מודל אינטראקציה רעידות אדמה מונע־עיוות עבור הסייסמיות בקמפי פלגרי

מדוע הוולקאן הסוער הזה חשוב

קמפי פלגרי, בקע וולקני רחב ממערב לנאפולי, שוכן מתחת לאחת האוכלוסיות הצפופות ביותר באירופה. במשך יותר ממאה שנים הקרקע שם עלתה וירדה בהדרגה, לעתים ביותר ממטר, ומ־2005 היקף ההתרוממות ומספר רעידות האדמה הקטנות מואץ. אנשים שואלים באופן טבעי: האם זה סימן אזהרה להתפרצות קרובה, או נשימה רועשת של מערכת וולקנית עתיקת‑שנים? המחקר הזה מתמודד עם השאלה על ידי בניית מודל פיזיקלי שמקשר בין עיוותי קרקע ואינטראקציות רעידות אדמה, במטרה להעריך טוב יותר את הסיכון הסייסמי לטווח הקצר באזור.

הקרקע הסוערת של קמפי פלגרי

רשומות היסטוריות ומדידות מודרניות מראות שהקלדרה של קמפי פלגרי חוותה מחזורים חוזרים של התרוממות ושקיעה מאז לפחות 1905. פרקי התרוממות משמעותיים קרו בתחילת שנות ה‑50, בסביבות 1970, בתחילת שנות ה‑80, ושוב מ־2005 ואילך. רעידות אדמה נוטות להתקבץ במהלך שלבי ההתרוממות האלו, אך לא באופן פשוט או יחסי: מספר הרעידות עולה מהר יותר מקצב ההתרוממות, ופעילות סייסמית משמעותית לעתים מתחילה רק כאשר גובה הקרקע חורג משיא קודם. התנהגות זו מזכירה תופעה המוכרת במכניקת סלע כאפקט קייזר, שבו חומר בחסימה נשאר שקט עד שנעבור את המאמץ המקסימלי הקודם. עם זאת, התצפיות בקמפי פלגרי מתונות יותר מאשר סף “דולק‑כיבוי” נוקשה, מה שמעיד על כך שפועלים פיזיקה עדינה ומורכבת יותר.

כיצד חיכוך סלעים שומר זכרון של מאמץ עבר

כדי ללכוד את הדפוס לטווח הארוך, המחברים משתמשים במסגרת שנקראת חיכוך קצב‑ומצב, שמתארת כיצד פוגעים השכבות בהתאם גם למאמץ הנוכחי וגם להיסטוריית העומס. במודל המובלּט שלהם, המאמץ הפועל על שברים רדודים נלקח כפרופורציונלי להתרוממות האנכית הנמדדת בתחנת GPS בתוך הקלדרה. גישה זו מטמיעה באופן טבעי זיכרון: המודל עוקב אחרי כל ההתרוממות מאז 1905, כך שאפיזודות התפיחה הקודמות משפיעות על קלות החלקת השברים בהווה. עם פרמטרים מתאימים, מודל קצב‑ומצב משחזר את המגמה הכללית על פני המאה, כולל התחלת הפעילות הסייסמית המעוכבת עד שההתרוממות עוברת שיאים קודמים. הוא מדמה את התזמון שהאפקט של קייזר מרמז עליו, אך מייצר עלייה חלקה ומואצת בקצב הרעידות שמתאימה לתצפיות ביתר דיוק.

מתי רעידות אדמה מעוררות רעידות נוספות

בזמני קנה מידה קצרי יותר של שעות עד ימים, רשומת הסייסמיות נראית שונה מאוד. במקום זעזועים עיקריים מבודדים ואחריהם רצפי רעידות משניים נקיים, קמפי פלגרי לעתים יוצר עדרים צפופים של אירועים. במבט ראשון נראים העדרים חסרי זעזועים ראשיים ברורים, אך המחברים מראים שרבים מהם מכילים מפולות זעזועים משניות מוסתרות. על‑ידי ערימה של הפעילות סביב האירועים הגדולים ביותר הם מגלים שקצב הרעידות קופץ מיד אחרי זעזועים אלו ואז דעך עם הזמן באופן המאופיין רעידות לאחר‑זעזוע. מספר האירועים המוצתים גדל במהירות גם הוא עם גודל הזעזוע הראשי. דפוס זה מגלה שאינטראקציות בין רעידות אדמה הן רכיב מרכזי בהתנהגות העדרית, גם אם האשכולות מותאמים על‑ידי נוזלים ותהליכים וולקניים נוספים.

מבט משולב על מאמץ והתקבצות

מכיוון שעיוות לבדו אינו מסביר את ההתקבצות החזקה לטווח הקצר, המחקר משלב שתי גישות מודליות. מודל קצב‑ומצב מספק קצב רעידות “רקע” משתנה בזמן המונע על‑ידי ההתרוממות, בעוד שמעליו מונח מודל אפידמיולוגי סטטיסטי של רעידות משניות כדי לייצג כיצד כל אירוע יכול להצית אירועים נוספים. למודל ההיברידי הזה יש שבעה פרמטרים, מומשקו באמצעות אלפי רעידות קטנות שהוקלטו מאז 2005. הוא מצליח שם שבו חלופות פשוטות נכשלות: הוא מתאם הן את העלייה לטווח הארוך בסייסמיות והן את האשכולות הפרועים והדמויי‑עדר, ומשחזר את התזמון והעוצמה של אפיזודות ההתרוממות בעבר כאשר מריצים אותו חזרה לאמצע המאה ה‑20. בולט במיוחד, הוא גם מניב הערכות מציאותיות לגבי כמה זמן השברים “זוכרים” מאמץ קודם.

מה המודל יכול לומר לנו על סיכון

כדי לבחון את ערכו המעשי, הצוות השתמש במודל ההיברידי בדרך פseudo‑prospective: החל מ‑2020, הם שאלו שוב ושוב כיצד יראו השבוע או החודש הבאים מבחינת מספר וגודל מרבי של רעידות, תוך שימוש רק במידע שההיה זמין באותה נקודת זמן. אלפי תסריטים מדומים לכל חלון חיזוי ייצרו טווחי הסתברות שכיסו במידה רבה את התצפיות המאוחרות, כולל אירוע בעוצמה 4.6 באמצע 2025. לתושבים ולרשויות סביב קמפי פלגרי זה אינו מספק תחזית מדויקת של רעידת אדמה או התפרצות אחת ספציפית. במקום זאת, הוא מציע דרך יותר מהימנה ומבוססת פיזיקה להעריך כמה צפויה הפעילות הסייסמית להיות פעילה ועוצמתית בשבועות־עד־חודשים הקרובים, ומשפר את הבסיס להערכות סיכון לטווח הקצר באותו אזור וולקני רגיש.

ציטוט: Hainzl, S., Dahm, T. & Tramelli, A. A deformation-driven earthquake interaction model for seismicity at Campi Flegrei. Commun Earth Environ 7, 244 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03296-3

מילות מפתח: קמפי פלגרי, רעידות אדמה וולקניות, התרוממות קרקע, חיזוי סייסמי, עדרי רעידות אדמה