Il collasso della caldera del Kīlauea nel 2018 ha rivelato cambiamenti di pressione in due serbatoi magmatici

Un collasso vulcanico come finestra sul sistema magmatico

Il collasso della caldera del Kīlauea nel 2018 ha permesso di studiare come cambiava la pressione del magma sotto la cima del vulcano. In un lavoro pubblicato dallo U.S. Geological Survey (USGS), i ricercatori hanno analizzato dati geodetici raccolti tra il 16 maggio e il 4 agosto per ricostruire l’evoluzione di due serbatoi: il superficiale Halema‘uma‘u (HMM) e il più profondo South Caldera (SC). Lo studio dell’USGS descrive traiettorie di pressione diverse nelle due strutture durante la sequenza di collasso.

Il terreno in movimento ha fornito indizi indiretti sul sistema sotterraneo. Per stimare la geometria dei serbatoi, il gruppo ha utilizzato spostamenti misurati con il Sistema di Posizionamento Globale (GPS) e con il radar interferometrico ad apertura sintetica (InSAR). In seguito ha invertito serie temporali GPS ad alta frequenza e dati sull’inclinazione del terreno registrati in un pozzo, allo scopo di stimare nel tempo le variazioni di pressione e lo sforzo di taglio sulla faglia anulare della caldera.

L’analisi rappresenta i serbatoi come cavità sferoidali pressurizzate. Pertanto, le pressioni ottenute sono stime ricavate da osservazioni geodetiche e da un modello, non misurazioni dirette del magma. Questa distinzione è importante per interpretare sia i valori sia la relazione tra le variazioni di pressione e gli episodi di collasso.

Due serbatoi, due evoluzioni stimate

Secondo lo studio, il serbatoio superficiale HMM ha registrato aumenti episodici di pressione coincidenti con gli episodi di collasso, sebbene il bilancio dell’intera sequenza sia stato una diminuzione. Nel serbatoio profondo SC, invece, la pressione è scesa in modo monotono. I valori riportati sono mediane stimate dall’analisi.

In HMM, gli aumenti episodici hanno avuto una mediana di 1,9 MPa, mentre la diminuzione netta è stata di 5,8 MPa (mediana). In SC, il calo stimato è stato di 6,7 MPa (mediana). Il confronto distingue i rimbalzi di pressione a breve termine nel serbatoio superficiale dalla sua diminuzione netta nell’arco della sequenza. Per SC, lo studio descrive una depressurizzazione graduale, senza variazioni di pressione importanti coincidenti con ciascun episodio di collasso.

Il gruppo ha anche stimato lo sforzo di taglio esercitato sulla faglia anulare, associata all’abbassamento della caldera. L’estratto disponibile non riporta un valore per questo sforzo, quindi qui non è possibile descriverne l’entità.

Cosa permette di dedurre il risultato sul magma

Gli autori indicano che variazioni di pressione pressoché nulle in SC durante gli episodi di collasso implicano che quel serbatoio non riforniva in via esclusiva il condotto eruttivo di magma. Questa formulazione non stabilisce, di per sé, se SC abbia contribuito con magma né in quale quantità.

Lo studio descrive inoltre che SC ha subito una deflazione di più lungo periodo e che non ha alimentato in via esclusiva le eruzioni situate a 40 km a est. La stima della pressione non stabilisce, da sola, l’intero percorso del magma né quantifica i contributi relativi delle diverse fonti. Il risultato riguarda l’evoluzione modellata della pressione e la conclusione circoscritta che SC non è stato l’unico serbatoio di alimentazione.

Il contesto geologico generale aiuta a inquadrare l’argomento, ma non conferma in modo indipendente i risultati dello studio. L’USGS spiega che le conoscenze sull’interno della Terra combinano, tra le altre prove, l’analisi delle onde sismiche e gli esperimenti di laboratorio (interno della Terra). Questo riferimento descrive metodi generali per studiare il sottosuolo; non convalida le stime di pressione dei serbatoi del Kīlauea.

Inoltre, la spiegazione dell’USGS sui terremoti descrive come lo scorrimento lungo una faglia rilasci energia sotto forma di onde sismiche (scienza dei terremoti). Si tratta di un quadro generale per comprendere il rapporto tra faglie e attività sismica, non di una conferma indipendente del meccanismo specifico del collasso né delle pressioni ricostruite.

Una ricostruzione condizionata dal modello

L’interpretazione dipende dalla rappresentazione dei serbatoi come cavità sferoidali pressurizzate e dalla combinazione delle osservazioni geodetiche descritte dagli autori. Di conseguenza, i valori esprimono stime condizionate da tale rappresentazione e dai dati utilizzati. L’estratto non fornisce intervalli di incertezza, dettagli sufficienti per valutare tutte le scelte di modellizzazione né un confronto quantitativo con geometrie alternative.

Tenendo conto di questi limiti, il contrasto principale presentato dall’analisi è chiaro: HMM ha registrato aumenti episodici e una diminuzione netta, mentre SC si è depressurizzato in modo monotono. Anche la conclusione sull’approvvigionamento di magma è circoscritta: i risultati indicano che SC non riforniva in via esclusiva il condotto eruttivo; non stabiliscono se abbia contribuito né l’apporto complessivo di ciascun serbatoio.