[Steinmann] First low-frequency 3D seismic investigation of the deep magmatic-hydrothermal system and architecture of the Campi Flegrei caldera to complement an amphibian ICDP/IODP drilling effort

German Title: Erste niederfrequente 3D Seismikerkundung des tiefen hydrothermal-magmatischem Systems und der Architektur der Campi Flegrei Caldera zur Unterstützung eines amphibischen ICDP/IODP Bohrvorhabens

Abbreviation: 373

Current Status: approved


Main Applicant:Dr. Lena Steinmann


Resources Recipient


Other Persons

Prof. Dr. Volkhard Spieß


Conveyor Begin: 1 February, 2017
Conveyor End: 31 January, 2018
Conveyor Duration: 12
Year: 2017


Description

Caldera Eruptionen gehören zu den katastrophalsten Ereignissen auf der Erde. Die teilweise submarine Campi Flegrei Caldera (CFC) (Süditalien) gehört zu den aktivsten Calderen weltweit und steht daher im Fokus von Öffentlichkeit und Wissenschaft gleichermaßen. Daher wurde sie auch zum Thema der ICDP (CFDDP) und IODP (671-pre) Programme. Die CFC is vermutlich durch zwei gigantische Vulkanausbrüche, zum Einen der des Campanian Ignimbrite (CI) vor 39000 Jahren und zum Anderen der des Neapolitan Yellow Tuff (NYT) vor 15000 Jahren, entstanden. Während der letzten Dekaden zeigte die CFC kurze Phasen der Unruhe mit beträchtlichen Bodendeformationen, Seismizität und erhöhten Aktivität der Fumarole.

Außerdem wird im zentralen Teil der Caldera eine Langzeitdeformation mit Hebungen von mehreren zehn Metern beobachtet. Während die Langzeitdeformation mit einer erneuten Inflation der Magmakammer in Verbindung gebracht wird, werden die kurzfristigen Phasen der Unruhe vermutlich durch Fluidmigration innerhalb eines flachen hydrothermalen Systems getriggert. Langund kurzfristige Episoden könnten als Anzeichen für eine zukünftige Eruption interpretiert werden.

Heutzutage würden bei einer solchen Eruption 1,5 Millionen Menschen vulkanischen Risiken ausgesetzt. Für die ICDP Bohrkampagne wurde 2012 die Pilotbohrung erfolgreich abgeteuft. Eine weitere ICDP Bohrung ist geplant, welche abgelenkt werden soll in Richtung des marinen Calderateils. Um das IODP Vorschlag zu einem Vollantrag auszubauen, wurde vor Kurzem ein Magellan+Workshop genehmigt und geplant für Februar 2017. Während des Workshops soll der amphibische Bohransatz aufgegriffen und aktualisiert werden. Im Rahmen dieses Projekts sollen selektierte semi-3D, niederfrequente (20-200 Hz) seismische Profile, einer vor Kurzem durchgeführten Ausfahrt (Jan./Feb. 2016), prozessiert und interpretiert werden. Die tiefeindrigenden Seismik Daten liefern erstmals Informationen über die tiefe Caldera-Geometrie (~2-3 km) in der ICDP Zieltiefe. Der Hauptfokus dieses Projekts liegt auf der Unterstützung möglicher Bohrziele wie

  1. hydrothermal/magmatisch modifizierte Features und assozierte Migrationswege,
  2. vollständige Stratigraphie des Intra- und Extra-Caldera Bereichs und
  3. post-Caldera vulkanische Strukturen und deren Wurzeln.

Die Resultate des vorliegenden Antrags sind essentiell um das geplante abgelenkte ICDP Bohrloch zu platzieren, sowie um geeignete IODP Bohrstandorte zu definieren um dann, schlussendlich, den IODP Antrag zu erneuern. Wissenschaftlich gesehen haben die Daten das Potenzial Schlüsselinformationen über die Erscheinungsformen und Lage von dem hydrothermalen und magmatischem System sowie derer Migrationswege (z.B. Störungen) zu liefern. Dieses Wissen ist unabdingbar um das Risiko einer zukünftigen Eruption abzuschätzen. Des Weiteren ermöglicht der Datensatz die Abbildung der maximalen Calderafüllung, welches ein einzigartiges sedimentäres Archiv der regionalen vulkanischen Aktivität darstellt.

Related Publications

Steinmann, Lena, Spiess, Volkhard, Sacchi, Marco (2018). "Post-collapse evolution of a coastal caldera system: Insights from a 3D multichannel seismic survey from the Campi Flegrei caldera (Italy)" Journal of Volcanology and Geothermal Research 349 p83-98