Understanding small crustal deformation signals is important for improving volcano monitoring and hazard mitigation. Spatial and temporal ground displacement patterns were mapped with Global Navigation Satellite System (GNSS) geodesy and Interferometric analysis of Synthetic Aperture Radar (InSAR) images, allowing detection of millimeter- to centimeter-scale deformation. Geodetic modelling, through inversion or forward modelling, was used to infer deformation source parameters and increase understanding of volcanic, geothermal and tectonic processes. In summer 2018, a change in the pattern of ground deformation at the Krafla caldera coincided with increased pressure in a monitoring well. This occurred at a similar time as re-injection of water, in relation to geothermal utilization, was modified. The difference between GNSS and InSAR velocity fields from 2015–2018 and 2018–2020 reveals an inflation pattern with horizontal motion up to 8–10 mm/yr. Geodetic inversion shows that the difference velocity field can be fit with a 2.1–2.5 km deep point-source, near the magma-hydrothermal interface. The observations are broadly explained by local variations in intra-caldera crustal elasticity and pressure increase at ~2.2 km depth, consistent with the well data. The study also examined how local elastic and viscoelastic crustal and mantle properties at volcanoes located at divergent plate boundaries influence deformation by regional processes like plate spreading, using a Finite Element Method model to simulate local rheological anomalies beneath calderas and rifts. This approach helps explaining the observed decades-long subsidence at Krafla (1989–2018) and Askja (1985–2021). The results show that extensional forces and rheological anomalies can drive volcanic subsidence. At Krafla, this account for much of observed 2015-2018 subsidence, but only 20–30% at Askja. Finally, the ~40-60 mm subsidence during the 2021 Fagradalsfjall eruption was analyzed and evaluated how changes in deformation relate to changes in eruption rate, geochemistry of eruptive products, and eruptive style. Surface lava loading within 1-2 km significantly contributed to the subsidence. After removing this effect, geodetic inversion locates a 12–14 km deep sill source with volume contraction of 2127 Mm3. This research highlights the need to consider complex geological settings when interpreting small ground deformation signals, as multiple interacting processes may produce observed deformation.
Aukinn skilningur á minniháttar jarðskorpuhreyfingum er mikilvægur til að bæta vöktun eldfjalla og draga úr áhrifum af náttúruvá af þeirra völdum. Munstur jarðskorpuhreyfinga í tíma og rúmi var mælt með GNSS-landmælingum (e. Global Navigation Satellite System geodesy) og bylgjuvíxmælingum úr ratsjárgervitunglum (e. InSAR, Interferometric analysis of Synthetic Aperture Radar), sem gerir kleift að mæla smáar hreyfingar jarðskorpunnar (af stærðargráðunni millimetrar og sentimetrar). Líkangerð var notuð til að finna uppsprettur jarðskorpuhreyfinganna og eiginleika þeirra með því að beita andhverfum vörpunum, eða með beinum samanburði mældra jarðskorpuhreyfinga við niðurstöður reiknilíkana, með það að markmiði að auka skilning á ferlum sem eiga sér stað á eldfjöllum og jarðhitasvæðum sem og tektónískum ferlum.
Sumarið 2018 mældist breyting á munstri jarðskorpuhreyfinga í Kröfluöskjunni, á sama tíma og þrýstingsbreytingar mældust í borholu sem notuð er til að vakta jarðhitakerfið í Kröflu. Þetta gerðist á svipuðum tíma og breytingar voru gerðar á niðurdælingu vatns í jarðhitakerfið í tengslum við jarðhitanýtingu. Mismunur á GNSS og InSAR hraðasviðum á Kröflusvæðinu fyrir tímabilin 2015-2018 og 2018-2020 sýnir þenslu með láréttar færslur jarðskorpunnar allt að 8–10 mm/ári. Skýra má jarðskorpuhreyfingarnar sem afleiðingu af þrýstiaukningu í litlu kúlulaga rúmmáli (e. point-source) á 2.1–2.5 km dýpi undir Kröfluöskjunni, nálægt mörkum jarðhitakerfis og kviku. Ef tekið er tillit til fjaðureiginleika jarðskorpunnar innan öskjunnar og hvernig þeir eru breytilegir frá því sem gerist í nágrenni öskjunnar þá getur þrýstiaukning af svipaðri stærðargráðu og mældist í vöktunarborholunni útskýrt að mestu jarðskorpuhreyfingarnar.
Einnig var rannsakað hvernig fjaðrandi og seigfjaðrandi eiginleikar jarðskorpu og möttuls í eldstöðvakerfum á flekaskilum hafa áhrif á jarðskorpuhreyfingar vegna svæðisbunda ferla í jarðskorpunni eins og flekareks. Unnið var reiknilíkan með bútaaðferð (e. FEM; Finite Element Method) og seigfjaðrandi efnishegðun til að líkja eftir efnishegðun undir öskjum og gliðnunarbeltum. Líkanið sýnir að samspil á milli staðbundinna efniseiginleika í rótum eldstöðva og krafta vegna flekahreyfinga getur leitt til landsigs á eldvirkum svæðum. Slíkt samspil getur skýrt stóran hluta landsigs sem mældist í eldstöðvakerfi Kröflu 2015-2018, en aðeins 20-30% af landsigi sem mældist í Öskju á sama tímabili.
Loks var rannsökuð þróun landsigs (~40-60 mm) í 2021 eldgosinu í Fagradalsfjalli og metið hvernig breytingar á jarðskorpuhreyfingum tengjast breytingum á kvikustreymi, efnasamsetningu gosefna og gosvirkni. Metin voru áhrif fergingar vegna hraunsins sem myndaðist og niðurstöður sýna að fergingin hefur áhrif á landsig innan við 1-2 km frá hrauninu. Líkangerð með andhverfri vörpun þar sem tekið var tillit til fergingarinnar sýnir að jarðskorpuhreyfingarnar má skýra með sillulaga líkani í fjaðrandi hálfrúmi á 12-14 dýpi sem dregst saman um 21-27 milljón rúmmetra.
Rannsóknarvinnan sýnir að þörf er á að taka tillit til flókinna jarðfræðilegrar aðstæðna á eldfjöllum þegar minniháttar jarðskorpuhreyfingar eru túlkaðar og að samspil margra mismunandi ferla getur skýrt mælt munstur jarðskorpuhreyfinga.
