25. ágúst 2014

Frekari hugleiðingar um jarðhræringarnar frá Bárðarbungu

Afar athyglisvert hefur verið að fylgjast með atburðunum við Bárðarbungu undanfarna daga. Jarðskjálftavöktunarkerfi Veðurstofu Íslands hefur þarna sannað gildi sitt. Það snýst ekki bara um að vara við hugsanlegu eldgosi og flóðum heldur ekki síður um að bæta verulega skilning okkar á myndun jarðskorpu Íslands og gerð hennar og eðlisástandi.  Starfsfólk Veðurstofunnar hefur unnið mjög gott starf um áratuga skeið við uppbyggingu kerfisins og aðdáunarvert er hve fljótt mæliniðurstöðum er miðlað á netinu þannig að hver sem er getur unnið áfram með gögnin og túlkað þau. Með þessu móti fæst hámarks nýting á þeim fjármunum sem varið er til vöktunarkerfisins og þekking eykst hraðast. Það er full ástæða til að óska starfsfólki Veðurstofunnar til hamingju með frammistöðuna.

Á meðfylgjandi korti eru skjálftaupptökin sýnd á drögum að nýju jarðfræðikorti ÍSOR sem væntanlega verður gefið út á næsta ári. Upptökin liggja sem kunnugt er á mjórri línu sem talið er að tákni sprungu þar sem kvika er að þrengja sér inn í. Jafnframt er sýnt lóðrétt snið af upptökum jarðskjálfta eftir sprungunni sjálfri.


Gerð jarðskorpunnar í gosbeltinu norðan Vatnajökuls og líklegan hraða P-bylgna þar.

Áður en fjallað er frekar um atburðarrásina við Bárðarbungu er rétt að skoða meginuppbyggingu jarðskorpunnar á Íslandi. Upplýsingar um gerð hennar höfum við úr bylgjubrotsmælingum sem gerðar hafa verið víða um land og frá samanburðarrannsóknum við jarðlög í bútum af fornri úthafsskorpu (ófíólítum) sem jarðskorpuhreyfingar hafa flutt til yfirborðs á nokkrum stöðum í heiminum. Meðfylgjandi mynd sýnir líklega gerð jarðskorpunnar í gosbeltinu norðan Vatnajökuls og líklegan hraða P-bylgna þar.

 

Efri hluti jarðskorpunnar á Íslandi er að mestu gerður úr gosbergi, aðallega hraun- og móbergslögum sem hlaðist hafa upp á löngum tíma. Til viðbótar er nokkuð um innskotslög, aðallega bergganga, sem hafa verið aðfærsluæðar eldstöðvanna fyrir ofan. Þessi efri hluti er um 6 km þykkur utan kjarna megineldstöðvanna ef ekki hefur rofist ofan af honum. Þar fyrir neðan tekur neðri skorpan við. Ofan til er hún að mestu gerð úr hreinu lagskiptu gangbergi en neðar tekur við belti með einsleitu gabbrói. Enn neðar má búast við lagskiptu gabbrói með leifum af möttulefni inni á milli. Á um 30km dýpi má svo reikna með að komið sé í dæmigerðan heitan möttul.


Í ljósi mælisniðurstaða og núverandi þekkingar á þeim ferlum sem eru gangi má ímynda sér eftirfarandi atburðarrás:

  1. Kvika sem verður til í möttlinum hefur verið að flæða hægt í átt til yfirborðs í langan tíma eftir uppstreymisrás undir öskju Bárðarbungueldstöðvarinnar. Það veldur landlyftingu og auknum þrýstingi. Ætla má að þessi kvika sé fremur þung og hún komist því ekki upp í gegnum léttari kviku sem ætla má að sitji efst í líklegu grunnstæðu kvikuhólfi undir öskjunni. Þykkur jökulís ofan á öskjunni er einnig líklegur til að hindra að kvikan komi beint upp úr öskjunni sjálfri.
  2. Þegar vissum kvikuþrýstingi er náð undir öskjunni brýst hún lárétt út frá uppstreymisrásinni. og myndar kvikuæð eftir mjórri sprungu sem skilur eftir sig berggang þegar kvikan í henni storknar. Jarðskjálftadreifingin í tíma og rúmi sýnir hvernig kvikuæðin stækkar og lengist til norðurs. Það er þó ekki víst að rennslið eftir kvikuæðinni sé lárétt á því bili sem skjálftarnir mælast, lárétta rennslið gæti allt eins verið mun dýpra og kvikan komið nær lóðrétt upp þar sem skjálftarnir sýna æðina. Athyglisvert er að í fyrstu var stefna æðarinnar mun austlægari en meginstefna misgengja og gossprungna er á þessum slóðum. Þegar æðin hafði náð að miðbiki Dyngjujökuls stöðvaðist framrás hennar eins og hún hefði mætt hindrun en brýst síðan áfram eftir nokkurt hlé í átt að upptökum Holuhrauns sem er í gígum við jaðrar Dyngjujökuls og hefur líklega myndast árið 1797. Vert er að veita því athygli að Holuhraun tilheyrir í raun syðsta hluta sprungukerfis megineldstöðvarinnar sem kennd er við Öskju. Er þetta trúlega í fyrst sinn sem við sjáum hraun streyma frá upptakasvæði einnar megineldstöðvar inn í sprungukerfi annarrar og raunar stefnir kvikuflæðið nú beint á Öskju. Í síðasta pistli á heimasíðunni var okkur ekki kunnugt um hvort til væri efnagreining á Holuhrauni. Svo reyndist vera og sýna niðurstöður í grein eftir Hartley og Thordarson árið 2013 að Holuhrauni svipar til hrauna frá Bárðarbungu.
  3. Langflestir jarðskjálftarnir hafa orðið á milli 8 og 15 km dýpis samkvæmt yfirförnum staðsetningum Veðurstofu Íslands og virðast þeir frekar fara dýpkandi til norðurs. Það væri sérkennileg hegðun ef kvikustreymið væri lárétt þar sem skjálftarnir eru. Hér er þó rétt að hafa nokkurn fyrirvara á því það er nokkuð algengt að dýpi sé fremur ofmetið en hitt, einkum fjarri mælistöðvum. Síðan er skjálftadreif á milli 6 og 8 km dýpis en aðeins örfáir skjálftar þar fyrir ofan.
  4. Flestir skjálftarnir eru í neðri skorpunni þ.e. niðri í þeim hluta skorpunnar sem ætla má að sé eingöngu gerð úr lagskiptum berggöngum ofan á gabbrói. Mjög fáir skjálftar mælast þar fyrir ofan þótt sérfræðingar Jarðvísindastofnunar hafi mælt um 20 cm gliðnun yfir svæðið með GPS mælingum. Það bendir til þess að kvikan hafi ekki náð neitt að ráði að komast upp í efri skorpuna þrátt fyrir gliðnun hennar. Ef til vill er kvikan einfaldlega of þung til þess þannig að hún nær flotjafnvægi við bergið á 6-8 km dýpi.
  5. Ljóst er þó að neðri mörk jarðskjálftanna eru á um 14 km dýpi. Þar fyrir neðan mælast mjög fáir skjálftar. Það bendir til þess að mörk deigs og brotgjarns bergs neðri skorpunnar liggi þarna. Ekki má líta svo á að neðra borð skjálftavirkninnar sé jafnframt neðra borð kvikuæðarinnar; æðin gæti náð mun dýpra og kvikan flætt þar án skjálfta. Vel má hugsa sér að kvikuflæðið út frá uppstreyminu undir Bárðarbungu sé í raun á mun meira dýpi og sé að koma nær lóðrétt upp í kvikuæðina sem mynda skjálftana fremur en að ferðast lárétt eftir henni. Slík atburðarrás væri í meira samræmi við þau gögn sem aflað var við kvikuuppstreymið við Upptyppinga árið 2007 og gæti skýrt eyður í skjálftavirkninni sem virðast vera á 1-2 stöðum á sniðinu, ef sú eyða er innan skekkjumarka.

Ólafur G. Flóvenz jarðeðlisfræðingur og forstjóri ÍSOR

Ingibjörg Kaldal jarðfræðingur