Deformation of geothermal reservoirs is a growing topic in the field of crustal deformation research. The deformation behavior of a geothermal resource can give us insight about its sustainability and can help to increase our understanding of reservoir processes. The topic of this dissertation is crustal deformation in the Hengill area with focus on the deformation around the two geothermal fields of Hengill: Hellisheidi and Nesjavellir. We show that in a complex geological setting as we have in Hengill, we need good models of the regional deformation processes to be able to investigate the more localized deformation signals of geothermal reservoirs. The plate spreading constitutes a
significant component to the horizontal displacement at Hengill which can be seen in GNSS data as well as InSAR data. Additionally, a wide scale deformation signal can be seen in Eastern Hengill. The first paper of this thesis describes these observations and their modeling. We find that local subsidence signals at Hellisheidi and Nesjavellir is consistent with the observed pressure decrease in the two geothermal fields. In the second paper in this thesis, we investigate an uplift signal that was observed at Húsmúli, one of the injection sites at the Hellisheidi field, during 2011–2012. The signal appeared at the same time as the injection and an increase in seismicity in September 2011. We interpret the deformation as being caused by an increase in pore pressure, which in turn
led to an increase in seismicity. To better understand the deformation of geothermal reservoirs, we study the relationship between amount of extracted geothermal fluid and the magnitude of reservoir deformation as the third topic of the thesis. We show that the ratio of reservoir volume decrease due to deformation to mass of extracted fluid depends on a number of parameters, in particular the compressibility of rock and pore fluid. We use examples from three geothermal reservoirs to investigate how different values of this ratio can be explained by different combinations of material parameters.
Possible ranges of parameter combinations are presented for each case, showing that our method can be used to constrain values of material properties based on geodetic observations of surface deformation.
Mælingar og líkangerð á jarðskorpuhreyfingum á jarðhitasvæðum er vaxandi grein
innan jarðeðlisfræði. Slíkar rannsóknir á hreyfingum á yfirborði jarðhitasvæða gefa m.a.
upplýsingar um ástand jarðhitageyma (rúmmálsbreytingar og staðsetningu) á hverjum
tíma. Niðurstöðurnar þarf að túlka í samræmi við aðrar jarðeðlisfræðilegar mælingar til
að auka skilning á eðli svæðisins, t.d. við mat á vinnslugetu og hve lengi má nýta það. Í
þessari ritgerð er fjallað um jarðskorpuhreyfingar og líkangerð á Hengilssvæðinu, sér í
lagi á vinnslusvæðum fyrir virkjanirnar tvær: Hellisheiði og Nesjavelli. Til að skilja
staðbundnar jarðskorpuhreyfingar á Hengilssvæðinu er nauðsynlegt að leiðrétta fyrir
öðrum þáttum, m.a. hreyfingum vegna landreks. Landrekið veldur aðallega láréttum
færslum og sést vel í landmælingum með gervitunglum – GNSS og radarbylgjuvíxlmyndum
(InSAR). Auk þess mælist sig á stóru svæði í austurhluta Hengilssvæðisins.
Fyrsti kafli ritgerðarinnar lýsir þessum mælingum og líkangerð. Helsta niðurstaða
líkangerðarinnar er að staðbundið sig við Hellisheiði og Nesjavelli sé í samræmi við
mælingar á þrýstingslækkun í jarðhitageymunum. Í öðrum kafla ritgerðarinnar er greint
frá landrisi sem við mælum við Húsmúla á tímabilinu 2011-2012. Landrisið hófst á
sama tíma og niðurdæling á jarðhitavökva og aukinnar smáskjálftavirkni varð vart í
september 2011. Líkangerð á landmælingunum bendir til að jarðskorpuhreyfingarnar
(landris og þensla) og jarðskjálftavirknina megi skýra með auknum poruþrýsingi í berginu
þar sem jarðhitavökvanum er dælt niður. Þriðji kafli ritgerðarinnar kannar tengsl
jarðskorpuhreyfinga við magn jarðhitavökva sem dælt er upp úr jarðhitasvæðum. Við
sýnum að hlutfall rúmmálsminnkunar í jarðhitageyminum og massa jarðhitavökva sem
dælt er upp, er aðallega háð samþjöppun bergs og vökva. Við bárum þetta hlutfall saman
á þremur háhitasvæðum, þar sem munurinn er allt að tífaldur, til að kanna möguleg
gildi á efniseiginleikum bergs og jarðhitavökva. Niðurstöðurnar benda til að nota megi
aðferðina, sem leidd er út í kafla 3, til að setja skorður á efniseiginleika jarðhitasvæða
út frá mælingum á jarðskorpuhreyfingum.
