Eldgos við Sundhnúksgíga í mars 2024 - Niðurstöður bergefnagreininga á hraunsýnum og mælinga á samsetningu eldfjallagass

Eldgos við Sundhnúksgíga 17. mars – Niðurstöður bergefnagreininga á hraunsýnum og mælinga á samsetningu eldfjallagass

Bergefnafræði

Sýni voru tekin af gjósku sunnan við Sýlingarfell og við syðsta hraunjaðarinn nærri Húsafelli 17. mars. Fyrstu bergfræði- og jarðefnafræðigagna var aflað samdægurs. Sem fyrr fengust myndir og glerefnasamsetningar með örgreini Jarðvísindastofnunar Háskólans.

Bergfræðilega er nýja hraunið áþekkt fyrri hraunum frá Sundhnúksgígum (mynd 1). Efnasamsetning hraunsins er einnig keimlík síðustu hraunum frá Sundhnúksgígum. Þannig er styrkur MgO á bilinu 6,0 % af massa í gleri í grunnmassa hraunsýnisins og 6,8% í gjóskunni. Meðaltal greininga á hraunsýnum og gjósku gefur K₂O/TiO₂-hlutfall um 0,21 sem bendir til skyldleika við bráðir í fyrri gosum við Sundhnúksgíga. Vísað er í fyrri umfjallanir um hraun frá Sundhnúksgígum á heimasíðu Jarðvísindastofnunar til frekari glöggvunar (https://jardvis.hi.is/is/Sundhnuksgigar_frettasafn).

Samsetning eldfjallagass

Mælingar á samsetningu eldfjallagass með innrauðri Fourier-litrófsgreiningu (OP-FTIR) voru gerðar snemma dags þann 17. mars. Mælingar þessar eru samvinnuverkefni vísindafólks við Háskóla Íslands og Veðurstofu Íslands. Hin mælda gassamsetning er lík þeirri sem mæld var 14.-15. janúar og 8. febrúar þar sem t.d. massahlutfall CO₂/SO₂ er nærri 0,8.

SO₂-gaslosun í Sundhnúkseldum 2023-2024 og samanburður við Fagradalsfjallselda 2021-2023

Brennisteinn (S) er snefilefni í basaltkviku, en þegar hann losnar úr kvikunni og binst súrefni andrúmsloftsins getur það valdið verulegri hættu þar sem SO₂ er eitruð lofttegund.

Styrkur S í basaltgleri er mældur reglulega með örgreini Jarðvísindastofnunar Háskólans. Hann er mældur í kvikudropum sem urðu innlyksa í ólivínkristöllum á allnokkru dýpi og storkna sem gler við hraða kælingu (og myndar glerinnlyksur; mynd 1a). Jafnframt er hann greindur í grunnmassagleri  snöggkældra hraunsýna (mynd 1a) og í  gjósku (mynd 1b) til að fá góða mynd af losun SO₂ í eldgosum.

Kvikuinnlyksur lokast inni í steindum við kristöllun steindanna niðri í jörðinni áður en losun SO₂ hefst. Aftur á móti eru basaltglersýni sem eru snöggkæld á gosstað og glerkennd gjóskusýni að hluta eða að fullu afgösuð. Mynd 1a og b sýnir dæmi um muninn á S-innihaldi glerinnlyksna og mismunandi tegunda grunnmassaglers (snöggkælds hraunsýnis og gjósku) en tölurnar sýna milljónustuhluta (ppm) S af massa. Glerinnlyksan inniheldur 1500 ppm S en grunnmassaglerið í snöggkældu hrauni inniheldur aðeins 230 ppm S. Mismunurinn, 1270 ppm S, losnaði út í andrúmsloftið áður en hraunið storknaði.

Mynd 1. Endurkasts-rafeindamyndir af (a) snöggkældu hrauni (sýnataka í janúar 2024) og (b) mjög blöðróttri gjósku (frá 17. mars 2024). Snöggkælda hraunið (a) inniheldur ólívínsmádíla með glerinnlyksum. Tölur í appelsínugulu eru S-innihald í ppm. Athugið að blöðrótta gjóskan (b) inniheldur nokkuð meira magn af S en snöggkælda hraunið (a) vegna hraðari kólnunar og glermyndunar.

Mynd 2 sýnir S-styrk glerinnlyksna og grunnmassaglers frá Sundhnúkseldum 2023-2024 og Fagradalsfjallseldum 2021-2023 (Sæmundur Ari Halldórsson og fl. 2022; Alberto Caracciolo o.fl., handrit sent til birtingar; Guðrún Rós Guðmundsdóttir, óbirt). Nokkur breytileiki er í S-styrk glerinnlyksna frá Sundhnúksgosinu 2023-24 en innlyksurnar hafa að meðaltali 400 ppm hærri S-styrk en þær sem koma úr gosum kenndum við Fagradalsfjall. Þannig hefur kvikan úr Sundhnúksgosunum 2023-24 getað losað meira af S til umhverfisins en kvikan sem kom upp við Fagradalsfjall.

Út frá mismuninum í S-styrk í glerinnlyksum og grunnmassagleri og þekktum eðlismassa basaltkvikunnar reiknast að úr einum rúmmetra af blöðrulausri basaltkviku hafi losnað ~5,5 kg SO₂ í Fagradalsfjallsgosunum, en magnið hefur verið ~7,4 kg í Sundhnúksgosunum. Þegar búið er að meta magn basaltkviku sem gosið hefur er hægt að reikna út magn þess SO₂ sem fer út í andrúmsloftið á mismunandi stigum gosanna.

Munurinn á S-styrk gjóskuglersins (sem storknar hratt þegar það kemur úr gossprungunni) og hraunglersins (sem er snöggkælt í vatnsfötu við hraunjaðarinn) sýnir að mest af SO₂ losnar frá gossprungunni, en SO₂-losun er þó enn umtalsverð frá hrauninu.

Eins og áður hefur komið fram hefur eldfjallagas í síðustu gosum við Sundhnúksgíga lægra CO₂/SO₂ hlutfall (~0,8) en mældist í eldfjallagasi við upphaf gosa í Fagradalsfjalli (~5,0). Það bendir til þess að kvika við Sundhnúksgíga hafi að hluta til afgasast í efri hluta skorpunnar fyrir gos. 

Mynd 2. Samanburður á S-innihaldi glerinnlyksna og grunnmassa í sýnum frá Fagradalsfjalli og Sundhnúki. Rauð X eru meðaltöl þeirra 5-10 innlyksna sem greindar voru í hverju tilviki og voru minnst afgasaðar. Örvar sýna eitt staðalfrávik. Græn X sýna meðal S-innihald grunnmassaglers með einu staðalfráviki.

Heimildir:

Alberto Caracciolo og fl. (handrit sent til birtingar 2024): https://eartharxiv.org/repository/view/ 6291/

Sæmundur Ari Halldórsson og fl. (2022): https://www.nature.com/articles/s41586-022-04981-x