Volcano-tectonic Seismicity at Villarrica Volcano: A Decade of Evidence (2014–2023) to Understand Its Internal Dynamics
Questo studio analizza un decennio di sismicità vulcano-tettonica presso il vulcano Villarrica per rivelare distinti modelli di evoluzione degli sciami e variazioni dello stress spaziale che collegano la pressurizzazione magmatica superficiale all'attività esplosiva ritardata, fornendo così un quadro multiparametrico per comprendere la dinamica interna del vulcano e migliorare la valutazione del rischio.
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I vulcani sono spesso considerati giganti addormentati che si risvegliano con un singolo, violento ruggito, ma la realtà del loro comportamento è molto più sottile e complessa. Sotto la superficie di un vulcano attivo, il terreno si sposta, si incrina e si riorganizza costantemente mentre magma e fluidi caldi si muovono attraverso la roccia. Quando questo movimento avviene, genera terremoti. In contesti vulcanici, gli scienziati distinguono tra due tipi principali di questi tremori. Un tipo, noto come eventi a lungo periodo, suona come un battito profondo e ritmico e solitamente segnala che gas o magma si stanno agitando all'interno del condotto principale del vulcano. L'altro tipo, chiamato terremoti vulcano-tettonici, suona più come lo schianto secco di un ramo che si spezza. Questi avvengono quando la roccia solida stessa si frattura sotto stress, spesso perché la pressione dal basso spinge contro le pareti della struttura del serbatoio magmatico. Ascoltando questi scricchiolii secchi e mappando dove avvengono, i ricercatori possono costruire un'immagine delle forze invisibili che rimodellano il vulcano dall'interno verso l'esterno. Comprendere questi schemi è fondamentale per le comunità che vivono all'ombra di vulcani attivi, poiché il modo in cui il terreno si incrina può talvolta, ma non sempre, segnalare che un'eruzione è in arrivo.
Per un decennio, dal 2014 al 2023, un team di ricercatori ha monitorato da vicino il vulcano Villarrica in Cile, uno dei vulcani più attivi e pericolosi del Sud America. Si sono concentrati specificamente sui terremoti secchi, di rottura della roccia, per capire come funziona il motore interno del vulcano. Analizzando 2.364 di questi eventi, gli scienziati hanno identificato nove periodi distinti di intensa attività, noti come sciami, in cui il numero di terremoti è aumentato bruscamente per settimane o mesi alla volta. Ciò che hanno scoperto è una storia sorprendentemente coerente di come lo stress si propaghi attraverso la montagna. Nella maggior parte di questi sciami, l'attività iniziava in profondità sotto il centro della caldera vulcanica, dove la roccia era sotto la pressione maggiore. Man mano che lo sciame progrediva, i terremoti migravano verso l'esterno, spostandosi dal centro della caldera verso i bordi e nel paesaggio circostante. Questo movimento verso l'esterno suggerisce che, una volta che la roccia all'interno della caldera inizia a fratturarsi, lo stress viene rilasciato e si propaga lungo le crepe preesistenti nel terreno, diffondendo l'attività sismica alla periferia del vulcano.
Tuttavia, i ricercatori sono stati attenti a notare che questo schema è una forte tendenza, non una regola ferrea. Sebbene la maggior parte degli sciami seguisse questo percorso dal centro verso l'esterno, due dei nove gruppi si sono comportati diversamente. Uno sciame è rimasto attivo nel centro anche mentre nuovi terremoti apparivano all'esterno, mentre un altro si è verificato completamente all'esterno della caldera, senza mai toccare la zona centrale. Questa variazione dice agli scienziati che, sebbene il vulcano abbia un modo preferito di rilasciare lo stress, non è una macchina che opera su un copione unico e immutabile. La posizione e la tempistica di questi eventi dipendono dalle condizioni specifiche della roccia e dei fluidi che si muovono attraverso di essa in quel momento. Lo studio ha anche esaminato la dimensione dei terremoti all'interno di ogni sciame. Hanno scoperto che il terremoto più grande ed energetico in uno sciame avviene solitamente nel mezzo dell'evento, non all'inizio. Questo terremoto di maggiore magnitudo segna un punto di svolta: prima di esso, l'attività si accumula all'interno della caldera; dopo di esso, la sismicità si diffonde all'esterno della caldera e poi svanisce gradualmente.
Il team ha anche esaminato se queste crepe sotterranee portassero a eruzioni visibili. Hanno scoperto una connessione ritardata in alcuni casi. In quattro dei nove sciami, circa uno o due mesi dopo il terremoto più grande, il vulcano mostrava segni di un aumento dell'attività superficiale, come esplosioni più frequenti o temperature più elevate rilevate dai satelliti. Questo ritardo suggerisce che la rottura della roccia all'interno della montagna crea nuovi percorsi affinché il calore e i gas possano viaggiare verso l'alto, ma richiede tempo affinché questi fluidi raggiungano la superficie. Eppure, questo legame non è garantito. Negli altri cinque sciami, il terreno ha tremato e lo stress si è ridistribuito proprio come negli sciami attivi, ma non c'è stato un corrispondente aumento di esplosioni o calore. Questa scoperta è cruciale per la valutazione del rischio: significa che, sebbene uno sciame di terremoti sia un segno che il vulcano è attivo e sotto stress, non implica automaticamente che seguirà un'eruzione. La riorganizzazione interna del vulcano può avvenire senza mai raggiungere la superficie.
Combinando la posizione dei terremoti con le misurazioni di come la roccia si sta rompendo, gli scienziati hanno mappato diverse zone all'interno del vulcano. L'area direttamente sotto la caldera mostrava segni di alto stress e concentrazione di fratturazione della roccia, mentre le aree appena fuori dalla caldera erano caratterizzate da un tipo diverso di fratturazione, probabilmente influenzato dalla presenza di fluidi caldi. Più lontano, i terremoti si allineavano con le principali linee di faglia della regione, mostrando come la pressione interna del vulcano interagisca con le più ampie forze tettoniche della Terra. Lo studio conclude che il vulcano Villarrica è un sistema dinamico in cui il magma superficiale e i fluidi pressurizzano la roccia, causando la sua frattura in una sequenza prevedibile che solitamente si muove dal centro verso l'esterno. Tuttavia, poiché il collegamento tra queste crepe profonde e le eruzioni superficiali è condizionale piuttosto che certo, monitorare il vulcano richiede l'osservazione del quadro completo — la posizione dei terremoti, il tipo di roccia che si rompe e i segnali superficiali — piuttosto che affidarsi a un singolo segnale di allerta. Questa comprensione dettagliata aiuta gli scienziati a interpretare meglio il comportamento del vulcano, offrendo una visione più chiara e sfumata dei rischi che pone alle comunità circostanti.
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