In der Erkenntnis, dass die Erkundung und Nutzung von magmatischen und geothermischen Reservoiren viele Disziplinen umfasst, besteht die Aufgabe von 'SMARTIES' (Supercritical fluids and MAgma Reconnaissance for Transformative Iceland Energy Solutions) darin, langfristige Messreihen zu registrieren, die von temporären Feldexperimenten begleitet werden, um einen interdisziplinären Beobachtungs- und Modellierungsansatz zur Bewertung von Reservoiren zu definieren, zu testen und zu validieren. SMARTIES befasst sich mit drei Schlüsselfragen:

1. Wie können wir die Struktur und Dynamik von magmatischen/hydrothermalen Systemen und ihrer Übergangszone beobachten und modellieren, um vulkanische Gefahren zu bewerten und das geothermische Potenzial zu quantifizieren?
    
2. Wie können wir die Wechselwirkungen zwischen Reservoiren, Verwerfungen und Erdbeben sowie der Umwelt überwachen und besser verstehen, wobei der Schwerpunkt auf einem besseren Verständnis bidirektionaler und kaskadierender Prozesse liegt?
    
3. Wie können wir die Prozesse des Massen- und Energietransfers in superkritischen und "superheißen" hydrothermalen Reservoiren unter natürlichen und anthropogenen Einflüssen charakterisieren und modellieren?

Die Entwicklung geeigneter Strategien für die optimale quantitative Beschreibung von Reservoiren und darauf aufbauend für die Nutzung geothermischer Ressourcen (Wärme- und Energieerzeugung) wird eine nachhaltige Energieversorgung befördern. Bessere Modelle werden ein optimiertes Ressourcenmanagement erlauben. Der ganzheitliche Ansatz von "SMARTIES" zielt darauf ab, durch die Kombination konventioneller und innovativer Datensätze, innovativer Analyse- und Verarbeitungsmethoden und numerische Modellierung ein verbessertes Modell des magmatischen/hydrothermalen Reservoirs in seinem geodynamischen Umfeld zu erstellen. Island ist sehr gut geeignet für die Umsetzung einer solchen Strategie, da sich entlang der isländischen Riftzonen mehrere vulkanische Zentren befinden.

Zeitliche Entwicklung und Änderung von Reservoiren
Die Krafla-Caldera (Durchmesser 10-12 km; 110.000 Jahre alt) ist immer noch aktiv ("Krafla-Feuer" 1975-1984). Ein in NW-SO-Richtung verlaufendes geothermisches Hochtemperatursystem wurde in den letzten 50 Jahren erkundet und erschlossen. 40 Explorations-, Produktions- und Reinjektionsbohrungen versorgen ein geothermisches Kraftwerk mit 60 MWe (MW Stromerzeugung). Die tiefsten Bohrungen in Krafla liegen etwa 2 km unter dem Meeresspiegel. Krafla (Island) ist ein Hochenthalpie-System, das seit den 1970er Jahren erschlossen wird und in dem seit 2009 das Vorhandensein von Magma in geringer Tiefe (2,1 km) bekannt ist (Elders et al., 2010). Am Übergang zwischen Magma und hydrothermalen System herrschen überkritische Bedingungen; Verständnis dieser Bedingungen stellt ein wachsendes Thema für die geothermische Forschung dar (Scott et al., 2015). Weitere Systeme, in denen aktive Deformation und Verwerfungsinteraktionen untersucht werden können, sind die Askja-Caldera,  Bárðarbunga und die hydrothermal aktive Torfajökull-Caldera, allesamt Standorte, an denen einzigartige Daten und Feldexpeditionen zur SMARTIES-Mission beitragen.

Störungskontrolle von Reservoiren
Þeistareykir (25 km nordwestlich von Krafla) ist einzigartig, da sich hier ein N-S verlaufender Spaltenschwarm (Durchmesser 7-8 km; Länge 70-80 km) mit der WNW-OSO streichenden Húsavík-Flatey-Transformationsstörung überschneidet. Obwohl es in den letzten 50 Jahren erkundet wurde, begann die Förderung erst 2017. 20 Explorations-, Produktions- und Reinjektionsbohrungen (<~2,2 km bsl) versorgen ein geothermisches Kraftwerk mit einer Leistung von 90 MWe, wobei für die Zukunft eine Erweiterung um 45 MWe geplant ist. Þeistareykir (Island) ist ein Hochenthalpie-System, das seit 2017 ausgebeutet wird; viele Daten wurden und werden aufgezeichnet, einschließlich innovativer Methoden wie verteilte faseroptische Messungen (Jousset et al., 2018), die derzeit aufgezeichnet werden (2023), und kontinuierlich aufzeichnende Multiparameterstationen und Gravimeter (Forster et al., 2021).  Ergänzende und zugängliche Verwerfungssysteme befinden sich entlang der Reykjanes-Halbinsel und des Südisländischen Verwerfungssystems, was eine genaue Untersuchung von Erdbeben an zugänglichen Orten und einen Wissenstransfer sowie einen Vergleich mit Þeistareykir ermöglicht.

"SMARTIES" zielt darauf ab, langfristige Observatoriumseinrichtungen zu erhalten (seit 2017 und für mindestens die nächsten 10 Jahre), um GFZ-Forschern und Studierenden die Möglichkeit zu geben, Forschung in den Bereichen Datenanalyse und Modellierung für Vulkanologie, Geophysik, Geodäsie, Geochemie und Geodynamik durchzuführen.

Die Aufgabe von "SMARTIES" besteht darin, eine Langzeitbeobachtungseinrichtung zu etablieren, um zusammen mit temporären Feldexperimenten die Datengrundlage für einen interdisziplinären Ansatz zur Bewertung von Reservoiren zu schaffen, zu testen und zu validieren. Dazu gehört die Einrichtung innovativer Multiparameter-Stationen, einschließlich supraleitender Gravimeter, Wetterstationen, traditioneller geodätischer Instrumente wie GNSS und Tiltmeter, seismischer Beobachtungen, thermischer Kampagnen und Infrarotüberwachung sowie regelmäßiger Satellitenradar- und photogrammetrischer Drohnenbeobachtungen. Die Erfassung und Aktualisierung hochauflösender Karten von Verwerfungen, Verwerfungsverschiebungen und strukturellen Bewertungen sowie die Überwachung von Flüssigkeiten an thermischen und kalten Quellen und Gasexhalationsstellen ergänzen den interdisziplinären Ansatz zur Bewertung von Reservoiren.

Im Einzelnen handelt es sich um folgende permanente Standorte:

• 5 Container, die mit zwei supraleitenden iGrav-Schwerkraftmessern (GFZ) und einem gPhone-Federschwere-Messgerät (GFZ) besetzt sind. (verfügbar ab 1.1.2026)
• Mehrere GPS-Antennen, meteorologische Stationen, 5 ROMPS-Systeme. (verfügbar ab 1.1.2026)
• Netzwerk von seismologischen Breitbandstationen (in Zusammenarbeit mit ISOR/Landsvirkjun) - https://geofon.gfz-potsdam.de/doi/network/3P/2017  (verfügbar ab 1.1.2026)

Liste der wichtigsten Partner

• Landsvirkjun, National Power Company of Iceland
• ISOR, Iceland Geothermal Energy GeoSurvey
• University of Iceland; Reykjavik University
• Iceland Meteorological Office
• University of Strasbourg (France)
• GWR (USA)

Liste der wichtigsten mit dem Observatorium verbundenen Projekte

• “microgravimotis” BMBF (2015-2021)
• ETN Improve
• Krafla Magma Testbed
• ICDP KMT
• Workshop: KMT@GFZ (2022) | PowerPoint Präsentationen aller Teilnehmenden. Workshop Krafla Magma Testbed (KMT)

• lders, W.A. et al., (2010) Rhyolite magma drilled in Iceland could power the world’s hottest enhanced geothermal system. Geoth. Res. T. 34, 765–770.
• Forster, F., et al., (2021). Environmental and anthropogenic gravity contributions at the Þeistareykir geothermal field, North Iceland. Geotherm Energy 9, 26.
• Jousset, P. et al., (2022). Fibre optic distributed acoustic sensing of volcanic events. Nat Comm 13, 1753.
• Scott, S., et al., (2015): Geologic controls on supercritical geothermal resources above magmatic intrusions. Nat Comm 6, 7837.