• crustal deformation
• deformazione crostale
• magma chamber modelling
• modellizzazione camere magmatiche
• monitoraggio vulcani attivi
• monitoring of active volcanoes

L'Islanda rappresenta la più grande porzione emersa della dorsale medio-atlantica e il margine di placca ospita diversi sistemi vulcanici attivi. Tra questi, sono particolarmente noti i vulcani Grimsvötn, Bárðarbunga, Eyjafjallajökull, Krafla e Askja che, anche in epoca recente, hanno dato luogo ad importanti eruzioni. A partire dall’agosto 2021 il trend deformativo del vulcano Askja si è invertito e dopo quasi 40 anni di subsidenza continua, dal 1983 al 2021, è iniziata un’importante fase di uplift con valori che hanno raggiunto 60 cm (come misurato alla stazione GPS OLAC) a giugno 2023. Lo scopo principale di questo lavoro è quello di misurare e modellare la deformazione di Askja nel periodo di uplift (2021-2023) attraverso InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar). In particolare, l’analisi di serie temporali e le mappe di velocità media InSAR sono utilizzate per proporre un modello della sorgente deformativa di Askja durante la fase di uplift. L’InSAR è un metodo per misurare la deformazione della superficie terrestre su vaste aree (~100 km) con un elevato grado di precisione di misura (sub-cm) e alta risoluzione spaziale (pixel ~30 x 30 m). Le immagini InSAR, dette anche interferogrammi rappresentano delle mappe degli spostamenti della superficie terrestre costruite a partire da immagini radar SAR (Synthetic Aperture Radar), regolarmente acquisite da satelliti appositamente dedicati che orbitano intorno alla Terra. Contestualmente alla realizzazione del progetto di tesi, l’attività di tirocinio prevista dal Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Geologiche WGE-LM è stata svolta al Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Ginevra, sotto la supervisione del Prof. Joël Ruch, responsabile del gruppo di ricerca Volcano-Tectonic Laboratory. L’attività di tirocinio è stata strutturata nell’ottica di un approccio multidisciplinare volto ad analizzare e comparare fra loro differenti tipologie di datasets (sismicità, GPS, leveling e rilievi fotogrammetrici) ai risultati InSAR da me ottenuti con l’obiettivo di vincolare fra loro i dati a disposizione. Coi dati InSAR, utilizzando il software π-RATE, è stato misurato un uplift di ~25 cm/anno e il modello migliore di tali osservazioni consiste in una sorgente sferica della deformazione (Mogi). Il modello proposto, relativo al periodo di uplift 2021-2023, definisce la sorgente della deformazione tra i 2.5 e i 3 km di profondità. In relazione a questa profondità è stato modellato un ΔV compreso fra 0.012-0.014 km3. Il nuovo afflusso di magma, oltre ai gas rilasciati, causa la deformazione osservata. L’anomalia termica generata, a causa dell’aumento della temperatura, comporta un maggior flusso di fluido verso la camera magmatica con una conseguente maggior attività del sistema. In particolare, nell’area ad est di Öskjuvatn (dove si concentra gran parte dell’attività idrotermale, che determina l’area a più basso rapporto Vp/Vs), l’anomalia termica e il maggior apporto di fluidi e gas sono probabilmente la causa del cluster di sismicità osservato, con valori di magnitudo compresi fra 0.4 e 3.2. Pur tuttavia, il segnale InSAR registrato mostra chiaramente come il cluster di sismicità non corrisponda all’area di massima deformazione. Infatti, gran parte della deformazione osservata è causata dall’inflazione (pressurizzazione) della camera magmatica.

Iceland represents the largest emerged portion of the mid-Atlantic ridge and the plate margin is home to several active volcanic systems. Among these, the volcanoes Grimsvötn, Bárðarbunga, Eyjafjallajökull, Krafla and Askja are particularly well known, which, even in recent times, have given rise to major eruptions. As of August 2021, the deformation trend of the Askja volcano was reversed and after almost 40 years of continuous subsidence, from 1983 to 2021, a major uplift phase began with values reaching 60 cm (as measured at the OLAC GPS station) in June 2023. The main aim of this work is to measure and model the deformation of Askja during the uplift period (2021-2023) through InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar). Specifically, time series analysis and InSAR average velocity maps are used to propose a model of Askja's deformation source during the uplift phase. InSAR is a method for measuring the deformation of the Earth's surface over large areas (~100 km) with a high degree of measurement accuracy (sub-cm) and high spatial resolution (~30 x 30 m pixels). InSAR images, also known as interferograms, represent maps of the Earth's surface displacements constructed from SAR (Synthetic Aperture Radar) images, regularly acquired by dedicated satellites orbiting the Earth. At the same time as the thesis project, the internship activity envisaged by the WGE-LM degree course in Geological Sciences and Technologies was carried out at the Department of Earth Sciences at the University of Geneva, under the supervision of Prof. Joël Ruch, head of the Volcano-Tectonic Laboratory research group. The traineeship activity was structured with a view to a multidisciplinary approach aimed at analysing and comparing different types of datasets (seismicity, GPS, leveling and photogrammetric surveys) to the InSAR results I obtained with the aim of binding the available data together. With InSAR data, using the π-RATE software, an uplift of ~25 cm/year was measured and the best model of these observations is a spherical deformation source (Mogi). The proposed model, covering the uplift period 2021-2023, defines the deformation source between 2.5 and 3 km depth. A ΔV between 0.012-0.014 km3 was modelled in relation to this depth. The new magma inflow, in addition to the released gases, causes the observed deformation. The thermal anomaly generated, due to the increase in temperature, leads to a greater flow of fluid into the magma chamber, resulting in greater activity of the system. In particular, in the area east of Öskjuvatn (where most of the hydrothermal activity is concentrated, resulting in the area with the lowest Vp/Vs ratio), the thermal anomaly and the greater fluid and gas input are probably the cause of the observed seismicity cluster, with magnitude values between 0.4 and 3.2. However, the recorded InSAR signal clearly shows that the seismicity cluster does not correspond to the area of maximum deformation. In fact, much of the observed deformation is caused by inflation (pressurisation) of the magma chamber.