Skorpuhreyfingar í jörðu og óstjórn á yfirborði

Ég hef nú fylgst nokkuð náið með þeim atburðum sem hafa gerst í jarðskorpunni undir Reykjanesi síðan 9. nóvember, og viðbrögðum stofnana, fræðimanna og sveitafélaga við þeim. Það sem ég hef fyrst og fremst lært af því er að nú er mikil nauðsyn að endurskoða þau mál sem snerta eftirlit, mælingar og uppfræðslu almennings á jarðskorpuhreyfingum og kvikuhreyfingum undir Íslandi.  Ég tel að þessi mál séu nú í ólestri á margan hátt, eins og málið í heild virðist höndlað af Ríkislögreglu-Almannavörnum, Veðurstofunni og Háskóla Íslands.  

Hér eru margar hliðar til að fjalla um. Mér hefur til dæmis aldrei verið ljóst hvers vegna Ríkislögreglustjóri  -  Almannavarnir er höfuðpaurinn í viðbrögðum gegn jarðskorpuhreyfingum og kvikuhreyfingum undir landinu. Þar sýnist ekki fyrir hendi breið sérþekking á þessu sviði jarðvísinda.    Gætir þú ímyndað þér að til dæmis Ameríski herinn stýrði viðbrögðum gegn náttúruhamförum í Bandaríkjunum?  Þar í landi hafa þeir eina vísindastofnun, US Geological Survey, sem setur upp og rekur mælitæki til að fylgjast með jarðskorpunni, miðlar upplýsingum nær samstundis, vinnur í samráði við það bæjarfélag sem getur orðið fyrir barðinu, og það bæjarfélag kallar fram sína lögreglu og starfslið heimafólks til að bregðast við á viðeigandi hátt.  Ég spyr, hvað þarf mikla sérþekkingu til að loka vegum og stýra umferð? Þetta ræður lögreglan alveg við  heima í hverju bæjarfélagi.   Þegar umbrot verða nú, þá koma lögreglusérfræðingar úr Reykjavik og taka völdin, ýta heimamönnum til hliðar. Það eru auðvitað heimamenn sem þekkja svæðið og fólkið og eru færastir um stjórnun.

   Kanar eru ekki endilega góð fyrirmynd, en ég tek þá hér fyrir ofan sem eitt dæmi.   Ég hef kynnst starsháttum í ýmsum löndum á þessu sviði, Kólombíu, Mexíkó, Vestur Indíum, Indónesíu, Kameroun í Afríku og víðar. Þar eru hættir í viðbrögðum við slíkum náttúruhamförum svipaðir og hér er lýst fyrir Ameríku.  

Annað stórt atriði er rannsóknahliðin, sem er uppsetning nets af tækjum sem nema skorpuhreyfingar af ýmsu tagi, GPS tæki, jarðskjálftamæla, borholumæla sem skrá bæði hita og breytingar vatnsborðs og könnun yfirborðs jarðar með gervihnöttum.  Listinn er miklu lengri, en þetta er nú allt framkvæmt á einn eða annan hátt í dag. 

Söfnun gagna er mikilvæg, en hún er gagnminni eða jafnvel gagnslaus ef þessum gögnum er ekki líka dreift strax til almennings. Þar komum við að viðkvæmasta málinu hvað varðar jarðskorpukerfið á Íslandi og eftirlit með því.  Besta dæmið um söfnun og dreifingu vísindagagna á jörðu er starfsemin sem ríkisreknar veðurstofur stunda um allan heim. Síðan 1920 hefur Veðurstofa Íslands stundað slíka starfsemi, með athugunum, mælingum og veðurspám sem eru gefnar út daglega eða oftar. Það er góður rekstur.

En af einhverjum sökum var Veðurstofunni snemma falið að safna einnig jarðskjálftagögnum og skyldum gögnum um hreyfingar á jarðskorpu Íslands.  Þar með var Veðurstofan einnig farin að fylgjast með stormum inni í jörðinni. En þar byrjar vandinn. Jarðeðlisfræðileg gögn hafa ekki verið gerð jafn aðgengileg og ekki dreift á sama hátt og veðurgögnum.  Vefsíður Veðurstofunnar á þessu sviði eru afleitar, illa haldið við, sumt efni er síðan 2008 og hefur ekki verið uppfært síðan og svo mætti lengi telja. Slík gagnastefna þrengir til dæmis þann hóp jarðvísindamanna sem búa yfir þekkingu og túlkun á gögnum. 

Það er ekki ljóst hvað veldur.  Ef þú leitar að GPS gögnum á vefsíðum  Veðurstofunnar, þá rekur  þú þig á tíu ára gömul skilaboð sem bægja þér frá.  Þar segir til dæmis eitthvað í þessa átt.  ´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 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 virðist GPS vera olnbogabarn innan Veðurstofunnar.  Aðgangur er greiðastur á vefsíðu sem er gefin út  úti í bæ https://www.vafri.is/quake/.  En GPS gögn Veðurstofunnar eru ekki uppfærð strax, heldur eftir tvo daga. Til allrar hamingju er vefsíða rekin af Háskóla Íslands https://strokkur.raunvis.hi.is/gps/8h og þar eru nær rauntíma gögn. 

Þetta gengur varla lengur með tregan aðgang almennings að GPS gögnum á vef Veðurstofu Íslands. Það er hætta á ferðum, líf, heimili og verðmæti eru í húfi. Flæði vísindagagna þarf að vera opið og greitt. Það er því nauðsynlegt að koma rekstri  á rannsóknum jarðskorpuhreyfinga í réttan farveg strax.  

Hvað bæjaryfirvöld varðar á Íslandi almennt, er nú ljóst að það er þörf á því að endurnýja eða gera nýtt áhættumat sem tekur fyllilega til greina þau jarðfræðigögn sem eru almennt  fyrir hendi. Þar er Grindavík nærtækasta dæmið. Það hefur lengi verið augljóst, fyrst út frá loftmyndum Ameríska hersins frá 1954 og síðan út frá nákvæmum jarðfræðikortum að bærinn er reistur í sprungukerfi og í sigdal. Það kemur fram í Aðalskipulagi Grindavíkur frá 2020 að yfirvöldum var ljóst að spungur liggja undir bænum. Um þetta mál er fjallað til dæmis í Fylgiskjali með Aðalskipulagi Grindavíkur (61 bls.) en hvergi virðist tekið til greina að jarðskorpuhreyfingar gætu hafist á ný. Nú blasir við okkur nýr raunveruleiki.  

 

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. 

Hvaða kraftar eru í gangi undir Grindavík?

 

Jörð skelfur en það kemur ekkert gos.

Jarðskjálftar og eldgos. Þessi vofeiflegu fyrirbæri skella öðru hvoru yfir þjóðina og valda miklum ótta, spjöllum og jafnvel dauða. En hvað veldur þessum ósköpum? Flestir landsmenn hafa reið svör þegar rætt er um upptök slíkra hamfara: Ísland er jú staðsett á miðjum Norður Atlantshafshryggnum og auk þess er heitur reitur í möttlinum undir miðju landinu. Þetta er nú nokkuð gott svo langt sem það nær, en hin raunverulega skýring er auðvitað miklu flóknara mál, sem er þó á allra færi að skilja. 

Okkur virðist oft að það blandist allt saman, flekahreyfingar (og jarðskjálftar) annars vegar, og eldgos hins vegar. Að vísu geta þessir þættir verið samtíma, en það er nauðsynlegt að fjalla um hraunkvikumyndun og eldgos sér, og fjalla síðan um jarðskjálfta og sprungumyndun og hreyfingu jarðskorpunnar í öðru lagi. 

Það er oft talað um eldgos og jarðskjálfta (eða flekahreyfingar) í sömu andránni, en það er villandi og reyndar ekki rétt. Þetta eru oft vel aðskilin fyrirbæri og best er að fjalla um þau sér í lagi.  Við skiljum það betur þegar við fjöllum um grunnkraftana í jörðinni, sem stýra flekahreyfingum annars vegar og valda eldgosum hins vegar.  Að mínu áliti eru það flekahreyfingar sem ráða ferðinni og skipta mestu máli, en eldgos er oft passiv afleðing slíkra hreyfinga jarðskorpunnar.  Á Íslandi höfum við fjölda dæma um mikil umbrot í jarðskorpunni, flekahreyfingar og jarðskjálfta, án þess að nokkuð gjósi á yfirborði. 

Kraftar og flekahreyfingar

Jarðvísindin voru á frekar lágu plani þar til eftir seinni heimsstyrjöldina. Það stafaði af því að yfir 70% af yfirborði jarðar var algjörlega ókannaður hafsbotn. Menn byrjuðu loks að kanna hafsbotninn kerfisbundið í seinni heimsstyrjöldinni.  Stórveldin áttuðu sig strax á miklu hernaðarlegu gildi vopnaðra kafbáta, en til að beita kafbátum í hernaði þarft þú að þekkja hafsbotninn.  Bandaríkjamenn ruku til, og settu strax á laggirnar nokkrar hafrannsóknastofnanir til að kortleggja hafsbotninn og kanna öll einkenni allra hafa heimsins.  Allt í einu höfðu vísindamenn við slíkar hafrannsóknastofnanir ný og vel búin skip, og mikið fjármagn til leiðangra um öll heimsins höf. Herinn fékk stöðugan straum af nýjum kortum og öðrum upplýsingum um allan hafsbotninn. Ég þekki þetta vel, þar sem ég hef starfað við slíka stofnun í Rhode Island nú í 50 ár. 

Vísindahópar voru fljótir að færa herjum stórveldanna allar þær helstu upplýsingar sem þurfti til hernaðar í dýpinu.  Það voru fyrst og fremst góð landakort af botni allra heimshafanna.  En þá kom í ljós að hafsbotninn um alla jörðu er ótrúlega flott og merkilegt fyrirbæri, þar sem risastórir úthafshryggir teygja sig eftir botni allra heimshafanna. Hvernig í ósköpunum á að túlka og skilja allar þessu nýju upplýsingar? Á sama tíma var sett upp net af jarðskjálftamælum um allan heim, en netið var fyrst og fremst hannað til að fylgjast með tilraunum sem stórveldin voru að gera með kjarnorkusprengjur í kalda stríðinu. Þarna kom annað dæmi um, hvernig hernaðarbrölt stórvelda getur varpað nýju ljósi á stór vísindavandamál.  Þá kom fljótt í ljós að það er samfellt jarðskjálftabelti sem þræðir sig eftir öllum úthafshryggjum jarðar, og hryggirnir eru allir að gliðna í sundur. 

Framhaldið af þessari sögu er efni í margar bækur, en þessi mikla bylting í skilningi okkar á hegðun jarðar og flekakenningunni er ein mesta sigurför vísindanna.  Hér vil ég aðeins snúa mér að einu mikilvægu atriði, sem snertir Ísland beint, og færir okkur aftur út á Reykjanes. Það er vísindakenningin um þá krafta í jörðu, sem brjóta upp og færa til jarðskorpufleka og valda jarðskjálftum.  Þetta eru kraftarnir sem mynda útlit jarðar og stjórna staðsetningu og dreifingu meginlandanna á heimskringlunni. 

Slab pull -  flekatog.  Árið 1975 uppgötvuðu þeir jarðeðlisfræðingarnir Donald Forsyth og Seiya Uyeda aflið eða kraftinn sem þeir nefndu slab pull, eða flekatog.  Þessi uppgötvun er einn merkasti hornsteinn flekakenningarinnar og jarðvísindanna almennt. Donald er prófessor í jarðeðlisfræði við Brown Háskóla í Rhode Island og við vorum nágrannar og kynntumst vel  eftir að ég var settur prófessor við Rhode Island Háskóla árið 1974.  Lykillinn að flekatoginu er að átta sig á, að allir flekar eru ungir, heitir og léttir í annan endann, en gamlir, kaldir og þungir á hinum endanum. Flekinn myndast á úthafshryggnum, eins og til dæmis á Reykjaneshrygg, þar er hann ungur, heitur og léttur. Með tímanum rekur flekinn frá hryggnum, kólnar og þyngist. Þegar elsti hluti flekans er búinn að reka langt frá hryggnum og orðinn 100 til 140 miljón ára gamall, þá er eðlisþyngd hans orðin jöfn eða jafnvel meiri en eðlisþyngd möttulsins fyrir neðan flekann. Gamli endinn á flekanum byrjar því að sökkva niður í möttulinn fyrir neðan og myndar sigbelti.  Þegar hann sekkur þá togar hann í allan flekann og dregur flekann frá úthafshryggnum, togar í hann eins og blautt teppi togast niður á gólf ofan af stofuborðinu. Þetta er krafturinn sem nefnist slab pull, eða flekatog. Hann stýrist fyrst og fremst af breytingu á eðlisþyngd flekans með tímanum. 

Sumir skorpuflekar eru á fleygiferð í dag og mynda hafsbotn sem hreyfist á 15 til 20 cm hraða á ári. Þetta á við sérstaklega í sambandi við flekana í suður hluta Kyrrahafsins. Forsyth og Uyeda bentu einfaldlega á, að hraði á hreyfingu fleka er í beinu hlutfalli við hvað mikið af flekanum er  tengt við sigbelti.  Slab pull eða flekatog er mikilvægasti krafturinn í flekahreyfingum jarðar.

En bíddu nú við, -  sumir flekar eru ekki tengdir við neitt sigbelti, en eru samt á hreyfingu!  Og það á einmitt við um Ísland. Það eru tveir  stórir jarðskorpuflekar sem mætast undir Islandi. Að austan er það hinn risastóri EvrAsíufleki, en á honum hvílir öll Evrópa, Rússland og öll Asía, Síbería og allt land til Kyrrahafsstrandar. Þessi tröllvaxni fleki virðist vera alveg kyrr og rólegur, enda er hann ekki tengdur neinu sigbelti. Hinn flekinn sem skiptir okkur miklu máli er Norður-Ameríku flekinn. Hann er einnig stór, með allan vestur helming Norður Atlantshafsins, og alla Norður og Mið-Ameríku.  En Norður-Ameríku flekinn er á hægri hreyfingu til vesturs, aðeins um 1 til 2 cm á ári. Hvers vegna er Norður-Ameríku flekinn á hreyfingu yfir leitt?  Reyndar er eitt frekar lítið sigbelti tengt þessum fleka í Vestur Indíum,  en það skýrir alls ekki hreyfingu Norður-Ameríku flekans.  Þetta skiptir okkur miklu máli, vegna þess að öll flekahreyfing á Íslandi er tengd hreyfingu Norður-Ameríku flekans til vesturs.

Jæja, þeir Forsyth og Uyeda koma hér til hjálpar, en þeir sýndu fram á að það er annar mjög  mikilvægur kraftur sem virkar á jörðu og hann er krafturinn sem skiftir okkur mestu máli á Fróni.  

Ridge push - hryggjarþrýstingur.

Úthafshryggirnir, eins og Mið-Atlantshafshryggurinn,  eru fjallgarðar á hafsbotni. Þeir eru ekki brattir, en þeir rísa samt upp 1 til 2 km yfir hafsbotninn umhverfis. Úthafshryggurinn myndast og rís upp  fyrst og fremst vegna þess, að þegar tveir flekar gliðna eða færast í sundur, þá myndast rúm fyrir efri hluta möttuls að mjaka sér upp í bilið. Möttullinn sem rís upp í bilið kemur af meira dýpi í jörðinni og er því heitari en umhverfið. Vegna hitans hefur hann aðeins lægri eðlisþyngd. Þessi fleygur af heitara og léttara efni milli flekanna veldur kraftinum sem nefnist ridge push, eða hryggjarþrýstingur.  Þetta er að öllum líkindum krafturinn sem mjakar Norður Ameríkuflekanum til vesturs, og veldur skorpuhreyfingunum á Reykjanesi.   Takið eftir að krafturinn ridge push eða hryggjarþrýstingur fer í gang vegna þess að heitari og léttari möttull rís upp  milli flekanna, sem ýtast í sundur.  Það er því þyngdarlögmálið sem stýrir þeim krafti.

Ridge push eða hryggjarþrýstingur er krafturinn sem á sökina á öllum hamförunum á Reykjanesi í dag.

 

Mögnun jarskjálftans í Mexíkó

Jarðskjálftinn sem skók Mexíkóborg var slæmur, og yfir 270 hafa látist. Skjálftinn var meðalstór, um 7,1, en í um 85 km fjarlægð. Ástæðan fyri miklu tjóni á mönnum og byggingum var samt ekki einfaldlega vegna stærðar skjálftans, heldur vegna ástæðna jarðlaga undir borginni. Þegar Spánverjar komu árið 1521 hét borgin Tenochtitlan, höfuðborg Axtecaþjóðarinnar. En Tenochtitlan var staðsett á eyjum og umhverfis stórt stöðuvatn; Texcoco. Eftir komu Spánverja var hafist handa við að ræsa fram og fylla upp í vatnið. Nú stendur því borgin að miklu leyti á allt að 100 m þykku leirkenndu vatnsseti og lausum vatnssósa sandi.   Þegar jarðskjálftabylgjur berast í setið undir borginni, þá hægja þær á sér frá um 2 km á sekúndu, niður í um 50 m á sek. Um leið magnast og hækka bylgjurnar (amplitude) og valda meiri skaða. Myndin sýnir útlínur gamla stöðuvatnsins og svæðið þar sem mögnunin á skjálftum gerist. Mögnunin nemur um hundrað sinnum.  Staðsetning borgarinnar getur því varla verið verri, og mun alltaf vald vandamálum.

Rætur Íslands fundnar

Jarðeðlisfræðingar gegnumlýsa jörðina á svipaðan hátt og læknar gera með líkamann, til að rannsaka innri gerð hennar. En jarðelisfræðingarnir beita ekki Röntgengeislum, heldur jarðskjálftabylgjum við sínar rannsóknir. Með þessari aðferð geta þeir greint svæði innan jarðar, sem hafa annað hvort óvenjulega háan hraða fyrir jarðskjálftabylgjur, eða óvenjulega hægan hraða.

Nú hefur komið í ljós við slíkar rannsóknir að það er lag djúpt í jörðu, þar sem jarðskjálftabylgjur eru mjög hægfara. Lagið nefnist ultralow-velocity zone (ULVZ) eða hægfaralagið. Reyndar er það ekki samfellt lag, heldur stakir blettir á mörkum möttuls og kjarna jarðar, á um 2800 km dýpi. Það hefur fundist undir Hawaii eyjum, undir Samoa eyju í Kyrrahafi suður, og nú undir Íslandi.

Kaiqing Yuan og Barbara Romanowicz í Kalíforníu hafa nú fundið hægfaralagið undir Íslandi, á um 2800 km dýpi, en merk grein þeirra var birt í Science í þessari viku. Lagið er um 15 km á þykkt og nær 880 km í þvermál, beint undir landinu. Í laginu eru jarðskjálftabylgjur um 30% hægari en í venjulegu möttulefni. Að öllum líkindum er þetta hægfaralag því rótin á möttulstróknum, sem flytur efni af miklu dýpi úr möttlinum og upp á yfirborðið undir Íslandi og skapar heita reitinn sem er Ísland. Myndin sem fylgir sýnir hugmynd þeirra um hægfaralagið og tengsl þess við möttulstrókinn og Ísland á yfirborði.

Það er talið að ytra borð kjarnans sé mjög heitt efni, sennilega um 4000 stig. Botninn á möttlinum, sem hvílir á kjarnanum, er talinn byrja að bráðna til að mynda kviku á um 3500 stigum, og eru því nokkrar líkur á að hægfaralagið sé að mestu kvika eða alla vega mjög kvikuríkt lag. Það má segja að við séum sífellt að komast nær og nær rótum myndunar Íslands með frábærum rannsóknum eins og þessum.

Íslenska möttulblómið

Ísland er heitur reitur í jarðsögunni, eins og Hawaíí og Galapagos og nokkrir aðrir merkir staðir með mikla eldvirkni. Undir heita reitnum á Íslandi liggur sennilega möttulstrókur af óvenju heitu möttulbergi, sem kann að ná niður alla leið að mörkum kjarnans og möttuls (2900 km). Möttulstrókurinn hefur oftast verið teiknaður upp sem súla, en sennilega er hann miklu flóknari í laginu, einkum efsti hlutinn. Nú hafa Schoonman og White og birt nýtt líkan af íslenska möttulstróknum, sem er mun flóknara en fyrri líkön, en það er byggt á aðferð sem notar jarðskjálftabylgjur til að gegnumlýsa jörðina. Mötulstrókurinn virðist vera um 100 km í þvermál neðarlega í möttlinum, en breiðist út eins og krónublöð blómsins og skiftist í fimm fingur þegar hann nálgast efri mörk möttulsins. Minnumst þess að bergið í möttulstróknum er mjög heitt, en heilt og óbráðið vegna mikils þrýstings í möttlinum, en bráðnunin gerist tiltölulega nærri yfirborði jarðar.

Saga Íslenska Heita Reitsins

Fyrstu ár mín í jarðfræðinni, í kringum 1963, varð ég hugfanginn af því hvað Mið-Atlantshafshryggurinn væri mikilvægur fyrir skilning okkar á jarðfræði Íslands. Á þessum árum reyndu flestir framsæknir ungir jarðfræðingar að finna Íslandi stað í hinum nýju vísindum sem snertu úthafshryggi og landrek. Margir hinna eldri voru þó skeptískir og vildu ekkert af landrekskenningunni heyra lengi vel. En árið 1971 kom Jason Morgan fram með kenninguna um heita reiti og möttulstróka og gerði okkur ljóst að einn slíkur væri staðsettur undir Íslandi. Allt í einu fór athygli okkar að beinast að þessu nýuppgötvaða fyrirbæri og með árunum hefur mikilvægi heita reitsins orðið mun skýrara en vægi úthafshryggsins minnkað að sama skapi. Nú er okkur ljóst að sérstaða Íslands stafar af heita reitnum, sem situr djúpt í möttlinum og framleiðir mikið magn af kviku og heldur landinu vel ofan sjávarborðs.

En heiti reiturinn undir Íslandi á sér langa sögu, sem er um 16 sinnum lengri en öll jarðsaga Íslands. Ég hef aðeins stuttlega fjallað um þessa sögu hér á blogginu í pistlinum   http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/1559307/   og bent á tengsl við Síberíu. Nú lagar mig til að skýra frekar frá þróun hugmynda og staðreynda um sögu heita reitsins okkar. Saga vísindanna er mikilvæg og okkur ber skylda til að viðurkenna og minnast þeirra, sem gert hafa fyrstu uppgötvanirnar á hverju sviði. Það er einmitt hlutverk þeirra fræða, sem við nefnum sögu vísindanna. Enn er of snemmt að skrifa þessa sögu varðandi Íslenska heita reitinn, en hér er byrjunin.

Árið 1994 birtu Lawrence A. Lawver   og Dietmar Müller, jarðeðlisfræðingar í Texas, grein sem nefnist “Iceland hotspot track”, eða slóð íslenska heita reitsins. Þeir könnuðu jarðskorpuhreyfingar eða flutning flekanna á norðurhveli jarðar. En ólíkt flekunum, þá hreyfast heitir reitir lítið eða ekkert með árunum, þar sem þeir eru akkeraðir eða fastir djúpt í möttlinum og því óháðir reki flekanna á yfirborði jarðar. Lawver og Müller sýndu fram á að heiti reiturinn, sem er nú undir Íslandi, var undir Kangerlussuaq á Austur Grænlandi fyrir um 40 milljón árum, undir Umanak firði á Vestur Grænlandi fyrir um 60 milljón árum, undir Ellesmere eyju fyrir 100 til 130 milljón árum,   og að fyrir þann tíma hafi heiti reiturinn sennilega myndað Mendeleyev hrygginn og einnig Alpha hryggin í Íshafinu. Lengra ráku þeir ekki sögu heita reitsins í þetta sinn, sem nú er undir Íslandi. Rauðu dílarnir á myndinni sýna ferilinn, sem heiti reiturinn hefur farið eftir á þessum tíma. Tölurnar eru milljónir ára.

Þá kemur að annari grein, sem birtist árið 2002, einnig eftir Lawver og félaga. Þar kanna þeir flekahreyfingar yfir heita reitinn enn fyrr í jarðsögunni og rekja slóðina alla leið til Síberíu fyrir um 250 milljón árum (grænu stjörnurnar á myndinni). Það ég best veit, þá er þetta í fyrsta sinn sem tengslin milli Íslands og Síberíu eru viðruð meðal vísindamanna. Við vitum þá nú um uppruna heita reitsins, sem Ísland situr á í dag. Í síðara bloggi mun ég fjalla um þær miklu hamfarir þegar þessi heiti reitur kom fyrst upp á yfirborðið.

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?

Hvað veldur jarðskjálftanum á Ítalíu?

Jarðskorpa Ítalíu er eins og krumpað dagblað, sem er illa troðið inn um póstlúguna heima hjá þér. Hér hefur mikið gengið á, og jarðhræringar munu halda áfram, en höfuð orsökin er fyrst og fremst tengd hreyfingu Afríkuflekans miðað við Evrópu. Nú mjakast Afríkuflekinn stöðugt norður um 4 til 5 mm á ári og heldur áfram að þrengja og loka Miðjarðarhafinu. Ein afleiðing þessa skorpuhreyfinga eru jarðskjálftar, eins og jarsðkjálfti af stærðinni 6,2 í vikunni í grennd við bæinn Norcia og Amatrice. Þetta er reyndar ekki mjög stór skjálfti, miðað við það sem við venjumst í Kyrrahafi, en flest hús á Ítalíu eru illa byggð múrsteinshús, án jarnbindinga og hrynja því við minnsta tilfelli.

            Flókin flekamót liggja eftir skaga Ítalíu endilöngum og mynda Appenine fjöll. Þessi flekamót eru eins og risastór saumur á jarðskorpunni, en hér stangast flekarnir á og skerast í mörgum misgengjum. Myndin sýnir þversnið af Ítalíu, frá norðaustri til suðvesturs. Það er gamall og þykkur fleki, um 100 km þykkur, sem sígur til suðvesturs undir Ítalíu og myndar fjallgarðinn. En fyrir vestan er þynnri skorpa, aðeins um 20 til 30 km þykk, sem einkennir Tyrrenahafið. Á mótunum verða mörg snið misgengi, eins og það sem er nú virkt, með mikilli skjálftavirkni.