Uczenie maszynowe wykryło to, czego nie dostrzegły tradycyjne metody
Zespół badawczy ze Stanford University pod kierownictwem Xing Tana zastosował zaawansowane algorytmy uczenia maszynowego do analizy danych sejsmicznych z kaldery Campi Flegrei. Wyniki prac opublikowane w czasopiśmie Science pokazują skalę zjawiska, która wcześniej umykała sejsmologom. Dzięki zastosowanym technologiom udało się rozszerzyć katalog zarejestrowanych trzęsień ziemi z około 12 tysięcy do ponad 54 tysięcy zdarzeń od 2022 roku. Konwencjonalne metody badawcze często nie radziły sobie z wykrywaniem drobnych, nakładających się sygnałów.
Algorytmy sztucznej inteligencji poradziły sobie z tym wyzwaniem, identyfikując subtelne wzorce w danych sejsmicznych. Efekt? Wyraźnie zarysowany system pierścieniowych uskoków wyznaczających zapadnięty basen wulkaniczny. Nowo opracowana mapa ujawniła również płytkie uskoki w północnej części kaldery oraz źródło bardzo płytkich trzęsień ziemi hybrydowych, prawdopodobnie powiązanych z lokalnym systemem hydrotermalnym.
Dwie uskoki zbiegają się pod miastem
Kaldera Campi Flegrei rozciąga się na około 11 kilometrów na zachód od Neapolu i stanowi jeden z najgęściej zaludnionych obszarów wulkanicznych na świecie. Odkryty system uskoków pierścieniowych tworzy okrężne pęknięcie, które kieruje rozkładem naprężeń i lokalizacjami wstrząsów. To właśnie te struktury geologiczne odpowiadają za koncentrację aktywności sejsmicznej w określonych lokalizacjach. Najbardziej niepokojący jest fakt, iż dwie rozległe struktury uskokowe zbiegają się bezpośrednio pod miastem Pozzuoli. W tym płytkim, zurbanizowanym środowisku mogłoby dojść do trzęsienia ziemi o magnitudzie około 5. To wystarczająco silna aktywność, by spowodować poważne zniszczenia. Wszystkie wykryte wstrząsy występują na głębokości nieprzekraczającej około 3,7 kilometra, co oznacza, że ich efekty mogą być szczególnie dotkliwe na powierzchni.
Co ciekawe, badacze nie zarejestrowali bezpośrednich sygnałów wskazujących na wznoszącą się magmę na tych głębokościach. Obecnymi siłami napędowymi są raczej ciśnieniowe płyny i same struktury uskokowe, co nieco zmienia perspektywę oceny zagrożenia. W tym kontekście to nie bezpośrednie ryzyko erupcji wulkanicznej budzi największe obawy, lecz potencjał wystąpienia silnych trzęsień ziemi w gęsto zaludnionym regionie.
Grunt unosi się w zadziwiającym tempie
Kaldera Campi Flegrei doświadcza zjawiska zwanego bradyseizmem, czyli powolnych, wertykalnych ruchów gruntu. Od kwietnia średnie wypiętrzenie wynosi około 15 milimetrów miesięcznie. Choć wartość ta wydaje się niewielka, systematyczne podnoszenie się terenu kumuluje naprężenia zarówno w strukturach geologicznych, jak i w fundamentach budynków. Region ten nie jest obcy zagrożeniom sejsmicznym. W latach 80. ubiegłego wieku część miasta została ewakuowana z powodu wzmożonej aktywności. Po raz pierwszy jednak naukowcy dysponują tak precyzyjnym obrazem podpowierzchniowych struktur geologicznych odpowiedzialnych za to ryzyko. Włoskie władze opracowały nawet szczegółowy plan awaryjny dla regionu, dzieląc go na strefy o zróżnicowanym stopniu zagrożenia.
Czytaj też: Ekstremalne źródło metali ziem rzadkich. Geolodzy mówią o niespodziewanej lokalizacji
Nowe mapy sejsmiczne stworzone przy wsparciu sztucznej inteligencji wyraźnie pokazują, gdzie aktywność wstrząsów przyspieszyła w obszarach miejskich. Nie jest to narzędzie do przewidywania erupcji wulkanicznych, ale dostarcza znacznie klarowniejszego obrazu rozmieszczenia stref koncentracji naprężeń. Dla lokalnych społeczności i służb ratunkowych tego typu informacje stanowią bezcenne wsparcie w sytuacji, gdy grunt pod stopami przestaje być stabilny. W myśl jednej z teorii ostatnia erupcja tego wulkanu doprowadziła do wyginięcia neandertalczyków, dlatego śmiercionośny potencjał Campi Flegrei bez wątpienia jest ogromny.