Faldar sprungur og holrými undir Grindavík kortlögð með segulmælingum
- Niðurstöðurnar geta haft verulega þýðingu fyrir hættumat og skipulag á náttúruvársvæðum.
Vísindamenn við Háskóla Íslands og samstarfsstofnanir hafa kortlagt faldar sprungur og holrými undir Grindavík með segulmælingum. Á nokkrum stöðum, þar sem lítil eða engin ummerki sáust á yfirborði, leiddu mælingarnar í ljós áður óþekktar sprungur og holrúm sem síðar voru staðfest með uppgreftri.
„Mælingarnar voru gerðar bæði fótgangandi og með drónum og beindust að ummerkjum eftir jarðskjálfta og kvikuvirkni á svæðinu á árunum 2023–2025. Markmiðið var að fá skýrari mynd af því hvað gerðist undir bænum þegar sprungur opnuðust í jarðskjálftunum, kvikuskotum og eldgosunum við Svartsengi og hversu umfangsmiklar skemmdirnar urðu,“ segir Elisa Johanna Piispa, rannsóknardósent við Jarðvísindastofnun HÍ og fyrsti höfundur greinar um rannsóknina sem birtist í vísindatímaritinu Geophysical Research Letters.
Sprungur sjást ekki alltaf á yfirborðinu
Mælingarnar eru hluti rannsókna á þeim miklu jarðskorpuhreyfingum sem fylgt hafa kvikuinnskotum og eldgosum í Svartsengiskerfinu frá haustinu 2023. Þann 10. nóvember það ár myndaðist stór kvikugangur undir Grindavík. Í kjölfarið varð öflug jarðskjálftahrina, mikil aflögun jarðskorpunnar og bærinn var rýmdur. Sprungur opnuðust í Grindavík og nágrenni hennar og við síðari kvikuinnskot hreyfðust þær á ný, víkkuðu og mynduðu holrúm og jarðföll.
Niðurstöður segulmælinganna, sem birtar eru í vísindatímaritinu Geophysical Research Letters, geta haft verulega þýðingu fyrir hættumat og skipulag á náttúruvársvæðum. „Sprunga getur opnast í berggrunninum án þess að greinileg ummerki sjáist á yfirborðinu. Jarðvegur, götur eða mannvirki geta hulið hana. Faldar sprungur geta skapað hættu fyrir manneskjur og innviði og betri þekking á því sem leynist undir yfirborðinu getur dregið úr þeirri hættu og komið í veg fyrir tjón og kostnað við uppbyggingu innviða“, segir Elisa.
Rannsakendur búa sig undir mælingar á jörðu niðri. MYND/Úr einkasafni
Um 320 kílómetrar mældir
Segulsviðið yfir Grindavík var mælt með drónum sem flogið var eftir þéttum línum yfir bænum, samtals um 220 kílómetra. Að auki voru um 100 kílómetrar gengnir með segulmæli á jörðu niðri.
„Drónarnir gerðu okkur kleift að mæla stór, erfið og jafnvel hættuleg svæði hratt, en mælingar á jörðu niðri gáfu nákvæmari mynd af einstökum sprungum,“ segir Elisa.
Segulmælingarnar voru bornar saman við vettvangsathuganir, LiDAR-mælingar, ljósmyndir og eldri loftmyndir. Loks var grafið á völdum stöðum til að staðfesta sprungurnar og holrúmin sem mælingarnar höfðu gefið vísbendingar um.
Elisa Johanna Piispa, Catherine Rachael Gallagher og Sindri Bernholt við segulmælingar í Grindavík. MYND/Úr einkasafni
Hraunið undir Grindavík er basalt með sterka segulmögnun. Þegar bergið brotnar og sprungur eða holrúm myndast breytist segulsviðið. Þannig er hægt að greina frávik sem gefa vísbendingar um sprungur jafnvel þar sem ekkert sést á yfirborðinu.
Á sumum stöðum varð lóðrétt færsla allt að 1,3 metrar og samanlögð gliðnun innan bæjarins hefur verið metin allt að fimm metrar. Stærsta sprungan sem hefur verið skjalfest er um þrír metrar á breidd og að minnsta kosti þrjátíu metra djúp.
Stór sprunga fannst undir Túngötu
Eitt skýrasta dæmið í rannsókninni er frá Túngötu. Þar sáust engar kortlagðar sprungur á yfirborðinu en mælingarnar sýndu greinileg merki um lægra segulsvið. Þegar grafið var á svæðinu kom í ljós stór sprunga undir götunni, um tveir til þrír metrar á breidd. Hún var hulin yngri jarðlögum og hrauni og því sáust engin greinileg ummerki um hana á yfirborðinu.
Svipað kom í ljós við knattspyrnuvöllinn í Grindavík, þar sem segulmælingar bentu til verulegra sprungna og holrúma sem uppgröftur staðfesti síðar. Samanburður við loftmyndir frá árinu 1954 sýndi jafnframt að sum segulfrávikin fylgdu gömlum sprungum sem síðar höfðu horfið undir götur, hús og önnur mannvirki. Niðurstöðurnar benda því til þess að umbrotin frá 2023 hafi ekki aðeins myndað nýjar sprungur heldur einnig opnað eldri sprungur á ný.
Tölvulíkön benda til þess að við hagstæðar aðstæður sé hægt að greina sprungur og holrúm á um 10–20 metra dýpi. Aðferðin hentar þó ekki jafn vel alls staðar og segulmælingarnar koma ekki í stað annarra rannsóknaraðferða heldur bæta við þær.
Upplýsingar fengust í nær rauntíma
„Þetta er í fyrsta sinn sem segulmælingum hefur verið beitt til að kortleggja faldar sprungur inni í byggð á meðan virk eldgosa- og jarðskjálftahrina stendur yfir. Með þessu fengust upplýsingar í nær rauntíma sem nýttust með beinum hætti við mat á yfirvofandi vá,“ segir Elisa.
Gögnin voru unnin hratt og upplýsingum um mögulegar hættur komið til þeirra sem unnu að hættumati og viðbrögðum. Segulmælingar geta einnig nýst á öðrum virkum svæðum þar sem jarðskjálftar, landsig eða skriðuföll geta myndað sprungur og holrúm undir yfirborði. Mikilvægt er að mæla hættusvæði áður en vá verður svo auðveldara sé að greina síðar hvað hefur breyst.
Víðtækt samstarf
Að rannsókninni komu vísindamenn frá Háskóla Íslands, Íslenskum orkurannsóknum, Náttúrufræðistofnun Íslands, EFLU og Veðurstofu Íslands. Verkefnið naut jafnframt aðkomu Almannavarna, Grindavíkurbæjar, lögreglunnar í Grindavík, Sigmanna, Verkíss og fjölmargra sem aðstoðuðu við vettvangsvinnu. Höfundar greinarinnar frá Háskóla Íslands eru Elisa Johanna Piispa, Catherine Rachael Gallagher, Sindri Bernholt, Magnús Tumi Guðmundsson og Gunnlaugur Björnsson. Frá Íslenskum orkurannsóknum koma Gunnlaugur Magnús Einarsson, Ögmundur Erlendsson, Katrín Ásta Karlsdóttir og Magnús Á. Sigurgeirsson. Robert A. Askew, Birgir Vilhelm Óskarsson og Sydney R. Gunnarson koma frá Náttúrufræðistofnun Íslands. Daniel Ben-Yehoshua, sérfræðingur í náttúruvá og mælingum hjá EFLU og nú Veðurstofu Íslands, er einnig meðal höfunda.
