Leyfið fólkinu skoða GPS mælingar frá Reykjanesi

Árið 1978 settu Bandaríkin á loft 24 gervihnetti, sem sendu út geisla eða merki  sem tæki á jörðu gátu tekið við til að ákvarða með nokkuð mikilli nákvæmni staðsetningu tækisins á yfirborði jarðar.  Þannig varð GPS til (Global Positioning System). Í fyrstu var GPS Amerískt hernaðarleyndamál, en 1990 kom tækið loks á markaðinn og þá eignaðist ég mitt fyrsta Trimble GPS,  til rannsókna í Indónesiu og á hafsbotninum í Austur Indíum.  Þetta var stórkostleg bylting. Þú ýtir á takka og færð nokkuð nákvæma lengd og breidd á púnktinum sem þú stendur á.  Nákvæmnin er um 30 metrar, en ef þú keyrir tækið stöðugt á sama punkti, þá færð þú nákvæmni upp á cm eða jafnvel mm.  Nú er GPS komið í hvers manns vasa, þar sem afbrigði af GPS er inni í flestum símum og oft í bílum. 

GPS tæknin var bylting en er alveg tilvalin til þess að fylgjast með jarðskorpuhreyfingum á Íslandi.  Sennilega var GPS fyrst notað til að kanna jarðskorpuhreyfingar á Íslandi árið 1986, þegar Breska konan Gillian Foulger og félagar gerðu fyrst mælingar hér.  Loks var net af GPS mælum sett upp árið 1999 og það hefur verið rekið af Veðurstofu Íslands síðan.  Það er grundvallaratriði fyrir vísindastarfssemi á Íslandi að halda við GPS kerfinu til að fylgjast með skorpuhreyfingum.  Tækjanetið virðist vera í góðu standi, en aðgengi almennings að GPS gögnum er því miður afleitt.  Vefsíða Veðurstofunnar fyrir jarðhræringar er fyrst og fremst helguð jarðskjálftavirkni.  Ef þú leitar að GPS gögnum, þá rekur  þú þig á tíu eða tuttugu ára gömul skilaboð sem bægja þér frá.  Þar segir til dæmis.  ´Upplýsingar á þessari síðu eru úreltar. Ný síða er í vinnslu og verður vonandi opnuð fljótlega.´  http://hraun.vedur.is/ja/strain/index.html    Eða þá þetta:  ´Athugið að ekki er ráðlegt að nota gögnin nema í samráði við starfsmenn jarðeðlissviðs Veðurstofu Íslands.´   http://hraun.vedur.is/ja/gps/data.html    Eða þetta. ´Athugið að aðgengi að ISGPS gögnum hefur verið takmarkað, sjá tilkynningu og leiðbeiningar um aðgengi.´   http://hraun.vedur.is/ja/gps/data.html. Slík skilaboð hafa verið á vefsíðunni síðan 2008.  Af einhverjum sökum er GPS olbogabarn innan Veðurstofunnar.  

En bíddu nú við!  Ekki örvænta, því að góður borgari og áhugamaður úti í bæ  hefur komið upp vefsíðu þar sem gott aðgengi er að bæði jarðskjálftagögnum Veðurstofunnar og einnig GPS mælingum á Íslandi.  Þetta er vefsíðan https://vafri.is/quake/    Hreinn Beck kvikmyndaframleiðandi á mikinn heiður skilið fyrir þetta merka framtak.  En Veðurstofunni ber skylda til að koma þessum gögnum fram í formi, þar sem þau eru aðgengileg öllum almenningi. 

Að lokum set ég hér inn mynd af berggangi, fyrir þá lesendur sem ekki hafa rekist á slík fyrirbæri áður. Lóðrétta dökkbrúna bríkin fyrir framan stafn skútunnar er basalt berggangur í eyju á Scoresbysundi í Austur Grænlandi. Gangurinn er frá þeim tíma þegar heiti reiturinn okkar lág undir Grænlandi, fyrir um 50 milljón árum. Skútan er Hildur frá Húsavík.

 

 

 

Eru aðeins um 8 km niður á möttul undir Reykjanesi?

  Fjöldi spurninga vakna í sambandi við umbrotin undir Reykjanesi. Það eitt er stórmerkilegt að allir jarðsjálftarnir sem nú koma fram við Grindavík eru grunnir, eins og myndin sýnir.  Það eru nær engir jarðskjálftar mældir á meira dýpi en 7 til 8 km undir Reykjanesi.  Jarðskorpan undir Reykjanesi virðist því vera frekar þunn, eins og úthafsskorpa. 

Hvaða upplýsingar höfum við um þykkt skorpunnar og hita undir henni á Reykjanesi ?  Við vitum til dæmis út frá jarðborunum að það hitnar mjög rækilega í neðri hluta jarðskorpunnar á utanverðu Reykjanesi.  Þegar djúpa Reykjanes borholan var komin niður í um 4.5 km dýpi árið 2017 var hitinn kominn upp í um 535 oC og var hratt vaxandi þegar borun var hætt.  Bergfræðirannsóknir sýna að hiti hafi jafnvel náð upp í 650  oC nærri botninum, en berg þarf að fara vel yfir 1000 oC til að byrja að bráðna.   

Flest eðliseinkenni bergs breytast þegar hitinn hækkar og vísindin fjalla mikið um breytingu á eiginleikum bergs þegar það hitnar og breytist úr hörðu og föstu bergi í heitt og lint eða mjúkt berg. Þetta nefna vísindamenn brittle to ductile transition.  Sumir segja að breytingin hefjist við um 550 oC, en aðrir telja að berg verði mjúkt fyrst við um 700 til  800°C, sem er líklegra. Um leið og berg hitnar að þessu marki og verður mjúkt, þá hættir bergið alveg að bera jarðskjálftabylgjur. Þær deyja út og hverfa í þessum hita og dýpi.  

Snúum okkur þá aftur að jarðskorpubrotinu og sigdalnum við Grindavík. Hvers vegna koma engir skjálftar fram á meira dýpi?  Það getur stafað af tvennu.  Við vitum að undir jarðskorpunni tekur möttullinn við og hann er of heitur til að brotna og valda jarðskjálftum. Undir skorpunni, á meir en 8 km dýpi, er því allt annar heimur, sem er heimur möttulsins, sem nær um 2900 kílómetra niður í jörðina, eða allt niður að yfirborði kjarnans.  Hinn möguleikinn er sá að undir 8 km skorpu sé lag af basalt kviku, en allir skjálftar kafna í slíku lagi.

Það er eiginlega sláandi, finnst mér, að allir skjálftar deyja út þegar komið er niður á um 8 km dýpi. Mörkin milli jarðskorpu og möttuls eru ótvíræð undir Reykjanesi, sem minnir okkur rækilega á að höfuðpaurinn í öllum þessum látum hlýtur að vera möttullinn og hann er of heitur til að brotna eins og venjulegt berg.  Það er jú hreyfing og þrýstingur í jarðskorpunni, sem veldur því að skorpan brotnar og sendir frá sér jarðskjálfta. Möttullinn er hins vegar partbráðinn, sem þýðir að hann er blautur af heitri kviku. Það er ef til vill ekki mjög góð samlíking, en það má hugsa sér möttulinn eins og blautan sand í flæðarmáli í fjörunni, þar sem örþunn himna af sjó liggur milli sandkornanna. Á sama hátt er möttullinn blautur, en það er örþunn himna af hraunkviku sem smýgur á milli sandkornanna eða kristallanna í partbráðnum möttlinum. Þar verður hraunkvikan til. 

 

Sprungukort og sigdalur

Allir fagna því að Veðurstofan hefur birt gott kort sem sýnir dreifingu á jarðsprungum umhverfis Grindavík.  Einnig birtir Veðurstofan nú línurit sem sýnir hvernig botn sigdalsins norðan bæjarins er að síga niður, um 25 cm á fimm dögum. Veðurstofan, eins og allar opinberar stofnanir, veit vel að almenningur þarf að hafa greiðan aðgang að mikilvægum gögnum, sérstaklega þegar mikið er í húfi. 

Hvað skal nýja eyjan heita?

Skorpuhreyfingarnar á Reykjanesi þessa dagana eru meðal merkustu atburða í jarðsögu Íslands. Veðurstofa Íslands hefur unnið frábært verk með því að skrá jarðskorpuhreyfingar og dreifingu jarðskjálfta á Reykjanesinu og koma þeim upplýsingum fram til almennings. Ólíkt fyrri umbrotum á Reykjanesi, sem voru fjærri byggð, þá er miklu meira í húfi í þetta sinn, því skorpuhreyfingarnar og hugsanlegar hreyfingar á hraunkviku og gos geta verið bein ógn við Grindavíkurbæ, virkjunina á Svartsengi og Bláa Lónið. 

 Skorpan sem myndar Reykjanes er að rifna í sundur fyrir augum okkar. Þessar stórbrotnu flekahreyfingar fletta ofan af heita reitnum í möttli jarðar undir Íslandi. Þar er hiti í möttlinum undir sorpunni um 1400oC og þessi svampkenndi möttull er gegnsósa af basaltkviku sem er meir en 1250oC.  Einn sterkasti atburðurinn til þessa varð í gær, þegar löng og mjó röð af jarðskjálftum teiknuðu upp mynd af jarðskorpubroti frá norðaustri til suðvesturs. Fyrstu skjálftarnir voru norðan við, en virknin færðist beint til suðvesturs, beint undir Grindavík og síðan út á haf, eða öllu heldur suður í jarðskorpuna í botni landgrunnsins. 

Einfaldasta túlkunin er sú, að kvikugangur hafi myndast sem klauf jarðskorpuna til suðvesturs, alla leð út á landgrunn. Til allrar hamingju streymdi kvikan innan skorpunnar og hefur ekki enn komið upp á yfirborð. Ef meiri kvika streymir inn í ganginn eru allar líkur á því að hann haldi áfram að vaxa til suðvesturs. Þá er hætt við að gangurinn komi fram á landgrunninu fyrir sunnan höfnina í Grindavík, myndi þar gos á hafsbotni og ef tl vill nýja eldey, ef næg kvika er fyrir hendi.  Þetta gæti þá gerst á 150 til 200 m dýpi, en slíkt gos væri þá af sömu gerð og Surtseyjargos.

Nú er varðskipið Þór statt í Grindavík og upplagt að nýta þau tæki sem þar eru um borð til að kanna hafsbotninn á þessum slóðum.

 

 

 

 

 

Innskot eru algengari en eldgos

Kvika sem leitar upp úr möttlinum og í átt að yfirborði Íslands getur annað hvort gosið á yfirborði eða myndað innskot í jarðskorpunni rétt undir yfirborði. Við hverju má búast, þegar órói hefst í skorpunni, eins og nú gerist við Þorbjörn á Reykjanesskaga? Reynslan undanfarin ár sýnir að einkum tvennt kemur til greina. Annað hvort leitar kvikan frekar fljótlega upp á yfirborð og gýs, oftast sem sprungugos af basalt kviku. Eða þá að kvikan treðst inn á milli jarðlaga í efri hluta skorpunnar og myndar innskot, án þess að gos verði, en myndar bólu eða landris á yfirborði. Tvennt ber að hafa í hug í þessu sambandi. Annað er, að eðlisþyngd kvikunnar er frekar há (um 2.75 g á rúmc.) og mun því kvikan oft leita sér leiða innan skorpunnar og finna sér farveg, án þess að gjósa. Mörg dæmi þess eru nú vel kunn. Einkum vil ég benda á atburðina við Upptyppinga fyrir austan Öskju árin 2007 til 2009, en þar var mikið landris og skjálftavirkni á 15 til 17 km dýpi. Mikill titringur var þá lengi í öllum jarðvísindamönnum á Íslandi, en ekki kom gos. Sennilega myndaði kvikan stóran gang af basalti á þessu dýpi. Sömu sögu er að segja með atburði undir Hengli árin 1994 til 1998 og svo nýlega í Krísuvík árið 2009: staðbundin skjálftavirkni, landris og merki um að innskot hafi orðið í skorpuna án þess að gjósa. Oft eru slík innskot lóðréttir berggangar, eða þá lárétt innskot og keilugangar, en það fer eftir spennusviði í skorpunni hvort gerist. Það verður fróðlegt að fylgjast með gangi mála í grennd við Þorbjörn, en mig grunar að kvikan fari öll í innskot í efri hluta skorpunnar.

Litríkt umhverfi Íslands

Það er ótrúlegt hvað þekkingu okkar um hafsbotninn hefur fleygt fram síðan byltingin um flekahreyfingar varð í kringum 1965. Hér er litríkt kort af svæðinu umhverfis Ísland, sem sýnir hafsbotninn litaðan eftir aldri. Hvíta línan markar Mið-Atlantshafshrygginn. Rauðu svæðin eru yngri en 30 milljón ára. Gul jarðskorpa á hafsbotninum er um 50 milljón og grænt um 60 milljón. Blágráu svæðin er eldri meginlandsskorpa, þar á meðal Drekasvæðið fyrir norðaustan Ísland. Staðsetning á þessum lituðu rákum á hafsbotninum hefur fengist með segulmælingum og aldur þeirra með borun. Nú getið þið spreytt ykkur á því að gá hvort Grænland passar við meginland Evrópu, ef yngri hafsbotn er fjarlægður, eins og máli stóðu fyrir um 60 milljónum ára.

Hafsbotn Íshafsins

Hafsbotninn rétt fyrir norðan okkur er merkilegt svæði, en góð landakort af honum hefur skort til þessa. Nú er búið að leysa úr því og ágætar upplýsingar eru fyrir hendi um hafsbotn Íshafsins, einnig undir ísþekjunni. Í framtíð munu siglingar færast í aukana á þessu svæði, þegar íshellan hopa enn frekar. Næst okkur og austast er Gakkel hryggurinn (Gakkel Ridge á kortinu), en hann er ungur úthafshryggur og því nátengdur Mið-Atlantshafshryggnum og gosbelti Íslands. Kolbeinseyjarhryggurinn tengir Gakkel við íslenska gosbeltið. Norðan við Gakkel og þvert yfir norðurpólinn liggur Lomonosov hryggurinn, eins og langur og mjór ormur sem tengir Grænland við Síberíu. Sennilega er Lomonosov hryggurinn þunn sneið af meginlandsskorpu, sem var skorin af meinlandsflekanum sem Svalbarð, Síbería og Rússland sitja á, þegar Gakkel hryggurinn varð fyrst virkur fyrir um 60 milljón árum. Handan við Lomonosov hrygginn er langur hryggur, sem heitir Alpha hryggur næst Grænlandi en síðan Mendeleev hryggur næst Síberíu. Þessi hryggur skiftir okkur Íslendinga miklu máli, því sennilega er hann slóðin, sem Íslenski heiti reiturinn hefur farið á leið sinni undan Síberíu, undir Ellesmere eyju, undir Baffin eyju og síðan undir þvert Grænland, frá vestri til austurs, þar til heiti reiturinn kom fram þar sem nú er Ísland.

Heiti reiturinn okkar er 1480°C

Ég hef fjallað hér áður um heita reitinn undir Íslandi, og bent á að reyndar er þetta fyrirbæri miklu mikilvægara fyrir jarðfræðilega þróun Íslands heldur en Mið-Atlantshafshryggurinn. Það kom fyrst fram árið 1954 að eitthvað óvenjulegt væri í gangi undir Íslandi, þegar Trausti Einarsson birti niðurstöður sínar um þyngdarmælingar. Hann sýndi fram á að efri möttull jarðar, sem er lagið undir íslensku jarðskorpunni, væri frábrugðinn öðrum svæðum Atlantshafs. Þyngdarmælingarnar sýna mikla skál undir miðju landinu, eins og fyrsta myndin sýnir.  Trausti stakk uppá að undir landinu væru setlög með fremur lága eðlisþyngd. Mælingar hans eru grundvallarverk í könnun á jarðeðlisfræði Íslands, en túlkun hans reyndist röng. Byltingin gerðist árið 1965, þegar Martin Bott birti niðurstöður um frekari þyngdarmælingar á Íslandi. Hann komst að þeirri niðurstöðu að mötullinn undir Íslandi væri mjög frábrugðinn, með tiltölulega lága eðlisþyngd. Það skýrði hann með því að efstu 200 km íslenska möttulsins væri part-bráð, þ.e.a.s. berg sem inniheldur um 10% af kviku. Skálin er sem sagt ekki full af kviku, heldur er hún möttulsberg, sem er part-bráðið, eins og svampur. Vökvinn sem rís uppúr þessum svampi er kvikan, sem gýs á yfirborði landsins.

Nú vitum við að heiti reiturinn undir Íslandi er um 1480 °C heitur, og þá um 160 stigum heitari en möttullinn almennt í kring. Með því að mæla magn af ál í olivín cristöllum, hafa Simon Matthews og félagar í Cambridge ákvarðað þennan hita. En kristallarnir eru úr basalt hraunum frá Þeystareykjum. Þetta skýrir að hluta til hvers vegna eldvirkni er svo mikil á Íslandi. Undir okkur er heitur reitur, sem sennilega nær langleiðina niður að kjarna jarðar. Hann bráðnar fyrr og meir en möttullinn umhverfis, og framleiðiðr mikið magn af kviku, sem berst í átt að yfirborði landsins.

Veðurstofan bregst okkur

Veðurstofan heldur úti merkilegri vefsíðu, sem veitir upplýsingar á rauntíma um ýmsa þætti í jarðeðlisfræði Íslands. Það er ef til vill einstakt á jörðu og mjög lofsvert, að almenningur skuli hafa beinan aðgang að jarðskjálftagögnum svo að segja um leið og þau birtast hjá Veðurstofunni. Við sem ekki störfum á Veðurstofunni höfum þannig getað fylgst vel með þróun skjálftavirkni undir eldfjöllum og í brotabeltum landsins á rauntíma. Hinn vel upplýsti og áhugasami Íslendingur getur þannig skoðað og túlkað gögnin um leið og þau berast til járðskjálftafræðinganna. Svona á það að vera, og jarðeðlisfræðigögn eiga að vera jafn aðgengileg og gögn um veður á landinu, einkum ef tekið er tillit til þess að þessum gögnum er safnað fyrir almannafé á ríkisstofnun.  

Auk jarðskjálftagagnanna hefur Veðurstofan einnig safnað tölum um GPS mælingar á landinu. Þær eru ómissnadi fyrir þá, sem vilja að fylgjast með láréttum eða lóðréttum hreyfingum jarðskorpunnar undir okkur og undir eldfjöllunum. Að sumu leyti eru GPS mælingarnar enn mikilvægari en skjálftagögnin, því skorpuhreyfingar eru afgerandi og geta verið mikilvægar til að segja fyrir um kvikuhreyfingar og jafnvel eldgos. Þetta var sérstaklega áberandi í umbrotunum í Bárðarbungu og Holuhrauni nýlega.

En svo gerist það, að í miðjum klíðum, einmitt þegar mest gekk á í Bárðarbungu og Holuhrauni, þá slekkur Veðurstofan á GPS vefnum. Í staðinn koma þessi skilaboð: “Nýr vefur er varðar GPS mælingar er í smíðum.” Síðustu gögni sem eru birt eru nú orðin meir tveggja ára gömul: “Last datapoint 18. Jun 2014”.

Hvers vegna ríkir þessi þögn? Yfirleitt þegar nýr vefur er í smíðum, þá er notast við gamla vefinn þar til daginn sem sá nýi er tilbúinn og þá er engin hætta á að aðgengi af gögnum sé rofið. Svo er ekki há Veðurstofunni. Getur það verið að Veðurstofan sé að dunda við að smíða nýan vef í meir en tvö ár? Getur það verið að Veðurstofan vilji loka aðgengi að þessum GPS gögnum af einhverjum annarlegum ástæðum? Vilja þeir koma í veg fyrir að aðrir vísindamenn hafi gagn af? Það væri sennilega lögbrot fyrir opinbera stofnun sem þessa, enda erfitt að ímynda sér að slíkt hugarfar ríki þar í bæ …. en hver veit?

Skjálftakortið af Ítalíu

Hér er gott kort af skjálftasvæðinu á Ítalíu, um 100 km fyrir norðaustan höfuðborgina Róm. Staðsetning stóru skjálftanna árin 1997 (Annifo, stærð 6,1 á Richter), 2009 (L'Aquila 6,3) og 2016 (Amatrice, 6,2) er sýnd með rauðum blettum. Aðrir minni skjálftar með gulum og brúnum merkjum. Allir skjálftarnir raða sér upp á línu, sem markar stefnu misgengja í jarðskorpunni efitr endilöngum hrygg Appennine fjallgarðsins. Þá er þessi hluti misgengjanna búinn að rifna. Næst rifnar skorpan væntanlega fyrir norðvestan eða suðaustan þessa svæðis. Skjálftin var á um 10 km dýpi, en slíkir grunnir skjálftar valda oftast meira tjóni.