Spurt og svarað um virkni á Reykjanesskaga

Haukur Hauksson 3.3.2021

Eru einhverjir fyrirboðar nýrra sprunguopnana, og þá hverjir?

Frá því að eldgos hófst síðla kvölds þann 19. mars 2021 í Geldingadölum austan Fagradalsfjalls, braut kvika sér leið til yfirborðs á nýjum stöðum yfir kvikuganginum, í svo til beinni línu norðaustur af upphaflegum gosstað 2021.

Frá því að hrinan sem hófst, 4. júlí 2023, hafa um 4700 jarðskjálftar mælst á svæðinu milli Fagradalsfjalls og Keilis. Hrinan nú er talin vera vegna nýs kvikuinnskots á milli Fagradalsfjalls og Keilis.

Svo vel vill til, að á austanverðum Reykjanesskaga er nú þétt net jarðskjálftamæla, og senda þeir margir hverjir gögn í rauntíma til Veðurstofu Íslands. Gagnastreymið er notað til þess að nema og staðsetja jarðskjálfta, en einnig til þess að fylgjast grannt með jarðsuði á hverjum mæli fyrir sig.

Jarðsuð hefur verið skilgreint sem órói af völdum vinds, brims eða umferðar. Orðið órói er einnig notað yfir samfelldan titring í jörð og getur uppruninn verið af ýmsum toga, t.d. hlaupórói sem tengdur er kvikuumbrotum neðanjarðar, gosórói í tengslum við eldgos, og loks vatnsrennsli og flóð af ýmsu tagi, m.a. jökulhlaup. Jarðskjálftar koma fram sem stakir toppar. Dæmigert óróalínurit sýnir mínútu meðaltal lóðréttrar hreyfingar skjálftamælis, teiknað upp sem fall af tíma, og táknar lóðrétti kvarðinn breytingu á útslagi.  Hreyfingin er síuð fyrir mismunandi tíðnisvið (Hz) og þannig teiknuð upp sem rauð (0,5-1 Hz), græn (1-2 Hz) og blá (2-4 Hz) lína.

Mismunandi er á hvaða tíðnisviði hver tegund óróa sést best, en vel má greina styrk eldgossins austan Fagradalsfjalls á tíðnisviðinu frá 1 upp í 4 Hz (græn og blá lína). Þetta sést best á nærliggjandi skjálftamælum, einkum og sér í lagi á skjálftamælunum FAF austan Fagradalsfjalls og ISS við Ísólfsskála, sem ÍSOR rekur í samstarfi við Tékknesku vísindaakademíuna í Prag, en báðir eru þeir í um 3 km fjarlægð frá gosstað.

Í síðasta eldgosi við Fagradalsfjall var það staðfest, að styrkur óróans á tíðnisviðinu 1-4 Hz hefur fallið í um klukkustund, eða lengur, áður en nýjar gossprungur opnast, eins og dæmi er um á meðfylgjandi myndum af falli óróans að morgni dags þann 13. apríl 2021 á skjálftamælunum FAF og ISS (rauð ör á mynd). Styrkur óróans hefur fallið með þessum hætti fyrir allar nýjar sprunguopnanir, og virðist þetta merki því vera helsti fyrirboðinn.

En hvað er að gerast þegar styrkur óróans fellur svo skyndilega? Getur verið að þrýstingur falli í kvikuganginum þegar hann þenst út, og kvikustreymi minnki upp um gömlu gígana að einhverju marki, áður en kvikan leitar nýrra leiða til yfirborðs? Líklegt er talið að óróafallið standi í sambandi við gliðnun og opnun á sprungum til yfirborðs yfir kvikuganginum, en í sumum tilfellum nær kvikan upp til yfirborðs, en ekki alltaf. Vísindamenn reyna nú sitt besta til þess að útskýra þessa hegðun. Einnig eru dæmi þess að óróinn hafi fallið án nýrra sprunguopnana.

Annað dæmi um mögulega fyrirboða nýrra sprunguopnana eru grunnir jarðskjálftar af lægri tíðni sem hafa orðið fyrir flestar nýrra sprunguopnana til yfirborðs. Þessir lágtíðniskjálftar eru ekki eins skýr fyrirboði og fallið í óróanum, en fyrirboði þó og er því fylgst vel með hvoru tveggja.

Eitt af því sem þó er vitað um kvikuganginn, er að þrýstingur í honum hefur ekki breyst síðan eldgosið hófst. Það má sjá bæði út frá GPS-mælingum á mælipunktum í kringum gossvæðið, sem og gervitunglamyndum. Það þýðir að innflæði inn í kvikuganginn af 15-20 km dýpi er jafnt því magni sem upp úr honum leitar til yfirborðs.

Er gossvæðið hættulegt?

Svæðið er mjög varasamt og gosstöðvar geta breyst án fyrirvara og sett fólk í hættu.

Í síðustu tveimur gosum við Fagradalsfjall gaus á tiltölulega litlu svæði og hraunflæðið ölli ekki miklu tjóni. Í þeirri hrinu sem nú gengur yfir eru vísbendingar um að ef til eldgoss kæmi er líklegast að kvika komi upp norður af eldri gosstöðvum í kvikuinnskoti sem liggur norður frá Fagradalsfjalli að Keili. Engin gosaska mældist í fyrri gosum og ekki er talið að gasmengun muni valda óþægindum nema næst gosstöðvunum. Algengar kvikugastegundir sem losna eru t.d. CO₂ og SO₂ og styrkur þeirra mestur næst upptökum. 

Ef kæmi til eldgoss við Keili yrði það að svipuðum toga og eldgosið við Fagradalsfjall. Svæðið er vel vaktað og er utan alfaraleiðar en vinsælt útivistarsvæði. Á þessu stigi er fólki ráðlagt að vera ekki á ferðinni í nágrenni vil Keili.

Mikið er um lægðir þar sem gas gæti leynst og verið hættulegt fólki. Þá geta líka verið gastegundir sem ryðja burt súrefni. Veðurstofan gefur út spá um líkur á gasmengun við jörð en Umhverfisstofnun sér um að vakta loftgæði í byggð. Bendum einnig á upplýsingar á síðu Almannavarna

Hér er að finna ítarlegan texta og umfjöllun um gaslosun sem á sér stað í eldgosum og gasmengun sem getur komið í kjölfarið.

Gosstöðvar eru HÆTTUSVÆÐI og fólki er ráðlagt að vera alls ekki á ferðinni þar nálægt.

Hversu lengi getur eldgosið staðið?

Á Reykjanesskaga sýna bylgjubrotsmælingar að jarðskorpan er að jafnaði um 15 km þykk, og neðan við jarðskorpuna tekur möttullinn við. Með jarðeðlisfræðilegum mælingum má greina merki kviku eða kvikuhólfa í jarðskorpunni, en á Reykjanesskaga finnast engin merki um slíkt, hvorki kviku né kvikuhólf. Því má búast við að kvika sem upp kemur í eldgosum á Reykjanesskaga komi beint neðan úr möttli.

Efnagreiningar Jarðvísindastofnunar Háskóla Íslands á nýja hrauninu í Geldingadölum staðfestu að svo var, þ.e. að kvikan sem upp kemur sé frumstæð og komi beint úr möttli af 15-17 km dýpi. Kvikuflæðið í Geldingadölum í fyrsta gosinu var um 5 m³/s og breyttist flæðið lítið frá því að eldgosið hófst.

Á óróagrafi frá skjálftamælinum FAF, sem er austan við Fagradalsfjall í um 2,5 km fjarlægð frá gossprungunni, má greina styrk eldgossins fyrstu dagana (blá lína). Samkvæmt óróanum dvínaði styrkur eldgossins síst fyrstu dagana, heldur jókst hann jafnt. Þessum athugunum á óróa ber vel saman við aðrar athuganir, t.d. myndum frá gervitunglum.

En hversu lengi getur eldgosið staðið?  Fyrst og fremst er það því magn kviku efst í möttli sem ræður því hversu mikið efni berst til yfirborðs. Dæmi eru til um dyngjugos á Reykjanesskaga sem vafalítið stóðu árum saman og framleiddu mikið hraun, s.s. Þráinsskjöldur, Sandfellshæð og Heiðin há sem eru stærstu dyngjurnar, og ætla má að þá hafi sömuleiðis myndast bein tenging frá kviku í möttli til yfirborðs miðað við efnagreiningar. Fleiri dæmi eru til um eldgos þar sem ekki var vitað um kvikuhólf í skorpunni og stóðu lengi yfir, eins og t.d. Surtseyjargosið frá 1963 til 1967.

Erfitt er að fullyrða um hversu lengi eldgos á þessum stað standa lengi, en  líklegast er að ef til goss komi nú þá muni það haga sér á svipaðan máta og fyrri gosin tvö á þessum slóðum.

Hvers konar eldgos verða á Reykjanesskaga og eru þau hættuleg?

Eldgosið núna er innan eldstöðvakerfis sem kennt er við Krýsuvíkur-Trölladyngju svæðið og er staðsett á Reykjanesgosbeltinu. Sagt er að það sé virkt á nútíma, sem nær yfir síðustu 8000 ár, sem er jú langur tími í lífi Suðurnesjamanna. Tvö eldgos urðu í síðustu goslotu kerfisins, sem var á 12. öld, og liðu 37 ár á milli þeirra. Hraun þessara gosa runnu til sjávar bæði norðan- og sunnanmegin á Reykjanesskaganum.

Algengustu gos þar eru svokölluð basísk flæðigos sem mynda nokkra tugi ferkílómetra af hrauni og lítilsháttar gjóskulög. Tíðni eldgosa síðastliðin 3000 ár er eitt gos á 750 ára fresti.

Þau eldgos sem verða á þessu svæði eru nokkuð „róleg” gos en þeim fylgja ekki miklar sprengingar eins og sést í gosum undir jökli. Hraunflæðið getur orðið töluvert en hraðinn á því í jöðrum hrauntungunnar er að öllu jöfnu ekki miklu meiri en gönguhraði fólks. Líklegt er að eldgosi á Reykjanesi myndi fylgja gasmengun, en hún yrði að öllum líkindum í mun minni mæli en t.d. í Holuhraunsgosinu (sjá nánar spurningu um gasmengun).

Hægt er að lesa nánar um eldvirkni á Reykjanesskaga á eldfjallavefsjánni www.islenskeldfjoll.is

Hvað er kvikuinnskot? 

Kvikuinnskot myndast undir eldstöðvarkerfum þegar kvika streymir upp af miklu dýpi og brýtur sér leið inn í jarðskorpuna. Innskot geta verið mismunandi í laginu eða haft mismunandi stefnu á jarðlögin og bera mismunandi nöfn eftir því. Algengustu gerðir innskota eru gangar, sem eru lóðréttir og stefna þvert á jarðskorpuna, og syllur, sem eru innskot sem hafa troðið sér lárétt inn á milli annara laga í jarðskorpunni. Algengast er að kvikuinnskot stoppi á dýpi í jarðskorpunni og storkni þar, en í sumum tilvikum geta þau náð til yfirborðs og orðið þannig farvegur fyrir eldgos. 

Í byrjun árs 2020 þegar jarðhræringar hófust á Reykjanesskaga, nánar tiltekið í nágrenni við Grindavík og Þorbjörn, er talið að syllur hafi brotið sér leið inn á milli laga í jarðskorpunni undir svæðinu vestan við Þorbjörn. Líkanreikningar í tengslum við atburðina við Fagradalsfjall og Keili, sem hófust 24. Febrúar 2021, gera hinsvegar ráð fyrir því að líklegast sé að kvikugangur sé að brjóta sér leið lóðrétt inn í jarðskorpuna undir svæðinu. 

Mynd: Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands (Magnús Tumi Guðmundsson)

Hvað er óróapúls?

Þegar jarðskjálftar í hrinu verða það tíðir að virknin verður samfelld röð af skjálftum þá kallast það órói eða óróapúls ef það er tímabundið. Slíkt skjálftamynstur getur gefið til kynna hreyfingar kviku undir jarðskorpunni sem gæti skyndilega brotið sér leið upp á yfirborðið. Því er ekki hægt að útiloka að gos kunni að vera yfirvofandi þegar óróapúls mælist, þótt sá möguleiki sé oftast einnig fyrir hendi að slíkar hrinur dvíni og hætti án þess að til eldgoss komi. Það er oft fín lína að greina á milli mikillar smáskjálftavirkni og óróa sem bendir til upphaf eldgoss. Á myndinni hér að neðan sést óróapúls sem hófst kl. 14.20, 3. mars. Púlsinn dvínaði nokkuð eftir um tvær klukkustundir, en óróamerki greindist fram yfir miðnætti þann dag.

Hversu vel þola byggingar á Íslandi jarðskjálfta?

Það eru strangar reglugerðir í gildi um húsbyggingar á Íslandi og er jarðskjálftahönnun þeirra skv. evrópskum jarðskjálftastaðli sem tekur sérstaklega tillit til jarðskjálftahættu á Íslandi. Fólk á því að geta verið öruggt í húsum sínum hér á landi þótt snarpir jarðskjálftar verði, jafnvel þótt þeir verði margir. Það er í samræmi við reynsluna af síðustu sterku Suðurlandsskjálftunum þar sem hús almennt séð stóðu af sér verulega áraun á burðarvirki en jafnframt að mesta hættan var vegna lausamuna. Ráðlegt er því að huga að lausamunum í nærumhverfi sínu en einnig að fylgjast með breytingum t.d. ef vart verður við smásprungur í veggjum og hvort þær breytist samfara jarðskjálftavirkni. Hér er hægt að lesa um varnir og viðbúnað vegna jarðskjálfta á vef almannavarna.

Hvað eru gikkskjálftar?

Þegar kvika flæðir inn í jarðlög og myndar kvikugang, líkt og nú á sér stað á svæðinu milli Keilis og Fagradalsfjall, myndast þrýstingu í jarðskorpunni. Það skapar spennu austan og vestan megin við kvikuganginn. Sú spenna losnar í skjálftum og er þá um að ræða svokallaða „gikkskjálfta“ sem eru merki um spennulosun en tákna ekki að kvika sé á hreyfingu á þeim svæðum sem þeir mælast. Á kortinu hér að neðan ná skyggðu fletirnir yfir þau svæði þar sem þessir gikkskjálftar hafa helst verið að mælast.

Í virkninni við Þorbjörn fyrir tæpu ári var talað um landris í tengslum við mögulegar kvikuhreyfingar, en núna er ekki talað um slíkt. Hvers vegna ekki?

Þegar kvikuinnskot troða sér inn í jarðskorpuna valda þau breytingu eða aflögun á yfirborði. Aflögunin tekur á sig mismunandi mynd eftir lögun og stefnu kvikuinnskotsins. Þannig veldur sylla landrisi á yfirborðinu, eins og talað var um þegar innskotavirknin hófst í nágrenni Þorbjarnar. Gangar leiða til annars konar aflögunar og valda þannig landsigi beint fyrir ofan sig en landrisi til hliðar. Það útskýrir hvers vegna eingöngu var talað um landris í tengslum við atburðina í kringum Þorbjörn, en það hugtak er ekki jafn áberandi í umræðunni í tengslum við kvikuinnskot undir svæðinu við Fagradalsfjall og Keili. Hafa verður þó í huga að atburðunum við Fagradalsfjall og Keili hefur fylgt mun meiri jarðskjálftavirkni sem einnig veldur færslum á yfirborði og eykur því enn á flækjustigið á aflögun vegna atburðana.

Halda jarðskjálftar áfram ef það byrjar að gjósa? 

Þegar kvikuinnskot er að brjóta sér leið inn í jarðskorpuna losnar spenna í berginu í kring og veldur jarðskjálftum. Þrýstingur sem kvikuinnskotið veldur í jarðskorpunni getur líka framkallað svokallaða gikkskjálfta sitt hvorum megin við kvikuinnskotið vegna spennubreytinga þar. Ef innskotið myndi ná upp á yfirborð í eldgosi verður þrýstiléttir í jarðskorpunni þegar innskotið hættir að troða sér þar inn og þannig líklegt að skjálftavirkni muni minnka.  

Hvernig eru jarðhræringar á Reykjanesi vaktaðar?

Veðurstofan er með sólarhringsvakt sem fylgist með jarðhræringum á landinu með rauntímavöktun á skjálftavirkni og ýmsum öðrum mælingum. Ef skyndilegar breytingar verða á virkninni láta vakthafandi náttúruvársérfræðingar vakt Almannavarna vita og gripið er til aðgerða ef þurfa þykir.

Elísabet Pálmadóttir er ein þeirra náttúruvársérfræðinga sem skiptast á að vakta náttúru landsins allan sólarhringinn. Fyrir aftan hana má sjá dæmi um hvernig þeir skjálftar sem berast í hús birtast vaktinni. Myndin af Elísabetu var tekin í gær, klukkan 9.44, en þá sjást á skjánum skjálftar sem mældust um kl. 9.32 og voru á bilinu 1,5-2,5 að stærð. (Ljósmynd: Veðurstofan/Einar Bessi Gestsson)

Samhliða aukinni jarðskjálftavirkni á Reykjanesi hefur Veðurstofan fjölgað mælitækjum á svæðinu til að fá skýrari mynd af framvindu mála. Meðal annars hefur GPS mælum og skjálftamælum verið fjölgað og drónamyndir eru teknar af yfirborði svæðisins til að meta hvort merki sjáist um færslur eða sprungumyndanir.