Íslenskt Peridótít - hvar er það?

Árið 1864 gaf franski rithöfundurinn Jules Verne út sína ódauðlegu vísindaskáldsögu Voyage au Centre de la Terre. Bókin og kvikmyndin eftir henni, sem kom út 1959, er þekkt sem Journey to the Center of the Earth, en bókin fékk af óskiljanlegum ástæðum titilinn Leyndardómar Snæfellsjökuls í íslenskri þýðingu Bjarna Guðmundssonar árið 1944. Eins og alheimur veit, þá tókst prófessor Lindenbrock og jarðfræðinema hans Alec McEwen að komast niður að iðrum jarðar í gegnum gat á eldfjallinu Snæfellsjökli. Þar með hlaut Snæfellsjökull alþjóða frægð -- sem er meir en Bárður Snæfellsás gat gert og jafnvel meir en Jón Prímus áverkaði. En það er annað mikilvægt atriði, sem kemur fram mjög snemma hjá Jules Verne, sem gerir Ísland að lykilatriði sögunnar. Jarðfræðineminn Alec McEwen kemur í heimsókn á vinnustofu prófessors Lindenbrocks og færir honum gjöf. Hér fyrir neðan eru þeir Pat Boone sem jarðfræðineminn og James Mason í hlutverki prófessorsins, með íslenskt perídótít í höndum. 

 “Ég fann þetta í skranbúð í Glasgow, og það hvíslaði að mér: Kauptu mig fyrir prófessor Lindenbrock!”

“Þetta er auðvitað hraun”segir prófessorinn, “en undarlega þungt! Þetta hlýtur að vera eðlisþyngsta berg á jörðinni!”

”Þá er það víst íslenskt perídótít!”

Þeir setja steininn inn í bræðsluofn prófessorsins. Ofninn springur í loft upp, en steinninn klofnar.  Síðan finna þeir félagar dularfull merki inni í steininum, sem kemur þeim á slóð hins fræga íslenska fræðimanns, Arne Saknussemm (Árni Magnússon?), sem leiðir þá til Snæfellsjökuls, og svo framvegis.

Íslenskt perídótít?  Það er nú draumur allra íslenskra jarðfræðinga að finna þennan stein hér á landi, en hann virðist vera sjaldgæfari á Fróni en gull og gersemar. Perídótít hefur aldrei fundist á Íslandi.  Þrátt fyrir það segja jarðeðlisfræðingar okkur að möttull jarðar, lagið mikla sem er undir skorpunni,  sé nær eingöngu perídótít.  

Við skulum aðeins staldra við, og athuga möttulinn, sem er sýndur sem rauða lagið á myndinni til vinstri  í þverskurði af jörðinni. Hann er hvorki meira né minna en 84% af rúmmáli jarðarinnar, og nær frá um 50 km dýpi og niður í um 2900 km dýpi, þar sem kjarninn tekur við. Ýmsir eiginleikar jarðarinnar, svo sem hraði jarðskjálftabylgna, eðlisþyngd og fleira, benda til þess að aðal bergið í möttlinum sé perídótít, og til að styrkja þá kenningu kasta sum eldfjöll öðru hvoru upp hnullungum af perídótíti.  Græni liturinn, eins og sést hér á myndini af perídótíti fyrir neðan, er að mestu vegna þess að perídótít inniheldur um 60% steindir af ólivíni.  Þetta er ein fegursta bergtegund á eða réttara sagt í jörðinni, og einnig sú algengasta.  En þar sem möttullinn er ávalt falinn undir skorpunni er þessi bergtegund mjög sjaldgæf á yfirborði.

 Ég var svo heppinn að finna fallega græna perídótít steina á stærð við fótbolta í gígnum Nyos í Kameroon, í vestur Afríku árið 1986.  Þeir komu úr möttlinum á meiren 100 km dýpi undir meginlandsksorpu Afríku, en eru nú til sýnis í Eldfjallasafni í Stykkishólmi. Það kemur sem sagt fyrir á sumum eldfjallasvæðum erlendis að perídótít steinar kastast upp í eldgosum.  En tegundirnar af steindum eða mínerölum í steinunum er sönnun á því að perídótít  kemur af miklu dýpi.  Sumir steinarnir innihalda til dæmis demanta, en þeir myndast aðeins við þrýsting sem samsvarar 150 km dýpi íjörðinni.

En af hverju er perídótít svona spennandi?  Jú, það er bergtegundin sem gefur af sér basalthraunkviku þegar hún byrjar að bráðna.  Hér er kjarni málsins, sem snertir skilning okkar á eldgosum og myndun hraunkvikunnar.  Tilraunir með bræðslu á perídótíti undir háum þrýstingi og um 1300^oC hita sýna að  vökvinn eða kvikan sem myndast eftir um 1 til 10% bráðnun bergsins er alveg eins og basalt kvika að efnasamsetningu.  Við bráðnun myndast fyrst þunn filma af kviku á mótum milli steinda í berginu, eins og myndin fyrir neðan sýnir. Kvikan er eðlisléttari en bergið umhverfis, og leitar því upp í átt að yfirborði jarðar.

Ég held að flestir eða allir jarðfræðingar séu á þeirri skoðun að basalt kvikan myndist á þennan hátt. Ef svo er, þá er blágrýtismyndunin og öll basalt hraunin sem mynda Ísland þá bráð úr perídótíti.  Er það ekki furðulegt að aldrei hafi borist einn einasti perídótít steinmoli upp á  yfirborðið hér?  Það er of djúpt niður á perídótít að hægt sé að bora í það, sennilega um eða yfir 20 km undir Íslandi.  Höfum við ekki leitað nógu vel, eða ekki á réttum stöðum? Að vísu finnast einstakir kristallar í íslenskum basalthraunum, sem kunna ef til vill að vera komnir úr möttlinum, en engir steinar enn.

Er ef til vill einhver grundvallarástæða fyrir því að íslensk eldgos geta ekki borið með sér perídótít hnullunga upp úr möttlinum?  Svo kann vel að vera. Í fyrsta lagi þarf kvikan að vera á mikilli ferð til að bera með sér þunga steina. Prófessor Lindenbrock hafði rétt fyrir sér: perídótít er með allra þyngstu bergtegundum.  Í öðru lagi þarf kvikan að koma BEINT upp úr möttlinum, en ekki stanza á leiðinni. Kvikan sem gýs upp úr mörgum íslenskum eldfjöllum kemur ekki beint úr möttlinum, heldur kemur hún úr kvikuþró sem er ofar í skorpunni.  Ef til vill eru mestu líkurnar á að finna perídótít steina í hraunum frá íslensku dyngjunum, en efnasamsetning á kviku þeirra er oft meira frumstæð, eða nær perídótíti en annarra hrauna.  

 Partbráðnun

Eins og getið var hér fyrir ofan, þá byrjar myndun á basaltkviku í möttlinum með því  að bráðnun verður á mótum kristalla eða steinda. Hér myndast örsmáir pollar eða dropar af bráð, og þegar bráðnun heldur áfram, þá tengjast þessir bræðslupollar í eins konar grind eða net af heitum basaltvökva, eins og myndirnar hér fyrir neðan sýna í stórum dráttum. 

 

Magnið af basaltkviku eða bráð sem myndast er aðeins um 1 til 10 %  af rúmmáli perídótítsins, og er viðeigandi að kalla þetta partbráðnun.  Þá er bergið orðið eins og blautur sandur, þar sem bleytan milli sandkornanna er  heit hraunkvika, um 1300oC, og sandkornin eru steindir perídótítsins.  Bráðin hefur eðlisþyngd um 2.8 sm á rúmsentimeter, en til samanburðar er eðlisþyngd perídótíts um 3.3. Þetta er mikill munur, og veldur því að basaltkvikan er “létt” í möttlinum, og leitar uppá við strax og leiðir finnast.   Sennilega rís kvikan upp í mjög mörgum litlum straumum, sem safnast saman er ofar dregur í stærri rásir, eins og myndin hér fyrir neðan sýnir.  Stærstu rásirnar eru gangar, eða aðal aðfærsluæðar eldfjallanna.

 En hvernig kemst hraunkvikan alla leið upp á yfirborðið? Flutningur kvikunnar upp í gegnum möttulinn er atriði sem við vitum lítið eða ekkert um og hugmyndir eru mest byggðar á ágizkunum.  Annars vegar vitum við hvernig bráðin myndast í möttlinum, og á hinum endanum vitum við að bráðin eða hraunkvikan  berst upp í gegnum skorpuna í göngum.   Það sem gerist þar á milli er óþekkt svæði. Gangar eru pípulagnir eldfjallanna, en þeir eru mjög mikilvægir og ég mun fjalla um ganga í seinna bloggi. 

 En á meðan er stóra spurningin:  hver verður fyrstur til að finna perídótít á Íslandi?