Eldstöðvakerfi í Bárðarbungu

Martin Gasser
Meðhöfundar: Christa Maria Feucht, Þorvaldur Þórðarson, Arna Silja Jóhannesdóttir, Sigurður Max Jónsson

Hvað er eldstöðvakerfi?

Eldvirkni á Íslandi takmarkast ekki við megineldstöðvar (þ.e. eldfjöll). Í Kröflueldum, 1975–1984, kom í ljós að eldsumbrot verða oft í sprungusveim sem teygir sig út frá megineldstöðinni í stefnu gosbeltisins. George P. L. Walker og samstarfsmenn hans komust að svipaðri niðurstöðu í rannsóknum sínum á jarðlagastafla Austurlands en í staðinn fyrir sprungusveim sáu þeir sveim bergganga teygja sig út frá kulnuðum megineldstöðvum. Eldstöðvakerfi Íslands eru samsett úr megineldstöð og sprungusveim, stundum einungis megineldstöð eða sprungusveim. Á Íslandi eru 30 virk eldstöðvakerfi (mynd 1). Megineldstöð kerfisins er að jafnaði eldfjall með toppgíg eða öskju sem endurspeglar tilvist kvikuhólfs grunnt í jarðskorpunni (þ.e. á 2–6 km dýpi). Í kvikuhólfið safnast oft fyrir súr og ísúr kvika. Ísúr kvika myndast gjarnan við blöndun á súrri kviku, sem var fyrir í grunnstæðu kvikuhólfinu, og basískri kviku sem kemur frá djúpstæðari kvikuþró.

Virk eldstöðvakerfi á Íslandi. Rautt: megineldstöð. Gult: askja. Ólífugrænt: sprungusveimur. Grænt: Bárðarbungukerfið. Breytt eftir Thordarson & Höskuldsson, 2002.

Sprungusveimurinn er af sumum talinn vera yfirborðsmyndun sem endurspeglar tilvist ílangrar kvikuþróar í neðri hluta skorpunnar (þ.e. á meira en 10 km dýpi) og liggur að jafnaði eftir sömu stefnu og ás gosbeltisins. Þar myndast basísk kvika sem rís upp í jarðskorpuna þegar sprungur opnast vegna gliðnunar (mynd 4). Í eldsumbrotum getur allt kerfið orðið virkt og þá getur gosið samtímis í megineldstöðinni og úti á sprungusveimnum. Hins vegar er oft ekki ljóst hvaða eldstöðvakerfi tilteknir sprungusveimar tilheyra. Stundum geta sprungur tilheyrt fleiri en einu eldstöðvakerfi. Dæmi um slíkt er Gjálpargosið 1996 sem gaus úr sprungu Bárðarbungukerfis en kvikan tilheyrði eldstöðvakerfi Grímsvatna.

Bárðarbungu – Veiðivatnakerfið
Bárðabungukerfið, stundum líka nefnt Bárðar­bungu – Veiðivatnakerfið, liggur á milli Norður- og Austurgosbeltisins og þess vegna þvert yfirmiðju möttulstróksins undir Íslandi. Kerfið er eitt það stærsta á landinu og nær frá Dyngju­fjöllum ytri í norðri, um Dyngjuháls, undir Vatnajökul norðvestanverðan og um Veiðivötn, suður í Torfajökulssvæðið. Það mælist 180–190 km langt og 15–30 km breitt. Það inniheldur tvær megineldstöðvar, Bárðarbungu og Hamarinn, sem liggja undir norðvestanverðum Vatnajökli. Bárð­arbungukerfið er fjórða virkasta eldstöðvakerfiÍslands, eftir Grímsvötnum, Kötlu og Heklu (e.g. Thordarson and Larsen 2007; Thordarson and Höskuldsson, 2008).

Eldgos hafa verið að minnsta kosti 27 talsins í Bárðarbungukerfinu á sögulegum tíma og líklegt að allmörg þeirra hafi verið undir jökli (tafla 1). Jökulhlaup, sem fylgdu eldvirkninni, runnu til suðvesturs, vesturs og norðausturs og ef til vill suður um Grímsvötn. Nokkur dæmi um jökul­hlaup eru: hlaupvatn sem rann um Tungnaá 1766, til Vonarskarðs í Skjálfandafljót 1902 og um Dyngjuháls í Jökulsá á Fjöllum á árunum 1711–1729 og 1902.

Tölvugerð ratsjármynd af botni Vatnajökuls, bláa línan er útlína jökulsins. Askjan í Bárðarbungu er vel sýnilega holan ofarlega til vinstri. Mesta þvermál öskjunnar er 13 km og er hún um 700 m djúp. Mynd úr bókinni „Jöklar á Íslandi“ eftir Helga Björnsson, 2009. Birt með leyfi höfundar.

Söguleg hraun og gossprungur á Bárðarbungukerfinu. Græna línan afmarkar sprungusveim Bárðarbungukerfisins. Gossprungan í Vatnaöldum frá árinu 870 náði inn í og í gegnum Torfajökulsmegineldstöðina og gaus þar súr gjóska sem myndar ljósa hluta tvílita „landnámslagsins“. Einnig teygði gossprunga Veiðivatnagossins frá 1477 sig inn í Torfajökulskerfið og myndaði þar meðal annars sprengigíginn Ljótapoll. Gjálpargosið 1996 var Grímsvatnagos en gosið kom í lok langrar jarðskjálftahrinu í Bárðarbungu. (Teiknað af Martin Gasser eftir korti Árna Hjartarsonar og Kristjáns Sæmundssonar, 2014).

Helsta forsögulega eldvirknin var myndun Trölladyngju skömmu eftir ísöld, Bárðardalshraun sem rann fyrir u.þ.b. 9000 árum og Þjórsárhraunið mikla sem er í kringum 8600 ára gamalt, um það bil 120 km langt og meðal stærstu hrauna í heiminum. Tvö stærstu sprengigos Bárðarbungukerfisins á sögulegum tíma eru Vatnaöldu- og Veiðivatnagos. Gjóskan úr Vatnaöldum lagðist víða um land og myndaði hið svokallaða „landnámslag“ (um 870). Gosið í Veiðivötnum árið 1477 dreifði gjósku yfir um það bil helming landsins. Til dæmis á Egilsstöðum féllu 3 cm af gjósku. Þessi tvö gos eru dæmi um svokölluð tætigos, það er basaltísk sprungugos sem mynda gjósku þegar kvika kemst í snertingu við grunnvatn. Báðar gossprungurnar náðu inn í Torfajökulsmegineldstöðina sem fyrir bragðið gaus súrri gjósku og hrauni. Vel þekkt hraun, sem mynduðust á Bárðarbungukerfinu á sögulegum tíma (mynd 3), eru Frambruni (líklega á 13. öld), Tröllahraun (1862– 1864) og Nornahraun sem gaus upp í gegnum Holuhraun I á tímabilinu frá 29. ágúst 2014 til 27. febrúar 2015. Merkilegt þykir að gosið hafi úr sömu sprungu og gerði árið 1797. Gossprungan er nyrsti hlutinn af línulegu kerfi sem afmarkast af öflugri jarðskjálftahrinu á tímabilinu 16. til 29. ágúst 2014. Um gossprunguna varð gliðnun upp á nokkra metra sem myndaði sigdæld í gegnum Holuhraun, norðan við jaðar Dyngjujökuls.Öskjubotn Bárðarbungu, sem er í 40 km fjarlægð frá gossprungunni, seig um 70 metra á þeim tíma sem gosið stóð yfir. Steinda- og efnasamsetning Nornahrauns bendir til þess að kvikan, sem kom upp í gosinu, hafi komið djúpt að og því líklegra að hún hafi komið beint upp úr kvikuþró frekar en grunnstæðu kvikuhólfi undir Bárðarbungu. Gosinu 2014–2015 er lokið en óljóst er hvortekki fer að gjósa aftur á næstunni. Í fjarlægri framtíð má búast við frekari hamförum og stórgosum hjá Bárðarbungu og kerfinu hennar.

Skýringarmynd sem sýnir grunneiningar íslensks eldstöðvakerfis. Megineldstöð er merki fyrir kvikuhólf grunnt í jarðskorpunni. Hún getur verið með eina, fleiri eða enga öskju. Kvikuþró eru ílöng svæði á botni jarðskorpunnar þar sem kvika ættuð úr möttlinum (eða íslenska möttulstróknum) safnast fyrir. Nr. 1–5 sýna kvikuinnskot inn í sprungu (berggangur): (1–2) opnun sprungunnar út frá megineldstöðinni, (3) kvikan hefur náð upp í kvikuhólf (4)sem getur hitnað og gosið upp aðalgosrás megineldstöðvarinnar. (5) Sprungan nær yfirborðinu í talsverðri fjarlægð frá megineldstöðinni, kvika rís í gegn, upp úr kvikuþrónni og gýs sem sprungugos. Ef kvikan nær ekki yfirborði jarðar storknar hún sem berggangur í jarðskorpunni. Móbergshnjúkar myndast með sprungugosi undir jökli. Dyngjaá uppruna sinn í sprungugosi sem hefur dregist saman í eina hringlaga kvikurás. Móbergsstapar myndast á svipaðan hátt og dyngjugos, nema undir jökli, sem takmarkar útbreiðslu hraunanna. Handteiknað af Martin Gasser eftir Thordarson og Höskuldsson, 2002.

Hér er hægt að sækja PDF skjal með yfirliti um eldgos í Bárðarbungukerfiyfirliti um eldgos í Bárðarbungukerfi

Nornahraunsgosið í Holuhrauni, 27. október 2014. Loftmynd, séð til austurs. Snæfell í baksýn, Dyngjujökull til hægri. Ljósmynd: Egill Aðalsteinsson. Birt með leyfi höfundar.

Heimildaskrá 

Ari Trausti Guðmundsson, 1986. Eldgos á Dyngjuhálsi á 18. öld. Nátt­úrufræðingurinn 56, 1. hefti.
Ari Trausti Guðmundsson, 2001. Íslenskar eldstöðvar. Alfræði Vöku-Helgafells. ISBN 9979-2-1596-8.

Árni Hjartarson, 1988. Þjórsárhraunið mikla – stærsta nútímahraun jarðar. Náttúrufræðingurinn 58, 1. hefti.
Árni Hjartarson og Kristján Sæmundsson, 2014. Jarðfræðikort Íslands. Árni Hjartarson 2004. Hraunin í Bárðardal. Náttúrufræðingurinn 72, 155–163.
Árni Hjartarson 2011. Víðáttumestu hraun Íslands. Náttúrufræðingurinn. 81, 37–49. 

Elsa G. Vilmundardóttir, Ágúst Guðmundsson og Snorri Páll Snorrason, 1985. Jarðfræði Búrfells og nágrennis. Náttúrufræðingurinn 54, 3.–4.
Elsa G. Vilmundardóttir, Freysteinn Sigurðsson, Guðrún Larsen og Ingi­björg Kaldal, 1990. Sigalda – Veiðivötn. Jarðfræðikort. Orkustofnun og Landsvirkjun. Reykjavík.

Freysteinn Sigmundsson o. fl., 2014. Segmented lateral dyke growth in a rifting event at Bárðarbunga volcanic system, Iceland. Nature doi:10.1038/nature14111.

Grönvold, K., Óskarsson, N., Johnsen, S.J., Clausen, H.B., Hammer, C.U., Bond, G. og Bard, E., 1995. Ash layers from Iceland in Greenland, GRIP ice core correlated with oceanic and land based sediments. Earth and Planetary Science Letters 135,149–155.

Guðmundur E. Sigvaldason, 1992. Recent hydrothermal explosion cra­ters in an old hyaloclastite flow, central Iceland. Journal of Volcanology and Geothermal Research 54, 53–63.

Guðrún Larsen, 1982. Gjóskulagatímatal Jökuldals. Eldur er í norðri. Reykjavík. 
Guðrún Larsen, 1984. Recent volcanic history of the Veiðivötn Fissure Swarm, South Iceland. An approach to a volcanic risk assessment. Journal of Volcanology and Geothermal resarch 22, 33–58.
Guðrún Larsen, 1988. Veiðivötn og Veiðivatnagos á 15. öld. Árbók Ferða­ félags Íslands, Vörður á vegi. Reykjavík. 
Guðrún Larsen, Magnús Tumi Guðmundsson og Helgi Björnsson, 1997. Gos í eldstöðvum undir Vatnajökli á sögulegum tíma: Vitnisburður gjóskulaga og ritaðra heimilda. Ágrip erinda. Ráðstefna Jarðfræða­félags Íslands, 22. febrúar 1997. Reykjavík.
Guðrún Larsen, Magnús Tumi Guðmundsson og Helgi Björnsson, 1998. Eight centuries of periodic volcanism at the center of the Iceland hotspot revealed by glacier tephrostratigraphy. Geology, vol. 26, nr. 10, bls. 943–946.
Gudrún Larsen, Thor Thordarson og Bergrún A. Óladottir, 2008. IAVCEI 2008. Conference Field Excursions, Excursion 7. Phreatomagmatism in the Eastern Volcanic Zone, August 23–25, 2008.

Guttormur Sigbjarnarson 1995. Norðan Vatnajökuls III. Eldstöðvar og hraun frá nútíma.Náttúrufræðingurinn 65, 199–212. 

Hartley, M.E., Thordarson, T. & Fitton, J.G., 2009. Melting and magmatism on the Askja volcanic system, North Iceland, during the 1875 eruptive episode. American Geophysical Union, Fall Meeting 2009, abstract #V51A-1660.

Haukur Jóhannesson og Kristján Sæmundsson, 1998. Jarðfræðikort af Íslandi. Höggun. Náttúrufræðistofnun Íslands, Reykjavík. 

Helgi Björnsson, 2009. Jöklar á Íslandi. Bókaútgáfan Opna, Reykjavík. ISBN 978-9935-10-004-7.

Ingi Þorleifur Bjarnason, 2015. The 1973–1996 Earthquake Sequence in Bárðarbunga Volcano. Seismic Activity leading up to Eruptions in the NW Vatnajökull Area. Vorráðstefna Jarðfræðafélags Íslands, 13. mars 2015, Reykjavík.

Júlíus Sólnes, Freysteinn Sigmundsson og Bjarni Bessason, 2013. Náttúruvá á Íslandi. Eldgos og jarðskjálftar. Viðlagatrygging Íslands/ Háskólaútgáfan 2013. Kaflinn Bárðarbunga. GuðrúnLarsen, Magnús Tumi Guðmundsson, Páll Einarsson og Þorvaldur Þórðarson, bls. 252–261.

Ólafur Jónsson, 1945. Ódáðahraun I. bls. 259. Akureyri 1945.

Olgeir Sigmarsson, Haraldur Karlsson og Guðrún Larsen, 2000. The 1996 and 1998 subglacial eruptions beneath the Vatnajökull ice sheet in Iceland: Contrasting geochemical and geophysical inferences on magma migration. Bulletin of Volcanology, 61, p. 468–476. 

Sigurður Þórarinsson og Guðmundur E. Sigvaldason, 1972. Tröllagígar og Tröllahraun 1862–1864. Jökull, 22.

Sigurður Þórarinsson, 1974. Sambúð lands og lýðs í ellefu aldir. Saga Íslands I. Hið íslenska bókmenntafélag, Reykjavík 29–97.
Sigurður Þórarinsson, 1976. Gjóskulög og gamlar rústir. Árbók Hins íslenzka fornleifafélags 1976, 5–38.

Sigurður Steinþórsson, 1977. Tephra Layers in a Drill Core from the Vatnajökull Ice Cap. Jökull 27.

Sigurjón Páll Ísaksson, 1985. Stórhlaup í Jökulsá á Fjöllum á fyrri hluta 18. aldar. Náttúrufræðingurinn 54, 3.–4. hefti. 

Thor Thordarson og Ármann Höskuldsson, 2002. Iceland (Classic Geo­logy in Europe), ISBN: 9781903544068.

Zielinski, G.A., Mayewski, P.A., Meeker, L.D., Grönvold, K., Germani, M.S, Whitlow, S., Twickler, M.S. og Taylor, K., 1998. Volcanic aerosol records and tephrochronology of the Summit, Greenland, ice cores. Journal of Geophysical research, 102 (C12), 26625–26640.

Þorvaldur Þórðarson og Guðrún Larsen, 2007. Volcanism in Iceland in historical time, Volcano types, eruption styles and eruptive history. Journal of Geodynamics 43, 118–152.