Af Hverju Stoppar Kvikan Undir Eyjafjallajökli?

Tíðni smáskjálfta hefur aukist töluvert undanfarna daga undir Eyjafjallajökli, eins og Páll Einarsson hefur rætt um nýlega, og má vera að þar stefni í óróa ástand eins og ríkti árin 1994, 1996, 1999-2000 og 2009. Þá er talið að kvikuinnskot hafi orðið undir eldfjallinu. Það kann að virðast merkilegt að hér hefur verið mikið magn af kviku á ferðinni í jarðskorpunni en ekki orðið nein gos á yfirborði. Eyjafjallajökull hefur jú gosið árin 1612 og 1821–1823, en við verðum að venja okkur af þeirri hugsun að eldgos fylgi alltaf óróa undir eldfjalli. Nú er jarðeðlisfræðileg vöktun eldfjalla orðin það góð að flest tilfelli af óróa í eldstöðvum Íslands eru skynjuð, og þurfa ekki endilega að hafa eldgos í för með sér. Ransóknir á úthafshryggjum og eldfjallasvæðum víða um heim benda einnig til þess að um 70% af kviku sem er á ferðinni storknar inni í jarðskorpunni, og aðeins 30% gýs uppá yfirborðið. Rannsóknum á jarðeðlisfræði Eyjafjallajökuls hefur fleygt fram undanfarið. Freysteinn Sigmundsson og félagar hafa fylgst náið með því hvernig fjallið bólgnar upp við kvikuinnskotin, og beita til þess gervitungli sem hefur InSAR radar innanborðs. En jarðskjálftamælingar hafa nú gegnumlýst fjallið og jarðskorpuna undir því. Ég vil benda sérstaklega á skýrslu sem þær Sigurlaug Hjaltadóttir og Kristín S. Vogfjörð hjá Veðurstofu Íslands (2009) hafa lokið við. Myndin sem fylgir hér með til vinstri er úr grein þeirra. Efri partur myndarinnar er kort sem sýnir dreifingu jarðskjálfta undir Eyjafjallajökli undanfarin 14 ár. Neðri myndin er þversnið af jarðskorpunni undir Eyjafjallajökli, sem sýnir dreifingu skjálftanna alla leið niður úr skorpunni og niður að mörkum möttulsins á um 22 kílómetra dýpi. Þeir raða sér í línu undir eldfjallinu, sem er í laginu eins og pípa eða rör sem kvikan leitar upp eftir, í átt að yfirborðinu. En takið eftir að það eru þrjú svæði þar sem fjöldi skjálfta er áberandi mikill. Neðst er svæðið á um 24 til 22 kílómetra dýpi, og þetta munu vera mörk íslensku jarðskorpunnar og möttuls jarðar. Þá er svæðið á um 8 til 10 kílómetra dýpi, þar sem skjálftar eru tíðastir. Hefur kvikuþró myndast hér? Eru mikilvæg skil í gerð jarðskorpunnar hér? Markar þetta dýpi skilin milli bergs sem er ummyndað (vegna innihalds vatns) fyrir ofan og þéttari skorpu fyrir neðan? Þriðja skjálftasvæðið er á um 4 til 6 kílómetra dýpi, en það er einmitt dýpið undir Eyjafjallajökli þar sem Freysteinn Sigmundsson og félagar hafa talið að kvikuinnskot gerist, samkvæmt InSAR radar mælingum. Þyngadarlögmálið var eina gátan sem Albert Einstein var ekki alveg búinn að skýra þegar hann féll frá árið 1955, en þyngdarlögmálið stjórnar kvikuhreyfingum. Kvika leitar upp úr möttli jarðar og inní jarðskorpuna vegna þess að kvikan er eðlisléttari en möttullinn. Ég fjallaði um myndun kvikunnar í möttlinum í bloggi mínu hinn 24. september 2009. Kvikan heldur áfram að rísa í skorpunni á meðan eðlisþyngd hennar er minni en grannbergið, þ.e. bergið umhverfis rásina sem kvikan fer eftir. Ef kvikurásin liggur um léttara berg, eins og til dæmis móberg, eða jafnvel mjög ummyndað berg, þá stoppar ris kvikunnar en hún getur beygt til hliðar sem innskot. Massaþyngd eða eðlisþyngd kvikunnar er því mjög mikilvægt atriði, og einnig eðlisþyngd jarðskorpunnar. Línuritið fyrir ofan sýnir hvernig eðlisþyngd kviku er háð efnasamsetningu hennar, og það eru miklar sveiflur hér. En auk þess er eðlisþyngd kvikunnar háð gas innihaldi, sem er önnur saga. Er bergið undir Eyjafjallajökli með tiltölulega lága eðlisþyngd? Eða er kvikan sem rís úr möttlinum hér mjög þung? Við vitum að víða í grennd við Eyjafjallajökul finnst bergtegundin ankaramít, sem er hraun með mikið magn af steindum eða dílum af pýroxen og ólivín. Þetta er ein massaþyngsta kvikutegundin, ásamt pikríti. Ankaramít finnst til dæmis í Hvammsmúla og Hvammsnúpi, og grjótnáman í Kattarhrygg á Seljalandsheiði fyrir Bakkafjöruhöfn er í ankaramít hrauni, með háu eðlisþyndina 2,87 til 2,92 tonn á rúmmeter. Þannig er mjög mikilvægt samspil á milli eðlisþyngdar kvikunnar og eðlisþyngdar grannbergsins umhverfis kvikurásina, sem getur verið mjög breytilegt með dýpt í jarðskorpunni. Ef til vill virkar eðlisþyngd jarðskorpunnar undir Eyjafjallajökli eins og “filter” eða sía, sem stoppar kvikuna á vissu dýpi og dregur úr tíðni eldgosanna. Það er vert að velta því fyrir sér hvort eðlisþyngd efri skorpunnar í íslenskum eldstöðvum sem hafa verið virkar á ísöld sé lægri en venjulega. Það gæti orsakast vegna þess að á þeim tima hefur efri skorpan myndast við gos af móbergi og öðru bergi sem hefur lægri massaþyngd en ella.

Athugasemdir

[Ómar Bjarki Smárason, 19.1.2010 kl. 21:46]

Góð grein hjá þér að vanda, Haraldur. Og flest kemstu nú yfir að lesa úr því að þú ert nú farinn að vitna í tölur úr skýrslu um grjótnám í Kattarhrygg....!

En þrátt fyrir að innskot séu hugsanlega að myndast á mörkum létta móbersins og þyngra basalts, þá hefur nú gosið í Eyjafjallajökli og þar sem það voru 200 ár á milli síðustu gosa og það eru komin um 200 ár frá því að síðast gaus, nú þá gæti sú einfalda tölfræði gefið vísbendingu um að það gæti farið að gjósa á ný og hugsanlega sé Eyjafjallajökull kominn á tíma. En sem betur fer er nú eldfjallafræðin ekki svona fyrirsjáanleg.

[haraldur sigurdsson (IP-tala skráð) 20.1.2010 kl. 00:15]

Ég rakst á merka skýrslu eftir Ómar Bjarka á netinu um grjótnámið. Auðvitað heldur Eyjafjallajökull áfram að gjósa, og til dæmis væri hægt að hugsa sér að kvikan sem stoppar á dýpi breytist, verði lérrari, verði vatnsrík og gasið lyfti henni upp á yfirborð. Enginn veit hvað slík diffrun tekur langan tíma.