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.