Skjálftarnir tengdir Hellisheiðarvirkjun

Í desember árið 2009 bloggaði ég hér um hugsanlegan afturkipp í virkjun jarðvarma erlendis, vegna manngerðra jarðskjálfta. Það blogg má sjá hér: http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/993423/ Nú er tímabært að endurskoða þetta mál, vegna jarðskjálftanna síðustu daga, sem virðast tengdir Hellisheiðarvikjun. Tveir skjálftar, sem voru tæplega 4 að styrkleika urðu hinn 15. október 2011 og yfir 1500 smærri skjálftar með upptök í grennd við Hellisheiðarvirkjun hafa verið staðsettir undanfarna viku. Slíkar hrinur hafa gengið yfir svæðið síðan í byrjun september, þegar niðurdæling hófst. Myndin fyrir ofan sýnir niðurdælingu (efri hluti myndar), sem er um eða yfir 500 lítrar á sekúndu, og tíðni jarðskjálfta (neðri hluti myndar).  Myndin er úr skúrslu Orkuveitunnar. Það verður ekki deilt um, að tengslin milli dælingar og skjálfta eru áberandi, og jafnvel sjálf Orkuveita Reykjavíkur virðist á þeirri skoðun. Það er því niðurdæling affallsvatns frá virkjuninni sem virðist orsaka þessa skjálfta. Slík niðurdæling hefur tvennan tilgang: í fyrsta lagi að losa virkjunina við affallsvatn sem inniheldur mikið magn af steinefnum og þar á meðal óæskilegum og jafnvel hættulegum efnum eins og arsen, og í öðru lagi til að jafna vatnsforðann í berginu undir og umhverfis virkjunarsvæðið. En eins og komið hefur fram í jarðvarmavirkjunum til dæmis í Kalíforníu og í Basel í Svisslandi, þá getur niðurdæling haft alvarlegar afleiðingar. Ég bloggaði einmitt um það hér árið 2009, eins og að ofan er getið. Það er vel þekkt fyrirbæri að þegar vatnsþrýstingur vex í jarðskorpunni vegna niðurdælingar, þá minnkar núningur á sprunguflötum og getur það svo hleypt af stað skjálftum. Auk skjálftavirkni, þá er annar þáttur sem veldur áhyggjum varðandi niðurdælingu. Það er efnasamsetning jarðhitavökvans og affallsvatnsins. Í því eru nokkur óæskileg efni, og þar á meðal arsen, kadmín og blý, sem geta eyðilagt grunnvatn sem nýtt hefur verið til neyslu í höfuðborginni og fyrir sunnan fjall. En lagt hefur verið til að Hellisheiðarvirkjun verði stækkuð. Við mat á umhverfisáhrifum stækkunar Hellisheiðarvirkjunar var áætlað að rennsli og niðurdæling affallsvatns tvöfaldist og yrði þá um 1100 l/s, þar af væri skiljuvatn um 800 l/s, þegar uppsett afl Hellisheiðarvirkjunar yrði 303 MWe. Þá er hætt við að skjálftavirkni verði mun meiri og einnig að hættan vaxi með mengun grunnvatns. Nú er affallsvatni dælt niður í holur á um 400 metra dýpi, og er talið að það fari því neðar eða undir grunnvatn sem er tekið til neyslu. En grunnvatn höfurborgarsvæðisins og reyndar fyrir allan Reykjanesskagann er svo mikilvægt að hér verður auðvitað að sýna fyllstu varúð. En hver ber ábyrgð og hverjum má treysta? Er það Heilbrigðisstofnun Suðurlands, sem fylgist með? Hvað með skjálftavirknina? Verða Hvergerðingar bara að venjast því að fá skjálfta af stærðargráðunni 3 til 4 alltaf öðru hvoru? Er hætta á enn stærri skjálftum af þessum sökum? Mikil óvissa virðist ríkja á þessu sviði.

Jarðhiti í Laugaskeri og hitaveita Grundarfjarðar

Jarðhiti er ekki algengur á Snæfellsnesi. Samt sem áður hefur tekist að koma á ágætri hitaveitu fyrir Stykkishólm með því að bora niður í blágrýtismyndunina undir Helgafellssveit, þótt þar sé ekkert mekri um jarðhita á yfirborði.  Önnur sveitafélög á Nesinu hafa kostað miklu í jarðhitaleit, og enn hefur árangur ekki verið fullnægjandi hjá þeim.  Grundarfjarðarbær hefur undanfarið lagt mikið til að rannsaka og bora eftir heitu vatni á  Berserkseyrarodda í mynni Kolgrafafjarðar.  Hér fyrir framan oddann er Laugasker, en þar streymir upp vatn með um 41 stigs hita í sjávarmáli, og er rennsli talið innan við einn líter á sekúndu.  Efnagreining á vatninu sýnir að það gæti hafa verið upphaflega á 135 stiga hita, en það er kísilmagn vatnsins sem er vísbending um hitastig. Síðar var hitinn talinn vera um 80 til 90 stig.  Árið 2004 hófst borun á Berserkseyrarodda, og var það skáborun til norðurs, til að reyna að stinga bornum inn í sprungurnar sem bera heita vatnið upp á Laugasker. Borholunni hallaði um 27 gráður frá lóðréttu.  Á 300 metra dýpi í holunni var vatn 80 stiga heitt og vatnsmagn um 20 til 30 lítrar á sekúndu. Þessar frumniðurstöður lofuðu góðu, og árið 2005 keypti Orkuveita Reykjavíkur þá Hitaveitu Grundarfjarðar og tók við því verkefni að finna jarðhita undir Laugaskeri.  Þá hafði Grundarfjörður  þegar kostað til amk. 107 milljónum króna til verksins.  Nokkur vandamál komu í ljós við frekari borun, og meðal annars brotnuðu borstangir í holunni árið 2005, en þá var borað í 550 m.  Tilraunadæling fór fram árið 2006 og þá kom í ljós mikil tæring á málmum í snertingu við vatnið, en það er mjög kolsýruríkt vatn.  Myndin sýnir göt sem komu á rör vegna tæringarinnar.  Vatnið úr holunni hefur verið kallað erfiðasta jarðhitavatn á Íslandi, bæði er það súrt og inniheldur að auki óvenjumikið klóríð (salt). Hvoru tveggja setur skorður við efnisval í búnaði og rörum. Leiðni vatnsins og klóríðinnihald fer vaxandi eftir því sem dælingartíminn lengist, sem bendir til innstreymis sjávar í jarðhitakerfið. Hitastig vatnsins er heldur lægra og magn úr holunni heldur minna en ráð var fyrir gert. Hitastigið og niðurdráttur vatnsborðs í jarðhitakerfinu hafa hins vegar haldist nokkuð stöðug. Talið er að Laugasker sé á aust-suðaustur sprungukerfi, sem liggur eftir hafsbotni og inn á Hraunsfjörð. Ef svo er, þá er sprungukerfið samhliða og gossprungan sem myndaði Berserkjahraun og einnig er sprungan í aðalsefnu þeirri sem einkennir Ljósufjallaeldstöðina alla.  Skáborun var gerð aftur árið 2008, niður í 1500 metra.  Vatnshiti var enn um 80 stig, en sömu vandamál ríktu varðandi seltu, kolsýru og tæringu vegna efnasamsetningar vatnsins.  Voru þá einnig framkvæmdar hitastigulsboranir í landi Berserkseyrar, en nokkrar 50 til 80 m djúpar holur voru boraðar í því skyni. Árið 2011 segir  bæjarstjóri Grundarfjarðar ljóst að við núverandi aðstæður sé ólíklegt að væntingar Grundfirðinga um hitaveitu verði að veruleika á næstunni. “Við erum með samning við Orkuveituna frá árinu 2005. Sagan er í stuttu máli sú að hér fannst vatn í nágrenni við bæinn en efnasamsetning þess var ekki góð. Sem stendur er tæknin sem þarf til að gera hitaveitu mögulega of dýr og því höfum við ákveðið að skoða aðrar lausnir.” 

Múlakvíslarhlaupið – eldgos í Kötlu eða jarðhiti?

Mikið var rætt um hugsanleg tengsl milli Eyjafjallajökuls og Kötlu í fyrra, þegar gosið í Eyjafjallajökli hófst. Ég hef bloggað um það áður hér: http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/1036190/    Því hefur verið haldið fram að Kötlugos hafi komið strax í kjölfar á gosum í Eyjafjallajökli, um árið 920, árið 1612, og síðast í gosinu sem var árið 1821 til 1823.  Það voru því allir á nálum, í ótta um að nú byrjaði Katla með enn stærra sprengigosi. Gögnin sem birt voru í fjölmiðlum í fyrra fylgja hér með á fyrstu myndinni.  Hætt er við að umræðan um jökulhlaupið sem varð nýlega í Múlakvísl hinn 9. júlí 2011 vekji upp þennan gamla draug: er fylgni eða tengsl milli  gosa í þessum miklu eldstöðvum?  Í jökulhlaupinu undan Kötlujökli bárust fram um 18 milljón rúmmetrar af vatni,  og þrír miklir sigkatlar mynduðust.  Hlaupið reif burt brú og vatnshæðarmæli við Múlakvísl og orsakaði óróa á skjálftamælum umhverfis Mýrdalsjökul. En það virðast skiftar skoðanir um orsök jökulhlaupsins í Múlakvísl.  Í Morgunblaðinu inn 12. júlí telur Helgi Björnsson jöklafræðingur að flóðið í Múlakvísl hafi orsakast af kvikuinnskoti eða jafnvel litlu eldgosi undir Mýrdalsjökli. ,,Þetta sýnist mér af því að þarna eru lóðréttir hringlaga strompar sem segja mér að þarna hafi bráðnað mjög mikið staðbundið og skyndilega," segir Helgi.  Daginn eftir  kom nokkuð önnur skoðun í ljós í Morgunblaðinu:  Ekkert bendir til þess að eldgos hafi orðið undir Mýrdalsjökli og valdið hlaupinu sem reif með sér brúna yfir Múlakvísl aðfaranótt laugardags, að sögn Magnúsar Tuma Guðmundssonar, jarðeðlisfræðings. Báðar þessar skoðanir eru sennilega jafngildar, í ljósi þeirra upplýsinga sem liggja fyrir. Myndir af sigkötlunum eru stórfenglegar, en ég læt hér með fylgja eina mynd frá Landhelgisgæzlunni, sem sýnir á skemmtilegan hátt öskulgið frá gosinu í Eyjafjallajökli í fyrra (nú á um 10 metra dýpi í jöklinum) og einnig öskudreifina frá gosinu í Grímsvötnum í síðasta mánuði.  Það er algengt að jökulhlaup verði af völdum langvarandi jarðhita undir jöklum.  Þar er stöðug bráðnun jökulsins og mikið vatnsmagn safnast fyrir. Þegar krítisku marki er náð, þá lyftir vatnið upp jökulsporðinum, hleypur fram, og jökullinn lokast aftur á eftir hlaupinu.  Síðan byrjar sama hringrásin aftur, bráðnun, vatnssafn undir jöklinum, og svo annað hlaup einhverjum áratugum síðar.  Mælingar á nýja hlaupvatninu sýndu meðal annars að kolmónoxíð (CO) er fyrir hendi og vakti það grun hjá sumum að hér væri vitneskja um gos, en rétt er að benda á, að mælingar á þessu gasi hafa ekki berið framkvæmdar áður hér, og því ekki tímabært að draga mikla ályktun út frá því.   Óvissa ríkir einnig um fyrri hlaup úr Múlakvísl: voru þau tengd gosum eða voru þau afleiðing langvarnadi jarðhita undir jöklinum? Sumir telja til dæmis að hlaupin árin 1955 og 1999 hafi einnig verið af völdum smágosa undir jöklinum (sjá grein eftir Erik Sturkell og félaga 2009, og vefsíðu hins Norræna Eldfjallaseturs).    Höfuð ástæðan að ég ræði þessa óvissu um túlkun hlaupsins í Múlakvísl er sú, að ef um gos er að ræða, þá eru hgusanlega komin fram fjögur tilfelli, þar sem Kötlugos fylgir fast á eftir gosi í Eyjafjallajökli (ca. 920, 1612, 1821-23 og 2010-2011?).  Er það tilviljun, eða er eitthvað samband milli eldstöðvanna?  Ég hallast að því að hér sé um hreina tilviljun að ræða, þar sem við höfum enga fræðilega kenningu um hugsanlegt samband.  En hver veit:  við erum alltaf að læra eitthvað nýtt!  Að lokum: nú var rétt í þessu að koma fram á mælum jarðskjálfti af stærðinni 3,1 í Kötluöskjunni, sem bætir enn á taugaspennuna varðandi Kötlu. 

Kvikuþróin undir Rabaul

Eins og fyrsta myndin sýnir, þá gjósa jafnan tvö eldfjöll í einu í eldstöðinni Rabaul í Nýju Gíneu.  Til vinstri er Vulcan gígurinn árið 1994, gjósandi ljósgrárri ösku, og til hægri er Tavurvur gígurinn, sem oftast gýs dálítið dekkri ösku.  Þannig var það árið 1878, svo aftur 1937 og nú síðast árið 1994.  Það er engin eldstöð á jörðu sem haga sér svona, og Rabaul er með þessu að minna okkur á, að hér undir er ein stærsta kvikuþró jarðar.  Þegar ég fór að kanna Rabaul eldstöðina í Nýju Gíneu, þá kom í ljós að íslenskur jarðeðlisfræðingur, Ólafur Guðmundsson,  hafði gert merkar mælingar sem sýna stærð og lögun kvikuþróarinnar undir eldstöðinni, ásamt samstarfsmönnum sínum frá Ástralíu.  Kvikuþróin er greinileg á um 3 til 5 km dýpi undir allri öskjunni. Þversniðið hér til hliðar sýnir kvikuþrónna og tengsl hennar við gígana tvo árið 1994: Vulcan fyrir vestan og Tavurvur fyrir austan.  Þá fór gjóskustróurinn úr Vulcan í 20 km hæð, og Tavurvur gjóskan í um 6 km.  Sennilega er meiri hluti kvikuþróarinnar fylltur af dasítkviku, sem er um 60% kísill að efnasamsetningu.  En einnig hefur komið í ljós, að miklu heitari basalt kvika streymir inn í þróna frá austri, og kemur hún upp beint undir Tavurvur gígnum.  Þegar basalt og dasítkvika blandast, þá er hætta á að gos fari af stað, eins og við Steve Sparks sýndum fram á fyrsti manna í sambandi við Öskjugosið 1875.  

Hvað er kvikuþróin stór? Gosin sem orðið hafa í Rabaul á tuttugustu öldinni bera upp á yfirborðið minna en einn rúmkílómeter af kviku í hverju gosi. En fyrir 1400 árum, í kringum árið 550 e.Kr., varð stórgos, sem myndaði mikil gjóskuflóð. Það er talið, að þá hafi um ellefu rúmkílómetrar af dasít kviku gosið. Fyrir um 3500 árum varð svipað stórgos.  Hvað er langt í næsta stórgos? Það hefur verið áætlað að kvikuþróin innihaldi um 32 rúmkílómetra af kviku nú, á aðeins um 3 km dýpi.  En þótt mikill órói hafi verið í öskjunni síðan 1994, er samt ekkert sérstakt sem bendir til þess að stórgos sé nú í vændum.  Yfirvöld í Papaua Nýju Gíneu reka eldfjallastöð í Rabaul, og starfa þar fimm jarðvísindamenn, en hún var stofnuð árið 1937.  En þeir bera ábyrgð á eftirliti með öllum virkum eldfjöllum landsins (um 60 að tölu), og hafa því miður mjög takmarkaðan fjárhag til sinna starfa.  Það er frekar dapurlegt að koma í eldfjallastöðina í Rabaul og sjá hvað þeir eiga við stórt vandamál að stríða.  Þeir eru meir en fimmtíu árum á eftir tímanum, en okkur ber að minnast þess, að landið og íbúarnir í Nýju Gíneu komu út úr Steinöldinni fyrir aðeins rúmlega einni öld. 

Kvikuþróin undir Rabaul minnir okkur á þá staðreynd, að meiri hluti kviku í jörðinni nær aldrei upp á yfirborðið.  Að nokkru leyti er þetta því að kenna að kvikan er stundum eðlisþyngri en jarðskorpan umhverfis, og auk þess þarf kvikan að brjóta sér farveg í gegnum sterk berglög til að komast upp á yfirborð.  Þótt nokkur hluti kvikunnar komist upp, ef til vill ein þriðji eða svo, þá storknar meiri hlutinn inni í jarðskorpunni sem djúpberg, gabbró, díórít  eða granít.  En kvikuþrær og djúpbergið sem storknar í þeim inniheldur að sjálfsögðu mikinn forða af hitaorku.  Þannig geta kvikuþrær orðið ein af stóru orkulindum jarðar – ef við kunnum að fara rétt með þær.  Hitaorkan í kvikuþró eins og þeirri sem liggur undir Rabaul er án efa hundruðir þúsunda MW.  Beinar mælingar hafa ekki verið gerðar, en við getum tekið sem dæmi hitann sem streymir stöðugt upp úr kvikuþrónni undir Grímsvötnum.  Helgi Björnsson og Magnús Tumi Guðmundsson hafa sýnt fram á að varmatapið í Grímsvötnum sé að meðaltali um 2000 MW, og oft yfir 5000 MW. Þá eru eldgosin ekki talin með.  Hvernig er hægt að fanga hitann sem felst í stórum kvikuþróm eins og Rabaul?  Verður ef til vill hægt að ná hitanum úr þrónni, og kristalla eða frysta hana um leið, til að draga úr hættu á stórum sprengigosum?  Þetta eru mjög spennandi og stórkostleg verkefni fyrir framtíðina. 

Eldstöðin Rabaul

Eitt af virkustu eldfjöllum jarðar er Rabaul í Papua Nýju Gíneu. Ég hef nýlega fengið tækifæri til að kanna Rabaul eldstöðina, og er satt að segja enn undrandi á hvað hér er mikið umn að vera, neðan jarðar og ofan.  Rabaul er askja, sem er um 14 sinnum 9 km á stærð, og á öskjubrúninni eru margir virkir gígar.  Það er alveg einstakt varðand Rabaul, að hér hafa tveir gígar verið virkir samtímis, sitt hvoru megin á öskjubrúninni. Þetta gerðist fyrst árið 1878, þegar gígarnir Vulcan og Tavurvur gusu saman, og svo aftur árið 1937 og nú síðast árið 1994.  Rabaul askjan er flói sem er að mestu neðansjávar, og af þeim sökum völdu Þjóðverjar flóann sem bestu höfn nýlendu sinnar í Nýju Gíneu á nítjándu öld.  Efri myndin er radarmynd af Rabaul öskjunni, tekin af NASA.  Vinstra megin eða vestan við flóann er gígurinn Vulcan, en beint á móti, hægra megin, er gígurinn Tavurvur, og eru um 6 km milli gíganna.  Það er augljóst að gígarnir tveir eru nátengdir, og að þeir gjósa saman úr sömu kvikuþrónni undir öskjunni.  Jarðeðlisfræingar hafa sýnt fra á, að risastór kvikuþró liggur á 3 til 5 km dýpi undir allri öskjunni, og mun kvikan koma þaðan í síðustu gosum.  En svo kemur í ljós önnur kvikuþró á um 8 km dýpi, og sú þriðja hefur fundist rétt fyrir norðaustan öskjuna.  Það er ekki furða að Rabaul er með allra virkustu elstöðum jarðar.

Flýtir skjálftinn fyrir virkjun jarðvarma í Japan?

Sprengingin í Fukushima kjarnorkuveri Japana  í gær kann að verða ein alvarlegasta afleiðing jarðskjálftans mikla.  En atburðurinn gæti ef til vill haft mikil áhrif á þróun orkumála í Japan og flýtt fyrir byggingu orkuvera sem eru reist á jarðvarma.  Eru kjarnorkuver ef til vill of hættuleg á virkum jarðskjálftasvæðum?  Fukushima orkuverið  er reyndar um 40 ára gamalt, og var sennilega ekki byggt fyrir svo sterkan skjálfta.  Japan er eitt af mestu eldfjallasvæðum heims, og þar er mikill hiti í jörðu. Samt sem áður kemur í dag aðeins um 0,2 prósent af raforku Japana frá átján jarðvarmavirkjunum.   Þær eru sýndar á myndinni til hliðar.  Japanska þjóðin hefur nýtt sér jarðhita meir en nokkur önnur og um margra alda raðir. Það er gömul hefð í Japan að baðast í heita vatninu frá hverum, og eru Japanir brautryðjendur í að nýta heita vatnið til hitunar húsa sinna. Þeir nota 8730 gígawattstundir á ári í bað, og 1940 gígawattstundir á ári til hitunar húsa.  Notkun jarðvarma til raforku hófst fyrir alvöru árið 1966 (22 MW Matsukawa virkjun).  Japan ætti með réttu að vera algjör brautryðjandi á sviði jarðvarmavirkjana í heiminum.  Þeir hafa stórkostlega tækni, mikinn jarðhita og skortir aðrar orkulindir.  Hvað er eiginlega að?  Sennilega er ein ástæðan að þróun jarðvarmavera hefur átt erfitt uppdráttar vegna þess að jarðhitasvæðin eru vernduð, oft innan þjóðgarða og tengd heilsulindum.  Þannig eru jarðhitasvæðin álíka og heilögu beljurnar á Indlandi.  Í Japan eru aparnir líka í baði í hvernunum, eins og myndin til hliðar sýnir.  En nú kann þetta að beytast, í kjölfar jarðskjálftans.  Ég spái því að ekki verði fleiri kjarnorkuver reist í Japan, en mikill vöxtur verði  í jarðvarmavirkjunum.  Einnig eiga Japanir í miklum erfiðleikum varðandi það að ná settum takmörkum í  takmörkun á útblástri koltvíoxíðs, og geta jarðvarmaver hjálpað mikið til í þeirri viðleitni.

 

 

 

Háhitasvæðin og Grænsteinn

Hafið þið tekið eftir því hvað Hafnarfjall er skriðum orpið? Og hvað bergið í sumum fjöllunum í Staðarsveit á Snæfellsnesi, eins og Þorgeirsfelli, er furðulega blágrænt?  Þessi fyrirbæri eru mjög algeng í blágrýtismynduninni á Íslandi og eiga sér eina og fremur einfalda skýringu, en hún er ummyndun eða  myndbreyting bergsins.   Megineldstöðvar á Íslandi eru flestar háhitasvæði, þar sem kvikuinnskot og hiti sem leitar út frá kvikuþró undir eldfjallinu orsakar mjög virkan jarðhita. Hringrás jarðvatns milli heitra innskota og kaldari jarðmyndana nær yfirborði flytur hita og uppleyst efni í vatninu, og með tímanum  breytist efnasamsening bergsins af þessum sökum, og einnig gerð og tegundir steinda eða kristalla í berginu. Við ræðum um ummyndun bergsins eða myndbreytingu.  Nær allt bergið á háhitasvæðunum var basalt í upphafi, en eftir langvarandi breytingar í háhitasvæðinu á eins til tveggja kílómetra dýpi ummyndast basalt í berg sem kallast greenstone eða greenschist á máli jarðfræðinga og mætti þýða sem grænstein.  Í basalti myndast kristallar eða frumsteindir  strax og basaltið kólnar og stirðnar úr bráðinni hraunkviku. Í háhitasvæðinu eru frumsteindir basaltsins ekki í jafnvægi við nýjar eðlis- og efnafræðilegar aðstæður,  og frumsteindir breytast í aðrar steindir, sem kallast síðsteindir.  Þanig valda efnahvörf myndbreytingu og ummyndun bergsins í aðra bergtegund, grænstein.  Meðal síðsteinda er klórít, sem myndast við um 230oC og er grænt á lit.  Einnig myndast steindin epídót við hærri en 250oC hita, og er einnig græn, eins og myndin sýnir.  Steinninn sem myndin er af er frá Axlarhyrnu á sunnanverðu Snæfellsnesi.  Af þessum sökum breytist svart eða dökkgrátt basalt í grænleitt metabasalt eða grænstein við myndbreytingu bergsins djúpt  undir háhitasvæðinu.  Það er fjöldi annarra seinda sem myndast við þessar aðstæður, og þar þa meðal granat, sem finnst í grænsteininum í Eyrarsveit og Staðarsveit.  En um leið og begið myndbreytist, þá tekur það í sig vatn og verður veikara fyrir. Þá veðrast bergið auðveldar á yfirborði jarðar, springur greiðlega vegna áhrifa frosts, molnar og myndar miklar skriður í fjöllum.  Flestar fornar og útkulnaðar megineldstöðvar í blágrýtismynduninni á Íslandi hafa orðið fyrir miklu rofi af völdum jökla á ísöld.  Rofið hefur tekið einn eða tvo kílómetra ofan af elstöðinni og afhjúpað rætur megineldstöðvarinnar, sem er aðallega grænsteinn og innskotsberg, eins og gabbró og dólerít, og stundum granófýr.

Þegar ég bloggaði hér fyrir neðan um jarðskorpuna hinn 20. janúar 2010 þá fjallaði ég lítið eitt um myndbreytingu bergs undir Íslandi og hitaferilinn, eða hvernig hitinn eykst eftir því sem dýpra er farið. Myndin hér sýnir aftur hlutfallið milli hita og dýpis í skorpunni, og rauðu breiðu línurnar sýna hugsanlegan hitastigul undir Íslandi. Annar hitastigullinn á myndinni fer einmitt í gegnum reit á myndinni sem er merktur greenschist, eða grænsteinn. Samkvæmt því ætti hitinn á um 2 km dýpi að vera 250 til 400oC, sem er nákvæmlega það sem steindirnar af epídót og klórít segja okkur um grænsteininn á Snæfellsnesi og víðar. 

Takið eftir að þar undir, á enn meira dýpi og við hærri hita, ætti að vera mikið belti af bergtegundinni amfibólít, sem er einnig myndbreytt afbrigði af basalti.  Ef myndin er rétt, þá er amfíbólít ein mikilvægasta bergtegund Íslands hvað varðar magnið, en samt er hún nær algjörlega óþekkt hér á landi.  Ef til vill mun djúpborun varpa ljósi á það í framtíðinni hvort amfíbólít er ein aðal uppistaðan undir landinu.

Verður afturkippur í virkjun jarðvarma?

 Mikið erum við íslendingar heppnir, að eiga jarðvarma og hitaveitu, sem heldur á okkur hlýju á þessum síðustu og verstu tímum! Reyndar vitum við nú, að virkjanir á jarðvarma eru ekki sjálfbærar, og að neikvæð umhverfisáhrif eru töluverð frá þeim, en þetta eru leysanleg og viðráðanleg vandamál. Framtak íslendinga á sviði nýtingar jarðvarma hefur vakið athygli meðal annara þjóða og hefur verið litið til jarðvarmavirkjana sem eins af mörgum þáttum í orkubúskap sem geta dregið úr losun koldíoxíðs og loftslagsbreytingum. Borun og rannsóknir á jarðhitasvæðum erlendis hefur því aukist til muna. Bandaríkjamenn tala nú til dæmis um að allt að 10% af orkuþörfinni komi frá jarðvarma í framtíðinni. The Geysers í Kaliforníu er stærsta jarðvarmavirkjanasvæði í heimi, með um 2500 MW. Nú hugsa ameríkanar stórt, og vilja beita nýrri tækni í jarðvarmavirkjun, sem nefnist enhanced geothermal systems eða EGS, og telja að þá geti þeir fengið allt að 500.000 MW. Jarðhiti er fyrir hendi víðast hvar í jarðskorpunni um heim allan, en til að nýta hann þarf að koma á hringrás vatns eða gufu milli heita bergsins djúpt í jarðskorpunni og yfirborðsins, og það getur EGS, segja sérfræðingarnir. Ýtarlega skýrslu er að finna hérhttp://www1.eere.energy.gov/geothermal/future_geothermal.html    Einn af mikilvægum eiginleikum bergs er leki eða lekt. Við ræðum um þétt berg, þar sem vatn kemst treglega eða ekki í gegnum, og hins vegar lekt berg, þar sem vatnið streymir hratt í gegnum jarðlagið. Gott dæmi um lekt berg eru ungu hraunin á Íslandi, eða jarðlög á sprungusvæðum, þar sem mikið er um gjár og glufur. Dæmi um þétt eða ólekt berg er til dæmis granít jarðskorpa meginlandanna. Hitinn er mikilli víða í þéttu bergi, en erfitt að ná honum upp. En það er hægt að gera þétt berg lekt, með því að bora niður í það og brjóta það með háum vatnsþrýstingi. Fyritæki sem vinna að virkjun jarðvarma í Kaliforníu dæla nú skolpi niður um holur undir mjög háum þrýstingi. Þrýstingurinn getur verið allt að 100 MegaPascal, eða 1000 bör, sem samsvarar þrýsting á 10 km dýpi í hafinu. Þrýstingurinn er svo mikill í holunum að bergið klofnar og vatnið kemst þannig dýpra og nær hitanum. Nú er dælt niður yfir 11 miljón gallon af skolpi á dag á virkjunarsvæðum í Kaliforníu, sem er 42 miljón lítrar á dag. Vatnið klýfur bergið og hitnar í sprungunum í grennd við mjög heitt berg, sem myndar innskot af kviku í rótum gamalla eldfjalla. Síðan dæla þeir heitu vatni upp úr öðrum holum, og mynda þannig hringrás sem veitir jarðvarma uppá yfirborðið. En nú kann að vera komið babb í bátinn með EGS aðferðina, ef dæma má af fréttum frá Svisslandi og Bandaríkjunum. Nýlega veitti ríkisstjórn Obama fyrirtækinu AltaRock Energy $6 miljón styrk til að vinna að jarðvarmavirkjun á Geysissvæðinu fyrir norðan San Francisco í Kalíforníu. Auk þess hafði fyrirtækið safnað $30 miljónum hjá ýmsum fjárfestum. Í gær tilkynnti fyrirtækið hins vegar að öllum framkvæmdum væri hætt á svæðinu. Sennilega er það aðallega vegna mótmæla frá íbúum nærri virkjununum. Íbúar í bænum Anderson Springs skammt frá virkjuninni tóku eftir miklum fjölda af jarðskjálftum, en sá stærsti varð 5. september, og mældist 2.8 á Richter skalanum. Þetta er ekki í fyrsta sinn sem íbúarnir verða varir við jarðskjálfta, en virkjanir af þessu tagi hafa verið að þróast á Geysissvæðinu síðan 1983, og tíðni jarðskjálfta hefur aukist stöðugt síðan, eins og myndin til vinstri sýnir. Nú í mánuðinum um var einnig hætt við $60 miljóna jarðvarmavirkjun í Basel í Svisslandi. Reyndar hafði borun og virkjanaframkvæmdum verið hætt árið 2006, og nú er talið að forystumaður fyrirtækisins, jarðfræðingurinn Markus Haring, verði færður fyrir dómstóla fyrir glæpsamlega starfssemi. Nú er talið sannað að skaðlegir jarðskjálftar í Basel nýlega hafi orðið vegna borana og EGS eða vatnsþrýstings tilrauna í berggrunninum í Svisslandi. Fyrsti skjálftinn, sem var 3.4 á Richter skalanum, varð í desember 2006 og olli töluverðu tjóni og miklum ótta. Yfir 3500 eftirskjálftar fylgdu. Viðbrögð almennings - almenningsálitið - hafa nú valdið því að hætt hefur verið við tvö stór verkefni á sviði virkjunar jarðvarma, beinlínis vegna jarðskjálftahættu. Er hætta á slíkum skjálftum í sambandi við jarðvarmavirkjanir á Íslandi? Tvennt þarf að hafa í huga. Í fyrsta lagi er íslenska jarðskorpan allt önnur, sprungin, margklofin og mynduð á flekamótum sem eru sífellt að gliðna. Í öðru lagi hefur EGS aðferðinni ekki enn verið beitt í neinum mæli hér á landi. Ef íslendingar fara að bora mikið dýpra er hætt við að djúpbergið sé svo þétt, að EGS aðferinni verði beitt, og þá má búast við skjálftavirkni í kjölfar þess. Þá kemur upp stóra spursmálið: hversu langt mun íslenskur almenningur þá beygja sig til að þjóna stóriðjunni og virkjanaframkvæmdum?

Leirgos á Jövu

Í lok nóvember 2009 átti ég leið um eyna Jövu í Indónesíu, en hún er töluvert stærri en Ísland (um 133 þúsund ferkílómetrar) og hér búa að minnsta kosti 150 miljón manns. Eitt af mörgum furðuverkum á Jövu er leirgosið sem hefur kaffært bæinn Sidoarjo síðan 2006 og heldur stöðugt áfram að ausa út heitum leir. Myndin til vinstri er tekin úr geimfari.  Leirgosið í Sidoarjo er klassískt dæmi um hamfarir af manna völdum, orsakaðar af algjörum klaufaskap, en djúptæk spilling meðal yfirvalda Indónesíu hefur leyft sökudólgunum að sleppa til þessa. Forsagan er sú, að olíufyrirtækið og gasrisinn Lapindo Brantas boraði holu eftir jarðgasi í maí 2006 nálagt bænum Sidoarjo á austur hluta Jövu. Þegar holan var orðin rúmlega einn km á dýpt, þá fóðruðu þeir holuna með stálpípum. Borun hélt áfram og enn dýpra, en án fóðrunar á neðri hluta holunnar. Þá streymdi heitt vatn, leðja og gas upp holuna, bæði innan stálrörsins og utan þess og þeir misstu alveg stjórn á holunni.  Auk þess byrjaði að gjósa leir og gasi 200 m frá holunni og siðar einnig í um 800 metra fjarlægð.Holan víkkaði mikið og er nú orðin stór gígur, þar sem gýs stöðugt upp heitt vatn og gufa, leðja, gas og olía. Gufustrókarnir ná nokkur hundruð metra hæð, og svartar leðjuslettur kastast tugi metra í loft upp. Talið er að um ein miljón rúmmetrar af leðju komi upp úr gígnum á degi hverjum. Allt umhverfið er þakið leðju, sem hefur myndað leirlag sem er meir en tuttugu metrar á þykkt. Leðjan hefur umlukið íbúðarhús í bænum og fært mörg þeirra í kaf. Ennig eru margar verksmiðjur farnar undir leirinn. Meir en fimmtíu þúsund manns hafa orðið að yfirgefa heimili sín og leirfjallið er nú orðið meir en tuttugu metrar á hæð, og þekur svæði sem er meir en 24 ferkílómetrar. Yfir áttatíu þúsund manns búa rétt utan við varnargarðana og eru í stöðugri hættu ef þeir bresta. Tjón og kostnaður við aðgerðir er nú metið á um $4 milljarða.  Allt hefur veri reynt til að stöðva leirgosið og sumt örvæntingarfullt. Ein tilraunin var að láta þúsundir af meter-stórum steinsteyptum kúlum síga niður í gíginn, í von um að það kynni að reka tappann í gosið, en ekkert breyttist við það. Flóðgarðar hafa verið reistir allt í kringum svæðið, og eru þeir tíu til tuttugu metrar á hæð. Það er furðuleg sjón að líta á risastóra leirtjörnina liggja fast að brúnum garðanna, en íbúðarhús í næstu þorpum eru rétt við vegginn, og eru miklu lægri en varnargarðarnir.Framkoma stjórnvalda í þessu máli hefur verið mjög umdeild í Indónesíu og er gott dæmi um spillingu hér í landi. Aðal eigandi olíu og gas félagsisns Lapindo Brantas er Aburizal Bakrie, en hann er einn af fremstu ráðherrum í stjórn Indónesíu. Forseti landsins vill að Lapindo greiði allan kostnað sem hefur orðið af leirgosinu, varðandi byggingu varnargarða, aðstoð við flóttafólk og fleira.  En Lapindo harðneitar og segir að hér sé um náttúruhamfarir að ræða, og að gosið hafi orsakast af jarðskjálfta sem var í meir en 300 km fjarlægð. Jarðfræðingar telja það fráleitt og hafa sýnt framá að leirgosið orsakaðist af lélegum aðferðum við borun, en yfirvöldin hafa ekki enn gengið hart á eftir Lapindo með greiðslu. Aðgangur að svæðinu er mjög takmarkaður, en flóttafólk úr þorpunum sem eru farin í kaf hafa reist búðir við þjóðveginn. Reyndar er þjóðvegurinn lokaður, þar sem um 10 km kafli er kominn undir leir. Þegar við nálguðumst svæðið, þá vorum við strax umkringdir af flóttamönnum, sem voru reiðir, illir viðureignar og heimtuðu greiðslu fyrir að hleypa okkur inn á svæðið. Þegar við nálguðumst flóðgarðinn þá tók á móti okkur öryggisverðir Lapindo Brantas félagsins og neituðu okkur um frekari inngang. Yfirmaður öryggisvarðanna var þó viljugur að fara með mig einan á mótorhjóli inná svæðið til að taka myndir, þegar hann frétti að ég væri jarðfræðingur. Við ókum eftir slóða í sleipum leirnum efst á varnargarðinum og inn á þann hluta svæðisins þar sem leirinn hefur þornað og harðnað eins og steinsteypa. Þegar nær kom gígnum þá var leirdrullan rennandi blaut, og streymdi fram 60oC heit blanda af vatni, olíu og leir. Það var strek lykt af brennisteinsgasinu H2S. Mér skildist að hver fjölskylda flóttamanna af svæðinu hafi fengið um $200 í bætur, sem er skammarlega lítið. Nú hafa fjögur þorp farið undir leirinn, og fjórtán manns hafa farist. Mér var sagt að 25 verksmiðjur hefðu farið í kaf, og atvinnuleysi er mjög mikið. Ekkert lát virðist enn vera á leirgosinu og jarðfræðingar spá að það muni vara í um 30 ár. Nú er miðjan á leirfjallinu byrjuð að síga niður, vegna þess að svo mikið magn af jarðefnum hefur komið upp á yfirborðið.