Gjóskustrókarnir á Fimmvörðuhálsi

Allir þeir sem hafa komist í návígi við eldgosið á Fimmvörðuhálsi hafa tekið eftir hávaðanum í gosinu.  Það er eins og tíu risastórir þotuhreyflar séu sífellt í gangi.  Tætlur af glóandi bráðinni kviku þeytast 100 til 200 metra upp í loftið í strókunum. Hins vegar sést ekki hraun renna beint frá gígunum, heldur kemur hraunið fram rétt utan gíganna.  Slettur, kleprar og heitt rautt gjall sem fellur niður úr gjóskustrókunum hleðst upp og safnast saman þar til það byrjar að renna sem mjög úfið og þykkt  apalhraun.  Hvers vegna er ekki samfellt hraunrennsli beint frá gígunum, eins og til dæmis í Kröflugosunum frá 1975 til 1984?  Gjóskustrókarnir  eru bein afleiðing af háu gasinnihaldi kvikunnar.  Við skulum athuga hvernig þeir myndast, en í því felst einn lykillinn að þessu gosi.  Hugsum okkur að við séum í litlum og eldtraustum  kafbát niðri í upptökum kvikunnar. Við byrjum með kvikunni í möttlinum, á um 30 km dýpi undir Eyjafjallajökli. Hér fjallaði ég í bloggi mínu um möttulin undir Íslandi.

Á þessu dýpi er möttullinn eins og svampur, og hraunbráðin eða kvikan streymir upp í gegnum hann. Basalt kvikan er um 1200 stiga heit C, og  leitar upp á við vegna þess að hún er dálítið eðlisléttari en möttullinn umhverfis.  Frá því í byrjun janúar 2010 hefur kvikan safnast saman á um 5 til 12 km dýpi beint undir Eyjafjallajökli. Þar hafa orðið mörg kvikuinnskot, þegar kvikan treðst inn lárétt á milli jarðlaga og myndar lagganga. Þeir eru sennilega einn til fimm metrar á breidd, og á heildina litið er kvikukerfið þarna sennilega í laginu eins og jólatré, með ótal greinum útfrá einum stofni.   Það er töluvert gas í kvikunni, sennilega um eitt prósent af þunga hennar, en við háan þrýsting er gasið uppleyst í kvikunni.  Þið kannist við gasið sem kemur fram sem bólur þegar þið opnið kampavínsflösku eða gosdrykk?  Í drykknum er gasið undir þrýstingi þar til þið opnið flöskuna, en þá losnar það úr læingi og myndar gasbólur.  Einn fleygurinn  af kviku skautst upp til norðausturs og náði yfirborði um nóttina 20. marz.   Þar byrjaði gosið sem um 250 m löng sprunga, og allt að 15 gjóskustrókar þeyttu kvikunni og gasi  hátt í loft. 

Hér er mynd sem sýnir hegðun kviku sem inniheldur gas. Lóðrétti ásinn er að sjálfsögðu dýpi í jarðskorpunni, í km.  Myndin er dálítið flókin fyrir þá sem ekki hafa stundað eðlisfræði eða efnafræði, en hún er vel þess virði að skoða nánar.  Aðal atriðið er, að kvikan breytist algjörlega rétt áður en hún kemur upp á yfirborðið.  Í dýpinu er kvikan samfelldur vökvi, en þegar þrýstingur minnkar þá kemur gasið út úr kvikunni, fyrst sem litlar bólur, en þær vaxa hratt og breyta kvikunni fyrst í einskonar froðu, og síðan springa bólurnar rétt áður en kvikan er kominn upp í gíginn, en þá tætist kvikan í sundur og myndar glóandi heitt gjall og  kvikuslettur, sem eru á stærð við pönnukökur, strigapoka eða rúmdýnur. Slettugangurinn fer hátt í loft áður en sletur og heitt gjall fellur til jarðar á gígbarminum. Það er enn svo heitt að þegar slettur og gjall safnast saman byrjar það að renna sem hraun. 

Á mynd (a) efst til vinstri sést hvernig rúmmál gassins (volume fraction gas) eykst frá núlli á um 1,8 km dýpi og upp undir 65% við yfirborð. Þessi gífurlega aukning á rúmmáli gassins er einfaldlega vegna minnkandi þrýstings á kerfinu. Þegar rúmmálið vex, þá getur gasið bara farið í eina átt: beint upp gosrásina og upp í loftið. Þannig myndast gjóskustrókurinn.  Um leið hrapar eðlisþyngd gosefnisins (gas plús kvika) eins og mynd (b) sýnir, frá um 2500 niður í um 500 kg á rúmmeter  á gígbrúninni í þessu tilfelli.  Myndir (c) og (d) sýna breytingar á þrýstingi og bylgjuhraða á sama máta. 

Þessi mynd er gerð fyrir ákveðið gasmagn, en því miður vitum við ekki enn gasmagn kvikunnar sem gýs á Fimmvörðuhálsi, og ekki heldur hvaða gastegundir eru ríkjandi. Ég held að CO2 sé ef til vill aðal gastegundin, en einnig er töluvert af SO2 og H2O. Sennilega er heildar gasmagn í kvikunni um 1% af þyngd. Rannsóknir bergfræðinga og jarðefnafræðinga munu vonandi skera úr því á næstunni hvað gasið er mikið og ákvarða efnasamsetningu þess.

 

 

 

Athugasemdir

[Vilhjálmur Eyþórsson, 31.3.2010 kl. 17:01]

Eins og þú bendir á er koldíoxíð aðalloftegundin sem kemur upp í eldgosum auk brennisteinsvetnis og brennisteinsdíoxíðs, en hvað mikið koldíoxíð kemur upp í meðalstóru íslensku eldgosi eins og þessu? Veit það nokkur? Og hvað með Kyoto- bókunina? Og auk þess: Veit nokkur maður hvað mikið kodíoxíð kemur upp úr hverasvæðum daglega þótt ekkert sé eldgosið? Trúlega er erfitt, kannski alveg ómögulegt að mæla það, en af hverju er aldrei talað um þetta?Það er eins og Kyoto- menn viti ekki, að kodíoxíð er undirstöðulofttegund í gufuhvolfinu frá upphafi og hefur streymt úr iðrum jarðar í 4.500 milljón ár. Ef ekki væru jurtalífið væri ástandið hér trúlega svipað og á Venusi.

[Gunnar Th. Gunnarsson, 31.3.2010 kl. 17:25]

Takk fyrir stórskemmtilegan og fróðlegan pistil

[Haraldur Sigurðsson, 31.3.2010 kl. 17:50]

Já, ég ætla einmit að b logga um koldíoxíð frá eldgosum, en ekki alveg strax.  Í stuttu máli:  það sem eldfjöllin og hverasvæðin gefa frá sér af CO2 er hverfandi lítið miðað við mannfólkið. Það er nokkuð vel mælt núna.  Aðal CO2 mengunin frá eldfjöllum kemur frá Etnu á Sikiley.

[Kristín (IP-tala skráð) 31.3.2010 kl. 20:27]

Virkilega gott þegar fræðimenn skrifa þannig að allir geta skilið, líka konur útí bæ. Hef ekki farið alla leið, bara verið við Þórólfsfell og alveg nýtt að fá tilfinningu fyrir hávaðanum og einnig mjög fróðlegt að fá upplýsingar um hvernig hraunið kemur ekki beint frá gígnum,  um hita kvikunnar og margt fleira. Takk kærlega.

[IGG , 1.4.2010 kl. 20:05]

Enn og aftur kærar þakkir fyrir afskaplega skýra, skilmerkilega og fræðandi umfjöllun um eldgos og jarðfræði hér.