Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Möttullinn undir Reykjanesskaga er grein af Íslands-möttulstróknum (2. mynd). Nákvæm skoðun á 30 tímasettum sýnum úr 2021-hrauninu við Fagradalsfjall (3. mynd) sýnir að jarðmöttullinn undir Reykjanesskaga, sem hraunbráðin hefur bráðnað úr, er misleitur, að minnsta kosti á smáum skala, og sama á þá við um möttulstrókinn sjálfan. Bindeman o.fl. (2022)[1] túlka samsetningu hraunsýnanna 30 sem blöndur af nokkrum mismunandi þáttum hins misleita möttuls (3. mynd). Jafnframt sýnir 3. mynd (og margar aðrar myndir í grein Bindemans) að öll afbrigði 2021-hraunsins má finna í eldri hraunum á Reykjanesskaga (grátt „ský“ á 3. mynd).
Lengra svar
Eftirfarandi umræða er sprottin að mestu út frá grein Bindemans o.fl. (2022) um hraunið sem rann 2021 við Fagradalsfjall, en eins og fram kemur hér að neðan eru nöfn þessara fjarlægu staða sem nefnd er í spurningunni fremur pars pro toto (hluti fyrir heild, dæmigerður fulltrúi heildarinnar) fyrir kvikugerðir fremur en tilteknar eldstöðvar eða svæði.
Mynd 1 hér að neðan er frá 1974[2] og sýnir spönn utangarðsefnanna[3] fosfórs (sem oxíðs, P2O5) og kalíns (K2O) í lág-alkalí basalthraunum (þóleíti) sem fall af fjarlægð frá Kverkfjöllum. Þrjú ár voru þá liðin síðan kenningin um heita reiti og möttulstróka kom fram[4] og Kverkfjöll talin hugsanlegur miðpunktur heita reitsins. Framleiðni basaltkviku (km3 á milljón árum) breytist einnig með svipuðum hætti og hámarksstyrkur efnanna eftir gosbeltunum.[5]
Á „jarðeðlisfræðiárinu“ 1957–58 birtist í fyrsta sinn kort af hafsbotnum jarðar[6] með sléttum sínum, fjöllum og dölum, giljum og gljúfrum, sem fram að þessu höfðu verið að mestu óþekkt, einhvers konar terra incognita. Þarna sást Mið-Atlantshafshryggurinn og hryggjakerfið allt, neðansjávar eldfjöll og fjallshryggir. Óðara hófust miklar rannsóknir á hafsbotnum og úthafseyjum, bergsýni voru krökuð upp af hafsbotni[7] og bergtegundin MORB (Mid-Ocean Ridge Basalt) var skilgreind sem meginbergtegund hafsbotnanna og þar með mikilvægasta bergtegund jarðskorpunnar: „frumstætt þóleít“ snautt að uppleystu vatni (H2O < 0,4%) og utangarðsefnum, til dæmis K2O < 0,5%.
Upp úr 1970 krakaði hafrannsóknaskip frá Rhode Island háskóla (BNA) upp bergsýni eftir endilöngum Reykjaneshryggnum undir stjórn J-G Schilling[8] og Íslendingar héldu því verki áfram eftir rekbeltunum þvert yfir landið[9][10]
1. mynd. Styrkur K2O og P2O5 sem fall af fjarlægð (km) frá Kverkfjöllum. Hámarksgildi beggja efna og spönn gildanna lækka með fjarlægð frá Kverkfjöllum en lágmarksgildin (einkum kalín) haldast nokkuð stöðug. Efnagreiningar af Reykjaneshrygg eru frá J-G Schillings (sjá í tilvísanaskrá), aðrar gerðar á Raunvísindastofnun H.Í. Myndin sýnir að áhrifa möttulstróksins gætir a.m.k. 300 km suður frá Reykjanesi en til norðurs aðeins að Húsavíkur-misgenginu. WRS – vestra rekbelti; MIL – Mið-Ísland; NEZ – norðurrekbelti.
Schilling[11] túlkaði breytileikann eftir Reykjaneshrygg sem mismunandi blöndur af bráðum, annarsvegar úr möttulstróknum (hár styrkur utangarðsefna) og hinsvegar úr „venjulegum úthafsmöttli“ (MORB), Guðmundur & Sigurður[12] hins vegar sem afleiðingu áframhaldandi bráðnunar á sama efni (2. mynd).
2. mynd. – Hugsað snið gegnum helming efsta hluta rísandi möttulstróks þar sem flæðilínur sýna lárétt efnisstreymi til suðvesturs (hér) undir jarðskorpunni — á 1. mynd sést að sama ferli á sér stað til norðurs. Við þrýstilétti í hinu rísandi efni hefst hlutbráðnum í heitasta hluta stróksins og bráð með háan styrk utangarðsefna seytlar upp í átt til yfirborðsins. Bræðslumark efnisins lækkar með minkandi þrýstingi þannig að bráðnun heldur áfram svo lengi sem möttulefnið rís — talið er að MORB verði til við 30% bráðnun. Með þessum hætti minnkar styrkur utangarðsefna bæði í fasta efninu og bráðinni eftir því sem bráðnun fer fram. Utan möttulstróksins, þar sem möttulstreymi er lárétt, er það gliðnun skorpunnar sem veldur staðbundinni þrýstilækkun og bráðnun efnis sem þegar var orðið sneytt af utangarðsefnum.
Þótt almennt væri gengið út frá því á árdögum „nýju jarðfræðinnar“ að hvor hinna stóru eininga jarðmöttuls hafsvæðanna – úthafsmöttull og möttulstrókar – væri að efnasamsetningu nokkuð einsleitur, hafa frekari rannsóknir samfara stórstígum framförum í efnagreingatækni leitt í ljós að svo er ekki, og brátt fjölgaði basaltafbrigðum á hafsvæðunum: í stað MORB komu NMORB, EMORB og DMORB (N = normal, venjulegt; E = enriched, auðgað, D = depleted, sneytt)[13] auk þess sem OIB (ocean island basalt) einkennir margar úthafseyjar. Sem var að vonum því jarðmöttullinn á að baki miljarða ára langa sögu: Hitastreymi frá kjarna jarðar veldur ólgustraumum í möttlinum sem knýja landrek og valda þar með skorpumyndun, jarðskjálftum og eldvirkni. Þessi hringrás efnisins, myndun basaltskorpu á rekhryggjum og heitum reitum, og eyðing hennar á niðurstreymisbeltum hefur gengið svo lengi sem séð verður í jarðlögum.
Skorpuflekanna sem síga niður í möttulinn bíða margvísleg örlög, til dæmis að sökkva alla leið niður að mótum kjarna og möttuls á 2900 km dýpi eða að hrærast saman við möttulefni á leiðinni niður. Eðliseiginleikar hinna ýmsu bergmassa eru ólíkir: efna- og steindasamsetning, eðlismassi, seigja, þannig að blanda (hræringur) tveggja eða fleiri þeirra í jarðmöttlinum verður seint einsleit.[14] Bindeman o.fl.[15] ganga út frá því að í möttlinum undir Íslandi séu aðskildar linsur af ýmsu tagi og að mismunandi blöndur af hlutbráðum úr þeim megi finna í 2021-hrauninu (3. mynd).
3. mynd. Mismunandi möttulbráðum varpað á Nb/Zr – Zr/Y –graf. Lárétt brotin lína merkt Nb/Zr = 0,08 aðgreinir „auðgaðan“ (enriched) og „sneyddan“ (depleted) möttul. Eldri hraun á Reykjanesskaga (356 að tölu) mynda grátt ský; DIP – sneyddur Íslandsstrókur; D1 og D2 – tveir aðrir sneyddir möttulþættir. Samsetningu 30 sýna úr hrauni Fagradalsfjalls 2021 (litaðir ferningar) skýra Bindeman o.fl. sem 50/50 blöndur af auðguðum möttulþáttum (S og E) og tveimur sneyddum möttulþáttum. (E fyrir Eldgjá (= Katla) er nefndur „megin-basaltþátturinn“ og S (Snæfellsnes) „alkalíski þátturinn“).
Niðurstaðan er því sú að jarðmöttullinn er misleitur bæði í stórum skala og smáum, og basaltkvika sem birtist á yfirborði í eldgosi ber dám af því.
Tilvísanir:
^ IN Bindeman o.fl. 2022. Diverse mantle components with invariant oxygen isotopes in the 2021 Fagradalsfjall eruption, Iceland. Nature Communications 13: 3737. DOI: 10.1038/s41467-022-31348-7
^ Guðmundur E Sigvaldason & Sigurður Steinþórsson 1974. Chemistry of tholeiitic basalts from Iceland and their relation to the Kverkfjöll hot spot. Bls. 155–164 í Leó Kristjánsson (ritstj.): Geodynamics of Iceland and the North Atlantic Area. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht-Holland.
^ Utangarðsefni = frumefni (í bergbráð) sem við kristöllun passa ekki í kristalgrind þeirra steinda sem eru að myndast á hverjum tíma, verða utangarðs, þannig að styrkur þess í bráðinni vex. Kalín t.d. gengur ekki inn í ólivín, pyroxen eða magnetít í kólnandi basaltbráð, en hins vegar í feldspat. Við uppbráðnun bergs fara utangarðsefnin fyrst í bráðina.
^ WJ Morgan 1971. Convection plumes in the lower mantle. Nature 230: 42–43
^ Sveinn P. Jakobsson 1972. Chemistry and distribution pattern of Recent basaltic rocks in Iceland. Lithos 5: 365–386
^ Marie Tharp & Bruce Heezen við Lamont Geological Laboratory, Columbia University, New York birtu frumgerð hins alþekkta korts síns af hafsbotnunum árið 1957. Hið fullkomna fullgerða kort Heezen & Tharp kom svo út 1977.
^ CG Engel & EAJ Engel 1964. Basalts dredged from the northeastern Pacific Ocean. Science 146: 477.
^ J-G Schilling 1973. Iceland Mantle Plume: Geochemical Study of Reykjanes Ridge. Nature 242: 565–571.
^ Guðmundur E Sigvaldason & Sigurður Steinþórsson 1974.
^ CK Brooks & SP Jakobsson 1974. Petrochemistry of the volcanic rocks of the North Atlantic ridge system. Bls. 139–154 í: Leó Kristjánsson (ritstj.): Geodynamics of Iceland and the North Atlantic Area. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht-Holland.
Sigurður Steinþórsson. „Hvað getur það sagt okkur um möttulstrókinn undir Íslandi ef nýleg kvika á Reykjanesskaga líkist kviku úr Kötlu og Grímsvötnum?“ Vísindavefurinn, 18. mars 2024, sótt 21. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=86294.
Sigurður Steinþórsson. (2024, 18. mars). Hvað getur það sagt okkur um möttulstrókinn undir Íslandi ef nýleg kvika á Reykjanesskaga líkist kviku úr Kötlu og Grímsvötnum? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=86294
Sigurður Steinþórsson. „Hvað getur það sagt okkur um möttulstrókinn undir Íslandi ef nýleg kvika á Reykjanesskaga líkist kviku úr Kötlu og Grímsvötnum?“ Vísindavefurinn. 18. mar. 2024. Vefsíða. 21. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=86294>.