Multidisciplinary Investigations of the Seismogenic Structure of Casamicciola area (Ischia Island) - MISS Casamicciola

Multidisciplinary Investigations of the Seismogenic Structure of Casamicciola area (Ischia Island) - MISS Casamicciola

The project is aimed at characterising the geometry and the mechanism of strain load and release along the seismogenic structure located in Casamicciola area. This fault is associated with the 2017, MW=3.9, earthquake, the first considerable seismic event recorded instrumentally at Ischia - which caused serious damages and 2 fatalities at Casamicciola. Recent studies reveal that this structure is also responsible for catastrophic historical earthquakes, such as 1881 and 1883 (∼2300 casualties). Also considering the about 65,000 inhabitants, and the more 3,000,000 tourists visiting the island every year, the seismic history of Ischia makes this island a high seismic risk area. Thus, assessing the seismic potential of this structure appears fundamental in defining the seismic hazard of the island, helping in reducing the potential losses from natural disasters and in improving the disaster risk management. This last goal will also be pursued within the frame of the present proposal by means of specific activities of dissemination among the population exposed to the seismic hazard.

The project has a strongly multidisciplinary approach, with the whole cycle of data collection, analysis, interpretation, and modelling. Firstly, we will focus on the detailed definition of the fault geometry, by means of geophysical and geochemical investigations. We will gather new gravimetric, magnetotelluric, and geochemical data along the study fault. The resulting data will be integrated with existing resistivity and magnetic data, previously acquired by our research team, or available in literature. Also, the precise relocation of the recent instrumental seismicity, although not abundant, might help in defining the geometry of the fault. The mechanism of strain load and release will be investigated in the long- and short- term perspectives. The former will be analysed by considering the relationship between the time of occurrence of the historical earthquakes and the average approximate coseismic dislocation, as derived from the events’ magnitude. The latter will be investigated by analysing the satellite geodetic data, which will allow a detailed investigation of possible inhomogeneous behaviour of different sectors of the study fault. We will also attempt to determine the stress drop of the most recent strongest, well-recorded earthquakes, useful to assess dynamic parameters of the fault.

The results obtained by the analyses described above will constitute the base for a 3D modelling of the fault dynamics, aimed at determining the most important elements contributing to the genesis of the damaging earthquakes in the northern sector of the Island. In particular, we will focus on the interaction among fault dynamics, the geothermal system, and the observed long-term island subsidence of the Island. In these regards, we expect the geochemical data to provide fundamental information to constrain pressure and temperature of the geothermal system.

1. Università degli Studi di Napoli Federico II – Resp. Giovanni FLORIO (P.I.)
2. Istituto Nazionale Geofisica e Vulcanologia - Resp. Stefano Carlino
3. Consiglio Nazionale delle Ricerche – Resp. Giuseppe SOLARO

 PRIN-PNRR: Multidisciplinary Investigations of the Seismogenic Structures of Casamicciola (ISCHIA Island). Acronimo: ©MISS Casamicciola

Durata 24 mesi

Il progetto MISS Casamicciola ha avuto come obiettivo lo studio dell’area sismogenetica dell’Isola d’Ischia, localizzata nel settore nord, che rappresenta una zona a elevato rischio sismico in una porzione di isola densamente popolata e caratterizzata da un’economia turistica ben sviluppata. Una valutazione attendibile del potenziale sismico è quindi fondamentale per fornire le informazioni di base necessarie a ridurre gli effetti dei disastri naturali e a migliorare la resilienza della società e la gestione del rischio. L’obiettivo del progetto è stato quindi quello di caratterizzare la geometria, la dinamica e il comportamento a lungo termine della struttura sismogenetica di Casamicciola, responsabile dei terremoti distruttivi di Ischia, partendo dall’utilizzo delle fonti bibliografiche più recenti e incrementando la conoscenza geologica e strutturale di questo settore dell’isola attraverso adeguate indagini. In particolare è stato realizzato uno studio multidisciplinare della struttura sismogenetica di Casamicciola mediante indagini geofisiche e geochimiche nell’area in cui si sono verificati i terremoti più dannosi degli ultimi secoli.

Gli studi precedenti, derivanti da diverse fonti bibliografiche, hanno consentito di ipotizzare la posizione della faglia sismogenica di Casamicciola e, grazie ai dati geodetici acquisiti sull’ultimo evento del 2017, di localizzare la proiezione della faglia in superficie. La faglia si troverebbe a circa 500 m di profondità dal piano campagna, situata alla base nord del blocco risorgente del Monte Epomeo, ed estesa all’incirca in direzione est-ovest, per circa 2 km, tra i territori di Casamicciola e Lacco Ameno.

Le indagini eseguite sono consistite in misure gravimetriche statiche, misure di resistività, misure del flusso di CO₂, una revisione dei dati magnetici e misure di deformazione dai dati InSAR. L’insieme di queste indagini serve a rilevare le differenti proprietà fisiche delle rocce in profondità, le zone di passaggio di fluidi, il livello di permeabilità delle rocce, a modellare la possibile conformazione del sistema geotermale, cosi come la dinamica dell’isola e le strutture vulcano-tettoniche, associate alla sua evoluzione temporale.       

Modello della faglia del terremoto di Casamicciola ricavato da De Novellis et al., (2018). La faglia ha una leggera immersione verso sud. La barra colorata indica il movimento (slip) distribuito sulla faglia che avrebbe raggiunto un valore massimo di circa 14 cm. La faglia ricavata dal modello ha una lunghezza di circa 2 km e una estensione verticale di circa 1 km.   

Proiezione del top della faglia in superficie ricavata da Pino et al., (2023).

Sintesi di Indagini e Risultati

Gravimetria

Misure gravimetriche a Ischia nel corso del progetto

La gravimetria permette di individuare, attraverso variazioni molto piccole del campo di gravità, la presenza nel sottosuolo di materiali con densità differenti e di ricostruire quindi la distribuzione delle principali strutture sepolte. Nel corso del progetto sono state svolte nuove campagne di misure gravimetriche nell’area di interesse, successivamente integrate con i dati storici già disponibili per l’isola, così da ottenere una mappa gravimetrica aggiornata dell’isola di Ischia e con maggiore risoluzione nell’area di Casamicciola.

L’elaborazione dei dati si è avvalsa anche di modelli digitali del terreno ad altissima risoluzione, impiegati per correggere con accuratezza i contributi non direttamente riconducibili alle strutture geologiche investigate.

Queste attività hanno consentito di:

• aggiornare le mappe gravimetriche dell’isola;
• mettere in evidenza i principali contrasti presenti nel sottosuolo, in particolare del settore settentrionale del Monte Epomeo e dell’area di Casamicciola.

Distribuzione spaziale dei punti di misura e relativa mappa di anomalia gravimetrica. (a) Ubicazioni delle stazioni gravimetriche nuove e storiche; (b) mappa di anomalia di Bouguer calcolata con una densità di riferimento di 2.3 g/cm³

Su tale base di dati è stato quindi applicato un procedimento di inversione, vale a dire una elaborazione numerica che, a partire dalle anomalie misurate in superficie, consente di stimare una distribuzione tridimensionale plausibile dei contrasti di densità nel sottosuolo. Il risultato è un primo modello tridimensionale che rappresenta la distribuzione di volumi con densità differenti e i rapporti geometrici tra essi.

Il modello evidenzia un marcato contrasto in corrispondenza della struttura studiata, coerente con la posizione della faglia proposta dagli studi più recenti, e suggerisce la presenza di materiali relativamente più densi nel settore meridionale e meno densi verso nord.

Nel complesso, i risultati ottenuti forniscono un contributo alla ricostruzione dell’assetto profondo dell’area di Casamicciola e costituiscono un supporto utile per i modelli integrati dedicati allo studio della deformazione del suolo e dei processi all’origine della sismicità locale.

 Modello di inversione gravimetrica 3D dell'isola di Ischia; il piano grigio in trasparenza mostra il modello di faglia di De Novellis et al. (2018). (a) Sezioni verticali perpendicolari alla faglia; (b) sezioni orizzontali alle profondità di 565 m (in alto) e 774 m (in basso) rispetto al livello del mare.

Magnetotellurica

La magnetotellurica è una tecnica geofisica che permette di ricostruire la distribuzione della resistività elettrica del sottosuolo (Di Giuseppe et al., 2017). Questa proprietà fisica è sensibile alla natura delle rocce, alla presenza di fratture, ai processi di alterazione e alla circolazione dei fluidi, e consente quindi di ottenere informazioni utili sulla struttura profonda dell’area studiata. La metodologia utilizza le variazioni naturali del campo elettromagnetico e, nelle bande di frequenza più alte, può essere integrata da sorgenti controllate, utili per migliorare la qualità del segnale.

Nel progetto MISS Casamicciola questa metodologia è stata applicata nel settore settentrionale dell’isola d’Ischia, con particolare attenzione all’area compresa tra Casamicciola e Lacco Ameno. Sono stati acquisiti nuovi dati magnetotellurici in 30 siti distribuiti nell’area di studio, successivamente elaborati e invertiti per ottenere un modello tridimensionale di resistività elettrica del sottosuolo, esteso fino a circa 1.5 km di profondità sotto il livello del mare.

(a) Area in cui sono state eseguite le misure magnetotelluriche nel settore tra Casamicciola e Lacco Ameno, sull’isola d’Ischia. I punti rossi indicano i siti di acquisizione distribuiti nell’area di studio. In  giallo sono riportati i profili lungo i quali  sono state estratte le sezioni di resistivita mostrate nella figura sucessiva. (b) Esempio di installazione strumentale in campo

I risultati hanno evidenziato un sottosuolo fortemente eterogeneo, così caratterizzato:

• presenza di contrasti di resistività associati alla distribuzione dei depositi superficiali, alle principali discontinuità strutturali e alle aree interessate da circolazione idrotermale;
• nelle porzioni più superficiali emergono anomalie ad alta resistività distribuite nei settori a sud, mentre le anomalie più conduttive si concentrano soprattutto nella parte centrale dell’area investigata;
• in profondità, il modello mostra un assetto più regolare e omogeneo, pur conservando una distinzione generale tra un settore meridionale più resistivo e un settore settentrionale meno resistivo.

Modello tridimensionale di resistività elettrica del settore settentrionale dell’isola d’Ischia, con valori di resistività riportati in scala logaritmica. I  profili lungo i quali sono estratte le sezioni sono mostrate nella figura precedente.

Il confronto con la carta geologica e con altri dati geofisici ha mostrato che le zone superficiali più conduttive sono generalmente associate ai depositi superficiali e alle aree interessate da degassamento e circolazione di fluidi, mentre i domini più resistivi corrispondono a unità litologiche più compatte e consolidate.

Sezione orizzontale di resistività, estratta a 50 m sul livello del mare, sovrapposta alla carta geologica semplificata dell’isola d’Ischia (Sbrana&Toccaceli, 2011). Le anomalie più conduttive si concentrano nel settore nord, mentre il settore meridionale è prevalentemente più resistivo, con locali zone più conduttive in prossimità delle principali aree di emissione. La legenda riporta le principali unità geologiche.

Nel complesso, queste indagini hanno fornito nuovi vincoli per la ricostruzione dell’assetto strutturale e idrotermale del settore nord di Ischia e per la comprensione del contesto in cui si sviluppa la struttura sismogenetica di Casamicciola.

Misure di Geochimica (a cura di Luca Tarchini e Massimo Ranaldi – personale INGV esterno al progetto)

Le misure del flusso di CO₂ dal suolo sono state eseguite all’incirca negli stessi punti corrispondenti ai nuovi dati gravimetrici. Il campionamento del gas interstiziale del suolo è stato eseguito aspirando lentamente il gas attraverso un tubo Rilsan (diametro= 5 mm) inserito nel terreno fino a 0,6 m di profondità, e immettendo il gas in fiale da centrifuga da 10 ml. Le analisi della composizione isotopica del carbonio della CO₂ sono state eseguite presso i laboratori dell’Osservatorio Vesuviano.

Tra il 19 ed il 21 maggio 2025 sono state eseguite 68 misure del flusso di CO₂ dal suolo su un’area di 3,02 km². La distribuzione dei punti di misura è stata di tipo casuale uniforme con una distanza media tra i punti di circa 200 m. I flussi misurati di CO₂ dal suolo variano tra 1,7 e 354,2 g*m^-2/giorno, con media di 22,6 g*m^-2/giorno.

Punti di misura del flusso di CO₂ dal suolo su base CTNR 1:5000 della Regione Campania, elemento 464071 “Casamicciola Terme”.

Le analisi statistiche sui dati acquisiti hanno consentito di ottenere una mappa del flusso di CO₂ dal suolo, mostrata di seguito. Le aree con flusso inferiore a 31,65 g*m^-2/giorno sono colorate dal bianco al blu e individuano zone di emissione di CO₂ di probabile origine biologica e superficiale (Respirazione del suolo). Le aree con flusso superiore a 31,65 g*m^-2/giorno sono colorate dal verde al rosso e individuano settori con emissione di CO₂ di possibile origine endogena idrotermale o di mixing tra componente endogena e componente superficiale.

Mappa del flusso di CO2 dal suolo del settore di Casamicciola Terme e traccia della proiezione in superficie (linea tratteggiata) della faglia del terremoto di Casamicciola del 2017

Il flusso totale di CO₂ dal suolo è stato stimato in 60,82 ± 0,11 tonnellate al giorno da un’area di 3,02 km².

Modellazione Geotermica 3D del Sistema di Faglie di Casamicciola- Lacco Ameno

L'attività di ricerca condotta nell'ambito di questo task del progetto si è concentrata sullo studio e sulla modellazione termo-fluidodinamica dei gas magmatici, composti principalmente da anidride carbonica e vapore acqueo, che risalgono dalle zone al di sotto del sistema di faglie di Casamicciola e Lacco Ameno. La modellazione (Tough2, Pruess et al., 1987) ha avuto come scopo quello di ricostruire il sistema di trasporto dei fluidi (CO₂ + acqua) dal sistema geotermale verso la superficie, assegnando valori di permeabilità realistici per la zona di faglia e per le rocce al contorno. L’ indagine ha rivelato che il tempo di ritardo nella propagazione dei fluidi verso la superficie terrestre è strettamente dipendente sia dalla permeabilità che dalla temperatura del mezzo (Petrillo et al., 2019). In particolare, le simulazioni hanno evidenziato un forte accoppiamento termo-idraulico, dimostrando che un incremento della temperatura media del sistema determina un corrispondente e significativo aumento della sua permeabilità.

La fase conclusiva dello studio è stata dedicata alla validazione del modello teorico attraverso il confronto diretto tra i flussi simulati e le misurazioni dei flussi di fluidi effettuate in situ, rilevando che:

• -la termodinamica del sistema geotermale di Casamicciola-Lacco Ameno è in grado di trasportare in superficie la quasi totalità del flusso di CO₂ iniettato dalla sorgente profonda.
• -il modello sviluppato si conferma uno strumento affidabile per stimare l'origine dei flussi magmatici e l'energia a essi associata, nonché i principali parametri termodinamici coinvolti (pressione, temperatura e flussi di gas).

Naturalmente le incertezze del modello dipendono dall’attendibilità delle condizioni iniziale fornite al sistema, soprattutto in termini di contrasti di permeabilità.

Deformazioni, modello 3D dell’area e simulazioni numeriche

L'unità di ricerca CNR-IREA, ha lavorato su tre fronti principali per meglio comprendere la dinamica della faglia di Casamicciola in occasione dell’evento sismico del 2017:

• Scattare una "radiografia" del suolo dallo spazio: Utilizzando i dati della costellazione di satelliti Sentinel 1 (del programma europeo Copernicus) raccolti tra il 2016 e il 2024, sono state generate mappe della deformazione superficiale del suolo che mostrano come e quanto il suolo si è spostato nel tempo. Questa tecnica, chiamata interferometria radar, permette di vedere movimenti millimetrici non visibili a occhio nudo. Per realizzare ciò sono state analizzate oltre 400 immagini radar “scattate” dai satelliti Sentinel-1; combinando queste immagini, si sono ottenuto mappe della velocità media di deformazione e serie temporali precise utilizzando una tecnica specifica denominata SBAS. I risultati evidenziano come si è mosso il suolo, in particolare nell'area dell'epicentro del terremoto di Casamicciola del 2017 (vedi figure di seguito).
• Una mappa topografica 3D ad alta risoluzione: Grazie alla tecnologia LiDAR (un sistema che usa impulsi laser) è stato generato un Modello Digitale del Terreno (DTM) ad alta risoluzione dell'area di Casamicciola colpita dal sisma del 2017 che permette di studiare ogni singola irregolarità della superficie. Per ottenere questo risultato, è stata utilizzata la tecnologia LiDAR montata su un drone (UAV). La missione ha previsto un volo "a corridoio" utilizzando un drone professionale dotato di un sensore avanzato che combina laser e fotocamera. L'operazione è stata divisa in quattro voli partendo da due punti strategici, garantendo così la copertura totale della zona di interesse.
• Simulare la dinamica delle faglie: Infine, è stato creato un modello matematico 3D avanzato per studiare la faglia di Casamicciola, responsabile dell’evento sismico del 2017. Questo modello ha l’obiettivo di comprendere come si accumulano gli sforzi e come si deforma la roccia, per meglio definire il comportamento dinamico del sottosuolo. E’ stato valutato come il peso del Monte Epomeo generi una forte pressione alla base del vulcano. Usando il software COMSOL Multiphysics®, sono statu inseriti i dati sulla forma del sottosuolo, dei corpi magmatici e del terreno, calibrando lo stesso con i dati satellitari tra il 2016 e il 2024 e GPS. I risultati mostrano che l'abbassamento a lungo termine dell'Epomeo dipende dalla "viscosità" delle rocce calde sottostanti, evidenziando, inoltre, che dopo 133 anni di accumulo di strain, la roccia raggiunge un punto di rottura proprio dove sono avvenuti i terremoti del 1888 del 1883 e del 2017. Questo suggerisce che il peso (carico litostatico) del Monte Epomeo rappresenta il motore principale che "carica" la faglia fino all’occorrenza dell’evento sismico del 2017.

Mappa DInSAR dei movimenti del suolo ottenuta utilizzando i dati della costellazione di satelliti Sentinel 1. (a) L'immagine mostra la deformazione superficiale dell'isola d'Ischia. (b) Zoom sull’area epicentrale del 2017. (c)  il grafico mostra la serie temporale di deformazione di un punto (indicato come ‘A’ nel quadrato rosso) in corrispondenza dell'epicentro del terremoto del 2017.

Risultati del modello 3D. (a) deformazione plastica in corrispondenza della faglia di Casamicciola. La stella gialla indica l’ipocentro del terremoto di Casamicciola del 2017. (b) Accumulo di stress: il grafico illustra l'andamento degli sforzi in profondità che potrebbero potenzialmente generare nuovi eventi sismici.

Diffusione dei risultati a convegni e workshop

1.       Ricciardi, L., Pivetta, T., Paoletti, V., Carlino, S., Pino, N. A., Riccardi, U., & Florio, G. (2025). A gravity survey of Casamicciola fault (Ischia Island) [Poster presentation]. 43° Gruppo Nazionale di Geofisica della Terra Solida, Bologna, Italy, 2025 February 11–14. https://drive.google.com/drive/folders/10YKfECdpii2492XGi8uq2YSoC665z0to

2.       Ricciardi, L., Pivetta, T., Carlino, S., Riccardi, U., Paoletti, V., Pino, N. A., & Florio, G. (2025). Gravity study of the Casamicciola area (Ischia Island, Southern Italy) [Poster presentation]. IAVCEI Scientific Assembly 2025, Geneva, Switzerland. 2025 June 29–July 4, https://e5k.github.io/IAVCEI-SA2025/abstracts/2-1-51/

3.       Solaro G., Tizzani P., Fernández J. , Vitale A., Escayo J., Barone A., Castaldo R. et al. (2024) The 2011-2022 Uplift at Campi Flegrei Caldera Revealed Through a new 4D Imaging of its Feeding System. AGU Fall Meeting Abstracts, 2024.
(Note that the SAR data presented in the following paper include the dataset used in the project for the generation of surface deformation maps to image the coseismic deformation associated to the 2017 Casamicciola earthquake).

4.       A. Mangiacapra, Z. Petrillo, S. Scippacercola, S. Tripaldi, and S. Caliro. “A 3d geothermal simulation applied to the Lacco Ameno (Ischia, Italy) faults system.” EGU Meeting 2025, Vienna, Austria. (https://doi.org/10.5194/egusphere-egu25-7044)

5.       Ricciardi, L., Carlino, S., Pivetta, T., Riccardi, U., & Florio, G. (2026). Imaging the Casamicciola seismogenic fault through 3D gravity inversion [Poster presentation]. 7a Conferenza Alfred Rittmann, Catania, Italy, 2026, July7-9, (www.conferenzarittmann.it).

6.       A. Mangiacapra, Z. Petrillo, S. Scippacercola, B. Di Lieto, P. Romano and S. Caliro. “3D geothermal modeling of the Lacco Ameno fault system (Ischia, Italy).” 7a Conferenza Alfred Rittmann, Catania, Italy, 2026, July7-9, (www.conferenzarittmann.it).

Main References

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De Martino, P.; Dolce, M.; Brandi, G.; Scarpato, G.; Tammaro, U. The Ground DeformationHistory of the Neapolitan Volcanic Area (Campi Flegrei Caldera, Somma–Vesuvius Volcano, andIschia Island) from 20 Years of Continuous GPS Observations (2000–2019). Remote Sens. 2021,13, 2725. https:// doi.org/10.3390/rs13142725V.

De Novellis, V., Carlino, S., Castaldo, R.,Tramelli, A., De Luca, C., Pino, N. A., et al.(2018).The21 August 2017 Ischia (Italy)earthquake source model inferredfrom seismological, GPS, andDInSARmeasurements. Geophysical ResearchLetters, 45, 2193–2202

Di Giuseppe, M. G., Troiano, A., & Carlino, S. (2017). Magnetotelluric imaging of the resurgent caldera on the island of Ischia (southern Italy): inferences for its structure and activity. Bulletin of Volcanology, 79(12), 85.

Paoletti, M. D'Antonio, A. Rapolla et al., The structural setting of the Ischia Island (PhlegreanVolcanic District, Southern Italy): inferences from geophysics and geochemistry, J. Volcanol.Geotherm. Res., 249 (2013), pp. 155-173.

Petrillo, Z., D'Auria, L., Mangiacapra, A., Chiodini, G., Caliro, S., & Scippacercola, S. (2019). A perturbative approach for modeling short‐term fluid‐driven ground deformation episodes on volcanoes: A case study in the Campi Flegrei caldera (Italy). Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124(1), 1036-1056.

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Il contesto geologico

Vista dell’isola d’Ischia con la vetta del Monte Epomeo sul lato destro (foto S. Carlino)

L’isola d’Ischia è un campo vulcanico attivo che emerge dai fondali ad ovest del Golfo di Napoli. Le sue peculiarità geologiche la rendono unica nell’ambito dei vulcani napoletani. Il principale lineamento morfologico dell’isola, che ne domina il paesaggio, è il Monte Epomeo, con un’altezza di 787 m s.l.m. Questo rilievo, dai fianchi scoscesi e irregolari, non è un vulcano in senso stretto, si tratta infatti di una struttura (horst vulcano-tettonico), in gran parte formata da roccia tufacea, all’incirca di forma quadrangolare, che negli ultimi 56.000 anni è stata sollevata (con un processo definito di risorgenza) di circa 900 m per effetto della spinta di un copro magmatico localizzato a poca profondità. Durante il sollevamento il monte è stato sbloccato da una serie di faglie, alcune delle quali, sono servite da via di risalita del magma che hanno alimentato le eruzioni passate, altre invece sono sorgente di sismicità, in particolare nel settore nord dell’isola tra Casamicciola e Lacco Ameno.

Vista del Monte Epomeo dal versante nord con indicazione del sollevamento avvenuto negli ultimi 56.000 anni. Sono indicate anche le posizioni di alcuni terrazzi e depositi marini che testimoniano il sollevamento del blocco risorgente (foto S. Carlino)

L’isola ha una superficie di 46 km² ed è costituita da rocce derivate da numerose eruzioni esplosive ed effusive, le più antiche risalenti a circa 150.000 anni fa. Il processo di risorgenza si è generato dopo una grande eruzione ignimbritica (quella del Tufo Verde del Monte Epomeo) avvenuta circa 55.000 anni fa. Il sollevamento totale è stato dedotto dall’altezza attuale dei depositi marini ed è avvenuto con tassi di velocità piuttosto elevati compresi all’incirca tra 2,3 e 3,3 cm all’anno. Queste velocità sono almeno un ordine di grandezza superiore rispetto a quelle osservate nel sollevamento tettonico delle catene montuose. Tra 56.000 e 33.000 anni fa sull’isola si è verificata un’intensa attività esplosiva e la depressione calderica, formatasi dopo l’eruzione del Tufo Verde, è stata colmata dai depositi vulcanici sia in ambiente subaereo sia sottomarino. L’inizio delle due principali fasi vulcaniche successive (la prima tra 29.000 e 18.000 anni fa e la seconda da circa 10.000 anni fa fino al 1302 d.C.) è indicativa dell’arrivo di nuovo magma da una zona più profonda che ha alimentato le eruzioni. Queste due fasi sono state caratterizzate da eruzioni esplosive di piccola-media taglia e da colate laviche. L’ultima eruzione, nel 1302 d.C., ha prodotto una colata lavica nel settore orientale dell’isola che ha raggiunto la zona del porto d’Ischia.

Sono stati proposti diversi modelli per spiegare la risorgenza calderica del Monte Epomeo e la conseguente attività vulcanica localizzata attorno al blocco sollevato; la maggior parte di essi prevede la spinta di un corpo magmatico superficiale (che probabilmente raggiunge i 2 km di profondità), ipotesi proposta per la prima volta dal geologo svizzero Alfred Rittmann (1930), che dedicò molto tempo allo studio della dinamica e della tettonica dell’isola. Nelle fasi più avanzate del sollevamento, tra 8.600 e 5.700 anni fa, la sommità del Monte Epomeo è stata progressivamente smantellata per l’attivazione di grandi frane (debris avalanche), conseguenza del rapido sollevamento e della conseguente instabilità gravitativa dei fianchi montuosi. Questo processo è testimoniato dalla forma a ferro di cavallo della cresta del monte e dai grandi depositi irregolari (hummocky) presenti al largo dell’isola, ben visibili sul versante occidentale di Forio. Un’altra peculiarità dell’isola è la presenza di un sistema idrotermale molto attivo, con temperature superficiali che arrivano a circa 100°C, e con gradienti geotermici che arrivano a circa 200°C/km. Questa caratteristica ha reso Ischia famosa nel mondo per i sui magnifici bagni termali.

Da un punto di vista dinamico, dall’epoca romana (circa 2.000 anni) si osserva un generale trend di subsidenza dell’isola, con simmetria centripeta all’incirca radiale e con il massimo abbassamento verso il suo centro, di circa 1cm all’anno, come rilevato dal caposaldo della rete GNSS dell’INGV posto sulla sommità del Monte Epomeo e dai dati satellitari. L’isola si caratterizzata in particolare per la sua lunga storia sismica, le cui testimonianze risalgono ad almeno 700 anni fa, con diversi terremoti dannosi, tra cui quelli del 1762, 1796, 1828, 1867, 1881 e il più catastrofico del 1883 che causò oltre 2300 morti e più di 700 feriti. Questi eventi si sono verificati sempre nel settore nord dell’isola, con danni diffusi tra Casamicciola e Lacco Ameno, così come accaduto per l’ultimo terremoto del 21 agosto 2017 (di magnitudo M_w 3.9), che ha causato diversi crolli di edifici, 2 vittime e 42 feriti. La peculiarità dei terremoti di Ischia è contraddistinta dalla bassa profondità della faglia generatrice, probabilmente la stessa che ha causato anche gli eventi in epoca storica, localizzata tra Casamicciola e Lacco Ameno a circa 1km di profondità. Questa caratteristica produce elevate intensità dei sismi (ovvero elevati danni) anche per magnitudo relativamente basse. La dinamica di questi terremoti e il processo di ricarica della faglia seismogenica avviene probabilmente per effetto della subsidenza dell’Epomeo, che accumula stress nella zona nord dell’isola. Il terremoto del 1883, in particolare, riconosciuto come la prima grande catastrofe dell’Italia post-unitaria, per gli effetti che ebbe sul costruito e per il numero di vittime, attirò studiosi e sismologi da diversi paesi per studiarne le caratteristiche. In questo contesto vanno ricordati i contributi allo studio del sisma di Stefano De Rossi, Giuseppe Mercalli, Giulio Grablovitz, Luigi Palmieri, François-Alphonse Forel. Le loro indagini contribuirono allo sviluppo della sismologia moderna, alla comprensione delle relazioni tra sismicità tettonica regionale e tettonica locale e a emanare le prime normative sismiche per mitigare la vulnerabilità degli edifici rispetto alle forti sollecitazioni causate dai terremoti dell’isola.  

Danni del terremoto del 1883 presso la Chiesa Madonna dell’Assunta a Casamicciola (Archivio fotografico Museo Soresina, Cremona)

Danni del terremoto del 1883 presso Piazza Maio a Casamicciola (Archivio fotografico Museo Soresina, Cremona)