Sólin Sólin Rís 09:50 • sest 17:35 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 19:38 • Sest 10:53 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 07:34 • Síðdegis: 19:52 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 01:25 • Síðdegis: 13:51 í Reykjavík

Hvernig og hvenær myndaðist Kleifarvatn?

Sigurður Steinþórsson

Upprunaleg hljóðaði spurningin svona:
Hvernig varð Kleifarvatn til, svona jarðfræðilega séð og hvenær?

Hér er einnig svarað spurningunni:
Hvaða atburður leiddi til mikillar lækkunar á yfirborði Kleifarvatns árið 2000?

Í stuttu máli: Kleifarvatn – um 10 km2 að flatarmáli og 97 m djúpt – fyllir sigdal lokaðan í báða enda við austurjaðar Krýsuvíkur-sprungukerfisins. Í lögun líkist vatnsstæðið óreglulegu baðkari með brattar hliðar allt í kring niður á 50–60 m dýpi (1. mynd). Yfirborð vatnsins er um 140 m.y.s. en hækkar eða lækkar eftir veðurfari með jarðvatnsborði umhverfisins – fyrir jarðskjálftana árið 2000 rann lækur úr vatninu norður í Lambhagatjörn og þaðan neðanjarðar til sjávar í Straumsvík.[1] Í jarðskjálftunum opnuðust eða víkkuðu sprungur í og við norðurenda vatnsins sem talið er að hafi valdið 4ra metra lækkun yfirborðs á næstu tveimur árum. Við nýlegar dýptarmælingar og gerð dýptarkorts af Kleifarvatni fundust merki um eldvirkni (bólstrabergshryggir), sex jarðhitasvæði og nokkrar jarðskjálftasprungur, sem flest hefur stefnu svipaða og sprungur og hryggir í nágrenninu.[2]

1. mynd. Vatnsstæði Kleifarvatns, 97 m djúpt með bröttum hliðum. Kortið er niðurstaða mælinga með bergmálsdýptarmæli 2012. Á kortinu eru 10 m á milli jafngildislína. Gagna var ekki aflað á dökklituðu svæðunum.

Vatnið er umkringt móbergshryggjum og –hrúgum frá síðasta jökulskeiði (yngri en 100 þús. ára) nema að sunnan þar sem setframburður næst vatninu, og sunnar grágrýti eldra en 100 þúsund ára gamalt, skilja vatnsstæðið frá sjónum. Því hefur Kleifarvatn ásamt Langasjó verið nefnt sem dæmi um stöðuvatn lukt milli tveggja móbergshryggja.[3][4] Ýmis rök eru þó fyrir því að Kleifarvatn sé myndað við landsig, það sé hluti af austurbarmi hringlaga öskju, 10 km í þvermál, sem að öðru leyti en í Kleifarvatnslægðinni hefur fyllst af gosefnum. Askjan liggur þvert yfir sprungusveiminn miðjan þar sem hann er eldvirkastur – þar sker hann flekamótin sem liggja eftir skaganum endilöngum (2. mynd).[5] Að vestan varnar móbergshryggurinn Sveifluháls því að hraun frá gossprungum Krýsuvíkursveimsins renni í Kleifarvatn, og að austan eru 10 kílómetrar í gossprungur Brennisteinsfjalla þaðan sem einungis tvær smáar hrauntungur hafa náð vatninu. Jafnframt því að gosefni fylltu öskjuna seig botn hennar, svo sem jafnan gerist í virkum öskjum. Með því að móbergshryggirnir kringum vatnið eru taldir vera frá síðasta jökulskeiði og jökull hefur legið yfir svæðinu þar til fyrir 10–12.000 árum, má ætla að Kleifarvatn í núverandi mynd sé frá upphafi nútíma. Frekari umræða fylgir.

2. mynd. Eldstöðvakerfi á Reykjanesskaga (bleik). Jarðskjálftabelti liggur eftir skaganum og markar flekaskilin (rauð). Jarðhitasvæði eru einnig sýnd (gul). Sprungusveimar Hengils til norðausturs og Reykjaness til suðvesturs eru svartir.

Hvernig öðruvísi en með landsigi gæti hið sérkennilega form og lega vatnsstæðis Kleifarvatns hafa myndast? Skriðjökull myndi liggja „dauður“ í lokaðri lægðinni og botn Kleifarvatns sannar að hvorki er um sprengigíga né eldgjá að ræða. Freysteinn heitinn Sigurðsson jarðfræðingur mun hafa stungið upp á því fyrstur manna að Kleifarvatn sé hluti af öskju. Síðar hafa ýmis rök og mælingar rennt stoðum undir þá hugmynd. Öskjurnar á NA-landi, Krafla og Askja í Dyngjufjöllum, eru báðar megineldstöðvar sem liggja í skurðpunkti sprungusveims og flekamóta, undir báðum er kvikuhólf sem getur þanist út eða dragist saman, sent hraunbráð beint upp eða út í sprungukerfið, gosið bæði basaltískri og kísilsúrari kviku, og að minnsta kosti Krafla er öflugt jarðhitasvæði. Meðal annars af þessum samanburði hefur verið litið á eldstöðvakerfin á Reykjanesskaga sem frumstæðar megineldstöðvar í þróun, án öskju, kvikuhólfs og ísúrra eða súrra kvikugerða.

Gabbró-innskot, forn kvikuhólf, eru velþekkt á Íslandi, ekki síst á SA-landi þar sem rof er hvað dýpst á landinu. Og gabbró mun einnig vera undir Krýsuvíkureldstöðinni: Í gjósku hins 7000 ára gamla sprengigígs Grænavatns sunnan við Kleifarvatn eru „bombur“ með gabbrói sem kvikan hefur hrifið með sér á leið til yfirborðsins. Viðnámsmælingar[6] virðast staðfesta þetta því þær sýna hringlaga há-viðnámssvæði sem túlkað er sem gabbró á um 500 m dýpi í miðjunni en yfir 2000 m til jaðranna undir hinni ímynduðu öskju (3. mynd).

3. mynd. Viðnám í efstu 4000 metrum í NV–SA þversniði yfir Krýsuvíkur-sprungusveiminn. Tindarnir tveir á miðri mynd eru Sveifluháls og Vesturháls. Borhola KR-05 er við suðurenda Kleifarvatns, borhola KR-06 vestan við Vesturháls. Fjólublár litur (hátt viðnám) er túlkaður annars vegar sem fersk hraun á yfirborði og hins vegar gabbró neðan við 500 m dýpi.

Þegar hraun rennur í gosbeltum landsins sígur landið undan þunga þess og yfirborðið helst næsta stöðugt. Þannig reyndust yfirborðshraun vera í botni 1800 m djúprar borholu í Reykjanes-sprungusveimnum vestast á Reykjanesskaga, sem benti til meira en 500 m sigs á milljón árum (m/Ma) miðað við sjávarmál, eða 50 m á 100.000 árum.[7] Í virkum öskjum er þetta ferli auðvitað hraðara: Til dæmis áætlaði Sigurður Þórarinsson[8] að framleiðsla gosefna í Grímsvötnum hafi verið allt að 1,5 km3 síðan land byggðist. Ef þetta efni safnaðist að mestu leyti í hina 30 km2 stóru öskju myndi landsig í henni vera 50 m/1000 árum. Þótt ólíku sé saman að jafna Krýsuvík og Grímsvötnum, virkustu eldstöð landsins, þá hafa mælingar sýnt líflega hreyfingu í Krýsuvíkur-öskjunni, 9 cm landris á tveimur árum 2010-2011 og síðan jafnhratt sig í áratug þar á eftir.[9] Dýpsti hluti Kleifarvatns er um 100 m neðan við grágrýtishraunin sunnan við sem eru eldri en Sveifluháls og hafa því runnið yfir svæðið þar sem Kleifarvatn er núna. Sé svo að núverandi sigdæld sé frá upphafi síðasta kuldaskeiðs fyrir 100 þúsund árum má ætla að sighraði í öskjunni hafi verið 100 m á 100.000 árum, helmingi hraðari en landsigið vestast á Reykjanesskaga.

Tilvísanir:
  1. ^ ferlir.is/kleifarvatn
  2. ^ Árni Friðriksson. (1990). What is below the water masses? Multibeam studies of Öskjuvatn, Thingvallavatn and Kleifarvatn. Prófritgerð við Háskóla Íslands.
  3. ^ Þorleifur Einarsson. (1968). Jarðfræði. Saga bergs og lands. Reykjavík. Mál og menning.
  4. ^ Jóhann Ísak Pétursson og Jón Gauti Jónsson. (2002). Almenn jarðfræði. Reykjavík, Iðnmennt-IÐNÚ.
  5. ^ Um vensl flekamóta og eldstöðvakerfa á Reykjanesskaga sjá Kristján Sæmundsson og Magnús Á. Sigurgeirsson. (2015, 16. mars). Hvað getið þið sagt mér um eldvirkni á Reykjanesskaga? Vísindavefurinn.
  6. ^ Gylfi Páll Hersir o.fl. (2020). Krýsuvík high temperature geothermal area in SW Iceland: Geological setting and 3D inversion of magnetotelluric (MT) resistivity data and 3D inversion of magnetotelluric (MT) resistivity data. Journal of Volcanology and Geothermal Research 391: 106500.
  7. ^ Sveinbjörn Björnsson o.fl. (1972). Economic evaluation of Reykjanes thermal brine area. Bulletin of the American Association of Petroleum Geologists 56: 2380–2391.
  8. ^ Sigurður Þórarinsson. (1968). Hekla and Katla. Í Iceland and Mid-Ocean Ridges, ritstj. Sveinbjörn Björnsson. Reykjavík, Vísindafélag Íslendinga, bls. 190–197.
  9. ^ Gudjonsdottir o.fl. (2018). Gas emissions and crustal deformation from the Krýsuvík high temperature geothermal system, Iceland. Journal of Volcanology and Geothermal Research (tilvitnað í Gylfi Páll Hersir o.fl. 2020).

Myndir:

  • Árni Friðriksson 1990, bls. 53.
  • Náttúruvá á Íslandi. Eldgos og jarðskjálftar. (2013). Júlíus Sólnes (ritstjóri). Reykjavík, Viðlagatrygging Íslands og Háskólaútgáfan.
  • Gylfi Páll Hersir o.fl. 2020, bls. 22.

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

15.12.2022

Spyrjandi

Sveinn Runólfsson, Birkir Björnsson

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Hvernig og hvenær myndaðist Kleifarvatn?“ Vísindavefurinn, 15. desember 2022. Sótt 7. febrúar 2023. http://visindavefur.is/svar.php?id=83886.

Sigurður Steinþórsson. (2022, 15. desember). Hvernig og hvenær myndaðist Kleifarvatn? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=83886

Sigurður Steinþórsson. „Hvernig og hvenær myndaðist Kleifarvatn?“ Vísindavefurinn. 15. des. 2022. Vefsíða. 7. feb. 2023. <http://visindavefur.is/svar.php?id=83886>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

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!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig og hvenær myndaðist Kleifarvatn?
Upprunaleg hljóðaði spurningin svona:

Hvernig varð Kleifarvatn til, svona jarðfræðilega séð og hvenær?

Hér er einnig svarað spurningunni:
Hvaða atburður leiddi til mikillar lækkunar á yfirborði Kleifarvatns árið 2000?

Í stuttu máli: Kleifarvatn – um 10 km2 að flatarmáli og 97 m djúpt – fyllir sigdal lokaðan í báða enda við austurjaðar Krýsuvíkur-sprungukerfisins. Í lögun líkist vatnsstæðið óreglulegu baðkari með brattar hliðar allt í kring niður á 50–60 m dýpi (1. mynd). Yfirborð vatnsins er um 140 m.y.s. en hækkar eða lækkar eftir veðurfari með jarðvatnsborði umhverfisins – fyrir jarðskjálftana árið 2000 rann lækur úr vatninu norður í Lambhagatjörn og þaðan neðanjarðar til sjávar í Straumsvík.[1] Í jarðskjálftunum opnuðust eða víkkuðu sprungur í og við norðurenda vatnsins sem talið er að hafi valdið 4ra metra lækkun yfirborðs á næstu tveimur árum. Við nýlegar dýptarmælingar og gerð dýptarkorts af Kleifarvatni fundust merki um eldvirkni (bólstrabergshryggir), sex jarðhitasvæði og nokkrar jarðskjálftasprungur, sem flest hefur stefnu svipaða og sprungur og hryggir í nágrenninu.[2]

1. mynd. Vatnsstæði Kleifarvatns, 97 m djúpt með bröttum hliðum. Kortið er niðurstaða mælinga með bergmálsdýptarmæli 2012. Á kortinu eru 10 m á milli jafngildislína. Gagna var ekki aflað á dökklituðu svæðunum.

Vatnið er umkringt móbergshryggjum og –hrúgum frá síðasta jökulskeiði (yngri en 100 þús. ára) nema að sunnan þar sem setframburður næst vatninu, og sunnar grágrýti eldra en 100 þúsund ára gamalt, skilja vatnsstæðið frá sjónum. Því hefur Kleifarvatn ásamt Langasjó verið nefnt sem dæmi um stöðuvatn lukt milli tveggja móbergshryggja.[3][4] Ýmis rök eru þó fyrir því að Kleifarvatn sé myndað við landsig, það sé hluti af austurbarmi hringlaga öskju, 10 km í þvermál, sem að öðru leyti en í Kleifarvatnslægðinni hefur fyllst af gosefnum. Askjan liggur þvert yfir sprungusveiminn miðjan þar sem hann er eldvirkastur – þar sker hann flekamótin sem liggja eftir skaganum endilöngum (2. mynd).[5] Að vestan varnar móbergshryggurinn Sveifluháls því að hraun frá gossprungum Krýsuvíkursveimsins renni í Kleifarvatn, og að austan eru 10 kílómetrar í gossprungur Brennisteinsfjalla þaðan sem einungis tvær smáar hrauntungur hafa náð vatninu. Jafnframt því að gosefni fylltu öskjuna seig botn hennar, svo sem jafnan gerist í virkum öskjum. Með því að móbergshryggirnir kringum vatnið eru taldir vera frá síðasta jökulskeiði og jökull hefur legið yfir svæðinu þar til fyrir 10–12.000 árum, má ætla að Kleifarvatn í núverandi mynd sé frá upphafi nútíma. Frekari umræða fylgir.

2. mynd. Eldstöðvakerfi á Reykjanesskaga (bleik). Jarðskjálftabelti liggur eftir skaganum og markar flekaskilin (rauð). Jarðhitasvæði eru einnig sýnd (gul). Sprungusveimar Hengils til norðausturs og Reykjaness til suðvesturs eru svartir.

Hvernig öðruvísi en með landsigi gæti hið sérkennilega form og lega vatnsstæðis Kleifarvatns hafa myndast? Skriðjökull myndi liggja „dauður“ í lokaðri lægðinni og botn Kleifarvatns sannar að hvorki er um sprengigíga né eldgjá að ræða. Freysteinn heitinn Sigurðsson jarðfræðingur mun hafa stungið upp á því fyrstur manna að Kleifarvatn sé hluti af öskju. Síðar hafa ýmis rök og mælingar rennt stoðum undir þá hugmynd. Öskjurnar á NA-landi, Krafla og Askja í Dyngjufjöllum, eru báðar megineldstöðvar sem liggja í skurðpunkti sprungusveims og flekamóta, undir báðum er kvikuhólf sem getur þanist út eða dragist saman, sent hraunbráð beint upp eða út í sprungukerfið, gosið bæði basaltískri og kísilsúrari kviku, og að minnsta kosti Krafla er öflugt jarðhitasvæði. Meðal annars af þessum samanburði hefur verið litið á eldstöðvakerfin á Reykjanesskaga sem frumstæðar megineldstöðvar í þróun, án öskju, kvikuhólfs og ísúrra eða súrra kvikugerða.

Gabbró-innskot, forn kvikuhólf, eru velþekkt á Íslandi, ekki síst á SA-landi þar sem rof er hvað dýpst á landinu. Og gabbró mun einnig vera undir Krýsuvíkureldstöðinni: Í gjósku hins 7000 ára gamla sprengigígs Grænavatns sunnan við Kleifarvatn eru „bombur“ með gabbrói sem kvikan hefur hrifið með sér á leið til yfirborðsins. Viðnámsmælingar[6] virðast staðfesta þetta því þær sýna hringlaga há-viðnámssvæði sem túlkað er sem gabbró á um 500 m dýpi í miðjunni en yfir 2000 m til jaðranna undir hinni ímynduðu öskju (3. mynd).

3. mynd. Viðnám í efstu 4000 metrum í NV–SA þversniði yfir Krýsuvíkur-sprungusveiminn. Tindarnir tveir á miðri mynd eru Sveifluháls og Vesturháls. Borhola KR-05 er við suðurenda Kleifarvatns, borhola KR-06 vestan við Vesturháls. Fjólublár litur (hátt viðnám) er túlkaður annars vegar sem fersk hraun á yfirborði og hins vegar gabbró neðan við 500 m dýpi.

Þegar hraun rennur í gosbeltum landsins sígur landið undan þunga þess og yfirborðið helst næsta stöðugt. Þannig reyndust yfirborðshraun vera í botni 1800 m djúprar borholu í Reykjanes-sprungusveimnum vestast á Reykjanesskaga, sem benti til meira en 500 m sigs á milljón árum (m/Ma) miðað við sjávarmál, eða 50 m á 100.000 árum.[7] Í virkum öskjum er þetta ferli auðvitað hraðara: Til dæmis áætlaði Sigurður Þórarinsson[8] að framleiðsla gosefna í Grímsvötnum hafi verið allt að 1,5 km3 síðan land byggðist. Ef þetta efni safnaðist að mestu leyti í hina 30 km2 stóru öskju myndi landsig í henni vera 50 m/1000 árum. Þótt ólíku sé saman að jafna Krýsuvík og Grímsvötnum, virkustu eldstöð landsins, þá hafa mælingar sýnt líflega hreyfingu í Krýsuvíkur-öskjunni, 9 cm landris á tveimur árum 2010-2011 og síðan jafnhratt sig í áratug þar á eftir.[9] Dýpsti hluti Kleifarvatns er um 100 m neðan við grágrýtishraunin sunnan við sem eru eldri en Sveifluháls og hafa því runnið yfir svæðið þar sem Kleifarvatn er núna. Sé svo að núverandi sigdæld sé frá upphafi síðasta kuldaskeiðs fyrir 100 þúsund árum má ætla að sighraði í öskjunni hafi verið 100 m á 100.000 árum, helmingi hraðari en landsigið vestast á Reykjanesskaga.

Tilvísanir:
  1. ^ ferlir.is/kleifarvatn
  2. ^ Árni Friðriksson. (1990). What is below the water masses? Multibeam studies of Öskjuvatn, Thingvallavatn and Kleifarvatn. Prófritgerð við Háskóla Íslands.
  3. ^ Þorleifur Einarsson. (1968). Jarðfræði. Saga bergs og lands. Reykjavík. Mál og menning.
  4. ^ Jóhann Ísak Pétursson og Jón Gauti Jónsson. (2002). Almenn jarðfræði. Reykjavík, Iðnmennt-IÐNÚ.
  5. ^ Um vensl flekamóta og eldstöðvakerfa á Reykjanesskaga sjá Kristján Sæmundsson og Magnús Á. Sigurgeirsson. (2015, 16. mars). Hvað getið þið sagt mér um eldvirkni á Reykjanesskaga? Vísindavefurinn.
  6. ^ Gylfi Páll Hersir o.fl. (2020). Krýsuvík high temperature geothermal area in SW Iceland: Geological setting and 3D inversion of magnetotelluric (MT) resistivity data and 3D inversion of magnetotelluric (MT) resistivity data. Journal of Volcanology and Geothermal Research 391: 106500.
  7. ^ Sveinbjörn Björnsson o.fl. (1972). Economic evaluation of Reykjanes thermal brine area. Bulletin of the American Association of Petroleum Geologists 56: 2380–2391.
  8. ^ Sigurður Þórarinsson. (1968). Hekla and Katla. Í Iceland and Mid-Ocean Ridges, ritstj. Sveinbjörn Björnsson. Reykjavík, Vísindafélag Íslendinga, bls. 190–197.
  9. ^ Gudjonsdottir o.fl. (2018). Gas emissions and crustal deformation from the Krýsuvík high temperature geothermal system, Iceland. Journal of Volcanology and Geothermal Research (tilvitnað í Gylfi Páll Hersir o.fl. 2020).

Myndir:

  • Árni Friðriksson 1990, bls. 53.
  • Náttúruvá á Íslandi. Eldgos og jarðskjálftar. (2013). Júlíus Sólnes (ritstjóri). Reykjavík, Viðlagatrygging Íslands og Háskólaútgáfan.
  • Gylfi Páll Hersir o.fl. 2020, bls. 22.
...