Hvað er djúpberg og hvernig myndast það?

Berg er flokkað eftir myndunarhætti í þrennt: storkuberg, setberg og myndbreytt berg. Storkuberg myndast úr glóandi bergbráð (1200-700°C), setberg við hörðnun sets (leir, sandur, skeljasandur og svo framvegis) ofarlega í jarðskorpunni, og myndbreytt berg við umkristöllun eldra bergs yfirleitt djúpt í jörðu.

Orðið „djúpberg“ vísar til storkubergs sem kristallast hefur djúpt í jörðu, á Íslandi neðan við 2-3 km dýpi. Orðið tilheyrir þrefaldri flokkun storkubergs eftir kólnunardýpi og –hraða, sem jafnframt kemur fram í kornastærð bergsins: gosberg (dagberg) kólnar á yfirborði, til dæmis hraun; gangberg á grunnu dýpi en djúpberg dýpst. Gosberg er hraðkælt og fínkornótt (smáir kristallar) en djúpberg kristallaðist hægt og er grófkornótt.

Half Dome í Yosemite-þjóðgarðinum í Bandaríkjunum. Half Dome er granít berghleifur en slík fyrirbæri verða til við það að bergkvika storknaði langt undir yfirborði jarðar.

Á yfirborði jarðar finnst djúpberg þar sem ofanáliggjandi berg hefur rofist ofan af því. Lang-algengasta tegund djúpbergs er granít, djúpbergs-endinn á kísilríku röðinni hrafntinna – ríólít (líparít) – granófýr – granít. Samsvarandi kísilsnauð röð er basaltgler – blágrýti (basalt) – grágríti (dólerít) – gabbró.

Gabbró-hleifar eru leifar kvikuhólfa kulnaðra megineldstöðva. Kvikuhólf myndast í rótum virkra eldstöðva og í þau safnast basaltbráð neðan úr jarðmöttlinum. Misdjúpt er niður á kvikuhólf og þau eru mjög misstór – í Kröflu eru um 3 km niður á kvikuhólf og í Heklu um 15 km. Þekktasti gabbró-hleifur „í okkar heimshluta“ og hinn mest-rannsakaði allra slíkra, er Skærgaard-innskotið á Austur-Grænlandi, meira en 300 km³ að rúmmáli og 60 milljón ára gamalt. Hafi Eldgjár-hraunið á 10. öld komið úr kvikuhólfi Kötlu og Skaftáreldahraunið 1783 úr kvikuhólfi Grímsvatna hafa þau kvikuhólf verið að minnsta kosti 20-30 km³ að rúmmáli. Margvísleg og flókin ferli verða í virkum kvikuhólfum, kristallar vaxa og sökkva eða fljóta upp, iðustraumar bera bráð og kristalla fram og aftur, eldgos eða skorpugliðnun „tappa af“ hólfinu og bráð að neðan þenur það út og svo framvegis. Loks, þegar eldstöðin „deyr“, kólnar bráðin í kvikuhólfinu endanlega smám saman og kristallast sem gabbró.

Um myndun graníts stóð tveggja alda styr meðal jarðfræðinga – fyrir 1800 töldu svonefndir Neptúnistar (einkum í Þýskalandi) granít vera setberg sem fallið hefði út úr frumhafi jarðar. Skotinn James Hutton sannaði 1785 að granít er storkuberg og allt til vorra daga var um það deilt hvort granít (og líparít hér á landi) sé myndað við kristöllun úr basalt-bráð eða við uppbráðnun úr eldra bergi. Nýlegar samsætu-rannsóknir Olgeirs Sigmarssonar benda til þess að hér á landi sé hvort tveggja rétt: Utan rekbeltanna (Snæfellsjökull, Öræfajökull) er líparít myndað sem afgangsbráð við kristöllun basaltbráðar, en í rekbeltunum (til dæmis Askja, Krafla) við uppbráðnun gamals basalts. Á meginlöndunum, þar sem granít er ríkjandi storkubergstegund, er nú ljóst orðið að yfirgnæfandi hluti þess hefur myndast við uppbræðslu á setbergi í rótum fellingafjalla (sjá mynd hér fyrir neðan).

Þversnið af megineldstöð í fráreksbelti, til dæmis Kröflu. Grunnt undir öskjunni (á um 3 km dýpi) er kvikuhólf sem í streymir basaltbráð að neðan. Heitt grunnvatn veldur vötnun og ummyndun bergsins undir öskjunni, og við 850-950°C nær hiti frá kvikuhólfinu að hlutbræða bergið og mynda kísilríka bráð (stjörnur). Hún leitar upp um jaðarsprungur öskjunnar, en úr kvikuhólfinu sjálfu gýs basalti sem þróast hefur mismikið vegna kristöllunar og „mengunar“ frá bráðnu grannbergi (meltunar). Við eldgos sígur öskjubotninn, en jafnframt bráðnar „þak“ kvikuhólfsins.

Einfaldað snið yfir niðurstreymisbelti og Andes-fjallgarðinn nálægt breiddargráðu borgarinnar Líma í Perú. Örvar tákna streymi bergbráðar og kvikuvökva frá sökkvandi skorpuflekanum. (Athugið fimmfaldan lóðréttan kvarða miðað við láréttan.)

Myndir:

Half Dome from Glacier Point, Yosemite NP - Diliff.jpg - Wikimedia Commons. Höfundur myndar David Iliff. Birt undir CC-BY-SA 3.0 leyfi. (Sótt 6.7.2018).
Náttúruvá á Íslandi, md. 2.33, bls. 70. Viðlagatrygging Íslands / Háskólaútgáfan 2013.
Wilson, M. (2001). Igneous Petrogenesis. A Global Tectonic Approach. Chapman & Hall. Íslenskur texti settur inn af ritstjórn Vísindavefsins.