Íslensk berghlaup

Berghlaupið og flóðbylgjan í Grænlandi hefur vakið nokkra umræðu um, hvort slíkir atburðir séu líklegir á Íslandi. Berghlaupið í Öskju árið 2014 minnir okkur á að slíkt getur gerst hér, einkum í virkum eldstöðvum. Sumsstaðar eru líkur á að berghlaup séu yfirvofandi í eldri jarðmyndunum, til dæmis í Drápuhlíðarfjalli á Snæfellsnesi, eins of ég hef bloggað um áður hér. Eldri berghlaup eru vel þekkt víða um land, eins og Ólafur Jónsson skráði í merku riti sínu árið 1976. Hverjar eru líkur á stóru berghlaupi á Íslandi í dag? Árni Hjartarson (1997) hefur safnað saman aldursgreiningum á íslenskum berghlaupum og eru þau gögn sýnd á myndinni hér fyrir ofan. Það er greinilegt að berghlaup voru algengust á Íslandi skömmu eftir að ísöld lauk, fyrir um 10 þúsund árum, og aðeins tvö stór berghlaup eru yngri en fjögur þúsund ára. Það er berghlaupið, sem nefnist Loðmundarskriður og auðvitað berghlaupið í Öskju árið 2014. Þegar ísöld lauk og skriðjöklar hopuðu fyrir um tíu þúsund árum voru brattar fjallshlíðar og hamrar mjög óstöðugar landslagsmyndanir. Þá og á næstu árþúsundum hrundu slíkar brattar hlíðar víða og mynduðu berghlaup. Líkurnar á slíkum fyrirbærum hafa því minnkað síðan, en smærri berghlaup munu þó gerast í framtíðinni, einkum í grennd við virkar eldstöðvar.

 

 

Steve Sparks fær verskulduð verðlaun

Það eru engin Nóbelsverðlaun gefin í jarðvísindunum, en alveg sambærileg verðlaun eru Vetlesen verðlaunin. Þau eru veitt annað hvort ár við hátiðlega athöfn í Columbia Háskóla í New York og verðlaunaupphæðin er nokkuð rífleg, eða 25 milljón krónur. Nú í sumar verða verðlaunin veitt Steve Sparks. Hann er tvímælalaust jarðvísindamaðurinn, færði eldfjallafræðina inn í nútímann, en Steve er einnig það sem við viljum gjarnan kalla “Íslandsvinur”.   Það má með réttu segja að Steve sé fyrsti vísindamaðurinn, sem beitti aðferðum elisfræðinnar og stærðfræðinnar til að rannsaka eldfjöll og virkni þeirra. Reyndar hafði kennari hans, George Walker, hafið síkar rannsóknir og einnig samstarfsmaður hans Lionel Wilson. Steve byggði á síðan þeim grunni, sem þeir reistu og hóf eldfjallafræðina upp á veglegan stall meðal raunvísindanna. Við Steve hittust fyrst á þilfari hafrannsóknaskipsins Trident í austur hluta Miðjarðarhafsins í september árið 1975. Ég var þá að hefja rannsóknir á dreifingu eldfjallaösku í setlögum á botni Miðjarðarhafsins, sem leiddu til starfa minna á eldeynni Santorini í Eyjahafi. Steve var að ljúka doktorsgráðu sinni um þessar mundir, en það var strax augljóst að hér var topp maður í vísindunum á ferð, þrátt fyrir strákslegt útlit. Leiðangrinum lauk í Napólí á Ítalíu og þar sem sú höfn er steinsnar frá Pompeii, þá tókum við þá ákvörðun að fara saman í heimsókn í borgina frægu, sem grófst undir ösku og vikri frá gosinu mikla í Vesúvíusi árið 79 e.Kr. Það leiddi til þess að Steve kom í heimsókn til mín í Rhode Island og úr því spannst margra ára samvinna um rannsóknir á Íslandi, Vestur Indíum, Miðjarðarhafi og víðar. Þá kom strax í ljós, að Steve er ekki aðeins gættur þeim hæfileikum að hafa alla eðlisfræðina og stærðfræðina á fingrum sér, heldur er hann einstaklega samvinnuþýður og hefur lag á því að mynda sterka starfshópa. Ofan á allt saman, þá er Steve einn gjafmildasti maður, sem ég þekki í vísindunum: hans kappsmál er að niðurstöður rannsókna birtist sem fyrst og ekkert atriði fyrir hann hvar hans nafn er í röð höfundanna á greininni. Enda er hann þá og þegar með nokkrar aðrar greinar í smíðum. Afkastageta hans er ótrúleg og ekkert hefur dregið úr því. Ég veit ekki hvað rís hæst þegar litið er yfir vísindaferil Steve Sparks, enda of snemmt að dæma slíkt. Mig grunar að hann myndi velja uppgötvunina um blöndun kviku. Við rákumst fyrst á þetta fyrribæri þegar við vorum að kanna vikurlögin í Öskju frá gosinu mikla árið 1875. Þar voru algengir vikurmolar, sem voru greinilega blanda af ljósu líparíti og dökku basalti. Þessar tvær kvikur höfðu sem sagt blandast fyrir gos. Í grein í Nature árið 1977 sýndum við fram á hvernig slík blöndun getur hleypt elgosum af stað. Það er of langt að fjalla um hin mörgu verkefni sem við Steve höfum unnið saman, en ég er hreykinn af að hafa átt slíkan frábæran félaga við rannsóknir eldfjallanna.

Askja: tvær orsakir berghlaups

Það er ef til vill að bera í bakkafullan lækinn að fjalla um berghlaupið í Öskju.  Fjölmiðlar hafa gert þessu fyrirbæri mikil skil.  Ég vil þó benda á tvennt. Jarðhiti hefur lengi verið mikill á svæðinu í suðaustur hluta Öskju, þar sem berghlaupið á upptök sín. Þetta eru Suðurbotnar, og hér runnu tvö hraun í kringum 1922 eða 1923: Suðurbotnahraun og Kvíslahraun.  Sumarið 1989 tók að bera á auknum jarðhita á þessu svæði og Guðmundur Sigvaldason gat sér til að hér kynnu hafa verið kvikuhreyfingar í jarðskorpunni undir.  Jarðhitasvæðin í Suðurbotnum einkenndust þá af heitri jörð, gufuaugum og útfellingum af brennisteini.  Svæðið er afmarkað á korti þeirra Kristjáns Jónassonar og Sigmundar Einarssonar, sem fylgir hér með.  Gufuútstreymi og miklar brennisteinsþúfur sáust þá hátt í hlíð við Suðurbotna.  Jarðfræðingar úti í heimi áttuðu sig á því fyrir um tuttugu árum að jarðhiti í eldfjöllum veikir mjög bergið.  Hitinn ummyndar berg og breytir því smátt og smátt í leir og laus efni.  Afleiðingin er þá sú, að brött fjöll hrynja eða mynda skriður og berghlaup.  Þetta hefur nú gerst í Suðurbotnum.  Í viðbót ber að geta þess, að askjan eða hringlaga sigdalurinn, sem byrjaði að myndast árið  1875, er reyndar enn í myndun. Yfir vatninu í suðri gnífur hinn hái (yfir 1500 m) og bratti Þorvaldstindur, sem að sjálfsögðu verður að hlýða þyngdarlögmálinu, eins og önnur fjöll. 

Askja sígur

Askja er ein stærsta eldstöð Íslands. Í Öskju eru þrjár öskjur eða hringlaga sigdældir, og er sú yngsta frá gosinu 1875: Öskjuvatn.  Það var stórt sprengigos, sem dreifði mikilli ösku yfir Austurland og kann að hafa hrint af stað fólksflótta til Norður Ameríku.  Ekki hefur gosið hér síðan 1961 en Askja er ætíð óróleg undir niðri.   Jarðeðlisfræðingar hafa fylgst með Öskju síðan 1966.  Myndin sýnir hæðarbreytingar í Öskju frá 1966 til vorra daga, eftir Sturkell. Þetta er alls ekki einfalt, því ýmist rís eða sígur öskjubotninn.  Þessar mælingar benda til þess að það séu hreyfingar á kviku á um 2,5 til 3 km dýpi undir miðri öskjunni.  Einnig virðist kvika vera á hreyfingu á um 16 km dýpi, eins og önnur mynd sýnir, eftir Soosalu og félaga.  Þar kemur vel í ljós að jarðskjálftar raða sér á tvö vel aðskilin dýpi í jarðskorpunni undir Öskju og Herðubreiðartöglum. En Askja er einnig á flekamótum og gliðnun og aðrar flekahreyfingar hafa því einnig áhrif á lóðréttar hreyfingar jarðskorpunnar.  Það er reyndar allt nágrenni Öskju sem hefur verið á hreyfingu undanfarin ár.  Ekki má gleyma hinum stöðugu jarðskjálftum, sem herjuðu í jarðskorpunni djúpt undir Upptyppingum árið 2007 og tíðum jarðskjálftum undir Herðubreiðartöglum.  Að öllum líkindum er kvika oft á hreyfingu á flekamótunum í grennd við Öskju.  En það er ekki þar með sagt að eldgos séu í nánd.  Okkur ber að hafa það í huga, að meiri hluti kvikunnar, sem kemur upp úr möttlinum, safnast fyrir í jarðskorpunni sem berggangar og önnur kvikuinnskot, og aðeins brot af kvikunni kemur upp á yfirborðið. Það er því miður engin GPS stöð staðsett í Öskju, en sú næsta er á Dyngjuhálsi, um 40 km fyrir suðvestan og við norður rönd Vatnajökuls.  Á Dyngjuhálsi rís land, sennilega vegna bráðnunar Vatnajökuls.  Bráðnunin kemur vel fram í árstíðasveiflum á GPS ritinu fyrir neðan.

Skjálftar við Herðubreið

Skjálftahrina er í gangi í grennd við Herðubreið. Sumir skjálftarnir hafa verið nokkuð stórir, eða rúmlega 3 af stærð. Hrinur hér eru ekkert til að kippa sér upp við, þar sem þær eru tíðar.  Myndin er unnin úr Skjálftavefsjá Veðurstofunnar, og sýnir  hún okkur að hrinur eru árlegur viðburður á þessum slóðum. Það vekur eiginlega furðu hvað hrinur hér gerast með reglulegu millibili, eins og myndin sýnir. Seinni myndin sýnir að það er lítilsháttar órói á óróamælinum í Öskju, sem virðist vera samfara þessum skjálftum. 

 Enginn óróamælir er staðsettur nær. Samt sem áður getur slíkur órói verið tengdur veðurfari.  Herðubreið hefur ekki gosið síðan í lok ísaldar, fyrir um tíu þúsund árum, og engar ungar virkar eldstöðvar eru hér í næsta nágrenni. 

Flettu vindar ísnum af Öskjuvatni?

Ég hef áður dregið í efa að það sé vísbending um yfirvofandi eldvirkni þótt Öskjuvatn sé nú íslaust. Sjá hér http://vulkan.blog.is/blog/vulkan/entry/1232428/ Einn lesandi þessa bloggs gerði þá eftirfarandi og fremur niðrandi athugasemd við skrif mín:“Vatn sem hefur lagt í vægu frosti í febrúar en er íslaust í nístingsgaddi í mars hefur greinilega hitnað nóg í millitíðinni til að losa sig við ísinn. Ekki þarf gráðu í eðlisfræði eða jarðfræði til að átta sig á slíku. Það sem ekki fæst svar við nema með nákvæmum mælingum er hversu heitt vatnið er.” Nú berast þær fregnir (sjá til dæmis fréttavef RUV 15. apríl 2012) að vísindamenn hafi kannað vatnið. Niðurstaða þeirra er sú að vatnið sé aðeins einnar gráðu heitt eða jafnkalt og vatnið er í aprílmánuði. Mín skoðun er sú, að ísleysið sé ekki sökum eldvirkni, heldur að sennilega hafi ís brotnað og færst til á vatninu vegna vinda. Ef við skoðum til dæmis myndina af Öskjuvatni sem fylgir hér með, sem er tekin 30. júní 2009, þá er greinilegt að stórar vakir eru yfirleitt opnar á svæðunum í suðvestur hluta vatnsins, þar sem heitar lindir eru við flæðarmál og á vatnsbotni. Í réttri vindátt, og ef stormur geisar, þá er vel hugsanlegt að ísinn brotni og hrannist upp við land. Ég held því að það sé líklegra að skýringuna á ísleysinu á Öskjuvatni sé frekar að finna í veðurfari en ekki í tengslum við breytingar í hitastreymi innan eldstöðvarinnar.

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.

Þegar Öskjuvatn myndaðist

Árið 1875 hófst eldgos í Öskju.  Það voru bændur í Mývatnssveit sem fyrst tóku eftir eldsumbrotum inni í Dyngjufjöllum í ársbyrjun. Hinn 16. febrúar fóru fjórir menn úr Mývatnssveit yfir Ódáðahraun og komu í Öskju. Þeir sáu stóran gíg í suðri en þá hafði ekki enn sigið sú stóra landspilda sem nú myndar Öskjuvatn.  Skömmu síðar hófst sprungugos í Sveinagjá, um 50 km norðan Öskju, en gjáin er hluti af sprungusveim Öskjueldstöðvarinnar. Gosið í Sveinagjá var vegna kvikuhlaups ofarlega í jarðskorpunni, úr kvikuþrónni undir Öskju og til norðurs, alveg eins og Krafla gerði hvað eftir annað frá 1975 til 1984.  Sennilega hefur landspildan yfir kvikuþrónni í Öskju þá sigið til að mynda Öskjuvatn.  Hinn 20. mars 1875 hófst mikið sprengigos í Öskju, sem dreifði ösku og vikri yfir allt Austurland.  Askan barst einnig til Noregs og Svíþjóðar.  Öskufallið um vorið hafði mikil áhrif á beitarland á Austurlandi, bæir fóru í eyði og gosið ýtti þannig undir flutning vesturfara til Norður Ameríku.

Öskjuvatn er yngsta caldera eða askja á Jörðu og er því mjög merkilegt fyrirbæri fyrir vísindin. Hún er lítil askja inni í stórri öskju.  Við vitum dálítið um gang mála í Öskju og myndun sigdældarinnar sem nú inniheldur Öskjuvatn. Myndin sem fylgir er línurit um myndun Öskjuvatns, byggt á ýmsum kortum og teikningum ferðamanna sem Ólafur Jónsson tók saman.  Myndin er úr nýútkominni bók minni Eldur Niðri (2011).  Lóðrétti kvarðinn er flatarmál nýju öskjunnar, í ferkílómetrum.  Á myndinni kemur fram að sigdældin myndaðist ekki í einum hvelli, heldur hefur hún myndast á nokkrum mánuðum.  Sigið hefur sennilega verið að mestu búið árið 1880, eða innan fimm ára frá gosi. 

Varðandi umræður um það, hvort Öskjuvatn sé að hitna, þá er vert að hafa það í hug að skjálftavirkni hefur verið fremur lítil á svæðinu enn sem komið er.  En næsta blogg mitt fjallar um skjálftana.

Er Öskjuvatn að hitna?

Það vekur athygli í fjölmiðlum, að nú er Öskjuvatn íslaust. Vatnið er um 4,4 km á breidd og um 220 m djúpt, en það myndaðist við mikið ketilsig í kjölfar Öskjugossins árið 1875. Öskjuvatn var mælt af Sigurjóni Rist og félögum árið 1975, en Jón Ólafsson efnafræðingur birti merka grein um eðli og efni vatnsins árið 1980.  Svörtu púnktarnir á kortinu sýna mælistöðvar hans. Kort Sigurjóns af vatnsbotninum er hér til hliðar. Volgrur á botni og við ströndina vestan og suðvestan vatnsins mældust allt að tíu stig og yfirborðshiti vatnsins um 7 stig árið 1980. Á eða við vatnsbakkan eru víða volgrur með allt að 84 stiga hita. Það er því ljóst að vatnið hefur lengi verið óvenju heitt og að jarðhiti er töluverður. Guðmundur Sigvaldason benti á 1964 að sum svæði væru íslaus á vatninu yfir veturinn, en að öðru leyti kortir upplýsingar um ísalög á þessu afskekkta vatni. Það kemur því ekkert á óvart að vatnið sé íslaust nú í byrjun apríl. Nú verður fróðlegt að sjá hvort mælingar sýni hærri hita en árið 1980, eða hvort það er mælikvarði um hlýnandi veðurfar að Öskuvatn er nú laust við ísinn snemma vors. En svarið við spurningunni hér fyrir ofan: Er Öskuvatn að hitna?  er þá þessi: Það hefur alltaf verið heitt frá upphafi.