Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:17 • sest 16:10 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:40 • Sest 15:54 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 10:12 • Síðdegis: 22:46 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:46 • Síðdegis: 16:36 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

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!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi Hvernig verður hvítur vikur til í eldgosi eins og Heklugosinu 1970?

Flokkun:

21.11.2024
Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvernig verður hvítur vikur til í eldgosi eins og Heklugosinu 1970?

Sigurður Steinþórsson

Upprunalega spurningin hljóðaði svona:

Hekla gaus 1970 hvítum vikri sem lengi var hægt að sjá. Hvað gerir vikur hvítan og er enn hægt að sjá leifar af þessu?

Guðmundur E. Sigvaldason lýsir berg- og efnafræði gosefna svo í grein þeirra Sigurðar Þórarinssonar um Heklugosið 1970:[1] Gosefnunum má skipta í fernt, (1) framandsteina (xenoliths),[2] (2) súra [hvíta] gjósku, (3) basíska [svarta] gjósku og (4) hraun. Að rúmmáli til eru hraunin um 2/3 hlutar og basíska gjóskan 1/3 – framandsteinar og súr gjóska eru til samans aðeins brot úr prósenti.

1. mynd. Þann 5. maí 1970 hófst eldgos í Heklu sem stóð yfir í 2 mánuði eða til 5. júlí 1970.

Meginhluti gjóskunnar kom upp á fyrstu tveimur klukkustundum gossins; basíska hlutanum er best lýst sem mjög blöðróttum svörtum vikri, stórum froðukenndum klumpum næst eldstöðvunum en fjær sem sandi og dufti. Súra gjóskan kemur fram sem hvít vikurkorn í basísku gjóskunni og í einstaka tilvikum sem stærri molar af „glerfroðu“, 10–15 cm í þvermál.

Efnasamsetning tveggja gjallsýna úr 1970-gosinu, sem formlega flokkast sem ríólít (hvítt) og basaltískt andesít (svart), er sýnd í meðfylgjandi töflu. Undir bergfræðismásjá er þynna af ljósu glerjuðu gjalli tær og litlaus eins og rúðugler, en í náttúrunni hvítt af sömu ástæðu og sandblásið rúðugler. Í dökku gjalli er glerið ýmist gagnsætt og dökkbrúnleitt (síderómelan) eða ógagnsætt vegna örsmárra járnoxíð-kristalla (tachylít). Hár járnstyrkur (FeO+Fe2O3) og hátt ferrí/ferró-hlutfall (Fe2O3/FeO) skýra dökka litinn og hið gagnstæða „litleysið“ á ljósa gjallinu.

1. tafla. Efnasamsetning (þungahlutföll) tveggja gjallsýna úr Heklu 1970[3]

SiO2Al2O3Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2OTiO2P2O5H2O
Hvítt72,2213,230,631,510,350,335,23,890,30,090,54
Svart53,6614,54,867,012,936,654,031,241,840,610,48

Á þeim rúmlega 50 árum sem liðin eru frá Heklugosinu 1970 er lítil ástæða til að ætla að hvítu gjallkornin hafi látið á sjá: gjall virðist þola frostveðrun vel, gagnvart efnaveðrun er súrt eldfjallagler (gjall) stöðugt, stöðugra en dökkt, og á hálfri öld hefur gjóskulagið ekki kramist undir yngri jarðlögum.

En hvernig stendur á þessum hvítu gjallmolum í svartri gjóskunni? Eru bráðirnar tvær, hin ljósa og dökka, skyldar, eða komu þær hvor úr sinni áttinni? Uppruni ljósgrýtis (kísilríks bergs) á Íslandi og vensl þess við blágrýtið hefur verið rannsóknarefni alla tíð frá því þýski efnafræðingurinn Robert Bunsen lýsti fyrirbærinu eftir ferð hingað til lands í kjölfar Heklugossins 1845. Hann veitti því athygli hve mikið er hér um ljósgrýti og á grundvelli efnagreininga sinna komst hann að þeirri niðurstöðu að gera mætti ráð fyrir tvenns konar frum-bergkvikum undir landinu, basískri (blágrýti) og súrri (ljósgrýti), en allar aðrar bergtegundir mætti líta á sem blöndur af þeim tveimur. Þetta reyndist að vísu ekki alveg rétt mynd í ljósi síðari vitneskju, en þó ekki eins fjarri lagi og eitt sinn var talið.

Framan af 20. öld var aðgreining kólnandi bráðar frá vaxandi kristöllum (hlutkristöllun, e. fractional crystallization)[4] af flestum talin vera ríkjandi ferli í þróun bergsyrpna en upp úr 1970 bentu bergfræðitilraunir á nýtt ferli: við uppbráðnun vatnaðs ummyndaðs basalts myndast kísilrík bráð. Á Íslandi ummyndast blágrýtið og vatnast af grunnvatni (upphaflega regnvatn) með dýpi og vaxandi hita þannig að súrefnissamsætur (18O/16O) í súru bergi geta skorið úr um uppruna þess – hvort grunnvatn hafi komið við sögu eða ekki.[5]

2. mynd. Línuritið sýnir samband milli kísil-innihalds (SiO2) gjósku í upphafi Heklugoss og lengdar undangenginnar hvíldar. Heilu og brotnu línurnar eru byggðar á efnagreiningum. Punktalínan sýnir hvernig SiO2-innihaldið væri ef það væri í beinu hlutfalli við lengd hvílda.

Í bókinni Hekla (1970)[6] rekur Sigurður Þórarinsson gossögu Heklu allt frá 1104. Þá varð fyrsta og mesta sprengigos Heklu síðan land byggðist og upp kom nær eingöngu hvítur vikur. Í bókinni er að finna fræga mynd Sigurðar (2. mynd) sem sýnir sambandið milli kísil-innihalds (SiO2) fyrstu gjósku og lengdar undangenginnar hvíldar – kísil-innihald vex með lengd goshvíldar. Auk þess hefur komið í ljós að ekki einasta „súrnar“ fyrsta gjóska með tímanum, heldur vex einnig magn súrrar bráðar. Goshvíld fyrir 1104 var að minnsta kosti hálf þriðja öld.[7] Þetta mátti skýra með hlutkristöllun: því lengur sem kvikan fékk að þróast í kvikuhólfi í rótum eldfjallsins, því meiri bráð safnaðist í kvikuhólfið, meira myndaðist af kísilríkri bráð og endaframleiðslan varð kísilríkari.

Árið 1992 birtist grein um bergfræði Heklu eftir Olgeir Sigmarsson o.fl.[8] byggð á samsætum þóríns (Th), strontíns (Sr) og súrefnis (O) þar sem bæði ofangreind ferli koma við sögu. Atburðarásinni er lýst svo (3. mynd): Djúpt undir eldstöðinni (til dæmis 7–10 km) er kvikuhólf sem í streymir basaltbráð (B) að neðan. Hún sest til [með hlutkristöllun] í hólfinu, þannig að ísúr bráð (íslandít, A) er efst en basískari neðar (basalt-andesít, BA). Súr bráð (dasít, D) myndast við bráðnun vatnaðs basalts kringum kvikuhólfið og þróast með hlutkristöllun í ríólít (R). Þetta ferli skýrir ósamfellda bergsyrpu Heklu, en samsæturannsóknir sýna að súrari og basískari hlutar Heklukvikunnar eru hvor af sinni tegund.[9]

3. mynd. Þversnið yfir megineldstöð utan rekbeltis, til dæmis Heklu.

Samkvæmt þessu eru hvítu vikurmolarnir í Heklugjallinu 1970 hlutbráðir úr gömlu vötnuðu basalti en svarta gjallið basaltískt andesít myndað með hlutkristöllun úr basaltbráð að neðan.

Tilvísanir:
  1. ^ Thorarinsson, S. & G.E. Sigvaldason 1972. The Hekla eruption of 1970. Bulletin of Volcanology 36: 179–192.
  2. ^ Úr grísku: xenos = útlendur, framandi; liþos = steinn. Framandsteinar hér eru alls kyns grjót sem bergkvikan hefur hrifið með sér úr gosrásinni á leiðinni upp.
  3. ^ Thorarinsson, S. & G.E. Sigvaldason 1972.
  4. ^ Til dæmis: eðlisþungir kísilsnauðir ólivín-kristallar (39% SiO2) í kólnandi kvikugeymi sökkva til botns þannig að hlutfall SiO2 í bráðinni hækkar.
  5. ^ Hlutfallið 18O/16O er mjög ólíkt í regnvatni og möttulbráðum (basalti) þannig að vötnun bergs leynir ekki uppruna sínum.
  6. ^ Sigurður Þórarinsson 1970. Hekla. Almenna bókafélagið, Reykjavík 1970.
  7. ^ Sigurður Þórarinsson 1970.
  8. ^ Olgeir Sigmarsson, M. Condomines & S. Fourcade 1992. A detailed Th, Sr og O isotope study of Hekla: differentiation processes in an Icelandic volcano. Contributions to Mineralogy and petrology 112: 20–34.
  9. ^ Olgeir Sigmarsson 2013. Mynd 2.34, bls. 70. Náttúruvá á Íslandi, ritstj. Júlíus Sólnes. Vátrygging Íslands / Háskólaútgáfan.

Myndir:
  • Finnur Bjarki Tryggvason. Hekla. Flickr. Birt undir CC BY-NC-ND 2.0 leyfi.
  • Mats Icelandic Image Library. © Mats Wibe Lund. Birt með góðfúsulegu leyfi.
  • Sigurður Þórarinsson 1970. Hekla. Almenna bókafélagið, Reykjavík 1970.
  • Olgeir Sigmarsson 2013. Mynd 2.34, bls. 70. Náttúruvá á Íslandi, ritstj. Júlíus Sólnes. Vátrygging Íslands / Háskólaútgáfan.

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

21.11.2024

Spyrjandi

Páll Jónsson

Efnisorð

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Hvernig verður hvítur vikur til í eldgosi eins og Heklugosinu 1970?“ Vísindavefurinn, 21. nóvember 2024, sótt 21. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=86516.

Sigurður Steinþórsson. (2024, 21. nóvember). Hvernig verður hvítur vikur til í eldgosi eins og Heklugosinu 1970? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=86516

Sigurður Steinþórsson. „Hvernig verður hvítur vikur til í eldgosi eins og Heklugosinu 1970?“ Vísindavefurinn. 21. nóv. 2024. Vefsíða. 21. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=86516>.

Chicago | APA | MLA

Tengd svör

Skoða öll nýjustu svörin

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Hvernig verður hvítur vikur til í eldgosi eins og Heklugosinu 1970?
Upprunalega spurningin hljóðaði svona:

Hekla gaus 1970 hvítum vikri sem lengi var hægt að sjá. Hvað gerir vikur hvítan og er enn hægt að sjá leifar af þessu?

Guðmundur E. Sigvaldason lýsir berg- og efnafræði gosefna svo í grein þeirra Sigurðar Þórarinssonar um Heklugosið 1970:[1] Gosefnunum má skipta í fernt, (1) framandsteina (xenoliths),[2] (2) súra [hvíta] gjósku, (3) basíska [svarta] gjósku og (4) hraun. Að rúmmáli til eru hraunin um 2/3 hlutar og basíska gjóskan 1/3 – framandsteinar og súr gjóska eru til samans aðeins brot úr prósenti.

1. mynd. Þann 5. maí 1970 hófst eldgos í Heklu sem stóð yfir í 2 mánuði eða til 5. júlí 1970.

Meginhluti gjóskunnar kom upp á fyrstu tveimur klukkustundum gossins; basíska hlutanum er best lýst sem mjög blöðróttum svörtum vikri, stórum froðukenndum klumpum næst eldstöðvunum en fjær sem sandi og dufti. Súra gjóskan kemur fram sem hvít vikurkorn í basísku gjóskunni og í einstaka tilvikum sem stærri molar af „glerfroðu“, 10–15 cm í þvermál.

Efnasamsetning tveggja gjallsýna úr 1970-gosinu, sem formlega flokkast sem ríólít (hvítt) og basaltískt andesít (svart), er sýnd í meðfylgjandi töflu. Undir bergfræðismásjá er þynna af ljósu glerjuðu gjalli tær og litlaus eins og rúðugler, en í náttúrunni hvítt af sömu ástæðu og sandblásið rúðugler. Í dökku gjalli er glerið ýmist gagnsætt og dökkbrúnleitt (síderómelan) eða ógagnsætt vegna örsmárra járnoxíð-kristalla (tachylít). Hár járnstyrkur (FeO+Fe2O3) og hátt ferrí/ferró-hlutfall (Fe2O3/FeO) skýra dökka litinn og hið gagnstæða „litleysið“ á ljósa gjallinu.

1. tafla. Efnasamsetning (þungahlutföll) tveggja gjallsýna úr Heklu 1970[3]

SiO2Al2O3Fe2O3FeOMgOCaONa2OK2OTiO2P2O5H2O
Hvítt72,2213,230,631,510,350,335,23,890,30,090,54
Svart53,6614,54,867,012,936,654,031,241,840,610,48

Á þeim rúmlega 50 árum sem liðin eru frá Heklugosinu 1970 er lítil ástæða til að ætla að hvítu gjallkornin hafi látið á sjá: gjall virðist þola frostveðrun vel, gagnvart efnaveðrun er súrt eldfjallagler (gjall) stöðugt, stöðugra en dökkt, og á hálfri öld hefur gjóskulagið ekki kramist undir yngri jarðlögum.

En hvernig stendur á þessum hvítu gjallmolum í svartri gjóskunni? Eru bráðirnar tvær, hin ljósa og dökka, skyldar, eða komu þær hvor úr sinni áttinni? Uppruni ljósgrýtis (kísilríks bergs) á Íslandi og vensl þess við blágrýtið hefur verið rannsóknarefni alla tíð frá því þýski efnafræðingurinn Robert Bunsen lýsti fyrirbærinu eftir ferð hingað til lands í kjölfar Heklugossins 1845. Hann veitti því athygli hve mikið er hér um ljósgrýti og á grundvelli efnagreininga sinna komst hann að þeirri niðurstöðu að gera mætti ráð fyrir tvenns konar frum-bergkvikum undir landinu, basískri (blágrýti) og súrri (ljósgrýti), en allar aðrar bergtegundir mætti líta á sem blöndur af þeim tveimur. Þetta reyndist að vísu ekki alveg rétt mynd í ljósi síðari vitneskju, en þó ekki eins fjarri lagi og eitt sinn var talið.

Framan af 20. öld var aðgreining kólnandi bráðar frá vaxandi kristöllum (hlutkristöllun, e. fractional crystallization)[4] af flestum talin vera ríkjandi ferli í þróun bergsyrpna en upp úr 1970 bentu bergfræðitilraunir á nýtt ferli: við uppbráðnun vatnaðs ummyndaðs basalts myndast kísilrík bráð. Á Íslandi ummyndast blágrýtið og vatnast af grunnvatni (upphaflega regnvatn) með dýpi og vaxandi hita þannig að súrefnissamsætur (18O/16O) í súru bergi geta skorið úr um uppruna þess – hvort grunnvatn hafi komið við sögu eða ekki.[5]

2. mynd. Línuritið sýnir samband milli kísil-innihalds (SiO2) gjósku í upphafi Heklugoss og lengdar undangenginnar hvíldar. Heilu og brotnu línurnar eru byggðar á efnagreiningum. Punktalínan sýnir hvernig SiO2-innihaldið væri ef það væri í beinu hlutfalli við lengd hvílda.

Í bókinni Hekla (1970)[6] rekur Sigurður Þórarinsson gossögu Heklu allt frá 1104. Þá varð fyrsta og mesta sprengigos Heklu síðan land byggðist og upp kom nær eingöngu hvítur vikur. Í bókinni er að finna fræga mynd Sigurðar (2. mynd) sem sýnir sambandið milli kísil-innihalds (SiO2) fyrstu gjósku og lengdar undangenginnar hvíldar – kísil-innihald vex með lengd goshvíldar. Auk þess hefur komið í ljós að ekki einasta „súrnar“ fyrsta gjóska með tímanum, heldur vex einnig magn súrrar bráðar. Goshvíld fyrir 1104 var að minnsta kosti hálf þriðja öld.[7] Þetta mátti skýra með hlutkristöllun: því lengur sem kvikan fékk að þróast í kvikuhólfi í rótum eldfjallsins, því meiri bráð safnaðist í kvikuhólfið, meira myndaðist af kísilríkri bráð og endaframleiðslan varð kísilríkari.

Árið 1992 birtist grein um bergfræði Heklu eftir Olgeir Sigmarsson o.fl.[8] byggð á samsætum þóríns (Th), strontíns (Sr) og súrefnis (O) þar sem bæði ofangreind ferli koma við sögu. Atburðarásinni er lýst svo (3. mynd): Djúpt undir eldstöðinni (til dæmis 7–10 km) er kvikuhólf sem í streymir basaltbráð (B) að neðan. Hún sest til [með hlutkristöllun] í hólfinu, þannig að ísúr bráð (íslandít, A) er efst en basískari neðar (basalt-andesít, BA). Súr bráð (dasít, D) myndast við bráðnun vatnaðs basalts kringum kvikuhólfið og þróast með hlutkristöllun í ríólít (R). Þetta ferli skýrir ósamfellda bergsyrpu Heklu, en samsæturannsóknir sýna að súrari og basískari hlutar Heklukvikunnar eru hvor af sinni tegund.[9]

3. mynd. Þversnið yfir megineldstöð utan rekbeltis, til dæmis Heklu.

Samkvæmt þessu eru hvítu vikurmolarnir í Heklugjallinu 1970 hlutbráðir úr gömlu vötnuðu basalti en svarta gjallið basaltískt andesít myndað með hlutkristöllun úr basaltbráð að neðan.

Tilvísanir:
  1. ^ Thorarinsson, S. & G.E. Sigvaldason 1972. The Hekla eruption of 1970. Bulletin of Volcanology 36: 179–192.
  2. ^ Úr grísku: xenos = útlendur, framandi; liþos = steinn. Framandsteinar hér eru alls kyns grjót sem bergkvikan hefur hrifið með sér úr gosrásinni á leiðinni upp.
  3. ^ Thorarinsson, S. & G.E. Sigvaldason 1972.
  4. ^ Til dæmis: eðlisþungir kísilsnauðir ólivín-kristallar (39% SiO2) í kólnandi kvikugeymi sökkva til botns þannig að hlutfall SiO2 í bráðinni hækkar.
  5. ^ Hlutfallið 18O/16O er mjög ólíkt í regnvatni og möttulbráðum (basalti) þannig að vötnun bergs leynir ekki uppruna sínum.
  6. ^ Sigurður Þórarinsson 1970. Hekla. Almenna bókafélagið, Reykjavík 1970.
  7. ^ Sigurður Þórarinsson 1970.
  8. ^ Olgeir Sigmarsson, M. Condomines & S. Fourcade 1992. A detailed Th, Sr og O isotope study of Hekla: differentiation processes in an Icelandic volcano. Contributions to Mineralogy and petrology 112: 20–34.
  9. ^ Olgeir Sigmarsson 2013. Mynd 2.34, bls. 70. Náttúruvá á Íslandi, ritstj. Júlíus Sólnes. Vátrygging Íslands / Háskólaútgáfan.

Myndir:
  • Finnur Bjarki Tryggvason. Hekla. Flickr. Birt undir CC BY-NC-ND 2.0 leyfi.
  • Mats Icelandic Image Library. © Mats Wibe Lund. Birt með góðfúsulegu leyfi.
  • Sigurður Þórarinsson 1970. Hekla. Almenna bókafélagið, Reykjavík 1970.
  • Olgeir Sigmarsson 2013. Mynd 2.34, bls. 70. Náttúruvá á Íslandi, ritstj. Júlíus Sólnes. Vátrygging Íslands / Háskólaútgáfan.

...