Der Vulkan Ätna im Osten Siziliens liegt in einem der komplexesten tektonischen Gebiete und ist einer der aktivsten und am besten überwachten Vulkane der Welt. Er ist durch eine Vielzahl von Gefahren gekennzeichnet, die das dicht besiedelte Gebiet gefährden. Aktive Verwerfungen an der Südostflanke des Vulkans sind eine der Ursachen für die Destabilisierung der Flanken und zeigen eine Reihe von Deformationsmodi wie aseismisches Kriechen und Erdbeben. Auch die vulkanische Aktivität weist mit Lavafontänen, Lavaströmen, strombolianischen Eruptionen und Ascheregen eine große Variabilität auf. Interne und externe Kräfte führen zu einer Flankeninstabilität des Vulkans, die durch Schwerkraft und magmatische Intrusionen verstärkt wird. Die östliche bis südöstliche Flanke des Ätna rutscht mit einer Geschwindigkeit von mehreren Zentimetern pro Jahr ins Ionische Meer. Solche instabilen Flanken können katastrophale Folgen haben und Erdrutsche auslösen, die zu Tsunamis führen können. Aufgrund dieses Verhaltens ist die Region Ätna/Süditalien ein idealer Standort, um die Vorbereitungsphase der Gefahren zu verstehen und Instrumente an der Schnittstelle zwischen Land und Küste zu etablieren. Unsere Forschung umfasst ebenso Projekte auf vulkanischen Inseln in der Nähe von Sizilien.

Unsere Mission

Die Fokusgruppe wurde 2021 eingerichtet. Die verschiedenen Komponenten der Fokusgruppe sollen dazu beitragen, die instabile vulkanische Flanke des Ätna und die geologische Umgebung Süditaliens zu untersuchen und die zugrunde liegenden Prozesse vom Gipfel bis zur submarinen Umgebung zu erforschen. 

Unser Ziel ist es, ein Netzwerk von Forschungsprojekten zu etablieren, die disziplinübergreifend auf die oben formulierten Schlüsselfragen hinarbeiten. Bei diesen Initiativen handelt es sich zum Teil um langfristige Überwachungsmaßnahmen, zum jetzigen Zeitpunkt aber auch um Pilotprojekte, um die Anwendbarkeit von Methoden zu testen und wichtige zugrundeliegende Datensätze zu geologischen Prozessen beizusteuern.

1. IVOTED-Etna: Untersuchung VOlcano-TEktonischer Deformation am Ätna unter Verwendung der ersten beiden seismischen Bohrloch-Breitbandsensoren zur Überwachung hochauflösender Signale südlich des SO-Kraters und in Mascalucia in der Nähe des kriechenden Verwerfungsabschnitts des Mascalucia-Tremestieri-Trecastagni-Verwerfungssystems. Die Installation war Teil des von der EU finanzierten Projekts "Sic nano for PicoGeo" und erweitert das lokale seismische Oberflächennetz des INGV. Eine erste Datenpublikation eines seismischen Testdatensatzes wird Ende 2023 über die GFZ Data Services veröffentlicht.

2. Flankeninstabilität in Verbindung mit neuen Unruhen und erhöhter hydrothermaler Aktivität unter Verwendung von unbemannten Flugsystemen (UAS) zur Kartierung von vulkanischen Alterationszonen, die zu Gesteinsschwächung entlang des Kraterrandes führen. Die Felduntersuchungen werden von Satellitenaufnahmen (SAR, EnMAP, Pleiades) begleitet, um die Instabilität der Vulkanflanken im Zusammenhang mit der hydrothermalen Schwächung des Gesteins zu analysieren. Vulkanflankeninstabilität ist ein wichtiges Element im POFIV - Thema 3 und Thema eine der wichtigsten Kooperationen zwischen GFZ und GEOMAR.

3. TopogrAphic response to VOlcanic LOading (TAVOLO) Untersuchung des topographischen Signals von vulkanischer Belastung zur Erforschung langfristiger Zeitskalen der Hebung (TAVOLO).

4. DDSS@Sicily zur Verbesserung des Verständnisses vulkanischer und seismischer Phänomene in Sizilien unter Verwendung faseroptischer Sensortechnologien und insbesondere verteilter dynamischer Dehnungsmessungen und damit verbundener Überwachungstechniken. Insbesondere haben wir zusammen mit unseren Kolleg:innen des INGV-Osservatorio Etneo gezeigt, dass DDSS bei der Erkennung von winzigen Signalen und der hochauflösenden Abbildung von Strukturen mitdicht abgetasteten und empfindlichen Dehnungsbeobachtungen helfen kann. Unser Anwendungsbereich umfasst den Gipfel des Ätna, die Ostflanke des Vulkans Ätna, die Verwerfungen in städtischen Gebieten, deri submarine Bereich und auch Bohrlöcher. Diese Messungen sollen zu einer besseren Kenntnis der vulkanisch-tektonischen Wechselwirkung und der Dynamik (bis hin zur submarinen Umgebung) und ihrer Beziehung zur vulkanischen Aktivität des Gipfels beitragen.

5. Etna CREEP überwacht Verwerfungen an lokalisierten aktiven Störungen an der instabilen Südostflanke des Ätna. Derzeit sind zwei Instrumente an der Macchia-Verwerfung im St. Leonardello-Grabensystem in der Nähe der Küstenlinie installiert. Ein drittes Instrument wird im Herbst 2023 an der Pernicana-Verwerfung installiert. Creepmeter können sowohl Kriechen und Slow-Slip Ereignisse als auch getriggerte Ereignisse aus Nah- oder Fernfeldquellen erfassen und ermöglichen es, Signale von vulkanisch-tektonischen Wechselwirkungen zu erfassen. Unsere Instrumente überwachen Relativbewegungen mit einer Auflösung von einem Mikrometer und einem Abtast-Intervall von 30 Sekunden. Diese Instrumentierung ergänzt das GeoSEA-Array (https://www.geomar.de/en/news/article/geosea-array-records-sliding-of-mount-etnas-southeastern-flank) vor Catania und stellt eine enge Verbindung zwischen der Erforschung der Flankeninstabilität an der Küste und den Offshore-Aktivitäten des GEOMAR im Rahmen des Precollapse-Projekts her.

6. Wundervul ist ein INGV-Projekt, das die Gasemissionen auf Vulcano untersucht, indem es bekannte Beobachtungen kompiliert, ein konzeptionelles Modell des magmatisch-hydrothermalen Systems erstellt und numerische Modelle entwickelt.

7. Im Rahmen des Projekts Newton-g wurden neue Instrumente (eine Feldversion des Quantengravimeters AQG, genannt AQG-B, das jetzt am Observatorium Pizzi de Neri auf dem Gipfel installiert ist) sowie neue Konzepte und Werkzeuge für die gemeinsame Inversion von Bodenverformung und Schwerkraftänderungen und für die Interpretation der Inversionsergebnisse entwickelt. Das Projekt ist nun abgeschlossen, aber die Entwicklung von Werkzeugen wird am GFZ fortgesetzt.

8. Das RottnRock-Projekt ist ein ERC-Synergieprojekt, das darauf abzielt, hydrothermale Aktivität und Alteration von Vulkangestein im Zusammenhang mit Flankeninstabilität zu untersuchen. Die Entwicklung von schwachen Flanken, Scherzonen und Dekolletés steht in engem Zusammenhang mit der Gesteinsalteration. An dieser Schwerpunktstelle untersuchen wir diese Rückkopplung mit Hilfe von Fernerkundung, Feldexperimenten, Gesteinsanalysen und numerischer Modellierung.