24. nóvember 2017

Kjarni röksemdafærslunnar um eldsumbrot í Öræfajökli

Eftirfarandi texti er tekinn saman til nánari útskýringar á röksemdafærslunni í grein Ólafs G. Flóvenz hér á vefsíðu ÍSOR (23.11.2017) um eldsumbrot í Öræfajökli:

  1. Það fylgja ekki meiriháttar háhitakerfi stóru eldfjöllunum sem rísa hátt upp yfir umhverfi sitt. Meiriháttar jarðhitakerfi er hvorki að finna í eldfjöllunum sjálfum eða á láglendinu í næsta nágrenni þeirra. Það er heldur ekki að finna nein merki um verulega hækkaðan hitastigul sem gefur til kynna nánd við slíkt kerfi. Þetta á við um Öræfajökul, Eyjafjallajökul, Snæfell, Snæfellsjökul, Heklu og Tindfjallajökul. Líklega eru Vestmannaeyjar forstig að myndun slíks eldfjalls sem á næstu hundurðum þúsunda ára gæti byggst upp sem 1000-1500 m hátt fjall.

  2. Af þessu má draga þá ályktun að ekki sé að finna kvikuhólf eða umtalsvert magn kólnandi innskota grunnt undir þessum eldfjöllum sem gætu verið varmagjafi háhitasvæðis. Þá má spyrja hvað er átt við með „grunnt“. Því er til að svara að slík kvikuhólf eða innskot hljóta að vera það djúpt að hringrás grunnvatns nær ekki þangað niður. Það leiðir aftur af sér spurninguna um hve djúpt hringrás vatnsins getur náð. Það er svo sem ekki vitað með vissu en yfirleitt eru 5-6 km að hámarki niður á svokallað lag 3 í jarðskorpu Íslands sem er mjög þétt og lítt vatnsgengt. Þá er einnig ólíklegt að hringrás vatns nái niður fyrir mörk deigrar og brotgjarnrar jarðskorpu sem tekur við þegar hiti í jörðunni hefur náð 500-700°C hita. Það gerist á 6-15 km dýpi víðast hvar á landinu, grynnst í gosbeltunum. Venjulegir jarðskjálftar verða eingöngu í brotgjörnu skorpunni en ekki í hinni deigu.

  3. Af lið 1 má einnig álykta að sú staðreynd að þessi eldfjöll rísa hátt yfir umhverfi sitt sýni að mestöll kvikan hefur borist djúpt úr jörðu og alla leið til yfirborðs í stað þess að sitja eftir sem innskot grunnt undir fjöllunum eða fæða grunnstætt kvikuhólf eins og eru undir Kröflu og ætla má að séu undir Kötlu og Öskju svo dæmi séu nefnd. Kvikuhólf þeirra liggja því djúpt, væntanlega neðan 5-6 km dýpis.

  4. Undanfarna mánuði hefur verið vaxandi jarðskjálftavirkni undir Öræfajökli jafnframt því sem land hefur risið á þessum slóðum. Dýptardreifing jarðskjálftanna virðist vera allmikil eða nánast frá yfirborði niður á um 12 km dýpi. Þetta er algeng hegðun eldstöðva sem gæti stafað af kvikuhreyfingum en gæti þó átt sér aðrar skýringar.

  5. Öræfajökull er úr ungu gosbergi, blöndu af móbergi og hriplekum hraunlögum. Því er þess að vænta að mjög djúpt sé á vatnsborð undir eldstöðinni, trúlega á annað þúsund metrar. Af því leiðir að útilokað er að jarðhitavatn nái til yfirborðs í toppi fjallsins; það kæmi út um hlíðar þess ef það væri fyrir hendi. Ef það væri sjóðandi háhitakerfi undir fjallinu myndu gufur frá því leita upp að toppi fjallsins. Engar vísbendingar eru um að gufuútstreymi hafi verið í fjallinu. Af þessu og lið 2 leiðir að nær útilokað er að háhitakerfi sé til staðar í efstu 4-5 km jarðar undir Öræfajökli.

  6. Nú hefur komið í ljós að sigketill hefur myndast í jökulísnum á toppi Öræfajökuls. Það þýðir að bráðnun á sér stað undir 400-500 m þykkum ísnum sem veldur því að sigketill myndast á yfirborði. Til þess að bræða ísinn þarf varmagjafa og þar koma bara tveir kostir til greina. Annað hvort hefur kvikuinnskot komist alveg upp að botni jökulíssins og bræðir hann eða gufa frá nýju háhitakerfi streymir þarna upp og veldur bráðinni. Seinni möguleikinn er mun líklegri.

  7. Hægt er að setja mörk á það hve mikla orku hefur þurft til að ísbræðslunnar. Áætla má að varmaaflið liggi á bilinu 150-9.000 MW eftir því hve lengi bræðslan hefur verið í gangi og hvort vatnið sem bráðnar berst jafnóðum í burtu og niður í berggrunninn. Þessi mörk eru mjög víð en ef fylgst verður með því hve hratt ketillinn sígur má meta bræðslutímann og aflið betur. Miðað við að allt vatnið fari í burtu jafnóðum og bræðslan hafi átt sér stað á einum mánuði fæst að varmaaflið verður að nema um 900 MW. Það jafngildir því að um 300 kg/s af 250°C heitri gufu hafi streymt upp að botni sigketilsins í einn mánuð. Af þessu leiðir að mjög öflugur varmagjafi hefur orðið til á stuttum tíma það grunnt undir fjallinu að grunnvatn á greiðan aðgang að honum.

  8. Sett hefur verið fram sú skýring á ísbræðslunni að sprungur kynnu að hafa opnast niður í undirliggjandi jarðhitakerfi sem hleypi jarðhitavökva eða gufu upp á jökulbotninn og bræði ísinn. Þessi skýring stenst ekki af þeirri einföldu ástæðu að nær útilokað er að slíkt jarðhitakerfi sé til staðar grunnt undir Öræfajökli. 

  9. Jafnöflugur varmagjafi og bráðnunin ber vott um getur ekki átt sér aðra skýringu en að kvika hafi borist djúpt úr jörðu og upp undir yfirborð í toppgíg eldfjallsins.

  10. Hversu hátt upp undir Öræfajökul kvikan hefur náð er erfitt að segja en úr því að bráðnunin er þetta hröð hlýtur að hafa skapast mikill snertiflötur milli kvikunnar og grunnvatnsins til að fá allt þetta varmaafl úr kvikuinnskotinu. Ekki er ólíklegt að kvikuinnskotið hafi náð vel upp fyrir grunnvatnsborð í fjallinu, hugsanlega langleiðina upp. Ef innskotið væri ekki grunnt þá má búast við að gufan missi talsverðan varma á leið sinni að ísnum. Vel má hugsa sér að bráðnunin hafi farið hægt af stað en eftir því sem hún jókst hafi sífellt meira bræðsluvatn hripað niður að kvikuinnskotinu og aukið varmanámið, meiri gufa myndast og bræðsluhraðinn aukist. Það fer því eftir stærð kvikuinnskotsins hversu lengi bráðnunin helst.

  11. Allt þetta hnígur að því að það séu nú þegar eldsumbrot í gangi í Öræfajökli. Kvikuinnskot hefur myndast og skotist upp langleiðina að yfirborði. Það segir hins vegar ekkert um framhaldið, þetta gæti hafa verið einstakur atburður sem er um garð genginn eða upphaf að einhverju meira. Um það getur enginn fullyrt og því síður hvort hugsanlegt gos yrði lítið eða mikið.

 

Ólafur G. Flóvenz