Bloggfærslur mánaðarins, september 2009
Hvað er ég að gera á eynni Santóríni?
30.9.2009 | 18:04
Vísindi og fræði | Breytt 19.7.2011 kl. 16:19 | Slóð | Facebook | Athugasemdir (2)
Íslenskt Peridótít - hvar er það?
24.9.2009 | 22:04
Árið 1864 gaf franski rithöfundurinn Jules Verne út sína ódauðlegu vísindaskáldsögu Voyage au Centre de la Terre. Bókin og kvikmyndin eftir henni, sem kom út 1959, er þekkt sem Journey to the Center of the Earth, en bókin fékk af óskiljanlegum ástæðum titilinn Leyndardómar Snæfellsjökuls í íslenskri þýðingu Bjarna Guðmundssonar árið 1944. Eins og alheimur veit, þá tókst prófessor Lindenbrock og jarðfræðinema hans Alec McEwen að komast niður að iðrum jarðar í gegnum gat á eldfjallinu Snæfellsjökli. Þar með hlaut Snæfellsjökull alþjóða frægð -- sem er meir en Bárður Snæfellsás gat gert og jafnvel meir en Jón Prímus áverkaði. En það er annað mikilvægt atriði, sem kemur fram mjög snemma hjá Jules Verne, sem gerir Ísland að lykilatriði sögunnar. Jarðfræðineminn Alec McEwen kemur í heimsókn á vinnustofu prófessors Lindenbrocks og færir honum gjöf. Hér fyrir neðan eru þeir Pat Boone sem jarðfræðineminn og James Mason í hlutverki prófessorsins, með íslenskt perídótít í höndum.
Ég fann þetta í skranbúð í Glasgow, og það hvíslaði að mér: Kauptu mig fyrir prófessor Lindenbrock!
Þetta er auðvitað hraunsegir prófessorinn, en undarlega þungt! Þetta hlýtur að vera eðlisþyngsta berg á jörðinni!
Þá er það víst íslenskt perídótít!
Þeir setja steininn inn í bræðsluofn prófessorsins. Ofninn springur í loft upp, en steinninn klofnar. Síðan finna þeir félagar dularfull merki inni í steininum, sem kemur þeim á slóð hins fræga íslenska fræðimanns, Arne Saknussemm (Árni Magnússon?), sem leiðir þá til Snæfellsjökuls, og svo framvegis.
Íslenskt perídótít? Það er nú draumur allra íslenskra jarðfræðinga að finna þennan stein hér á landi, en hann virðist vera sjaldgæfari á Fróni en gull og gersemar. Perídótít hefur aldrei fundist á Íslandi. Þrátt fyrir það segja jarðeðlisfræðingar okkur að möttull jarðar, lagið mikla sem er undir skorpunni, sé nær eingöngu perídótít.
Við skulum aðeins staldra við, og athuga möttulinn, sem er sýndur sem rauða lagið á myndinni til vinstri í þverskurði af jörðinni. Hann er hvorki meira né minna en 84% af rúmmáli jarðarinnar, og nær frá um 50 km dýpi og niður í um 2900 km dýpi, þar sem kjarninn tekur við. Ýmsir eiginleikar jarðarinnar, svo sem hraði jarðskjálftabylgna, eðlisþyngd og fleira, benda til þess að aðal bergið í möttlinum sé perídótít, og til að styrkja þá kenningu kasta sum eldfjöll öðru hvoru upp hnullungum af perídótíti. Græni liturinn, eins og sést hér á myndini af perídótíti fyrir neðan, er að mestu vegna þess að perídótít inniheldur um 60% steindir af ólivíni. Þetta er ein fegursta bergtegund á eða réttara sagt í jörðinni, og einnig sú algengasta. En þar sem möttullinn er ávalt falinn undir skorpunni er þessi bergtegund mjög sjaldgæf á yfirborði.
Ég var svo heppinn að finna fallega græna perídótít steina á stærð við fótbolta í gígnum Nyos í Kameroon, í vestur Afríku árið 1986. Þeir komu úr möttlinum á meiren 100 km dýpi undir meginlandsksorpu Afríku, en eru nú til sýnis í Eldfjallasafni í Stykkishólmi. Það kemur sem sagt fyrir á sumum eldfjallasvæðum erlendis að perídótít steinar kastast upp í eldgosum. En tegundirnar af steindum eða mínerölum í steinunum er sönnun á því að perídótít kemur af miklu dýpi. Sumir steinarnir innihalda til dæmis demanta, en þeir myndast aðeins við þrýsting sem samsvarar 150 km dýpi íjörðinni.
En af hverju er perídótít svona spennandi? Jú, það er bergtegundin sem gefur af sér basalthraunkviku þegar hún byrjar að bráðna. Hér er kjarni málsins, sem snertir skilning okkar á eldgosum og myndun hraunkvikunnar. Tilraunir með bræðslu á perídótíti undir háum þrýstingi og um 1300oC hita sýna að vökvinn eða kvikan sem myndast eftir um 1 til 10% bráðnun bergsins er alveg eins og basalt kvika að efnasamsetningu. Við bráðnun myndast fyrst þunn filma af kviku á mótum milli steinda í berginu, eins og myndin fyrir neðan sýnir. Kvikan er eðlisléttari en bergið umhverfis, og leitar því upp í átt að yfirborði jarðar.
Ég held að flestir eða allir jarðfræðingar séu á þeirri skoðun að basalt kvikan myndist á þennan hátt. Ef svo er, þá er blágrýtismyndunin og öll basalt hraunin sem mynda Ísland þá bráð úr perídótíti. Er það ekki furðulegt að aldrei hafi borist einn einasti perídótít steinmoli upp á yfirborðið hér? Það er of djúpt niður á perídótít að hægt sé að bora í það, sennilega um eða yfir 20 km undir Íslandi. Höfum við ekki leitað nógu vel, eða ekki á réttum stöðum? Að vísu finnast einstakir kristallar í íslenskum basalthraunum, sem kunna ef til vill að vera komnir úr möttlinum, en engir steinar enn.
Er ef til vill einhver grundvallarástæða fyrir því að íslensk eldgos geta ekki borið með sér perídótít hnullunga upp úr möttlinum? Svo kann vel að vera. Í fyrsta lagi þarf kvikan að vera á mikilli ferð til að bera með sér þunga steina. Prófessor Lindenbrock hafði rétt fyrir sér: perídótít er með allra þyngstu bergtegundum. Í öðru lagi þarf kvikan að koma BEINT upp úr möttlinum, en ekki stanza á leiðinni. Kvikan sem gýs upp úr mörgum íslenskum eldfjöllum kemur ekki beint úr möttlinum, heldur kemur hún úr kvikuþró sem er ofar í skorpunni. Ef til vill eru mestu líkurnar á að finna perídótít steina í hraunum frá íslensku dyngjunum, en efnasamsetning á kviku þeirra er oft meira frumstæð, eða nær perídótíti en annarra hrauna.
Partbráðnun
Eins og getið var hér fyrir ofan, þá byrjar myndun á basaltkviku í möttlinum með því að bráðnun verður á mótum kristalla eða steinda. Hér myndast örsmáir pollar eða dropar af bráð, og þegar bráðnun heldur áfram, þá tengjast þessir bræðslupollar í eins konar grind eða net af heitum basaltvökva, eins og myndirnar hér fyrir neðan sýna í stórum dráttum.
Magnið af basaltkviku eða bráð sem myndast er aðeins um 1 til 10 % af rúmmáli perídótítsins, og er viðeigandi að kalla þetta partbráðnun. Þá er bergið orðið eins og blautur sandur, þar sem bleytan milli sandkornanna er heit hraunkvika, um 1300oC, og sandkornin eru steindir perídótítsins. Bráðin hefur eðlisþyngd um 2.8 sm á rúmsentimeter, en til samanburðar er eðlisþyngd perídótíts um 3.3. Þetta er mikill munur, og veldur því að basaltkvikan er létt í möttlinum, og leitar uppá við strax og leiðir finnast. Sennilega rís kvikan upp í mjög mörgum litlum straumum, sem safnast saman er ofar dregur í stærri rásir, eins og myndin hér fyrir neðan sýnir. Stærstu rásirnar eru gangar, eða aðal aðfærsluæðar eldfjallanna.
En hvernig kemst hraunkvikan alla leið upp á yfirborðið? Flutningur kvikunnar upp í gegnum möttulinn er atriði sem við vitum lítið eða ekkert um og hugmyndir eru mest byggðar á ágizkunum. Annars vegar vitum við hvernig bráðin myndast í möttlinum, og á hinum endanum vitum við að bráðin eða hraunkvikan berst upp í gegnum skorpuna í göngum. Það sem gerist þar á milli er óþekkt svæði. Gangar eru pípulagnir eldfjallanna, en þeir eru mjög mikilvægir og ég mun fjalla um ganga í seinna bloggi.
En á meðan er stóra spurningin: hver verður fyrstur til að finna perídótít á Íslandi?
Vísindi og fræði | Breytt 21.3.2010 kl. 14:43 | Slóð | Facebook | Athugasemdir (0)
Móbergskúlur eru jarðfræðilegar náttúruminjar
21.9.2009 | 20:29
Það er dálítið undarlegt að mesta gos á Íslandi, og reyndar stærsta hraunflóð á jörðu á sögulegum tíma, er kennt við fjall sem ekki gaus. Ég á auðvitað við móbergsfjallið Laka í Skaftáröræfum. Laki klofnaði í gosinu mikla 1783, þegar um 25 km löng sprunga reif öræfin, frá norðaustri til suðvesturs og hið mikla Eldhraun kom upp. Tvö mikil misgengi mynduðust í Laka umhverfis sprunguna, þar sem innri gerð móbergsins kemur vel fram. Í austara misgenginu er frábær opna inn í móbergið, sem hefur myndast við gos undir jökli á síðasta jökulskeiði, eða fyr en meir en tíu þúsund árum síðan. Allir sem koma inn í gilið sem misgengið myndar verða forviða að sjá að móbergið er allt fullt af kúlum sem eru á stærð við fótbolta. Ferðamenn kannast vel við staðinn, og Kári Kristjánsson, landvörður í Lakagígum, er lítið hrifinn af því hvernig ferðamenn hafa farið með þessar merku jarðfræðilegu náttúruminjar. Sumir hlaða móbergskúlunum upp í hrauka eins og hermenn í stórskotaliði gerðu með fallbyssukúlur áður fyrr, en aðrir bregða á leik og rúlla kúlunum um völlinn í keiluspili. En það keyrir þó um þverbak þegar ferðalangar stinga kúlunum í bakpokann og hverfa á braut með þessa minjagripi.
Eins og sjá má af myndinni fyrir ofan, þá eru móbergskúlurnar á víð og dreif inní móberginu, en við veðrun detta þær úr og liggja lausar á vellinum. Kúlurnar eru sem sagt eittthvað harðari en móbergið og veðrast hægar, en eru annars að öðru leyti alveg eins og móbergið, samansettar af glerkornum, ösku og litlum basalt steinbrotum sem hafa límst saman í berg. Móberg er reynar ein merkilegasta bergtegund Íslands, og með réttu ætti móberg að vera þjóðarsteinninn. Það er miklu algengara hér en í nokkru öðru landi á jörðu, og móbergsfjöllin setja sérkennilegan svip á landið. Að mínu áliti sýnum viðþessari merkilegu bergtegund ekki nægilega virðingu, en það var reyndar ekki fyrr en Surtsey gaus árið 1963 að vísindin fengu fulla mynd af því hvernig móberg myndast. Við vitum að móberg er hörnuð gjóska eða eldfjalls aska, sem hefur límst saman í berg. Í flestum tilfellum er gjóskan með efnasamsetningu basalts, og myndast við eldgos þar sem basalt kvika kemur í návígi við vatn, annað hvort undir jökli, í sjó eða vatni. En hvernig verða þessar undarlegu móbergskúlur til?
Sá fyrsti sem lýsir móbergskúlum á prenti var Jón Jónsson, í greinarkorni í Náttúrufræðingnum árið 1987. Jón hafði rekist á þetta fyrirbæri í Bæjarfelli í Krísuvík, Skiphelli í Mýrdal, Lambaskörðum í Kerlingardalsheiði og Syðri Stapa við Kleifarvatn. Jón segir þetta um uppruna móbergskúlanna í grein sinni frá 1987: Þær eru einfaldlega öskuboltar, sem orðið hafa til við það að blautt eða hæfilega rakt öskulag rúllaðist upp. Þetta er þá það sem við köllum syndepositional í jarðfræðinni: fyrirbæri sem verður til um leið og setlagið myndast.
Besta og stærsta myndun af móbergskúlum sem ég hef rekist á er í vestur hluta Kerlingarfjalls á Snæfellsnesi. Hér er móbergshamar sem er nokkrir tugir metra á hæð, alsettur móbergskúlum sem eru flestar um 30 sm í þvermál. Myndin til vinstri sýnir hamarinn, en við réttar aðstæður er þetta einn draugalegasti staður sem ég hef komið á, einkum þegar fer að rökkva. Þá líta kúlurnar út eins og mörg hundruð mannshöfuð sem kíkja út úr móberginu. Móbergskúlur af ýmsum stærðum finnast víðar í Kerlingarfjalli og einnig í móbergsfjallinu Valabjörgum, skammt fyrir austan Kerlingarfjall.
Við nánari athugun má sjá að það er dauf lagskifting í móberginu í Kerlingarfjalli, og að lagskiftingin liggur beint í gegnum móbergskúlurnar, eins og myndirnar hér til hægri og fyrir neðan sýna. Lagskifting verður auðvitað til á meðan á gosinu stendur, og orsakast af því að sprengingar í gosinu framleiða mismunandi gróft set. Ef lagskiftingin liggur í gegnum kúluna, þá hlýtur móbergskúlan auðvitað að myndast eftir lagskiftinguna, og er þá móbergskúlan postdepositional fyrirbæri, eða hefur myndast einhvern tíma eftir gosið.
Ef móbergskúlur myndast eftir gos, en ekki í gosinu, eins og Jón Jónsson taldi, þá verðum við að leita annara skýringa varðandi uppruna þeirra. Kúlur eru algengt fyrirbæri í setlögum um allan heim, og eru oftast nefndar concretions eða setkúlur, en þær eru algjörlega óþekktar í setlögum af gjóskubergi, eins og móberginu á Íslandi -- þar til nú. Slíkar kúlur myndast í setlögum vegna þess að límefni byrjar að myndast á milli sandkorna á einhverjum púnkti í setinu og límefnið berst út í allar áttir, til að mynda setkúlu. Þetta virðist vera tilfellið í íslensku móbergskúlunum, en ennþá vitum við ekki hvað límefnið er. Lang sennilegast er að það sé palagónít, sem er leirsteind eða míneral sem myndast þegar basalt gler byrjar að myndbreytast yfir í móberg, en sú myndbreyting veldur því að gjóska rennur saman í hart berg. Surtsey kenndi okkur að sú hörðnun getur gerst furðu hratt, eða á einum áratug eða svo.
Vísindi og fræði | Breytt 21.3.2010 kl. 14:39 | Slóð | Facebook | Athugasemdir (2)
Besta Eldgosamyndin árið 2009
20.9.2009 | 14:29
Stórkostlegasta mynd ársins af eldgosi var tekin 12. júní úr geimfari yfir Sarychev eldfjalli í Kúrileyjum. Kúril eyjar eru eitt afskekktasta svæði Rússlands. Eldfjallaeyjarnar eru 56 að tölu og mynda 1300 km langa keðju sem teygir sig suður frá Kamchatkaskaga, austast í Rússlandi, og alla leið til Japan. Rússar hertóku eyjarnar í seinni heimsstyrjöldinni og neita að láta þær af hendi, þótt frumbyggjar hafi verið frá Japan. Þessar eldfjallaeyjar hafa myndast í miklu sigbelti á flekamótum, þar sem Kyrrahafsflekinn sígur niður til norðvesturs undir Asíuflekann á hraða sem nemur um 9 sm á ári.
Alþjóða geimstöðin var á sveimi í 354 km hæð yfir Kyrrahafi hinn 12. júní, þegar geimfarar urðu vitni af því að risavaxinn gjóskustrókur þeyttist upp í loftið og rauf mikið gat á skýjaþykknið. Gatið í skýin hefur sennilega myndast vegna þrýstingsbylgju frá sprengingunni. Í miðju er hár og brúnn strókur af ösku og gasi frá gígnum. Takið eftir snjóhvíta skýinu sem er eins og höttur efst á gjóskustróknum. Þetta er að öllum líkindum hluti af rökum lofthjúp sem strókurinn hefur lyft hátt í loft upp og við það þéttist raki í loftinu og myndar hvítt ský. Þetta nefna veðurfræðingar pileus ský.
En niðri á jörðu er einnig margt að gerast, eins og sjá má á myndinni. Grá og brún gjóskuflóð streyma með jörðu frá eldfjallinu, en þau geta verið alt að 500 stiga heit og á 200 km hraða á klukkustund. Eyjan Matua er ekki byggð, en nokkrum dögum síðar könnuðu rússneskir eldfjallafræðingar gjóskuflóðslögin, sem höfðu farið alla leið út í sjó.
Gosið í Sarychev gjörbreytti eynni Matua, eins og sjá má af meðfylgjandi myndum frá NASA gervihnetti og hitaskynjara. Fyrri myndin til hægri af Matua er frá 26. maí 2007, en hin fyrir neðan er eftir gosið, frá 30. júní 2009. Hér er gróður sýndur í rauðum lit, vatn dökkblátt og ský, gufa og ís hvítt. Gjóska og hraun eru grá og dökkbrún á myndunum. Það er augljóst af neðri myndinni að gjóskuflóð hafa þakið allan norður hluta eyjarinnar og eytt öllum gróðri, en gróður lifir enn á suður hlutanum.
Vísindi og fræði | Breytt 21.3.2010 kl. 14:42 | Slóð | Facebook | Athugasemdir (0)
Kljásteinar og Kljá
20.9.2009 | 11:14
Síðastliðið vor kom ég við í garðinum hjá Einari Ragnarssyni, nágranna mínum í Stykkishólmi. Þau hjónn eru miklir steinasafnarar og er mest af safninu úti í garði, bæði steinar sem eru marglitir af náttúrunnar hendi, og einnig steinar sem þau hafa málað á skrautlegan hátt. Ég rak strax augun í basaltstein sem var alsettur löngum og mjóum pípum eða götum, eins og hann hefði verið kyrfilega boraður í gegn. "Hvar fannstu þennan" spurði ég Einar. "Hann er frá sjávarbökkunum við fossinn Míganda, fyrir neðan Kljá" svaraði hann. Tvö furðuleg nöfn: Mígandi og Kljá. Það minnti mig á söguna um afa minn, Odd Valentínusson, sem var hafnsögumaður í Stykkishólmi til margra ára. Það var víst þurrkasumarið mikla, 1941, að allir vatnsbrunnar í Hólminum þornuðu upp. Afi tók það þá til ráðs að breiða stórt segl yfir bátinn sinn Golu, og sigldi honum síðan inn undir fossinn Míganda í Helgafellssveit, þar sem hann fellur beint í sjó fram. Þegar báturinn var orðinn hálf-fullur þá bakkaði afi frá landi og sigldi heim í Stykkishólm með mörg hundruð lítra af fersku vatni fyrir heimilið.
Næsta dag vorum við Einar komnir að Míganda til að skoða jarðlagið með götóttu steinunum. Mér var nú ljóst að þetta var bólstraberg, eða hraun sem haði runnið út í sjó. Myndin til vinstri sýnir einn hraunbólstrann. Við slíkar aðstæður sýður sjórinn undir hrauninu og myndar gufu sem brýtur sér leið upp í gegnum hraunkvikuna og skilur eftir mjóar pípur í steininum. Mér datt strax í hug kljásteinar þegar ég fór að skoða þessa undarlegu steina, sem voru allir götóttir og með löngum pípum. Fjaran var bókstaflega þakin af götóttum steinum. Seinna komst ég að því að þetta er grágrýtishraun sem rann frá Hafrafelli á hlýskeiði fyrir síðasta jökultíma, sennilega fyrir um eitt hundrað þúsund árum. Hvað eru kljásteinar? Sögnin að kljá merkir að binda vefstein, kljástein eða vefjarlóð neðst í vefinn eða að binda lóð í neðri brún á neti. Kljásteinn er þá sakka á neti eða vefjarlóð. Þetta á einkum við svokallaða standandi vefi, eins og tíðkusðust á Íslandi til forna, en góð mynd af einum slíkum vef er í ferðabók þeirra Eggerts Ólafssonar og Bjarna Pálssonar frá 1752 til 1757. Árið 2007 og 2008 vann ég að rannsóknum á jarðlögum frá Bronzöld á eynni Krít í Eyjahafi, sunnan Grikklands. Þar rakst ég tvisvar á kljásteina í setlögum, en þeir höfðu borist í setið þegar flóðbylgja gekk á land og gerði mikinn usla. Flóðbygjan, eða tsunami, myndaðist af völdum mikillar sprengingar í Santorini eldfjalli um 80 km fyrir norðan Krít. Mynd af þeim er hér fyrir neðan.
En var þá skrýtna nafnið á sveitabænum Kljá, rétt fyrir ofan sjávarbakkann, ef til vill tengt þessari miklu námu af kljásteinum hér í fjörunni? Kljá er óvenjulegt nafn fyrir sveitarbæ, en sennilega var góð ástæða til að gefa bænum þetta nafn og ef til vill er hana að finna í jarðfræðinni. Steinarnir eru götóttir frá náttúrunnar hendi og því tilvaldir sem kljásteinar: auðvelt að þræða band í gengum þá til að binda upp í vefstólinn eða á netið. Á Íslandi var mjög erfitt að finna steina sem hægt var að bora gat í, og því hafa steinarnir frá Kljá verið kærkomnir í standandi vefinn.
Fyrst er getið um bæinn Kljá í máldaga Helgafells klausturs frá 1378. Kljásteinar af sömu tegund og finnast við fossinn Míganda hafa einnig fundist við uppgröftinn í Suðurgötu 3-5 í Reykjavík, en þar fundust um 50
kljásteinar saman á sama stað og vefjarskeiðar. Kljásteinar finnast stundum margir saman í uppgröftum og er það yfirleitt talin vísbending um að þar hafi staðið vefstaður. Myndin til hægri sýnir pípurnar í bólstrabergsbrotum frá sjávarbakkanum fyrir neðan Kljá; fyrirtaks efni í kljásteina.
Vísindi og fræði | Breytt 21.3.2010 kl. 14:41 | Slóð | Facebook | Athugasemdir (0)