Dinámica del sistema hidrotermal en el campo de fumarolas de Pisciarelli (Campi Flegrei): perspectivas a partir de modelado geofísico y numérico

Por qué importa este cráter inquieto

En el borde occidental de Nápoles, Italia, una vasta depresión volcánica llamada Campi Flegrei se ha ido elevando, agrietando y exhalando gas de forma lenta bajo una zona urbana densamente poblada. Dentro de esta caldera, el campo de fumarolas de Pisciarelli es ahora el principal lugar donde vapor caliente y dióxido de carbono emergen en la superficie. Entender cómo se mueven los fluidos bajo tierra aquí no es solo un ejercicio académico: ayuda a los científicos a evaluar cuán cerca podría estar el sistema de explosiones súbitas impulsadas por vapor que podrían amenazar a las comunidades cercanas.

Un vecindario volcánico activo

Campi Flegrei tiene una larga historia de erupciones potentes y episodios más silenciosos pero preocupantes de elevación del terreno, liberación de gases y pequeños terremotos. Desde principios de los años 80 el terreno ha subido más de un metro en algunos lugares, con ciclos de hinchamiento y hundimiento. Más recientemente, las emisiones de gas se han intensificado y la actividad se ha desplazado hacia Pisciarelli, donde un respiradero rugiente conocido como el Soffione ahora libera más de 600 toneladas de dióxido de carbono cada día, tanto como algunos volcanes en erupción. Al mismo tiempo, el paisaje alrededor de las bocas ha cambiado rápidamente, con nuevas fumarolas que se abren, pozas de lodo que hierven y pendientes que se destabilizan por deslizamientos.

Grietas ocultas y sellos bajo las bocas

Trabajos de campo previos en Pisciarelli usaron imágenes eléctricas y otras herramientas geofísicas para mapear la estructura subterránea. Estos sondeos revelaron un enredo de fallas que cortan las rocas superficiales, un conducto vertical de terreno fracturado que permite el ascenso de fluidos, y una capa delgada rica en arcilla cerca de la superficie que actúa como una tapa parcialmente estanca. Una falla principal, que atraviesa el área, parece bloquear en parte el movimiento lateral de los fluidos, provocando acumulación de gas en un lado. En conjunto, estas características crean vías preferentes y trampas para el agua caliente y el gas que alimentan la fumarola principal y la poza de lodo.

Construyendo un modelo digital 3D del subsuelo

Para convertir este retrato en una herramienta cuantitativa, los autores construyeron un modelo digital tridimensional de las rocas y estructuras bajo Pisciarelli. Combinaron las imágenes geofísicas con registros geológicos, mediciones de flujo de gas y temperaturas del suelo para asignar propiedades realistas como densidad, porosidad y facilidad de flujo a cada capa, al conducto ascendiente, a la tapa de arcilla y a la zona principal de falla. Usando un código informático que simula cómo el calor y una mezcla de agua y dióxido de carbono de dos componentes se mueven a través de roca porosa, inyectaron fluido caliente a unos 100 metros de profundidad y dejaron que el sistema evolucionara hasta alcanzar un patrón estacionario que coincidiera con el flujo de gas observado en la superficie.

Dónde se acumulan presión, calor y gas

Las simulaciones muestran que se forma una bolsa presurizada de fluido bajo la tapa de arcilla, con presiones similares a las estimadas para el sistema hidrotermal más amplio de Campi Flegrei. El dióxido de carbono tiende a acumularse en la base del conducto ascendente, luego asciende y es empujado lateralmente justo debajo de la tapa en lugar de moverse directamente hacia arriba. El calor se difunde de forma aún más amplia porque puede conducirse a través de la roca circundante, por lo que la zona más caliente rodea la pluma de gas y llega más cerca de la tapa. Inmediatamente por encima de la tapa, el modelo predice una zona anular donde coexisten agua líquida y vapor, enriquecida en vapor alrededor del núcleo fluido central. Estos patrones concuerdan bien con mapas independientes de señales eléctricas y de temperatura del suelo en Pisciarelli, lo que sugiere que el modelo virtual captura el comportamiento real del sistema.

Una falla que actúa más como una presa que como una tubería

Un resultado clave del estudio es el papel de la falla principal que atraviesa el campo de fumarolas. En el modelo, esta falla se comporta mayormente como una barrera más que como un conducto abierto. Su baja permeabilidad atenúa las diferencias de presión verticales a través de ella y dirige los fluidos ascendentes a lo largo de su borde, concentrando gas, presión y calor cerca del contacto entre la falla y el conducto ascendente. La tapa de arcilla parcialmente sellante encima almacena además presión y gas mientras permite aún cierto escape hacia la superficie. Esta combinación de una tapa con fugas, un conducto focalizado y una falla de tipo barrera crea un equilibrio delicado en el que cambios modestos en presión, temperatura o permeabilidad de la roca pueden reorganizar las rutas de flujo y desplazar dónde se almacena la energía.

Qué significa esto para el riesgo local

Para las personas que viven alrededor de Campi Flegrei, el estudio no predice una erupción inminente, pero aclara dónde es más probable que se inicien problemas. Los resultados indican que el área del Soffione, la tapa de arcilla somera y la zona donde el conducto ascendente se encuentra con la falla son objetivos prioritarios para el monitoreo. Cambios en el flujo de gas, la temperatura del suelo o señales eléctricas sutiles en estas áreas podrían revelar un aumento de la sobrepresión o cambios entre agua y vapor, ambos ingredientes importantes para explosiones súbitas impulsadas por vapor. Al vincular las mediciones superficiales con un modelo subterráneo basado en física, el trabajo ofrece una manera más clara de seguir el estado evolutivo de este sistema hidrotermal inquieto.

Cita: Salone, R., Troiano, A., Di Giuseppe, M.G. et al. Hydrothermal system dynamics at Pisciarelli fumarole field (Campi Flegrei): insights from geophysical and numerical modelling. Sci Rep 16, 15852 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46202-9

Palabras clave: Campi Flegrei, fumarolas de Pisciarelli, sistema hidrotermal, gas volcánico, explosiones freáticas