Jarðskjálftar hófust í Bárðarbungu 16. ágúst 2014. Eldgos í Holuhrauni hófst svo 29. ágúst.


Gosið í
Holuhrauni verðmætur brunnur nýrra uppgötvana

15.5.2020

Alþjóðlegur
hópur vísindamanna undir forystu Freysteins Sigmundssonar, vísindamanns við
Jarðvísindastofnun Háskólans, með þátttöku vísindamanna á Veðurstofu Íslands,
hefur sett fram nýja aðferð til þess að meta hvenær bergkvika í jarðskorpunni
verður óstöðug og brýst upp á yfirborðið. Í grein sem birtist í dag í hinu
virta og víðlesna vísindatímariti Nature Communications er aðferðinni beitt til
að varpa skýrara ljósi á aðdraganda og upphaf umbrotanna í eldstöðvakerfi Bárðarbungu
og eldgossins í Holuhrauni 2014-2015.

Rúmlega fimm ár eru liðin frá því að
gosinu í Holuhrauni lauk en það reyndist stærsta
eldgos hér á landi frá Skaftáreldum árið 1783-1784. Gögnin sem aflað var í
aðdraganda gossins og á og gostímanum hafa reynst vísindamönnum afar verðmætur
brunnur til nýrra uppgötvana í jarðvísindum á undanförnum árum og nú á eðli
kvikuhreyfinga í rótum eldfjalla.

Í rannsókninni sem fjallað er um í Nature Communications varpar vísindahópurinn nýju ljósi á það hvaða aðstæður
þurfa að vera fyrir hendi við eldstöð til að eldgos verði og jafnframt hvernig
eldgos þróast og geta leitt til öskjusigs, en þá sígur stór hluti eldfjalls og mikil
bergkvika kemur til yfirborðs, líkt og gerðist í Holuhrauni.

Niðurstöðurnar varpa nýju ljósi á fyrirboða eldgosa

„Fyrri aðferðir til að skilja ferðalag
bergkviku neðanjarðar hafa haft ákveðnar takmarkanir og byggja á forsendum sem
eiga ekki alltaf við. Þá er einnig eftirtektarvert að í sumum stórum eldgosum,
þar sem mikil kvika kemur upp á yfirborðið, eru fyrirboðar í formi jarðskjálfta
og kvikuhreyfinga frekar litlir. Lítil eldgos geta hins vegar haft mikla
fyrirboða. Þetta er ekki í fullu samræmi við það sem má búast við út frá
hefðbundnum líkönum sem eldfjallafræðingar hafa hingað til beitt við túlkun á
mæligögnum,“ bendir Freysteinn á.

Hópurinn þróaði því nýja aðferð þar sem
þrír mikilvægir þættir, sem hafa áhrif á hvernig bergkvika safnast saman og
brýtur sér leið til yfirborðs, eru tengdir saman í eitt líkan.

Í fyrsta lagi þarf að taka tillit til
þess að á öllum stigum að bergkvika getur verið eðlisléttari en bergið í
kringum hana og þess vegna getur hún haft mikinn uppdrifskraft þar sem hún
safnast fyrir. „Það þýðir að að ef hún hefur safnast saman í miklu magni þá
hefur hún tilhneigingu til að brjóta berg í kringum sig og leita upp á við frá
geymslustað þegar berg brotnar,“ útskýrir Freysteinn.

Í öðru lagi var horft til þess að umhverfis
bergkviku, sem hefur safnast fyrir í rótum eldfjalla í kvikusöfnunarsvæði,
getur fast berg í kring gefið eftir eins og deigt efni og aukið rými verður til
fyrir nýja kviku á „seigfjaðrandi“ hátt – án þess þó að bergið brotni. Þetta
gerist ef kvikan safnast fyrir á löngum tíma, yfir margra ára tímabil eða þaðan
af lengur.

„Loks þarf að taka tillit til þess að
myndast geta eins konar pípur í jarðskorpunni þar sem kvikan getur m.a. rofið
burt hluta bergsins. Slíkar stöðugar kvikurásir í jarðskorpunni leggjast ekki
svo auðveldlega saman þótt þrýstingur falli í undirliggjandi kviku sem fæðir
kvikurás. Þetta þýðir að þegar þrýstingurinn lækkar eftir að hámarki gossins er
náð getur slík rás haldist opin og um hana steymt kvika í töluverðan tíma,“
segir Freysteinn enn fremur.

RiYe-Urridahals-DOAS-eruption-light

Vísindamenn Veðurstofunnar að störfum í
nóvember 2014. Bjarminn frá gosinu í Holuhrauni sést í fjarska. (Ljósmynd: Richard
Yeo)

Ný aðferð þróuð

Með því að tengja saman þessa þrjá
þætti varð til ný aðferð við mat á kvikuhreyfingum sem nýtt er í greininni til
að öðlast betri skilning á umbrotunum í Bárðarbungu og Holuhrauni 2014-2015. „Atburðarásina
má skýra með því kvika hafi legið undir Bárðarbungu um langa hríð fyrir
umbrotin. Bergið umhverfis kvikuna hneig til og myndaði rými fyrir hana. Mat á
eðlismassa kvikunnar og bergs sýnir að kvikan hafði mikinn uppdrifskraft.
Bergkvikan var því nánast tilbúin að brjóta sér leið áfram og aðeins þurfti
lítið innstreymi bergkviku til viðbótar til að koma umbrotunum af stað. Stöðug
kvikurás myndaðist frá kvikusöfnunarsvæðinu svo þrýstingur gat fallið mikið og
það leiddi til öskjusigsins í Bárðarbungu,“ útskýrir Freysteinn.

Aðferðinni nýju er hægt að beita á öll
eldfjöll. „Hún tekur til
ákveðinna þátta sem vísindamenn og aðilar sem vakta eldfjöll þurfa að hafa í
huga þegar reynt er að meta líkur á eldgosum. Stór eldgos geta orðið án mikilla
merkjanlegra fyrirboða um slíka atburði,“ segir Freysteinn.

Niðurstöður nýtast við vöktun eldstöðva

„Í rannsókninni
eru forboðar eldgossins í Holuhrauni skoðaðir, þ.e. þensla og
jarðskjálftavirkni sem jókst lítillega nokkrum mánuðum fyrir gos. Forboðarnir
voru ekki miklir eða í hlutfalli við það mikla gos sem var raunin“, segir Kristín Jónsdóttir,
hópstjóri náttúruvárvöktunar á Veðurstofu Íslands. „Niðurstaðan
er að forboðarnir eru ekki góður mælikvarði á hversu stórt eða langvinnt eldgos
getur orðið og að við upphaf eldgoss getur það reynst vísindamönnum erfitt að
spá fyrir um stærð eða lengd eldgossins sem er í þann mund að hefjast“ segir Kristín, en hún var ein þeirra sem komu að rannsókninni.

Skyring-2020-05-16-064155Auk Kristínar Jónsdóttur komu þau
Benedikt G. Ófeigsson, Kristín Vogfjörð, Michelle Parks, Hildur M.
Friðriksdóttir og Gunnar B. Guðmundsson á Veðurstofunni að rannsókninni. Auk
Freysteins standa þeir Sæmundur Ari Halldórsson, fræðimaður við
Jarðvísindastofun, jarðvísindaprófessorarnir Páll Einarsson og Magnús Tumi
Guðmundsson, doktorsneminn Siqi Li og dósentinn Halldór Geirsson að
rannsókninni innan Háskóla Íslands ásamt vísindamönnum frá Íslenskum
orkurannsóknum. Rannsóknin er enn fremur unnin í samstarfi við vísindamenn í
Frakklandi, Bandaríkjunum, Bretlandi, Portúgal og Japan.

Nature Communications er virtasta tímarit Nature
Research tímaritasamstæðunnar sem birt er í opnum aðgangi. Greinina má lesa hér.