[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 April, 2018
Conveyor End: 31 March, 2020
Conveyor Duration: 24
Year: 2018


Description

Die teilweise submarine Campi Flegrei Caldera (CFC) (Süditalien) gilt als eine der aktivsten Calderen weltweit und steht daher im Fokus von Öffentlichkeit und Wissenschaft gleichermaßen. Dementsprechend wurde sie auch zum Thema der ICDP und IODP Programme. Während das ICDP Projekt (CFDDP) bereits genehmigt und eine Pilotbohrung erfolgreich abgeteuft wurde (12/2012), existiert zum dazugehörigen IODP Projekt zurzeit nur einen Bohrvorschlag (#671).   Um das amphibische Bohrvorhaben zu unterstützen, wurden in den letzten Jahren zwei mehrkanalseismische (MKS) Datensätze in italienisch-deutscher Kooperation gesammelt. Im Hinblick auf das Bohrprojekt ist ein niederfrequenter 3D MKS Datensatz (25 m Profilabstand, 20-200 Hz) von besonderer Bedeutung. Diese tiefeindrigenden Seismik liefert erstmals Informationen über die tiefe Caldera-Geometrie (~2-3 km) in der ICDP-IODP Zieltiefe. Die Akquise dieser neuen Daten zusammen mit dem aktiven ICDP Bohrvorhaben sowie umfangreicher zusätzlicher Forschung motivierte die Ausführung eines weiteren Magellan Workshops (02/2017), mit dem Ziel den amphibischen Bohransatz revitalisieren. Während der Original Antrag darauf abzielte ausgewählte, ICDP-IODP relevante MKS Profile zu prozessieren und interpretieren um einen amphibischen ICDP-IODP Bohrantrag vorzubereiten, fokussiert sich dieser 24-monatige Folgeantrag auf die Bearbeitung des gesamten niederfrequenten 3D Datensatzes (156 Profile). Solch eine 3D Vorgehensweise ermöglicht eine beispiellose Untersuchung aller Facetten der tiefen Calderastockwerke sowie des magmatischenhydrothermalen Systems. Diese Studie schafft somit die Voraussetzungen ICDP-IODP Bohrresultate über eine große Fläche interpolieren und verbinden zu können. Schlussendlich ermöglicht eine solch integrative Herangehensweise ein 3D Abbildung des Calderasystems, welche unser gesamtes Verständnis von Calderavulkanismus revolutionieren könnte.

Die Ziele des beantragten Projekts folgen Empfehlungen vom dem 2017 Magellan Workshop und sind eng verbunden mit dem ICDP-IODP Vorhaben. Wissenschaftlich liegt der Hauptfokus auf dem Verständnis von

  1. Eruptionsmechanismen von gigantischen calderaformenden Vulkanausbrüchen,
  2. der Verbindung von flachen hydrothermal-magmatischen Strukturen und Prozessen im tiefen Untergrund, sowie
  3. den Unterschieden zwischen terrestrischer und mariner vulkanischer Aktivität. Um die Ziele zu erfüllen, muss zunächst ein sorgfältiges 3D MKS

Prozessing und eine Analyse durchgeführt werden. Basierend darauf sollen dann wichtige Charakteristika wie beispielweise Ignimbritablagerungen, magmatische Features, Vulkangebäuden, hydrothermal modifizierte Zonen, Aufstiegswege, Störungszonen, die maximale Mächtigkeit der Calderafüllung, sowie ungestörte sedimentäre Ablagerungen kartiert werden. Schlussendlich sind die Resultate des vorliegenden Antrags essentiell für die finale Platzierung des abgelenkte ICDP Bohrloch sowie der marinen IODP Bohrungen.

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