Ekström pumpan undir Bárðarbungu

Megineldstöðin Bárðarbunga er hulin jökli og upplýsingar frá venjulegum jarðfræðiathugunum því ekki fyrir hendi.  En jarðeðlisfræðin bregst okkur ekki hér.

 vð  upp  eld julegar jarðfræðiathuganir þvnar er virkt.kjuna en það gæti verið vð Ég hef fjallað hér áður um túlkun þeirra  Nettles og Ekströms á uppbyggingu Bárðarbungu, en líkan þeirra er byggt á jarðskjálftagögnum.  Ég tek það strax fram, að þetta er þeirra líkan, en ekki mitt.  Samt sem áður finnst mér það athyglisvert og skýra ýmsa þætti.  Við skulum þá líta á það sem “working model”.  Göran Ekström er prófessor við Columbia háskóla í New York og viðurkenndur vísindamaður í sinni grein.   Ég hef skreytt mynd þeirra hér fyrir ofan með litum, til að skýra efnið.  Í stuttu máli virkar pumpan þannig:  (1) Basaltkvika steymir stöðugt uppúr möttlinum, og safnast fyrir neðst í jarðskorpunni (gula svæðið).  (2) Vegna léttari eðlisþyngdar sinnar leitar kvikan upp í gegnum jarðskorpuna (rauða örin) og streymir upp í grunnt kvikuhólf undir öskju Bárðarbungu. Ef til vill er þessi þáttur að gerast einmitt nú í dag.  Ekki er ljóst nákvæmlega hvar uppstreymið er.  Nettles og Ekström setja það undir miðja öskjuna (rauða örin)  en það gæti verið víðar.  (3)  Kvika safnast fyrir í grunnu kvikuþrónni með tímanum.  Kvikuþróin pumpast upp.  Það veldur þrýstingi á jarðskorpuna fyrir ofan og á tappann fyrir neðan.  Fyrir ofan kvikuþróna verður landris þegar öskjubotninn lyftist upp.  Því fylgja margir grunnir skjálftar á öskjubarminum, eins og nú gerist.  (4)  Þrýstingur kvikuþróarinnar niður á við getur komið af stað stórum jarðskjálftum af stærðargráðunni 5, eins og þeim tíu, sem Nettles og Ekström könnuðu í greininni 1998.  Slíkir jarðskjálftar gerast því þegar tappinn sígur niður og sprungur myndast meðfram hallandi veggjum hans.  Þetta er ekki tappi, sem maður dregur úr flöskunni, heldur tappinn sem maður rekur niður í flöskuna. Hreyfing á þessum hringlaga og bröttu sprungum er eins og litlu örvarnar sýna. En þrýstingur í kvikuþrónni getur einnig leitt til eldgosa á brún öskjunnar, einkum ef svæðisbundið sprungukerfi eldstöðvarinnar er virkt.  Það er því samspil milli  þrýstings í kvikukerfinu og virkni svæðisbundna sprungukerfisins sem skiftir öllu máli varðandi eldgosin, sem væru að öllum líkindum sprungugos, ef einhver verða.

Líkan Ekströms af Bárðarbungu er styrkt af jarðfræðiathugunum á öðrum fornum eldstöðvum, eins og þriðja myndin sýnir.  Þar er þversnið af slíkri eldstöð, þar sem hringgangar og keilugangar myndast.  Hringlaga myndanir eru einmitt algengar í rótum megineldstöðva á Íslandi.  Keilugangar mynda til dæmis vel afmarkaða hringi umhverfis Setberg eldstöðina á Snæfellsnesi, eins og ég hef bloggað um áður hér:    http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/1176622/

  Þeir verða til þegar  kvika þrýstist upp í jarðskorpuna í miðju eldstöðvarinnar eftir keilulaga sprungum.  Einnig eru hringgangar (“ring dikes”) vel þekkt fyrirbæri í eldfjallafræðinni og voru fyrst uppgötvaðir í rótum fornra eldstöðva í Skotlandi, eins og til dæmis á Ardnamurchan skaga.  Ef til vill er stórbrotnasta kerfi af hringgöngum að finna í Sahara eyðimörkinni.  Þar er Richat hringurinn í Mauritaníu, um 30 km í þvermál, eins og sýnt er á myndinni hér.  Hér hefur orðið svo mikið rof, að hringarnir eru komnir fram á yfirborði.  Hringgangar myndast einmitt þegar hringlaga spilda eða tappi af jarðskorpu sígur niður, eins og Ekström stingur uppá fyrir Bárðarbungu.  Þegar tappinn sígur, þá leitar kvika inn í hringlaga sprungurnar og storknar þar sem hringgangar.  En bæði hringgangar og keilugangar geta innihaldið mikið magna af kviku, ekki síður en kvikuþróin, sem kann að vera ofaná tappanum.  Stóru gosin verða þegar svæðisbundin gliðnun verður í jarðskorpunni á slíku svæði.  Þegar svæðisbundið sprungukerfi verður virkt og sker megineldstöðina, þá  er hætt við stórfelldu kvikuhlaupi til hliðar út frá grunnu kvikuþrónni og sprungugosum á láglendi í grennd.  Slík sprungugos, sem eru beint tengd Bárðarbungu, eru til dæmis  gígaröðin sem nefnist Vatnaöldur og Veiðivötn.

Innri gerð Bárðarbungu

Bárðarbunga er á heimslista hjá Göran Ekström yfir mjög óvenjulega jarðskjálfta, og er merkilega sögu að segja af því. Í október árið 1996 urðu margir skjálftar á eða við brúnir öskju Bárðarbungu, undir Vatnajökli, eins og sýnt er á fyrstu mynd.   Hvort þessi skjálftavirkni sé tengd gosinu í Gjálp það ár er umdeilt efni,  en það skiftir reyndar ekki máli hér í þessu sambandi.  Það hafa orðið alls tíu stórir en fremur grunnir (3 til 8 km)  jarðskjálftar í Bárðarbungu á tuttugu ára tímabili (frá 1976 til 1996), sem mynda hring umhverfis öskjuna. Þeir eru allir af stærðinni 5,1 til 5,6 og á 3,3 til 6,7 km dýpi.   Flestir skjálftar á Íslandi eru tengdir gliðnun flekamótanna, en þessir skjálftar undir Bárðarbungu sýna aftur á móti þrýsting í jarðskorpunni.  Meredith Nettles og Göran Ekström hafa túlkað þessa skjálfta sem afleiðingu af  þrýstingi af keilulaga jarðskorputappa undir Bárðarbungu, eins og myndin sýnir.  Það er hringlaga sprungukerfi undir öskjunni, sem afmarkar jarðskorputappann.  Ofan á tappanum situr  kvikuþró, skammt undir yfirborði, eins og þriðja myndin sýnir.  Þegar kvika safnast fyrir í grunnu kvikuþrónni, þá vex þrýstingur þar, sem hefur þær afleiðingar að tappanum er ýtt niður,  hringlaga sprungur myndast umhverfis tappann og valda jarðskjálftum.   Upp í gegnum miðjan tappann teikna þau Nettles og Ekström rás, sem kvika leitar upp um frá möttli til kvikuþróarinnar fyrir ofan tappann.  Þessi mynd er sú fyrsta sem hefur verið dregin af jarðskorpunni undir Bárðarbungu og á hún eflaust eftir að verða bætt og endurbætt með tímanum. Askjan sem sést á yfirborði Bárðarbungu er um 10 km í þvermál, og er líklegt að grunna kvikuþróin sé svipuð að stærð.  Nú virðist skjálftavirknin raða sér í hringlaga form eftir útlínum öskjunnar, eins og kemur fram á síðustu myndinni.  Er það orskað af hreyfingu tappans, sem Ekström sér undir Bárðarbungu?  Er þá kvika að safnast fyrir í grunnu kvikuþrónni ofan tappans? Samkvæmt hans líkani er þá von á skjálftum af stærðargráðunni 5, þegar tappinn þrystist niður.

 

Órói í Bárðarbungu

Sterk skjálftahryna hófst undir Bárðarbungu í morgun, eins og sést á fyrstu mynd. Skjálftarnir eru smáir, en þeim fylgir einnig órói í jarðskorpunni, sem kemur fram á mælum bæði í Vonarskarði og á Dyngjuhálsi.  Það er sýnt á annari mynd. Sjálfsagt eru hér kvikuhreyfingar í jarðskorpunni á ferðinni. Bárðarbunga er tvímælalaust ein allra stærsta eldstöð landsins. Þangað má rekja hin risastóru Þjórsárhraun, sem runnu fyrir um 2000 til 8000 árum.  Bárðarbunga situr í hjarta íslenska heita reitsins. Einn skjálftinn var að styrkleika 3,1 á 4,2 km dýpi, en stærsti skjálftinn til þessa er 3,5 á 5,6 km dýpi, dálítið norðar.

Klofajökull var aldrei klofinn

Sumir lesendur virðast hafa þá skoðun, að á landnámsöld og söguöld hafi Vatnajökull verið mun minni og að hið forna nafn jökulsins, Klofajökull, styrki það.  Þessir lesendur vísa á þetta sem sönnun þess, að þá hafi loftslag verið gjör ólíkt því, sem nú ríkir á 21. öldinni.  Að þá hafi jökullinn verið klofinn af miklu skarði sem Gnúpa-Bárður fór um er hann fluttist frá Bárðardal og suður í Fljótshverfi.  Það er ljóst að nafnið Klofajökull hefur ekki þann uppruna og er á engan hátt vísbending um að Vatnajökull hafi verið mun minni.   Í ferðabók Eggerts Ólafssonar og Bjarna Pálssonar frá árinu 1772 er fjallað um uppruna nafnsins Klofajökull:  “Klofajökull dregur nafn af tveimur geysimiklum jökulálmum, sem skapa skarð eða bug á milli sín, en úr jökulkrók þessum koma þrjár stórár.”   Hér vísa því Eggert og Bjarni til klofans sem kemur í Vatnajökul vegna Kverkfjalla.  Sveinn Pálsson tekur í sama streng, en hann gerði fyrsta uppdrátt af Klofajökli eða Vatnajökli árið 1794:  “Heitir hann Klofajökull vegna hinna fjölmörgu rana, sem út frá honum kvíslast í ýmsar áttir, og allmargra fjallgarða, sem skerast upp í hann.”  Hér er mynd af korti Sveins.  Allir sem hafa séð Vatnajökul úr norðri átta sig á nafngiftinni, því Kverkfjöll virðast algjörlega kljúfa norður rönd hans. Í merku riti sínu, Jöklar á Íslandi (2009), hefur Helgi Björnsson gert líkan af myndun og vexti Vatnajökuls (bls. 372). Það er ekkert sem kemur þar fram, sem gæti stutt þá hugmynd að jökullin hafi verið klofinn frá norðri til suðurs á landnámsöld.   Mynd Helga af sennilegri útlínu Vatnajökuls fyrir um eitt þúsund árum fylgir einnig hér með.  Var loftslag mun mildara á þjóðveldistímanum en nú í dag?  Töluvert hefur verið deilt um það, en þetta er tímabil, sem loftslagsfræðingar nefna “Medieval Warm Period”. Ég fjalla um það síðar.  

Varðúð: Gossóttin er að breiðast út til Bárðarbungu!

Strax og eldsumbrotin hófust í Eyjafjallajökli barst talið meðal almennings að Kötlu og fjölmiðlar réru undir orðróm um að Kötlugos væri yfirvofandi.  Almenningur varð orðinn spenntur og viðkvæmur gagnvart fréttum af eldgosum. Sannkölluð gossótt tók að breiðast út.   Nú er gossóttin farin að berast til Bárðarbungu, ef dæma má af þeim  fjölda hringinga sem ég hef fengið frá fjölmiðlum síðustu daga.  Það er ekkert spaug að gefa í skyn að Bárðarbunga kunni að fara að gjósa, því þetta er mjög stór eldstöð og ef til vill ein sú stærsta á Íslandi.  Við skulum því líta aðeins til Vatnajökuls og sjá hvað hefur gerst í Bárðarbungu síðustu árin.   Loftmyndin sem fylgir er tekin úr ESA ERS-2 gervihnettinum í október árið 1996.  Sporöskjulagaða svæðið í miðri myndinni er askjan sem er í miðri Bárðarbungu. Neðst til hægri er askjan í Grímsvötnum.  Stóra flykkið efst til vinstri er Tungnafellsjökull.  Hlykkjótta sprungan milli Grímsvatna og Bárðarbungu eru gosstöðvarnar í Gjálp þar sem gos hófst í lok september 1996. Bárðarbungu er fyrst getið í Landnámu, þegar búferlaflutningur Gnúpa-Bárðar fer fram, úr Bárðardal og suður um Vonarskarð til Fljótshverfis á landnámsöld.   Eldstöðin sem við nefnum Bárðarbungu er flókið kerfi, sem spannar ekki aðeins fjallið og öskjuna undir norðvestanverðum Vatnajökli, heldur einnig sprungukerfið sem liggur til norðurs á Dyngjuháls og suður í Vatnaöldur.  Kerfið er því um 190 km á lengd.  Það er talið að um 23 gos hafi orðið í  Bárðarbungu og sprungukerfinu síðan Ísland byggðist.  Mörg gosin hafa orðið í jöklinum og sum þeirra hafa orsakað jökulhlaup sem fóru til norðurs í Jökulsá á Fjöllum, einkum á átjándu öld.

Fyrir um 8600 árum var eitt stærsta gos Íslands í sprungukerfinu suður af Bárðarbungu, þegar Þjórsárhraun rann, og er það um 25 rúmkílómetrar að stærð, eða næstum því helmingi stærra en Skaftáreldar 1783.   Þrjú gos hafa orðið í sprungukerfinu síðan land byggðist, fyrst um 870 er Vatnaöldur gusu, þá 1477 er gos það varð sem myndaði Veiðivötn, og síðast 1862 í Tröllagígum.   Árið 1996 hófst eldgos í Vatnajökli á milli Bárðarbungu og Grímsvatna, og hefur gosið verið ýmist kennt við Gjálp, eða Jökulbrjót.  Jarðfræðinga deilir á um hvort gos þetta telst til Grímsvatna eða Bárðarbungu, eða hvort kvikan er ef til vill blanda frá þessum tveimur eldstöðvum.   Rétt áður en gosið hófst varð mjög sterkur jarðskjálfti í norður hluta Bárðarbungu, með styrkleika 5,6.  Þessi skjálfti og fyrri skjálftar í Bárðarbungu hafa  myndað ótrúlega reglulegan  hring umhverfis eldstöðina.  Greint er frá rannsóknum á þessu merkilega fyrirbæri  í grein árið 1998 eftir M. Nettles og G. Ekström  hér.  Sennilega er þetta vitneskja um hringlaga sprungu sem afmarkar misgengið umhverfis öskjuna.  En hvað hefur gerst í Bárðarbungu síðan? Þar koma frábær jarðskjálftagögn Veðurstofunnar að gagni.  Fyrst lítum við á myndina fyrir ofan, sem sýnir uppsafnaða orku sem hefur verið leyst úr læðingi í jarðskjálftum frá 1992 til 2001.  Þarna kemur greinilega fram kippur sem er tengdur skjálftavirkni undir Bárðarbungu árið 1996 og tendur eldgosinu það ár.  Eftir það gerðist eiginlega ekki neitt sérstakt. Næst lítum við á mynd sem sýnir uppsafnaðan fjölda af jarðskjálftum frá  árinu 2001 og fram á okkar daga, árið 2010.  Það var töluverður kippur seinni part árs árið 2004, þegar um 200 skjálftar komu fram undir eldstöðinni.  Síðan hefur verið nokkuð stöðug skjálftavirkni undir Bárðarbungu, en engar stórvægilegar breytingar.  Línuritið sýnir jafna og stöðuga tíðni skjálfta síðastliðin fimm ár, en engar meiri háttar breytingar.  Auðvitað geta atburðir gerst mjög hratt og óvænt í slíkri eldstöð og gos kunna að gera lítil eða engin boð  á undan sér, en ég sé ekki ástæðu til að halda að neitt sérstakt sé í vændum, og vonandi fer gossóttin að réna.