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Découverte d’une cavité souterraine sous les Champs Phlégréens // Discovery of a subterranean cavity under the Phlegraean Fields

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Université de Pise, en collaboration avec l’INGV (Observatoire du Vésuve) et le Centre Helmholtz GFZ de Potsdam, a révélé une cavité située à 3,6 kilomètres de profondeur sous les Champs Phlégréens. L’étude, publiée dans Nature Communications Earth & Environment, ouvre de nouvelles perspectives sur la dynamique des fluides magmatiques et l’évaluation du risque volcanique.

Vue de la Solfatara (Photo : C. Grandpey)

La cavité identifiée pour la première fois relie le réservoir profond responsable du soulèvement du sol aux fumerolles peu profondes de la Solfatara et de Pisciarelli. Selon l’étude, elle présente » une longueur d’environ un kilomètre, environ 650 mètres de large avec une épaisseur moyenne de 35 centimètres et un volume total d’environ 220.000 mètres cubes. Selon les chercheurs, il s’agit davantage d’une fracture élargie que d’une cavité qui est est reliée au réservoir profond responsable du soulèvement du sol (bradyséisme) et aux fumerolles naturelles des zones de la Solfatara et de Pisciarelli. Le contenu n’a pas encore été confirmé, mais il est probable que l’on a affaire à des gaz sous haute pression ou des fluides magmatiques. Selon Giacomo Rapagnani, auteur principal de l’étude et doctorant à Pise, la cavité émet un signal sismique depuis au moins sept ans, à une fréquence constante de 0,114 Hz, tout en conservant des dimensions et une composition stables sur cette période. Cette « résonance » permet de suivre les écoulements de fluides en profondeur et d’identifier des modifications structurelles potentiellement dangereuses.

Fumerolle de Pisciarelli (Photo: C. Grandpey)

L’ensemble des Champs Phlégréens est surveillé par l’INGV. La région connaît une phase de bradyséisme qui a débuté en 2005, avec des soulèvements de terrain atteignant des pics d’environ 3 cm par mois. Depuis 2018, plus de 100 séismes ont été enregistrés : le plus significatif, d’une magnitude de M4,6, s’est produit le 30 juin 2025. Selon les géologues de l’INGV, la sismicité augmente avec l’intensification du soulèvement. Lorsque la déformation s’accélère, la fréquence et la magnitude des séismes augmentent également, et dans certains cas, bien que très rares, ils peuvent atteindre des magnitudes allant jusqu’à M5.0.
Delon une autre étude publiée dans Science Advances, l’activité observée actuellement serait due à une accumulation de pression dans un réservoir hydrothermal sous Pouzzoles, alimenté par des fluides souterrains. Cette découverte confirme l’idée que la remontée du magma n’est pas la seule cause de la sismicité et de la déformation. Les recherches indiquent que la gestion des flux d’eau ou la réduction de la pression hydrostatique du réservoir pourrait constituer une stratégie préventive efficace.
Selon Francesco Grigoli, co-auteur de la dernière étude et professeur à l’Université de Pise, l’intégration de techniques sophistiquées d’analyse sismique et géophysique représente un progrès considérable dans la réduction du risque volcanique.
Source : presse italienne.

 

Sur cette image issue de la dernière étude, le réservoir magmatique profond est représenté en gris, tandis que la «cavité» découverte est représentée en noir. Les points de couleur indiquent les séismes survenus ces dernières années.

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An international team of researchers led by the University of Pisa, in collaboration with INGV (Vesuvius Observatory) and the Helmholtz Centre GFZ in Potsdam, has revealed a hidden cavity 3.6 kilometers deep beneath the Phlegraean Fields. The study, published in Nature Communications Earth & Environment, opens new perspectives on magmatic fluid dynamics and volcanic hazard assessment.
The cavity identified for the first time connects the deep reservoir responsible for the uplift to the shallow fumaroles of Solfatara and Pisciarelli. According to the study, it is about one kilometer long, about 650 meters wide, with an average thickness of 35 centimeters, and a total volume of about 220,000 cubic meters. According to the researchers, it’s more of a widened fracture than a cavity, linked to the deep reservoir responsible for the ground uplift (bradyseism) and to the natural fumaroles of the Solfatara and Pisciarelli areas. The contents have not yet been confirmed, but it is likely high-pressure gases or magmatic fluids. According to Giacomo Rapagnani, lead author of the study and a doctoral student in Pisa, the cavity has been emitting a seismic signal for at least seven years, at a constant frequency of 0.114 Hz, demonstrating stable dimensions and composition over this period. This « resonance » makes it possible to track fluid flows at depth and identify potentially dangerous structural changes.
The entire Phlegraean Fields is monitored by INGV. The region is experiencing a phase of bradyseism that began in 2005, with ground uplifts reaching peaks of approximately 3 cm per month. Since 2018, more than 100 earthquakes have been recorded: the strongest, with a magnitude of M4.6, occurred on June 30, 2025. According to INGV geologists, seismicity increases with the intensification of uplift. When deformation accelerates, the frequency and magnitude of earthquakes also increase, and in some cases, although very rare, they can reach magnitudes of up to M5.0.
Another study published in Science Advances suggests that the activity currently observed could be due to a buildup of pressure in a hydrothermal reservoir beneath Pozzuoli, fed by underground fluids. This discovery supports the idea that rising magma is not the sole cause of seismicity and deformation. Research indicates that managing water flows or reducing reservoir hydrostatic pressure could be an effective preventive strategy.
According to Francesco Grigoli, co-author of the latest study and professor at the University of Pisa, the integration of sophisticated seismic and geophysical analysis techniques represents a significant step forward in reducing volcanic risk..
Source: Italian news media.

Champs Phlégréens (Italie) : nouvelle méthode de surveillance thermique depuis l’espace // Campi Flegrei (Italy) : new method of thermal monitoring from space

Une étude menée par des chercheurs de l’INGV propose l’utilisation des  données thermiques fournies par la Station spatiale internationale (ISS) pour alerter sur la sismicité dans les Champs Phlégréens.
Les Champs Phlégréens sont l’une des zones volcaniques les plus actives au monde et, ces dernières années, leur sismicité a considérablement augmenté. L’étude de l’INGV a été publiée dans la revue Remote Sensing Letters. Elle est intitulée « Un nouvel algorithme de surveillance thermique utilisant les séries temporelles ECOSTRESS : le cas des Champs Phlégréens, à Naples, en Italie ». L’étude décrit une méthode d’analyse des images thermiques prises par l’ISS capable de détecter les variations de température significatives précédant les séismes les plus intenses dans cette région.
La méthode utilise les données collectées par ECOSTRESS, un capteur du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA installé à bord de l’ISS. Cet outil estime la température de surface avec une haute résolution spatiale d’environ 70 m au cours de passages fréquents au-dessus de la même zone pendant environ trois jours.
Les scientifiques ont généré deux séries historiques de températures extraites d’images thermiques de deux zones de la Solfatare entre 2021 et 2024. La différence de température entre les deux zones a été analysée avec deux méthodes statistiques distinctes, permettant de comparer les anomalies détectées aux principaux événements sismiques enregistrés dans la zone.

Vues de la Solfatara (Photos: C. Grandpey)

Un chercheur de l’INGV et co-auteur de l’étude a déclaré : « Nous avons détecté des variations de température anormales dans la Solfatare ayant précédé certains séismes de plus grande intensité, avec une anticipation allant de quelques jours à quelques semaines.» Par exemple, le 17 mai 2024, une augmentation de température de 5°C a précédé de trois jours un séisme de magnitude M4,4. S’agissant de l’événement de magnitude M4,2 du 27 septembre 2023, l’augmentation de température observée le 21 septembre a dépassé 7°C. La deuxième méthode statistique a également mis en évidence des anomalies de température pour ces deux événements apparus respectivement le 12 avril 2024 et le 6 septembre 2023. De plus, la valeur moyenne de l’écart de température a augmenté ces dernières années, en parallèle avec la hausse d’autres signaux déjà observés dans la région, tels que l’élévation du sol provoquée par le bradyséisme et les émissions de dioxyde de carbone.
Les anomalies de température mises en évidence par deux analyses statistiques différentes conforte les chercheurs dans l’idée qu’il existe un lien possible entre la fluctuation de la température de surface et l’activité sismique de la région.
L’étude complète peut être consultée en cliquant sur ce lien :
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/2150704X.2025.2459213

À mon avis, cette étude est intéressante dans la mesure où la technique utilisée permettrait d’anticiper les séismesdans les Champs Phlégréens. Cependant, elle ne donne aucune indication sur la magnitude des séismes prévus et n’indique donc pas aux autorités compétentes si des mesures doivent être prises pour assurer la sécurité de la population.

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A study conducted by researchers at INGV suggests the use of thermal data from the International Space Station in seismic alerting of the Phlegraean area

The Campi Flegrei are one of the most active volcanic areas in the world and, in recent years, their seismicity has increased significantly. The INGV study was published in the magazine Remote Sensing Letters. It is entitled “A novel algorithm for thermal monitoring using ECOSTRESS time series : the case of Campi Flegrei, Naples, Italy”. It describes a method of analysis of thermal images taken by the International Space Station (ISS) capable of detecting significant temperature variations that precede the most intense earthquakes in the Phlegraean area.

The method uses the data collected by the tool ECOSTRESS, a NASA-Jet Propulsion Laboratory (JPL) sensor installed on the ISS, which estimates surface temperature with a high spatial resolution of about 70 m and frequent passes over the same area around three days.

Scientists have generated two historical temperature series extracted from thermal images of two areas of the Solfatara between 2021 and 2024. The temperature difference between the two areas was analyzed with two distinct statistical methods, allowing the detected anomalies to be compared with the main seismic events recorded in the area.

An INGV researcher and first author of the article said : « We have detected anomalous temperature variations in the Solfatara emission zone that preceded some earthquakes of greater intensity, with an advance ranging from a few days to a few weeks. » For example, on May 17, 2024, a temperature increase of 5°C anticipated an M4.4 earthquake by three days. For the M4.2 event on September 27, 2023, the temperature increase observed on September 21 exceeded 7°C. The second statistical method also highlighted temperature anomalies for these two events that appeared on April 12, 2024 and September 6, 2023, respectively. Furthermore, the average value of the temperature difference has increased in recent years, consistently with the increase in other signals already observed in the area, such as ground rise with bradyseism and carbon dioxide emissions.

The temperature anomalies highlighted through two different statistical analyses make researchers more confident about the possible link between the surface temperature fluctuation and the seismic activity of the area.

The whole study can be found by clicking on this link :

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/2150704X.2025.2459213

Alerte sismique dans les Champs Phlégréens // Seismic alert in the Phlegrean Fields

Un essaim sismique incluant quelque 64 événements a secoué la région des Champs Phlégréens – Campi Flegrei – au petit matin du 26 septembre 2023. Certaines secousses avaient des magnitudes allant jusqu’à M 4,2.
Selon les données publiées par l’Osservatorio Vesuviano de l’INGV, lesséismes ont été enregistrés dans la zone de l’Académie-Solfatara (Pouzzoles) et dans le golfe de Pouzzoles. La zone est sous surveillance constante. Selon les paramètres géophysiques et géochimiques actuels, la dynamique en cours, y compris le soulèvement du sol à raison d’environ 15 mm par mois, ne révèle aucun changement significatif par rapport aux données précédentes.

Carte montrant les événements au cours du dernier essaim sismique (Source : INGV)

La région des Campi Flegrei a une histoire d’activité volcanique et sismique intense. Des épisodes de bradyséisme – épisodes de soulèvement et d’affaissement du sol – accompagnés d’essaims sismiques ont été observés dans le passé et même ces dernières années.
On pense que les essaims sismiques et le soulèvement du sol sont probablement dus à la montée des gaz et à une mise sous pression du système hydrothermal profond. Une autre hypothèse concerne la possible injection de magma dans le sous-sol. Les deux phénomènes sont liés à une chambre magmatique située sous les Champs Phlégréens.

Traces du bradyséisme sur les colonnes du temple dit de Serapis à Pouzzoles (Photo : C. Grandpey)

Même si la probabilité d’une éruption volcanique est considérée comme faible à l’heure actuelle, l’Observatoire reste vigilant. La principale source d’inquiétude est la densité de population dans la région. Si des signes d’éruption apparaissaient, l’évacuation des habitants devrait être très rapide.
La dernière éruption des Campi Flegrei s’est produite du 29 septembre au 6 octobre 1538. Elle a formé le cône de scories du Monte Nuovo. Elle détruisit le village médiéval de Tripergole et fit fuir la population locale.

Cratère du Monte Nuovo (Photo : C. Grandpey)

A proximité de la ville de Pouzzoles, la Solfatara constitue la zone la plus active des Champs Phlégréens. Elle est surveillée comme le lait sur le feu car un réveil de ce volcan causerait des problèmes majeurs. Sa situation au sein d’une zone densément peuplée rendrait l’évacuation de la population très délicate.

Le cratère est situé sur une colline à 190 m d’altitude. Le paysage est lunaire, avec de nombreuses fissures dans le sol d’où s’échappent des fumerolles constituées essentiellement de vapeur d’eau et de gaz comme le CO2. La fumerolle principale, la Bocca Grande, présentait une température de 130-140°C quand je l’ai mesurée dans des années 1990. Aujourd’hui, l’INGV relève environ 90°C. Vous trouverez tous les paramètres concernant la Solfatara en cliquant sur ce lien :

https://www.ov.ingv.it/index.php/monitoraggio-e-infrastrutture/bollettini-tutti/bollett-mensili-cf/anno-2022-2/1064-bollettino-mensile-campi-flegrei-2022-02/file

Attention : la Solfatara est actuellement fermée au public depuis le tragique accident survenu en septembre 2017. Un couple de touristes et leur fils de 11 ans ont trouvé la mort en chutant dans une marmite de boue. Le gosse, âgé de 11 ans, a franchi une barrière de sécurité et a chuté dans une marmite de boue. Les parents ont alors tenté de le secourir mais ont chuté à leur tour dans la cavité. Elle était peu profonde et il est probable que la mort a été causée par les émanations de gaz. Depuis cet accident tragique, les autorités italiennes ont mis en place le sacro-saint principe de précaution, ce qui explique la fermeture du site.

Pour avoir une très bonne vue sur la Solfatara, je conseille d’emprunter la Via Coste d’Agnano qui longe le site et propose un très bon panorama dans sa partie haute. S’y rendre de préférence de le matin quand l’air ambiant, plus humide, permet de distinguer les différents sites fumerolliens. L’air sec de l’après-midi ne permet plus de voir grand-chose.

Vue de la Solfatara depuis la Via Coste d’Agnano (Photo : C. Grandpey)

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A seismic swarm including 64 events shook the area of Campi Flegrei – or Phlegrean Fields – on the early morning of September 26th, 2023. Some of the tremors had magnitudes up to M 4.2.

According to data released by INGV’s Vesuvian Observatory, the earthquakes are located in the Accademia-Solfatara area (Pozzuoli) and in the Gulf of Pozzuoli. The area is under constant monitoring. Geophysical and geochemical parameters suggest that the ongoing dynamics, including soil lifting at a speed of around 15 mm per month, show no significant changes compared to previous data.

The Campi Flegrei area has a history of intense volcanic and seismic activity. Episodes of bradyseism – slow ground movement – accompanied by seismic swarms have been observed in the past and even in recent years.

It is believed that seismic swarms and ground uplift are probably due to the rising of gases and increased pressurization of the deep hydrothermal system. Another possibility is the injection of magma into the subsurface. Both phenomena are related to a larger, deep magma chamber beneath the Phlegraean Fields.

While the probability of a volcanic eruption is considered low at this time, the observatory remains vigilant. The main cause of worry is the population density in the area. Should the signs of an eruption appear, the evacuation of the residents should be very fast.

The last eruption in the Campi Flegrei occurred from September 29th to October 6th, 1538 ; it formed the Monte Nuovo cinder cone. It destroyed the medieval village Tripergole and sent fleeing the local population.

Near the town of Pozzuoli, the Solfatara is the most active area of the Phlegrean Fields. It is closely monitored because an awakening of this volcano would cause major problems. Its location in a densely populated area would make the evacuation of the population very difficult.
The crater is located on a hill 190 m above sea level. The landscape is lunar, with numerous cracks in the ground, with fumaroles consisting mainly of water vapor and gases such as CO2. The main fumarole, the Bocca Grande, had a temperature of 130-140°C when I measured it in the 1990s. Today, INGV records around 90°C. You will find all the parameters concerning the Solfatara by clicking on this link:

https://www.ov.ingv.it/index.php/monitoraggio-e-infrastrutture/bollettini-tutti/bollett-mensili-cf/anno-2022-2/1064-bollettino-mensile-campi-flegrei-2022- 02/file

Please note: The Solfatara is currently closed to the public, since the tragic accident in September 2017. A couple of tourists and their 11-year-old son died after falling into a pot of mud. The kid, aged 11, crossed a security barrier and fell into a pot of mud. The parents then tried to rescue him but fell into the cavity. It was shallow and it is likely that the death was caused by the gas fumes. Since this tragic accident, the Italian authorities have implemented the sacrosanct precautionary principle, which explains the closure of the site.

To have a very good view of the Solfatara, I recommend taking the Via Coste d’Agnano which runs along the site and offers a very good panorama in its upper part. It is best to go there in the morning when the more humid ambient air allows you to distinguish the different fumarolic sites. The dry afternoon air no longer allows us to see much.

L’activité bradysismique dans les Champs Phlégréens

Le 18 août 2023, un essaim sismique a été enregistré dans la région italienne des Champs Phlégréens. Les réseaux sociaux ont bien sûr très vite réagi, avec des hypothèses plus ou moins alarmistes. Il est vrai que cette partie de la Campanie est particulièrement surveillée. Une éruption de la Solfatara, par exemple, serait probablement une catastrophe car la région est densément peuplée. Il suffit de se rendre sur place pour s’en rendre compte. Des plans d’évacuation existent au cas où, mais la Campanie n’est pas le Japon et une évacuation se fera forcément dans la douleur.
Mais nous n’en sommes pas encore là.

Le dernier essaim sismique est lié à l’activité bradysismique bien connue dans la région de Pouzzoles. Une promenade à proximité du bord de mer permet d’observer des preuves de cette activité, en particulier au niveau du temple de Serapis, en réalité un ancien marché romain.

J’ai écrit sur ce blog plusieurs notes relatives à l’activité bradysismique dans les Campi Flegrei :

 

 

 

Pouzzoles : le temple de Serapis au coeur d’une région à forte densité de population (Photo: C. Grandpey)