Erindi hjá Ferðafélagi Íslands um Bárðarbungu

Haraldur Sigurðsson flytur myndskreytt erindi um eldfjallið Bárðarbungu í sal Ferðafélags Íslands fimmtudaginn 25. september. Erindið hefst klukkan 20 að Mörkinni 6, Reykjavík.  

Stórkostleg mynd af öskjusigi í rauntíma

Það sem nú gerist í öskju Bárðarbungu gefur sennilega bestar upplýsingar um hvað er að gerast í kvikuþrónni undir öskjunni. Er kvikuþróin að tæmast? Hvenær hættir kvika að renna út úr henni og út í ganginn?  Hvenær byrjar þrýstingur aftur að vaxa í kvikuþrónni?  Hættir gosið, þegar askjan hættir að síga?  Þetta eru spurningar, sem hreyfingar á öskjunni geta svarað.  Nú er hægt að fylgjast með siginu í öskju Bárðarbungu í rauntíma á vef Veðurstofunnar hér:  http://www.vedur.is/photos/volcanoes/barc_gps_3d_is.png

Línuritið sýnir lóðrétta færslu á GPS tæki, sem komið var fyrir á jöklinum í miðri öskjunni. Fyrir neðan línuritið er einnig sýnd skjálftavirknin. Í sumum tilfellum, eins og til dæmis nétt fyrir hádegi hinn 21. september,  fylgist sig of skjálftavirkni vel að (5,5 skjálfti og skyndilegt 25 sm sig), en það er ekki algild regla.  Veðurstofan á miklar þakkir skilið fyrir að færa okkur þessi gögn í rauntíma og hvet ég alla lesendur til að fylgjast með þessu línuriti.

GPS hreyfingin er fyrst og fremst hreyfing á yfirborði jökulsins, en hreyfingin getur átt tvær höfuð orsakir.  Önnur orsökin er sig á botni öskjunnar niður í kvikuþróna, en því fylgir skjálftavirknin. Hin orsökin á hreyfingunni getur verið bráðnun jökuls í botni öskjunnar vegna hitastreymis upp úr kvikuþrónni eða jafnvel vegna eldgoss á botninum, undir ísnum.  Bráðnun getur haldið áfram um langan tíma á botni öskjunnar án þess að það komi fram í hlaupvatni eða í jökulám. Ég tel líklegast að bráðnun sé aðeins minni háttar og að sigið sé þá nær eingöngu vegna þess að þak kvikuþróarinnar er að síga niður.  En samt sem áður er nauðsynlegt að velta því fyrir sér hvort bráðnun sé í gangi.  

Minnumst þess að vatn, sem myndast vegna bráðnunar á  jökli tekur um 9% minna rúmmál en ísinn.  (Eðlisþyngd íss er um  0.9167 gm/cm³ og eðlisþyngd vatns er um 0.9998 gm/cm³  en hún er dálítið breytileg eftir hita þess).  Bráðnun veldur því sigi í öskjunni, jafnvel þótt vatnið safnist saman á botni öskjunnar. 

Helgi Björnsson hefur kannað lögun eldfjallsins, sem hvílir undir Bárðarbungu og lýsir því vel í bók sinni Jöklar á Íslandi (2009). Askjan er um 700 m djúp og um 11 km í þvermál frá SV til NA en um 8 km frá NV til SA.  Rúmmál íss í öskjunni er að hans mati um 43 rúmkílómetrar. Hæstu rimar öskjunar eru um 1850 m en riminn er lægstur að austan, eða 1450 m. Lægsta skarðið er á austurbarminum, í um 1350 m hæð, en tvö önnur skörð í suðvestri og í norðaustri.  Hlaupvatn út úr öskjunni um þetta skarð á austurbarminum færu sennilega undir Dyngjujökul til norðurs.  En botn öskjunnar er í um 1100 m hæð og mikil bráðnun þarf að eiga sér stað áður en flæðir yfir skarðið til austurs.  Sigið kann að vera mæling á magni kviku, sem hefur runnið út úr kvikuþrónni og inn í ganginn og að hluta til upp á yfirborð í hrauninu.  Ég tel að sigið samsvari um 800 milljón rúmmetrum hingað til.  Hraunið er nú um 400 til 600 milljón rúmmetrar. Gangurinn (um 50 km langur, 2 m á breidd og 10 km hár) inniheldur um 1000 milljón rúmmetra af kviku. Skekkjan getur verið mikil í áætlun á rúmmáli sigsins, þar sem hæð miðjunnar á öskju Bárðarbungu fyrir sig er ekki vel þekkt stærð.

Kólnun og storknun gangsins

Kvikugangurinn sem hefur myndast innan jarðskorpunnar frá Bárðarbungu og undir Holuhrauni hægir á sér fyrr eða síðar og byrjar að kólna þegar kvikurennsli stöðvast.  Kólnunin er mjög mikilvæg, því einnig hún hægir á og stöðvar kvikustreymi og stöðvar þá einnig eldgosið.  Kólnun og storknun kviku í slíkum gangi er háð ýmsum þáttum:  (a) hita kvikunnar (um 1175 oC fyrir Holuhraun), (b) breidd gangsins (sennilega um 3 metrar í þessu tilfelli), (c) hita bergsins umhverfis, (d) hitaleiðni eða einangrun bergsins umhverfis, og (e) hita bergsins umhverfis ganginn.   Hiti bergsins umhverfis er háður því hvað gangurinn hefur verið virkur lengi.   Því meiri kvika sem hefur runnið um ganginn og því lengur, því heitara verður bergið umhverfis.  

Myndin sýnir kólnun á fremur stórum kvikugangi, sem er 10 metrar á breidd. Hann er í upphafi um 1150 oC heitur, svipað og kvikan úr Bárðarbungu.  Það tekur hann um rúmt ár (400 daga) að kólna um helming. Þá er kvikan orðin svo seig, að hún rennur treglega eða ekki. Annars er til nokkuð einföld jafna, sem gerir okkur kleift að reikna út lauslega kólnun gangs.  Hún er þannig:  dt = 3,15  x  w²             Hér er dt tíminn, í dögum, sem tekur fyrir ganginn að kólna um helming í miðjunni, en w er breidd gangsins, í metrum.   Tíu metra gangur tekur samkvæmt því  um 315 daga að kólna um helming í miðju, eða um eitt ár.  Hins vegar kólnar 3 metra breiður gangur um helming miklu hraðar, eða aðeins um 28 daga.  Sem sagt: þegar gosið í Holuhrauni stöðvast, þá tekur það ganginn um eða innan við einn mánuð að kólna niður að því marki, þegar kvikan er orðin of seig til að renna og byrjar að storkna. Þessi gangur gýs aldrei aftur eftir að ahnn storknar  og hann myndar fast berg, sem er mjög sterkt.  En að sjálfsögðu getur annar gangur myndast síðar samhliða honum.  

Á hvaða dýpi er kvikuþróin?

Allt bendir til þess að það sé mjög stór kvikuþró undir Bárðarbungu. Þessi kvikuþró hefur til dæmis sent frá sér eitt stærsta basalthraun á jörðu á nútíma, Þjórsárhraunið.  Það rann fyrir um 8600 árum, alla leið suður í sjó, þar sem nú er Stokkseyri og Eyrarbakki.  Það hraun er um 25 rúmkílómetrar.  Sennilega er kvikuþróin með allt að 100 rúmkílómetra í tanknum af um 1175 oC heitri kviku.  En á hvaða dýpi er hún?  Ef til vill gefa jarskjálftarnir vísbendinu um það.  Jarðskjálftar verða ekki í kvikuþrónni, heldur líklega á misgengjum, sem eru tengd öskjusiginu.  Skjálftar orsakast af  hreyfingum á sprungum í jarðskorpunni, eins og þegar misgengi hreyfist. Fyrri myndin er fremur gróf mynd af þverskurði af eldfjalli með öskju.  Þetta er ekki Bárðarbunga, heldur dæmigert eldfjall eins og barn mundi teikna, en aðal atriðin eru hin sömu. Askjan myndast þegar kvika streymir út úr kvikuhólfinu og inn  gegnum MELTS Hð setjum efnagreinigu Jarðvm undir öskjunni. ftir að ur gr regions to the east and north of the volcano.top of ití kvikugang, eins og örin til hægri sýnir.  Þá sígur stór spilda af jarðskorpunni niður í kvikuþróna. Rauðu stjörnurnar eru tákn fyrir jarðskjálfta, sem myndast við brot í jarðskorpunni við sigið.  Jarðskjálftar dreifa sér því í hring, sem afmarkar útlínur öskjunnar á korti.   Neðri myndin sýnir Bárðarbungu á korti og undir kortinu er sýnd dreifing jarðskjálfta undir Bárðarbungu í ágúst mánuði.  Skjálftagögnin eru að sjálfsögðu frá vef Veðurstofu Íslands.   Skoðið þetta nánar á YouTube, hér: https://www.youtube.com/watch?v=3PTEDxrIRoM

Þessi mynd er því einskonar þversnið af skorpunni undir eldfjallinu.  Takið eftir að skjálftavirknin er nær eingöngu grynnri en 8 km undir öskjunni.  Samkvæmt því má áætla að þak kvikuþróarinnar sé á um 8 km dýpi.  Það segir okkur ekkert um hve djúp hún er eða hvað magnið af kviku er í þrónni.  Skjálftar geta ekki myndast dýpra, þar sem bergið hér undir kvikuþrónni er of heitt til að brotna. Það sígur í staðinn.  Ef til vill er kvikuþróin þá í grennd við rauða hringinn með brotalínunni á myndinni.  

Efnasamsetning kvikunnar hjálpar einnig til að ákvarða dýpi kvikuþróarinnar.  Ef við keyrum efnagreiningu Jarðvísindastofnunar Háskóla Íslands í gegnum MELTS  forrit hans Mark Ghiorso, þá er nokkurn veginn ljóst að þessi kvika getur ekki verið komin beint úr möttlinum, heldur hefur hún þróast í kvikuþró innan jarðskorpunnar, sennilega við þrýsting sem samsvarar um 10 km dýpi.  Sem sagt: skjálftunum og efnafræðinni ber vel saman.  Þetta er nú aðeins dýpra en ég hefði haldið, en við erum þá alltaf að læra eitthvað nýtt.   Lokið á kvikuþrónni (botninn á öskjunni) er þá um 8 til 10 km þykkur tappi og þvermál hans er álíka (10 til 12 km).  Hvað heldur hann lengi áfram að síga niður í kvikuþróna, um hálfan meter á dag? Byrjar hann að rísa aftur upp, þegar gosinu  lýkur og kvika streymir upp í kvikuþróna upp úr möttlinum?  Enginn veit, en eina dæmið, sem við höfum til samanburðar eru Kröflueldar 1975 til 1984, en þá reis og seig öskjubotninn hvað eftir annað í níu ár.  Spennandi tímar framundan?  En tilhugsunin um hið mikla magn af kviku, sem er í þrónni er vissulega ógnvekjandi.

Hreyfimynd af Bárðarbungu, fyrri hluti

Skjálftavirknin undir Bárðarbungu hófst hinn 16. ágúst 2014.  Síðan hefur Veðurstofa Íslands skráð mörg þúsund skjálfta, bæði undir Bárðarbungu og í kvikuganginum, sem teygir sig til norðurs um 70 km veg, alla leið í grennd við Öskju.  Til að skilja skjálftavirknina betur, þá þarf að skoða hana í tíma og rúmi. Margir hafa beitt ýmsu forritum og gert tilraun til að skapa hreyfimynd úr þessum merkilegu gögnum Veðurstofunnar.  Að mínu mati er besta hreyfimyndin sú, sem hér fylgir með.  Hana hefur Einar Hjörleifsson skapað. Betri útgáfa af myndbandinu er á YouTube hér: https://www.youtube.com/watch?v=3PTEDxrIRoM

eða hér: <iframe width="640" height="360" src="//www.youtube.com/embed/3PTEDxrIRoM?feature=player_detailpage" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

eða á mbl.is hér: http://www.mbl.is/frettir/innlent/2014/09/19/skjalftavirknin_skodud_i_tima_og_rumi/

Kortið er frá Landmælingum Íslands. Skjálftastaðsetningar eru frá Veðurstofu Íslands.  Stærð jarðskjálfta er sýnd með stærð hringja. Rauðir hringir sýna skjálfta síðustu klukkutímana.  Síðan verða þeir bláir púnktar.   Klukkan efst til vinstri sýnir ár, mánuð, dag, klukkustund og mínútur.  Þessi bíómynd er nokkuð hröð, en hver klukkutími í raunveruleikanum er innan við eina sekúndu hér í bíó.  Neðri glugginn sýnir dreifingu skjálfta á þversniði frá vestri til austurs í gegnum Vatnajökul og nágrenni.  Lóðrétti ásinn er dýpi, í kílómetrum, niður í 20 km, en það eru nokkurn veginn neðri mörk jarðskjálftanna.  Langflestir skjálftar eru á bilinu 5 til 12 km.  Hægri glugginn sýnir samskonar þversnið, en þar er það skjálftavirknin í suður-norður átt, niður í 20 km. Þessi gluggi sýnir því mjög vel hvernig kvikugangurinn mjakast norður á bóginn, undan Dyngjujökli og í átt til Öskju.  Glugginn neðst til hægri sýnir fjölda skjálfta á dag, bæði undir Bárðarbungu og  umhverfis kvikuganginn til norðurs.  Skjálftar af stærðinni 3 og stærri eru sýndir með rauðu í þessum glugga.   Hér í þessari bíómynd kemur í heild vel fram myndrænt samhengi milli skjálftavirkni í Barðarbungu og í kvikuganginum, fyrst til austurs og síðan til norðurs.   Hér eru nokkrar athuganir við virknina, en atburðarásin er hröð:

1. Skjalftar hefjast í norður brún öskju Bárðarbungu á 5 til 10 km dýpi seint hinn 15. ágúst.  Þeir dreifa sér fljótlega í hring um öskjubrúnina hinn 16. ágúst. 

2. Um hádegisbil hinn 16. ágúst  brýst kvikugangur út úr Bárðarbungu og stefnir hratt til suðausturs. 

3. Um klukkan 22 þann dag (16. ágúst) breytir kvikugangurinn snögglega um stefnu til norðausturs á um 10 km dýpi. Skjálftar eru einnig öðru hvoru undir Kistufelli í norðvestri á 5 til 10 km dýpi. 

4. Kvikugangurinn þróast til norðausturs allt til um klukkan 8 hinn 23. ágúst.

5. Klukkan 9 að morgni hinn 23. ágúst gerist ótrúlega snöggt stökk, þegar kvikugangurinn hliðrast til vesturs og rýkur áfram hratt til norausturs á 10 til 15 km dýpi.   Þessi leiftursókn er eiginlega stórkostlegasti atburðurinn í þessari virkni Bárðarbungu.   Sennilega hefur hár kvikuþrýstingur verið kominn í kvikuþrónni og í kvikuganginum, en nú fengið skyndilega útrás, þegar kvikan fann sér leið aðeins vestar og inn í nýja sprungu til norðausturs.  Samtímis heldur skjálftavirkni áfram undir öskjubrúnum Bárðarbungu. 

6. Kl. 7 að morgni hinn 24. ágúst hefur kvikugangurinn náð norður brún Dyngjujökuls, en hér grynnkar hann í fyrsta sinn og sendir upp skjálfta grynnir en 5 km.   Meginvirknin er samt enn á 10 til 15 km dýpi. 

7. Kvikugangurinn heldur áfram til norðausturs en byrjar að hægja á sér um kl. 6 að morgni hinn 26. ágúst.   Þar á eftir er skjálftavirkni víða í ganginum eða  ofan hans.

8. Um kl. 10 um morguninn hinn 29. ágúst hófst eldgosið,, samkvæmt mynd úr gervihnetti.   Á þeim tíma var skjálftavirkni dreifð í ganginum norðan Dyngjujökuls. 

Við þökkum Veðurstofu Íslands fyrir leyfi að birta skjálftagögnin.

Þegar kvikan er þunn

Hraunkvikan, sem situr í kvikuþró undir Bárðarbungu og kemur upp á yfirborðið í Holuhrauni, er lapþunn. Ég hef sýnt framá áður að seigja hennar er svipuð og hunang eða tómatssósa.  En hún er á um 1175 stiga hita. Þegar kvikan er þunn, þá getur hún hægleka smogið inn um litlar sprungur. Myndin fyrir ofan er úr Kerlingarfjalli á Snæfellsnesi.  Hún sýnir basaltgang, sem er rúmlega fingurbreiður, en hann hefur smugið um sprungu í móberginu.   Þetta kennir okkur að útbreiðsla og framrás þessarar kviku í gegnum jarðskorpuna er ekki háð seigju, heldur þrýstingi í kvikuþrónni og sprungumyndun.

Erindi um Bárðarbungu og gosið

Næstkomandi laugardag, 20. september, flytur Haraldur Sigurðsson erindi í Eldfjallsafni í Stykkishólmi um Bárðarbungu og eldvirknina í Holuhrauni. Erindið hefst klukkan 14.  Allir velkomnir og aðgangur er ókeypis.

Kvikurennslið

Það er nú greinilegt að sig öskjunnar undir Bárðarbungu er tengt kvikurennsli út úr kvikuþró undir öskjunni og út í ganginn til norðurs og að hluta til upp á yfirborð í Holuhrauni hinu nýja.   Hvert er samspil kvikurennslis upp á yfirborð og sigs á botni öskjunnar í Bárðarbungu?  Við höfum ekki nákvæmar tölur til að vinna með, en getum samt fengið nokkra hugmynd um kvikurennslið.  Síðan gosið hófst hefur  hraun um 20 ferkílómetrar á stærð gosið í Holuhrauni hinu nýja. Það lætur nærri að meðal þykkt hraunsins sé um 3 til 4 m. Þá eru komnir upp um það bil 60 til 80 milljón rúmmetrar af hrauni.  Þetta er framleiðslan á tólf dögum, eða um  5 til 7 milljón rúmmetrar á dag.  Þetta er að sjálfsögðu mikið magn, en reyndar sáralítið kvikurennsli í samanburði við til dæmis Lakagosið (Skaftárelda 1783), þegar framleiðslan var um 100 til 200 milljón rúmmetrar á dag.  Enda var gossprungan undir Lakagígum um 25 km löng.   Hvað er nýja hraunið stórt í samanburði við sig öskjunnar undir Bárðarbungu?  Öskjusigið í Bárðarbungu er nú talið um 0,8 metrar á dag. Lauslega áætlað er flatarmál öskjunnar um 130 ferkílómetrar.   Reyndar sígur ekki allur öskjubotninn, heldur miðja hans mest, en samkvæmt þessu er sigið lauslega áætlað um 50 til 100 milljón rúmmetrar á dag.   Ef það er nærri lagi, þá kemur aðeins um 5 til 10% af kvikunni upp á yfirborðið, en mikill meirihluti kvikunnar fer í að stækka ganginn.  Ég held að þetta minni okkur enn einu sinni á þá staðreynd að  er það aðeins lítill hluti af kviku sem er á hreyfingu í jarðskorpunni  kemur upp á yfirborðið. 

Tilfinningin um eldgos

 

 

Það er eitt ágætt orð til á enskri tungu, sem lýsir vel upplifunni þegar maður stendur fyrir framan gjósandi eldfjall: sublime.    Það þýðir eitthvað sem er mikilifenglegt eða ægifagurt og er atburður eða sýn, sem neyðir okkur til að horfast í augu við ógnardjúp tilverunnar.  Írski átjándu aldar heimspekingurinn Edward Burke (1729-1796) kom fyrst fram með kenninguna um sublime, en Gunnar J. Árnason hefur fjallað á íslensku um hugmyndir Burkes. Þegar maðurinn stendur frammi fyrir slíku ógnarafli, þá kemur best fram smæð okkar en samkvæmt Burke þá hljótum við sjálfstraust, hugrekki og sýnin af eldgosinu neyði okkur til að standa á eigin fótum og vera sjálfum sér trúr.   Væri það ekki einmitt gott nú fyrir Íslensku þjóðina?  Þannig þvingar gosið okkur til að standa á eigin fótum gagnvart náttúrunni.  Ég veit ekki hvort ég hef mikið pælt í slíkum bollaleggingum, þegar ég  kemst í návígi við eldgos, eins og í Holuhrauni í dag, en allavega er augnablikið mikilfenglegt og ægifagurt.  Myndina tók Ragnar Axelsson. 

Gosúlfurinn

 

 

Smalinn í dæmisögu Esops hrópar “úlfur, úlfur!”  til að vekja athygli á sér og til að stríða fólkinu á bænum.   Einn daginn birtist úlfurinn út úr skóginum og smalinn hrópar hástöfum, en fólkið er nú hætt að trúa honum.  Úlfurinn nemur eitt lambið á brott á meðan strákurinn æpir og enginn hlustar lengur á.   Forna dæmisagan er að sjálfsögðu öfgafullt dæmi, en hún minnir okkur á hvað trúverðugleikinn er mikilvægur en brothættur. 

Sérfræðingar sem fjalla um eldgos og aðra náttúruvá verða að þræða hinn örmjóa stíg milli þess að veita upplýsingar og ráðgjöf um yfirvofandi atburð annars vegar, og að forðast þess að lesa ekki of mikið í gögnin og draga ótímabæra ályktun hins vegar.  Eitt frægasta dæmið í þessu sambandi gerðist á  La Soufriere eldfjalli á eynni Guadeloupe í Karíbahafi árið 1976.  Órói hófst í eldfjallinu  og franskir sérfræðingar ráðlögðu að öll byggðin skyldi rýmd, þar á meðal borgin Basse-Terre með 60 þúsund íbúa.  Jarðvísindamaðurinn, sem lagði þau slæmu ráð hafði góð sambönd og mikla hæfileika til að samfæra fólk, enda varð hann síðar menntamálaráðherra Frakklands.  Óróanum fylgdi aukin hveravirkni á svæðinu.  Borgin var tæmd og allt héraðið var lokað fyrir allri umferð í sex mánuði, sem hafði gífurleg áhrif á afkomu fólksins og efnahag eyjarinnar.  Ímundið ykkur að komast ekki heim í háft ár, að loka öllum verslunum og iðnaði!  Aldrei kom gosið.  Merki um eldgos er að kvika kemur upp á yfirborð jarðar í einhverju formi, annað hvort sem hraunkvika eða aska, sem kemur úr kviku við sprengigos.  Einn sérfræðingur á La Soufriere lýsti því yfir að hann hefði fundið glerkorn (storknuð kvika)  í efni sem kastaðist upp í hverasprengingum.  Þar með var dregin sú ályktun að gos væri hafið og svæðið því rýmt.   Síðari rannsóknir sýndu fram á að sérfræðingurinn hafði rangt fyrir sér, en hann hafði  misgreint kristalla af steindinni epídót sem gler.  Það voru dýr mistök, sem minna okkur á að jafnvel svokallaðir sérfræðingar geta haft rangt fyrir sér. 

Á ensku er oft notað orðatiltækið “to err on the right side.”   Ef þú gerir villu, þá er betra að hún sé réttu megin.  Allur er varinn góður, segjum við.  Það er víst betra að hafa spáð gosi, sem ekkert varð úr, en að hafa ekki spáð gosi, þegar gos brýst svo út.  En eftir hvað mörg platgos hættir fólkið að trúa þér?