eines Ausbruchs erhöht. Andere vulkanische Aktivitäten wie Gasfreisetzungen aus dem Untergrund haben bereits gezeigt, dass die Phlegräischen Felder immer noch recht aktiv sind.
Seit 2005 hat sich der Boden um die Stadt Pozzuoli, die fast im Zentrum der Caldera der Campi Flegrei (ein großer, teilweise eingestürzter Vulkankrater) liegt, um 1,25 Fuß angehoben. Beide Effekte sind in diesem Gebiet nicht ungewöhnlich. Die von Lyell beschriebenen Säulen (die sich auch in Pozzuoli befinden) zeigen, dass es in den letzten 2.000 Jahren immer wieder zu Hebungen kam und sich der Boden sogar zeitweise wieder absenkte. Das neue Modell darüber, wie das Gestein, das die Magmakammer bedeckt, auf die Hebungsphasen reagiert, zeigt jedoch ein unerwartetes Verhalten.
Bei der Hebung verformen sich die Gesteine. Unter Spannung wird das Gestein brüchiger, was es dem Magma erleichtert, das Gestein aufzubrechen und einen vulkanischen Kanal zur Oberfläche zu bilden. Frühere geologische Modelle gingen davon aus, dass, sobald der Druck in der Magmakammer abnimmt, auch die Spannungen in den darüber liegenden Gesteinen abnehmen würden. Das neue Modell geht jedoch davon aus, dass sich die Spannungen im Laufe der Zeit kontinuierlich aufbauen. Wenn sich der Boden hebt, bricht das Gestein und Magma wird aus der tief liegenden Magmakammer in flachere Bereiche der Phlegräischen Felder gepresst. Das Magma, auch wenn es nicht an die Oberfläche gelangt, kühlt ab und erstarrt in den entstandenen Spalten. Dieses neu gebildete Gesteinsvolumen hat die Tendenz, das umgebende Gestein unter Druck und Spannung zu halten. Mit jeder Hebungsphase ist das Gestein höheren Spannungskräften ausgesetzt, wird spröder und neigt jedes Mal zum Brechen.
Dieses neue Modell des Gesteinsverhaltens unter erhöhter Spannung durch Magmabewegungen kann keinen bestimmten Ausbruch vorhersagen. Es deutet jedoch darauf hin, dass Eruptionen in Zukunft wahrscheinlicher werden, da die Festigkeit des Gesteins mit der Zeit langsam aber stetig abnimmt. Anstelle einer großen Hebung wird eine Reihe kleinerer Hebungen ausreichen, um das bereits geschwächte Gestein zu brechen und den Ausbruch eines neuen Vulkans zu verursachen.
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