Jarðskjálftar undir Snæfellsjökli kalla á skjálftamælanet

Ég hef fjallað áður hér um nauðsyn þess að setja upp jarðskjáftanet á Snæfellsnesi http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/1198670/

Nú eru komin fram gögn sem sýna að það er skjálftavirkni í gangi undir Jöklinum og við vitum bókstaflega ekkert um hvað er að gerast hér í jarðskorpunni, hvorki undir Ljósufjöllum né undir Snæfellsjökli. Gögnin koma frá nokkrum jarðskjálftamælum sem Matteo  Lupi and Florian Fuchs frá Bonn háskóla í Þýskalandi settu upp í um tveggja mánaða bil á nesinu í fyrra sumar. Þá kom fram jarðskjálfavirkni bæði undir Ljósufjöllum og Jöklinum. Rauðu hringirnir á myndinni fyrir ofan sýna staðsetningu jarðskjálfta á þessum tíma.  Þeir eru dreifðir mest á um 9 til 13 km dýpi, og flestir beint undir jöklinum. Nú er ljóst að Veðurstofu Íslands ber skylda til að setja upp varanlegt net af jarðskjálftamælum á Snæfellsnesi, sem nær bæði yfir Ljósufjöll og Snæfellsjökul.  Það er rétt að benda á rétt einu sinni í viðbót, að Ljósufjöll hafa verið virk eldstöð eftir landnám (Rauðhálsahraun um 900), en Jökullinn hefur sennilega ekki gosið í um 1750 ár.  

Þyngdarmælingar spáðu gosi í Öskju 2010

Þegar kvika færir sig úr stað eða streymir inn eða út úr kvikuþró undir eldfjalli, þá kunna að verða miklar breytingar á massa, og ef til vill má mæla slíkar breytingar með þyngdarmælingum á yfirborði. Aðdráttarafl Jarðar er breytilegt á hverjum stað, vegna mismunandi bergtegunda og breytilegrar eðlisþyngdar í jarðskorpunni, og þyngdaraflið getur því breytst þegar kvika færist til undir eldstöðinni. Breski jarðeðlisfræðingurinn Hazel Rymer og félagar hafa gert þyngdarmælingar í Öskju síðan árið 1985. Allt til ársins 2007 voru breytingarnar í eina átt. Á þeim tíma minnkaði þyngdaraflið stöðugt undir Öskju, sem þau töldu benda til þess að kvika væri að streyma út úr eða frá kvikuþrónni og inn í jarðskorpuna í kring um Öskju. Árið 2008 breyttist ferlið verulega, eins og myndin fyrir ofan sýnir, en þá byrjaði þyngdaraflið undir miðjunni á Öskju að hækka, sem sennilega var merki um að kvika streymdi nú inn í kvikuþrónna undir Öskju. Þessu hélt áfram árið 2009 og 2010. Það ár spáði Hazel Rymer í fjölmiðlum að gos yrði á næstunni í Öskju. Myndin sýnir niðurstöður Rymer og félaga á þyngdarmælingum, en ekki er mér kunnugt um niðurstöður mælinga á síðasta ári. Það er rauða brotalínan sem skiftir okkur máli, en hún er í miðju öskjunnar. Þar kemur greinilega fram breytingin sem varð árið 2007.  Viðbót af nýrri kviku sem steymt hefur inn í kvikuþrónna undir Öskju síðan 2007 er talin vera 70 milljarðar kílógramma, á um 3 km dýpi samkvæmt þyngdarmælingunum. En hvað með jarðskjálftavirkni undir Öskju? Önnur myndin er gerð með gögnum í Skjálftavefsjá Veðurstofunnar, og sýnir tíðni og dreifingu á dýpi jarðskjálfta frá síðustu aldamótum og til dagsins í dag. Eitt virðist vera augljóst: djúpu skjálftarnir voru ríkjandi frá 2007 til 2010 en eru ekki fyrir hendi síðan. Það er ekkert sem bendir til að grynnri skjálftar séu algengari síðustu tvö árin, heldur virðast þeir vera færri. Ég tek það fram að hér eru aðeins sýndir skjálftar af stærðinni 3 og meira.  Að lokum er þess vert að benda á, að óróamælingar Veðurstofunnar í Öskju sýna engar breytingar undanfarna daga.   

Skjálftavirkni undir Öskju

Það hefur verið fylgst náið með jarðskjálftavirkni á svæðinu í grennd við Öskju undanfarin ár. Í fyrsta lagi var sett upp stórt net af skjálftamælum í sambandi við Kárahnjúkavirkjun, og í öðru lagi voru það umbrotin árið 2007 undir Upptyppingum fyrir austan Öskju, sem hvöttu jarðeðlisfræðinga til dáða. Hvað segja þessi gögn um kvikuþróna undir Öskju? Janet Key og félagar frá Cambridge háskóla hafa nýlega gefið út skýrslu sem fjallar um skjálftavirkni undir Öskju undanfarin ár, en þau hafa keyrt mikið net af skjálftamælum umhverfis Öskju samfellt frá árinu 2008. Fyrsta myndin er kort af Öskjusvæðinu, og sýnir dreifingu skjálftanna. Eins og kemur fram á mynd númer tvö, þá eru skjálftar  á fremur litlu dýpi í jarðskorpunni sýndir með grænum lit, eða frá 2 til 8 km. Hins vegar eru skjálftarnir á  miklu dýpri sýndir með gulum lit, eða frá 12 til yfir 30 km. Þannig eru skjálftar á tveimur vel afmörkuðum svæðum, og þeir dýpri eru tengdir flæði af kviku upp úr möttlinum og inn í jarðskorpuna undir eldstöðinni.  Grynnri skjálftarnir á 2 til 8 km dýpi kunna að vera tengdir kvikuþrónni. Þriðja myndin sýnir þversnið í gegnum jarðskorpuna undir Öskju, á norðaustur línu sem liggur undir Herðubreið (lína A-A´ á fyrstu myndinni).  Í þversniðinu sést greinilega að mikið er um grunna skjálfta undir Öskjuvatni, á um 2 til 6 km dýpi, en engir djúpir skjálftar hér. Djúpu skjálftarnir virðast koma fyrir norðar í Öskju, einkum undir Öskjuopi, þar sem sprungugosið árið 1961 brautst út. Samkvæmt túlkun jarðeðlisfræðinga benda djúpu skjálftarnir til að kvikuhreyfingar hafi verið í gangi djúpt undir Öskju í mörg ár. Á sama tíma hafa Freysteinn Sigmundsson og félagar safnað radar gögnum úr gervihnetti (InSAR) frá 2000 til 2009 um hreyfingar jarðskorpunnar í Öskju. Þar kemur í ljós að botninn á Öskju hefur stöðugt verið að síga um 3 cm á ári, sennilega vegna streymis af kviku út úr kvikuþró á um 3 km dýpi. En árið 2010 komu fram breytingar á þyngdarmælingum yfir Öskju, sem Hazel Rymer og félagar hafa framkvæmt, en þær gefa til kynna að þetta ferli sé að snúast við. Meira um það í næsta bloggi, og spá Rymer´s um gos á næstunni.

Ef Jörðin væri Hnöttótt

Jörðin okkar er ekki alveg hnöttött. Þvermál jarðar á milli pólanna er 12713,5 km, en um miðbaug er þvermálið töluvert meira, eða 12756,1 km. Munurinn á þvermálinu er því 42,6 kílómetrar. Þetta er reyndar aðeins 0,3%, en munurinn hefur samt sem áður mjög mikla þýðingu fyrir jarðvísindin og allt lífríki á jörðu. Jörðin er því alls ekki alveg hnöttótt, og það er töluverð bunga við miðbaug. Þversnið af jörðu, frá norðri til suðurs, er því ekki hringur heldur sporbaugur.  Ástæðan fyrir því að jörðin er flatari til pólanna og „feitari‟ um miðbaug er möndulsnúningurinn. Jörðin snýst einn hring á sólarhring, og hraðinn á snúningnum er um 1670 km á klst. við miðbaug, en hér norðan til á jörðu er snúningshraðinn minni, eða um 950 km á klukkustund. Það er snúningurinn og tog tunglsins sem veldur bylgjunni á jörðinni umhverfis miðbaug. Orkan sem fer í tog tunglsins og flóðkraft tunglsins veldur því að möndulsnúningur jarðar hægir á sér og einnig að tunglið færist fjær jörðu um 4 cm á ári. Þótt jörðin sé stöðugt að hægja á sér, þá er hér engin hætta á ferðum á næstunni. Það mun taka milljarða ára að stoppa möndulsnúninginn með sama áframhaldi. En samt sem áður er fróðlegt að velta því fyrir sér hvernig heimur okkar mundi líta út ef (þegar) jörðin hætti að snúast. Myndin er eftir Witold Fraczek og sýnir kort af jörðinni eftir að hún hættir að snúast og þegar jarðskorpan og hafið er búið að ná jafnvægi aftur. Þá hefur miðflóttaafl eða miðsóknarkraftur ekki lengur áhrif á lögun jarðar, og smátt og smátt breytist form hennar í alveg hnöttótta kúlu. Þar með breytist þyngdarafl jarðarinnar. Hafið gjörbreytist, streymir til pólanna og flæðir inn á landssvæði á norður og suðurhveli. Umhverfis allan miðbaug myndast samfellt meginland, sem nefna má Hringland. En ef jörðin hættir að snúast, þá er önnur og enn alvarlegri afleiðing sem kemur í ljós: önnur hlið jarðar snýr að sólu í hálft ár, en á meðan er hin hliðin er í myrkri. Lengd dagsins verður sem sagt hálft ár. Á hliðinni sem snýr að sólu verður hitinn óbærilegur, en á myrkvuðu hliðinni er eilífur fimbulkuldi. Slíkar vangaveltur um framtíð jarðar eru ekki alveg út í hött, en hafa rök við að styðjast í vísindunum. Mælingar sýna að snúningur jarðar er að hægja á sér. Það er þess vegna sem við bætum við einni sekúndu við árið örðu hvoru, svokallaðri hlaupsekúndu. Fyrir 400 milljón árum snérist jörðinn fjörutíu sinnum oftar á möndulásnum á meðan hún fór eina hringferð umhverfis sólu. Þá voru sem sagt um 400 dagar í árinu. Dögum í árinu fækkar á meðan möndulsnúningurinn hægir á sér, þar til allt stoppar …. eftir nokkra milljarða ára.

Mesti viðburður ársins

Það fer ekki milli mála, að langmerkasti viðburður ársins hér á Jörðu var skjálftinn mikli í Japan hinn 11. mars 2011. Hann er ekki merkur vegna mikils mannfalls („aðeins¨ tuttugu þúsund látnir), heldur einfaldlega vegna þess að þá leystist úr læðingi gífurlegt magn af orku, sem hlaðist hafði upp í jarðskorpunni í fjölda ára. Orkan sem baust út jafnast á við 500 megatonna kjarnorkusprengingu, sem er jafngildi fimm hundruð milljón tonna af sprengjuefni. Til samanburðar var "Tsar Bomba", stærsta kjarnorkusprengja Sovíetríkjanna árið 1961, um 50 megatonn að stærð. Orkan á uppruna sinn í flekahreyfingum, þegar Kyrrahafsflekinn fyrir austan sígur niður í sigbeltinu undir Asíuflekann fyrir vestan. Það tók 150 sekúndur fyrir Asíuflekann og austur strönd Japans að flytjast um 5 metra til austurs. Samtímis lyftist upp svæði sem er um 15000 ferkílómetrar um 5 metra. Á misgenginu á hafsbotni voru lóðréttar hreyfingar um 60 til 80 metrar, og þessar hreyfingar orsökuðu flóðbylgjuna miklu. Skjálfti af þessari stærð, sem er 9,0 á (moment magnitude) skalanum, er til allrar hamingju sjaldgæft fyrirbæri. En á sama svæði í Japan varð einmitt slíkur skjálfti árið 869. Tohoku-oki skjálftinn í ár er einstakur í sögunni fyrir það, að hreyfingin og áhrifin voru mjög snögg. Þetta kemur fram á seinni myndinni, sem sýnir að hreyfingin (rauða línan) gerðist nær öll í upphafi, á fyrstu 100 sekúndunum, ólíkt því sem gerðist í öðrum stórskjálftum. Þeir stóru eru Alaska 1964 (stærð 9,2), Sumatra 2004 (9,2), Síle 2010 (8,8) og Japan 2003 (8,3). Hvað gengur eiginlega á, nú á síðasta áratug? Það er talið að á síðustu tíu árum hafi komið fram um 2,5 sinnum meiri orka í jarðskjálftum heldur en á „venjulegum¨ tímum.

Fornskjálftafræði og Dauðahafsmisgengið

Jarðskjálftafræðin byggir fyrst og fremst á upplýsingum sem koma frá jarðskjálftamælum.  Fyrsti nákvæmi jarðskjálftamælirinn var smíðaður af John Milne (1850–1913), sem starfaði lengi í Japan.  Nákvæmar upplýsingar um stærð og staðsetningu jarðskjálfta eru því aðeins til fyrir tuttugustu öldina og það sem af er af tuttugustu og fyrstu öldinni.  Reynslan sýnir, að rúmlega ein öld er allt of stuttur tími til að gefa góða mynd af stærð og dreifingu jarðskjálfta á jörðu.  Jarðvísindamenn hafa því leitað í jarðsöguna til að fá frekari upplýsingar um jarðskjálftavirkni fyrr á tímum, áður en jarðskjálftamælingar hófust.  Það er nefnilega hægt að fá upplýsingar um hvernig jörðin hefur hristst og brotnað áður fyrr, með því að rannsaka gömul jarðlög.  Fornskjálftafræðin (paleoseismology) safnar gögnum um eldri jarðskjálfta með því, að rannsaka ummerki þeirra í setmyndunum og öðrum jarðlögum. Fornminjaskjálftafræðin (archeoseismology) byggir á vísbendingum um forna skjálfta sem fást með því að kanna fornar byggingar og mannvirki.  Við getum tekið Dauðahafssvæðið sem gott dæmi um rannsóknir tengdar báðum greinum þessara nýju aðferða í jarðskjálftafræðum.  Myndin til hliðar er frá Google Earth og sýnir Ísrael og hluta Egyptalands. Litla hafið lengst til vinstri er Galíleuvatn.  Dökka vatnið fyrir miðju er Dauðahafið, en langi og mjói fjörðurinn til hægri er Akabarflói.  Hann skerst inn í landið frá Rauðahafinu. Stóri skaginn sem er fyrir sunnan flóann er Sínaískagi.  Það er augljóst að mikið misgengi í jarðskorpunni tengir Galíleuvatn, Dauðahafið og Akabarflóa, en þetta misgengi er nefnt Dauðahafsmisgengið og er um 600 km á lengd.  Það myndar mörkin milli Arabíuflekans fyrir austan og Sínaíflekans fyrir vestan.  Þetta er vinstra sniðgengi, sem þýðir að jarðskorpan fyrir austan (Arabíuflekinn) færist til vinstri.  Alls hefur Sínaíflekinn færst um 110 km til suðurs á síðustu tuttugu milljón árum.  Nú er hreyfingin um 4 mm á ári að meðaltali, en hreyfikrafturinn er tengdur því að Rauðahafið er að gliðna í sundur.  Árið 1178 byggðu krossfarar frá ríki Franka kastalann Vadum Iacob (Jakobsvað) nétt norðan við Galíleuvatn, þar sem besta vaðið var á ánni Jódan.  Þessir riddarar komu úr Frankaríki því, sem Karlamagnús stofnaði forðum. Þeim var auðvitað ekki ljóst að Dauðahafsmisgengið liggur beint undir miðju kastalans við norður strönd Galíleuvans.  Ekki voru yfirráð krossfaranna lengi hér, því Saladdín konungur múslima tók kastalann ári síðar í mikilli orrustu.  Nú er þetta svæði nefnt Ateret af ísraelum.  Komið hefur í ljós, að misgengið hefur klofið veggi kastalans og fært þá í sundur um 2,1 meter, eins og myndin sýnir.  Undirstöður kastalans eru miklu eldri, eða frá Hellenistiska tímanum, um 400 f.Kr. Þar er hreyfing á misgenginu miklu meiri. Þessar rannsóknir sýna, að árið 1202 varð jarðskjálfti hér, sem var meir en 7 á Richter skalanum, og af sökum hans færðust múrarnir til um 1,6 m beggja vegna við Dauðahafsmisgengið

Er Santorini að rumska?

Eldstöðin Santórini í austur hluta Miðjarðarhafsins er ein sú stærsta sem um getur. Á Bronzöld varð hér stærsta eldgos Evrópu, þegar um 60 rúmkílómetrar af kviku komu upp á yfirborðið í mjög stóru sprengigosi. Ég hef bloggað um það hér: http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/957294/   Ekki hefur gosið á Santorini síðan árið 1950, en þá rann hraun á eynni Nea Kameni, sem er önnur eyjan sem er að fylla neðansjávar öskju eldfjallsins. Jaðrskjálftar hafa verið tíðir á svæðinu, en allir fyrir utan öskjuna og því ekki tengdir Santorini.  Í dag bárust mér fyrstu fregnir af nýjum óróa undir Santórini, og er þetta fyrsti órói hér í marga áratugi.  Fylgst hefur verið með Santorini í nokkur ár með GPS mælitækjum. Niðurstöður sýna, að breyting hefur orðið á lögun fjallsins nú fyrstu sex mánuði ársins 2011, eins og fyrsta mynd sýnir.   Askjan hefur breikkað um 5 cm það sem af er árinu 2011.  Allar GPS stöðvar hafa færst út frá miðju eldfjallsins og brúnir öskjunnar hafa risið um 5 cm.  Það eru vísindamenn við Þessaloniki og Patras háskóla í Grikklandi sem gera þessar mælingar, ásamt hóp áhugamanna sem rekur stofnunina Institute for the Study and Monitoring of the Santorini Volcano (ISMOSAV). Önnur mynd sýnir dreifingu jarðskjálfta undir öskjunni þeta árið. Þeir mynda þyrpingu af sjálftum undir miðju eldfjallinu, þar sem við teljum að gígurinn sem gaus á Bronzöldhafi verið staðsettur.  Santorini er einn vinsælasti ferðamannastaður Grikklands og landið hefur miklar tekjur af þeim straum af erlendum gjaldeyri. Enginn hefur enn spáð eldgosi, en nú er líklegt að yfirvöld fari að athuga hvort ekki sé rétt að setja hættuástand á eldeyjarnar tvær, sem eru í miðri öskjunni. Ég tel sennilegast að gos verði á eynni Nea Kameni, svipað og gosið árið 1950, en þá var lítill gjallgígur virkur, og þáðan rann lítið hraun.