Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:12 • sest 21:41 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:00 • Sest 00:00 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:09 • Síðdegis: 20:27 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:12 • Síðdegis: 14:14 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvernig verða klumpahraun til?

Þorvaldur Þórðarson

Klumpahraun (e. rubbly pahoehoe lava) eru mjög algeng hrauntegund á Íslandi og öðrum flæðibasaltsvæðum.[1] Þau myndast þegar efri skorpa helluhrauna brotnar upp og myndar yfirborðsbreksíu[2] við skyndilega aukinn straumþunga hraunsins eða þegar það flæðir upp að fyrirstöðu sem aftrar framrás þess um tíma.

Athuganir sýna að í upphafi flæðir klumpahraun fram sem reglulegt helluhraun með samfelldri og kyrrstæðri skorpu. Á ákveðnu stigi verður skyndileg breyting sem leiðir til þess að skorpan brotnar upp og myndar klumpabreksíu.

Skýringarmynd sem sýnir þrjú myndunarstig klumpahrauns: a) Í upphafi flæðir hraunið sem helluhraun með tilheyrandi hraunbelgingu og myndun þenslustrúktúra. b) Á einhverjum tíma snöggeykst hraunrennslið og innrænn kvikuþrýstingur vex umfram styrk seigu yfirborðsskorpunnar. Við það brotnar hún i þykka fleka, aukið hitatap frá glóandi kjarna hraunsins eykur seigju þess, og hraungjall tekur að myndast. c) Flekarnir flytjast fram á yfirborði hraunflóðsins, og staðbundin samþjöppun leiðir af sér myndun þrýstihryggja með kömbum, hornréttum á flæðistefnuna. Áframhaldandi flæði veldur því að skorpubrotin molna frekar og mynda ný breksíubrot sem að jafnaði eru jafnlaga og aðeins nokkrir tugir sentimetra í þvermál.

Skaftáreldahraun er að stórum hluta klumpahraun.[3] Þar er þykkt hraunflekanna yfirleitt á bilinu 0,7-1,5 metrar og mjög jöfn innan einstakra hraunflóða. Skorpuþykktin sýnir að hraunhellan á einstökum hraunsepum brotnaði upp 3-15 dögum eftir að myndun þeirra hófst.[4] Þetta eru mjög athyglisverðar niðurstöður vegna þess að þetta samsvarar vel tímanum sem leið á milli einstakra goshrina í Skaftáreldum.[5] Bendir það sterklega til þess að myndun klumpahrauna tengdist breytingum á framleiðni í gosinu. Helluhraun myndaðist þegar dró úr framleiðni í einstökum hrinum, en þegar eldflóðið hljóp fram á ný í upphafi næstu hrinu, braut það upp hraunhelluna, eins og Jón Steingrímsson lýsir svo glöggt í eldritum sínum. Skorpan brotnar þegar aukið streymi myndar núningsspennu[6] á milli efri skorpunnar og kvikunnar í kjarnanum. Það verður til þess að glóandi heit hraunkvika kemst í beina snertingu við andrúmsloftið og hitatapið verður tíu til hundrað sinnum meira. Samfara þessu verður seigja hraunsins meiri og hraunkargi myndast. Ef hraunið heldur áfram að flæða við þessar aðstæður, getur það smám saman breyst í apalhraun.[7]

Mælingar á hraunflekum í Búrfellshrauni við Hafnarfjörð, sem er annað gott dæmi um klumpahraun, benda til þess að þar hafi nýjar hraungusur komið frá eldstöðinni á fjögurra til níu daga fresti.[8] Breksíumyndun styrkir framjaðrana, sem geta haldið tímabundið aftur af framrásinni og valdið því að hraunkvika safnast upp aftan við jaðrana. Þegar innri þrýstingur hraunkvikunnar er orðinn meiri en styrkur framjaðarsins, brýst kvikan fram sem undanhlaup og myndar nýjan sepa. Slík undanhlaup geta verið umfangsmikil og flætt hratt. Stærstu undanhlaupin í Skaftáreldum eru allt að fimm kílómetra löng. Að meðaltali flæddu slík hlaup fram um 0,1 metra á sekúndu (um 0,4 km/ klst), en þegar rennslið var mest nálgaðist hraðinn einn metraá sekúndu (3 km/klst).[9] Bóndinn á Botnum varð áþreifanlega var við þetta þann 22. júní 1783, þegar eitt slíkt undanhlaup braust fram og hljóp yfir kindahóp sem hann hafði komið fyrir í hólma úti í Botnafljóti skömmu áður.[10]

Tilvísanir:
  1. ^ Keszthelyi, L. og fleiri, 2000. Terrestrial analogs and thermal models for Martian flood lavas. Journal of Geophysical Research, 105 (E6), 15027-15049.; Guilbaud og fleiri, 2005. Morphology, surface structure, and emplacement of lavas produced by Laki, A.D. 1783-1784. Kinematics and Dynamics of Lava Flows (M. Manga og G. Venture ritstjórar). Geological Society of America, Boulder, CO, 81-102.; Guilbaud, M.-N. S. Blake, T. Thordarson, S. Self. 2007. Role of Syn-eruptive Cooling and Degassing on Textures of Lavas from the AD 1783–1784 Laki Eruption, South Iceland, Journal of Petrology, 48(7). 1265–1294, doi:10.1093/petrology/egm017.
  2. ^ Hugtakið breksía er notað um storkuberg gert úr bergbrotum og millimassa af fínna efni sem oft er glerkennt. Brotaberg er stundum notað sem samheiti.
  3. ^ Guilbaud og fleiri, 2005. Morphology, surface structure, and emplacement of lavas produced by Laki, A.D. 1783-1784. Kinematics and Dynamics of Lava Flows (M. Manga og G. Venture ritstjórar). Geological Society of America, Boulder, CO, 81-102.
  4. ^ Þorvaldur Þórðarson, óbirt gögn.
  5. ^ Thordarson, T. og S. Self, 1993. The Laki (Skaftár Fires) and Grímsvötn eruptions in 1783–1785. Bulletin of Volcanology, 55, 233–263.; Thordarson, T., Guðrún Larsen, Sigurður Steinþórsson og S. Self, 2003. Laki-Grímsvötn eruptions II. Appraisal based on contemporary accounts. Jökull, 51, 11-48.
  6. ^ Þorvaldur Þórðarson, 1991. Skaftáreldar 1783-1785. Gjóskan og framvinda gossins (4. árs ritgerð í jarðfræði við Háskóla Íslands). Háskólaútgáfan og Raunvísindadeild, jarðfræðiskor.
  7. ^ Guilbaud og fleiri, 2005. Morphology, surface structure, and emplacement of lavas produced by Laki, A.D. 1783-1784. Kinematics and Dynamics of Lava Flows (M. Manga og G. Venture ritstjórar). Geological Society of America, Boulder, CO, 81-102.
  8. ^ Ingi Þ. Kúld, 2005. Búrfellshraun við Hafnarfjörð: uppbygging, flæðiferli og myndunarsaga. B.S.-ritgerð við Raunvísindadeild Háskóla Íslands.
  9. ^ Thordarson, T. og S. Self, 1990. The Laki lava flow, 1783-84: New estimates of the volume, flow rates and flow characteristics. 1990 IAVCEI General Assembly, Mainz, Germany: Abstracts.
  10. ^ Jón Steingrímsson, 1907-1915. Fullkomið Skrif um Síðueld. Safn til sögu Íslands IV (Þorvaldur Thoroddsen ritstjóri). Hið íslenzka bókmenntafélag, Kaupmannahöfn og Reykjavík, 1-57.

Þetta svar er úr bókinni Náttúruvá á Íslandi: Eldgos og jarðskjálftar (2013) og birt með góðfúslegu leyfi. Skýringarmyndin er fengin úr sama riti. Textinn er lítillega aðlagaður Vísindavefnum.

Höfundur

Þorvaldur Þórðarson

Þorvaldur Þórðarson

eldfjallafræðingur á Jarðvísindastofnun HÍ

Útgáfudagur

6.11.2023

Spyrjandi

Emilia Ósk

Efnisorð

Tilvísun

Þorvaldur Þórðarson. „Hvernig verða klumpahraun til?“ Vísindavefurinn, 6. nóvember 2023. Sótt 27. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=85665.

Þorvaldur Þórðarson. (2023, 6. nóvember). Hvernig verða klumpahraun til? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=85665

Þorvaldur Þórðarson. „Hvernig verða klumpahraun til?“ Vísindavefurinn. 6. nóv. 2023. Vefsíða. 27. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=85665>.

Chicago | APA | MLA

Tengd svör

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
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 verða klumpahraun til?
Klumpahraun (e. rubbly pahoehoe lava) eru mjög algeng hrauntegund á Íslandi og öðrum flæðibasaltsvæðum.[1] Þau myndast þegar efri skorpa helluhrauna brotnar upp og myndar yfirborðsbreksíu[2] við skyndilega aukinn straumþunga hraunsins eða þegar það flæðir upp að fyrirstöðu sem aftrar framrás þess um tíma.

Athuganir sýna að í upphafi flæðir klumpahraun fram sem reglulegt helluhraun með samfelldri og kyrrstæðri skorpu. Á ákveðnu stigi verður skyndileg breyting sem leiðir til þess að skorpan brotnar upp og myndar klumpabreksíu.

Skýringarmynd sem sýnir þrjú myndunarstig klumpahrauns: a) Í upphafi flæðir hraunið sem helluhraun með tilheyrandi hraunbelgingu og myndun þenslustrúktúra. b) Á einhverjum tíma snöggeykst hraunrennslið og innrænn kvikuþrýstingur vex umfram styrk seigu yfirborðsskorpunnar. Við það brotnar hún i þykka fleka, aukið hitatap frá glóandi kjarna hraunsins eykur seigju þess, og hraungjall tekur að myndast. c) Flekarnir flytjast fram á yfirborði hraunflóðsins, og staðbundin samþjöppun leiðir af sér myndun þrýstihryggja með kömbum, hornréttum á flæðistefnuna. Áframhaldandi flæði veldur því að skorpubrotin molna frekar og mynda ný breksíubrot sem að jafnaði eru jafnlaga og aðeins nokkrir tugir sentimetra í þvermál.

Skaftáreldahraun er að stórum hluta klumpahraun.[3] Þar er þykkt hraunflekanna yfirleitt á bilinu 0,7-1,5 metrar og mjög jöfn innan einstakra hraunflóða. Skorpuþykktin sýnir að hraunhellan á einstökum hraunsepum brotnaði upp 3-15 dögum eftir að myndun þeirra hófst.[4] Þetta eru mjög athyglisverðar niðurstöður vegna þess að þetta samsvarar vel tímanum sem leið á milli einstakra goshrina í Skaftáreldum.[5] Bendir það sterklega til þess að myndun klumpahrauna tengdist breytingum á framleiðni í gosinu. Helluhraun myndaðist þegar dró úr framleiðni í einstökum hrinum, en þegar eldflóðið hljóp fram á ný í upphafi næstu hrinu, braut það upp hraunhelluna, eins og Jón Steingrímsson lýsir svo glöggt í eldritum sínum. Skorpan brotnar þegar aukið streymi myndar núningsspennu[6] á milli efri skorpunnar og kvikunnar í kjarnanum. Það verður til þess að glóandi heit hraunkvika kemst í beina snertingu við andrúmsloftið og hitatapið verður tíu til hundrað sinnum meira. Samfara þessu verður seigja hraunsins meiri og hraunkargi myndast. Ef hraunið heldur áfram að flæða við þessar aðstæður, getur það smám saman breyst í apalhraun.[7]

Mælingar á hraunflekum í Búrfellshrauni við Hafnarfjörð, sem er annað gott dæmi um klumpahraun, benda til þess að þar hafi nýjar hraungusur komið frá eldstöðinni á fjögurra til níu daga fresti.[8] Breksíumyndun styrkir framjaðrana, sem geta haldið tímabundið aftur af framrásinni og valdið því að hraunkvika safnast upp aftan við jaðrana. Þegar innri þrýstingur hraunkvikunnar er orðinn meiri en styrkur framjaðarsins, brýst kvikan fram sem undanhlaup og myndar nýjan sepa. Slík undanhlaup geta verið umfangsmikil og flætt hratt. Stærstu undanhlaupin í Skaftáreldum eru allt að fimm kílómetra löng. Að meðaltali flæddu slík hlaup fram um 0,1 metra á sekúndu (um 0,4 km/ klst), en þegar rennslið var mest nálgaðist hraðinn einn metraá sekúndu (3 km/klst).[9] Bóndinn á Botnum varð áþreifanlega var við þetta þann 22. júní 1783, þegar eitt slíkt undanhlaup braust fram og hljóp yfir kindahóp sem hann hafði komið fyrir í hólma úti í Botnafljóti skömmu áður.[10]

Tilvísanir:
  1. ^ Keszthelyi, L. og fleiri, 2000. Terrestrial analogs and thermal models for Martian flood lavas. Journal of Geophysical Research, 105 (E6), 15027-15049.; Guilbaud og fleiri, 2005. Morphology, surface structure, and emplacement of lavas produced by Laki, A.D. 1783-1784. Kinematics and Dynamics of Lava Flows (M. Manga og G. Venture ritstjórar). Geological Society of America, Boulder, CO, 81-102.; Guilbaud, M.-N. S. Blake, T. Thordarson, S. Self. 2007. Role of Syn-eruptive Cooling and Degassing on Textures of Lavas from the AD 1783–1784 Laki Eruption, South Iceland, Journal of Petrology, 48(7). 1265–1294, doi:10.1093/petrology/egm017.
  2. ^ Hugtakið breksía er notað um storkuberg gert úr bergbrotum og millimassa af fínna efni sem oft er glerkennt. Brotaberg er stundum notað sem samheiti.
  3. ^ Guilbaud og fleiri, 2005. Morphology, surface structure, and emplacement of lavas produced by Laki, A.D. 1783-1784. Kinematics and Dynamics of Lava Flows (M. Manga og G. Venture ritstjórar). Geological Society of America, Boulder, CO, 81-102.
  4. ^ Þorvaldur Þórðarson, óbirt gögn.
  5. ^ Thordarson, T. og S. Self, 1993. The Laki (Skaftár Fires) and Grímsvötn eruptions in 1783–1785. Bulletin of Volcanology, 55, 233–263.; Thordarson, T., Guðrún Larsen, Sigurður Steinþórsson og S. Self, 2003. Laki-Grímsvötn eruptions II. Appraisal based on contemporary accounts. Jökull, 51, 11-48.
  6. ^ Þorvaldur Þórðarson, 1991. Skaftáreldar 1783-1785. Gjóskan og framvinda gossins (4. árs ritgerð í jarðfræði við Háskóla Íslands). Háskólaútgáfan og Raunvísindadeild, jarðfræðiskor.
  7. ^ Guilbaud og fleiri, 2005. Morphology, surface structure, and emplacement of lavas produced by Laki, A.D. 1783-1784. Kinematics and Dynamics of Lava Flows (M. Manga og G. Venture ritstjórar). Geological Society of America, Boulder, CO, 81-102.
  8. ^ Ingi Þ. Kúld, 2005. Búrfellshraun við Hafnarfjörð: uppbygging, flæðiferli og myndunarsaga. B.S.-ritgerð við Raunvísindadeild Háskóla Íslands.
  9. ^ Thordarson, T. og S. Self, 1990. The Laki lava flow, 1783-84: New estimates of the volume, flow rates and flow characteristics. 1990 IAVCEI General Assembly, Mainz, Germany: Abstracts.
  10. ^ Jón Steingrímsson, 1907-1915. Fullkomið Skrif um Síðueld. Safn til sögu Íslands IV (Þorvaldur Thoroddsen ritstjóri). Hið íslenzka bókmenntafélag, Kaupmannahöfn og Reykjavík, 1-57.

Þetta svar er úr bókinni Náttúruvá á Íslandi: Eldgos og jarðskjálftar (2013) og birt með góðfúslegu leyfi. Skýringarmyndin er fengin úr sama riti. Textinn er lítillega aðlagaður Vísindavefnum....