Uppbygging hafsbotnsskorpu og rekbelti

Anett Blischke, strúktúrjarðfræðingur og sérfræðingur í hafsbotnsrannsóknum hjá ÍSOR og samstarfsfólk hennar eru höfundar nýlegrar vísindagreinar um uppbyggingu og reksögu hafsvæðisins norðan Íslands og vestan Jan Mayen. Greinin, sem er afrakstur samstarfsverkefnis ÍSOR, Orkustofnunar, Jarðvísindastofnunar Háskóla Íslands, og fjölmargra erlendra jarðvísindastofnana og háskóla, ber heitið „Seismic Volcanostratigraphy: The Key to Resolving the Jan Mayen Microcontinent and Iceland Plateau Rift Evolution“.

Samtúlkun jarðeðlisfræðilegra og jarðefnafræðilegra gagna liggur til grundvallar nýjum skilningi á myndunarsögu svæðisins norðan Íslands. Jan Mayen klofnaði frá Grænlandi  í endurteknum gosbeltaflutningum, samhliða dvínandi rekhraða á sunnanverðum Ægishrygg. Fjölþættar misgengishreyfingar endurspegla öfluga innskotavirkni innan eldstöðvakerfa sem líkjast rekbeltum Íslands í dag.

Frekari rannsóknir eru fyrirhugaðar á sviði hafsbotnsjarðfræði, m.a. á áhrifum heita reitsins á gosbeltaflutninga, legu meginlandsskorpu við Jan Mayen og á Íslands-Færeyjahryggnum, og hafstrauma- og loftlagsbreytingar í tengslum við myndun Íslands-Færeyjahryggsins. Önnur verkefni snúa að rannsóknum á ummerkjum jöklunar á landgrunni Íslands, mati á margvíslegri náttúruvá, og rannsóknum á auðlindum í tengslum við hafréttarkröfur Íslands.

Hjá ÍSOR starfar hópur jarðvísindafólks sem hefur á undanförnum áratugum byggt upp sérfræðiþekkingu í öflun og túlkun gagna af hafsbotni. Meðal verkefna má nefna ráðgjöf til stjórnvalda varðandi skilgreiningar landgrunnsins utan 200 sjómílna og rannsóknir og ráðgjöf vegna undirbúnings sérleyfa til rannsókna og vinnslu auðlinda á hafsbotni.

Myndin sýnir yfirlitskort af myndun Norður-Atlantshafsins frá því landrek hófst fyrir um 55 milljónum ára til nútíma. Tilvísanir og heimildir er að finna í greininni sem er aðgengileg hér:

https://doi.org/10.1029/2021GC009948

Carbfix og ÍSOR undirrita samkomulag um kolefnisförgun

Carbfix og ÍSOR undirrituðu í dag samkomulag um frekari samvinnu á sviði kolefnisförgunar, m.a. á erlendri grundu, en fyrirtækin hafa á undanförnum árum átt gott samstarf um hana á Íslandi.

Markmiðið er að nýta enn frekar sameiginlega krafta og sérhæfingu á sviði kolefnisförgunar og varanlegrar geymslu. Carbfix og ÍSOR starfa nú þegar saman að rannsóknarverkefnum á þessu sviði, m.a. alþjóðlegum. Þá hafa fyrirtækin í allmörg ár unnið saman að staðarvali fyrir niðurdælingu koldíoxíðs, margvíslegum mælingum, borráðgjöf, jarðskjálftarannsóknum, efnarannsóknum og þróun rannsóknaraðferða, m.a. á rannsóknarstofu ÍSOR. Nú er enn frekari samvinna fyrirhuguð, ekki síst á sviði gagnasöfnunar og greininga ásamt hagkvæmniathugunum sem lúta að þeirri tækni sem Carbfix hefur þróað og mun áfram þróa.

Hlutverk Carbfix er að sporna gegn loftslagsbreytingum með niðurdælingu koldíoxíðs til steinrenningar og þannig varanlegrar geymslu í jarðlögum. Fyrirtækið hefur á undanförnum árum þróað til þess tækni og aðferðir sem vakið hafa heimsathygli. Á þessu ári hefur Carbfix bundið koldíoxíð í berglögum á Hellisheiði í tíu ár samfleytt og nú er stefnt að því að beita Carbfix-tækninni á mun stærri skala í Straumsvík ásamt fleiri samstarfsverkefnum hérlendis og erlendis. https://www.carbfix.com/

ÍSOR býr yfir meira en 75 ára reynslu af jarðvísindum, kortlagningu, rannsóknum og ráðgjöf við sjálfbæra nýtingu jarðrænna auðlinda. Þá hefur stofnunin áratugareynslu af kennslu og þjálfun á sínu sviði, bæði innanlands og utan. ÍSOR sér m.a. um rekstur Jarðhitaskólans í umboði utanríkisráðuneytisins en skólinn starfar undir merkjum UNESCO. https://isor.is/

Forboðar eldossins í Fagradalsfjalli

Forboðar eldgossins í Fagradalsfjalli

Þann 2. maí 2022 birtist grein í einu virtasta jarðvísindatímariti heims, Nature Geoscience, um niðurstöður rannsókna á umbrotahrinu sem hófst í Svartsengi snemma árs 2020 og var forboði eldgossins í Fagradalsfjalli. Greinin, sem Ólafur G. Flóvenz, fyrrverandi forstjóri ÍSOR, er í forsvari fyrir, er afrakstur tveggja ára rannsóknarvinnu sérfræðinga ÍSOR og GFZ, helstu jarðvísindastofnunar Þýskalands (Deutsches GeoForschungsZentrum í Potsdam).

Greinin byggist í meginatriðum á þrenns konar mælingum á Reykjanesskaga árið 2020; i) InSAR-mælingum úr Sentinel-1 gervitungli Geimvísindastofnunar Evrópu sem sýndu þrjár lotur landriss og landsigs á víxl í Svartsengi og fjórðu lotuna í Krýsuvík, ii) nákvæmum jarðskjálftamælingum með bæði hefðbundnum jarðskjálftamælum og ljósleiðara fjarskiptafyrirtækisins Mílu, sem breytt var með nýrri tækni í þétt net jarðskjálftamæla, og iii) nákvæmum mælingum á breytingum í þyngdarkrafti jarðar sem endurspegla massa þess efnis sem kann að hafa troðist inn í jarðlögin og orsakað landrisið.

Meginniðurstaða greinarinnar er sú að landrisið hafi líklegast orsakast af háþrýstu gasi (koldíoxíði) sem tróðst í þremur skömmtum inn í vatnsleiðandi lag á um 4 km dýpi undir jarðhitakerfinu í Svartsengi í janúar, mars og maí 2020 og fjórði skammturinn undir jarðhitakerfið í Krýsuvík í ágúst sama ár. Þrýstingur gassins var í hvert skipti nógu hár til þess að valda landrisinu en með tímanum dreifðist koldíoxíðið eftir vatnsleiðandi laginu sem leiddi til landsigsins í kjölfarið. Með því að nota „póró-elastíska“ líkanreikninga mátti herma landrisið og landsigið nákvæmlega og reikna út rúmmál þess efnis sem barst inn í vatnsleiðarann. Með því að nota niðurstöður þyngdarmælinganna var unnt að reikna eðlismassa þess efnis sem orsakaði landrisið.

Niðurstöðurnar sýna  að 0,11 ± 0,05 km3 efnis með eðlisþyngd 850 ± 350 kg/m3 tróðst samtals inn undir jarðhitakerfið í Svartsengi. Til samanburðar má nefna að eðlimassi kalds vatns er 1000 kg/m3 og kviku um 2700 kg/m3. Þótt niðurstöðurnar bendi eindregið til þess að efnið sem tróðst inn hafi fyrst og fremst  verið koldíoxíð útiloka niðurstöðurnar ekki að einhver kvika gæti hafa borist með gasinu.

Rannsóknir sérfræðinga Jarðvísindastofnunar Háskólans benda til þess að kvikan sem upp kom í eldgosinu í Fagradalsfjalli komi af 15-20 km dýpi efst í möttli jarðar en mörk möttuls og jarðskorpu eru á um það bil 15 km dýpi á þessum slóðum. Á þessum stað er kvika sem kemur dýpra úr möttlinum að safnast fyrir, jafnframt því að hún afgasast, þ.e. gefur frá sér koldíoxíð. Út frá rúmmáli þess gass sem tróðst inn undir Svartsengi og Krýsuvík árið 2020 má reikna hversu mikil kvika hefði þurft að afgasast til að framleiða þetta magn af koldíoxíði. Útreikningarnir benda til þess að rúmmál kvikunnar á 15-20 km dýpi undir Fagradalsfjalli séu að lágmarki 2-9 km3. Aðeins örlítill hluti þeirrar kviku kom upp í eldgosinu í Fagradalsfjalli, eða 0,15 km3. Af því leiðir að magn kviku undir Fagradalsfjalli er enn nægt til mun efnismeiri eldgosa en varð árið 2021.

Á grundvelli rannsóknanna er sett fram hugmyndalíkan af atburðarásinni sem leiddi til eldgossins, eins og sýnt er á meðfylgjandi skýringarmynd. Líkanið gerir ráð fyrir því að kvika hafi um nokkurt skeið streymt djúpt úr möttli jarðar og safnast fyrir efst í möttlinum á 15-20 km dýpi undir Fagradalsfjalli. Þar losnar koldíoxíð úr kvikunni og leitar í átt að yfirborði. Það á greiða leið í gegnum deigan neðri hluta jarðskorpunnar en stöðvast á um 7 km dýpi þar sem komið er að stökkum og þéttum hluta hennar. Þar safnast gasið fyrir tímabundið uns tilteknu rúmmáli er náð. Þá tekur gasið að streyma skáhallt upp eftir mörkum brotgjörnu og þéttu jarðskorpunnar í átt að þeim stað þar sem þau mörk liggja grynnst en það er undir nálægum háhitasvæðum í Svartsengi og Krýsuvík þar sem einnig er að finna djúpa, lágþrýsta vatnsleiðara. Gasið berst inn í vatnsleiðarann og eykur þar þrýsting nægjanlega mikið til að lyfta berginu fyrir ofan og valda landrisi og tilheyrandi jarðskjálftavirkni. Þegar ákveðið magn gass hefur tæmst úr geymslusvæðinu undir Fagradalsfjalli lokast rásin að háhitasvæðunum en opnast á ný þegar nægt gas hefur safnast þar fyrir aftur.

Hugmyndalíkanið skýrir vel atburðarásina í aðdraganda eldgossins, þar á meðal víxlverkandi lotur landriss og landsigs, jarðskjálftavirknina og breytingar sem mældust á þyngdarkrafti jarðar. Líkanið samræmist einnig þeim athugunum sem gerðar hafa verið á efnafræði kvikunnar sem upp kom í eldgosinu.

Greinina má nálgast á vef tímaritsins Nature: https://www.nature.com/articles/s41561-022-00930-5