UNRAVELLING VOLCANIC TREMOR SOURCE AT MOUNT ETNA FROM QUANTITATIVE MULTIPARAMETRIC ANALYSIS AND MOMENT TENSOR INVERSION

UNRAVELLING VOLCANIC TREMOR SOURCE AT MOUNT ETNA FROM QUANTITATIVE MULTIPARAMETRIC ANALYSIS AND MOMENT TENSOR INVERSION Developments of multiparametric monitoring networks, real time analysis techniques and the acquisition of high-resolution data, have allowed to improve the knowledge of the structures and dynamics that characterize the active volcanoes. To understand the dynamics of an active volcano, it is possible to proceed with two different types of studies: i) multiparametric studies based on the joint analysis of different data (such as geophysical, geochemical, petrological data); ii) detailed studies concerning specific data. In order to understand source volcanic tremor at Mt. Etna volcano, volcanic tremor recorded during the vigorous summit of 2011-2012 was analyzed. In particular, this thesis shows the results obtained from the investigation of the volcanic tremor source through a duplex study: i) a multiparametric study based on the quantitative comparison between different time series such as volcanic tremor amplitudes and geochemical data such as soil CO2 flux and the SO2 flux at summit craters; ii) a moment tensor inversion analysis of volcanic tremor recorded during a lava fountain episode of the considered period. For these studies, data acquired from the multiparametric monitoring network managed by Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia were used.The quantitative comparison between seismic and geochemical data was performed in order to identify and quantitatively estimate similar trends variations between the compared time series, both synchronous and characterized by time lags. To this end, four different analysis techniques have been implemented, such as Cross-Correlation, Randomized Cross-Correlation, wavelet analysis and linear regression. The obtained results allowed to infer pressurization and depressurization dynamics of the plumbing system during the different eruptive phases observed during the considered period. The moment tensor inversion analysis of the volcanic tremor recorded at Mt. Etna represents a novelty. Specifically, this analysis was applied to volcanic tremor recorded during the lava fountain episode that occurred on 5 August 2011, one of the most vigorous of the 25 episodes that characterized the 2011-2012 period. The results allowed to highlight a source mechanism generated by a sub-horizontal crack near the summit crater area, which can be interpreted as a valve through which gas-rich magma is ejected during the lava fountain activities.

STUDIO DELLA SORGENTE DEL TREMORE VULCANICO AL MT. ETNA MEDIANTE ANALISI QUANTITATIVA MULTIPARAMETRICA ED INVERSIONE DEL TENSORE MOMENTO. Lo sviluppo di reti multiparametriche di monitoraggio, tecniche di analisi in tempo reale e l'acquisizione di dati ad alta risoluzione, hanno permesso di migliorare la conoscenza delle strutture e delle dinamiche che caratterizzano i vulcani attivi. Per comprendere le dinamiche di un vulcano attivo, è possibile procedere con due diversi tipi di studi: i) studi multiparametrici basati sull'analisi congiunta di dati diversi (come dati geofisici, geochimici, petrologici); ii) studi dettagliati su dati specifici. Al fine di comprendere la sorgente del tremore vulcanico sul monte Il vulcano Etna, il tremore vulcanico registrato durante il vigoroso summit del 2011-2012 è stato analizzato. In particolare, questa tesi mostra i risultati ottenuti dallo studio della sorgente del tremore vulcanico attraverso uno studio duplex: i) uno studio multiparametrico basato sul confronto quantitativo tra diverse serie temporali come ampiezze del tremore vulcanico e dati geochimici come il flusso di CO2 nel suolo e il flusso di SO2 ai crateri sommitali; ii) un'analisi di inversione del tensore al momento del tremore vulcanico registrata durante un episodio di fontana di lava del periodo considerato. Per questi studi sono stati utilizzati i dati acquisiti dalla rete multiparametrica di monitoraggio gestita dall'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Il confronto quantitativo tra dati sismici e geochimici è stato eseguito al fine di identificare e stimare quantitativamente variazioni di tendenze simili tra le serie temporali comparate, sia sincrone e caratterizzato da ritardi temporali. A tal fine, sono state implementate quattro diverse tecniche di analisi, come la correlazione incrociata, la correlazione incrociata randomizzata, l'analisi wavelet e la regressione lineare. I risultati ottenuti hanno permesso di inferire la pressurizzazione e la dinamica di depressurizzazione del sistema idraulico durante le diverse fasi eruttive osservate durante il periodo considerato. L'analisi di inversione del tensore momento del tremore vulcanico registrato a mt. L'Etna rappresenta una novità. Nello specifico, questa analisi è stata applicata al tremore vulcanico registrato durante l'episodio della fontana di lava avvenuta il 5 agosto 2011, uno dei più vigorosi dei 25 episodi che hanno caratterizzato il periodo 2011-2012. I risultati hanno permesso di evidenziare un meccanismo sorgente generato da una fessura sub-orizzontale vicino all'area del crateri sommitali, che può essere interpretata come una valvola attraverso la quale il magma ricco di gas viene emesso durante le attività della fontana di lava.