Doktorsvörn í jarðfræði - Jónas Guðnason

Miðvikudaginn 12. júlí ver Jónas Guðnason doktorsritgerð sína við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Sundrun kviku og gjóskufall í þeytigosum: Eldgosin í Heklu árin 1991 og 1845 (e. Magma fragmentation and tephra dispersal in explosive eruptions: The 1991 and 1845 Hekla eruptions).

Andmælendur eru dr. Dave McGarvie, lektor við Opna Háskólann í Bretlandi og dr. Eliza Calder, lektor í eldfjallafræði við Háskólann í Edinborg.

Leiðbeinandi er dr. Þorvaldur Þórðarson, prófessor í eldfjalla- og bergfræði við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands. Aðrir í doktorsnefnd eru dr. Bruce F. Houghton, prófessor í eldfjallafræði við Jarðvísindadeild Háskólans á Hawaii í Mānoa og Guðrún Larsen, vísindamaður emeritus við Jarðvísindastofnun Háskóla Íslands.

Magnús Tumi Guðmundsson, deildarforseti og prófessor við Jarðvísindadeild Háskóla Íslands stýrir vörn.

Ágrip af rannsókn

Vá vegna eldgosa er vel þekkt á Íslandi. Gosvá vegna Heklu er einna best þekkt, þar sem ræktarlönd, úthagar og vatnsból geta spillst vegna gjóskufalls. Með aukinni flugumferð á N-Atlantshafssvæðinu og í Evrópu geta jafnvel lítil til miðlungs stór eldgos valdið alvarlegum truflunum utan landsteinanna. Há gostíðni í Heklu, stuttur viðvörunartími og sprengivirkni veldur því að Hekla er eitt þeirra íslensku eldfjalla sem hvað best er fylgst með. Markmið þessarar ritgerðar er að bæta við ört vaxandi þekkingu á íslenskum þeytigosum, með rannsókn á opnunarfasa Heklugosanna árin 1991 og 1845 og skilgreiningu á kennistærðum þeirra (þ.e. eruption source parameters). Þeim eru gerð skil í þrem greinum.

Í Heklu gosinu árið 1991 reis gosmökkurinn á 10 mínútum upp í um 11.5 km hæð (yfir sjó), heildarrúmmál gjóskunnar var 0.017 km3 (0.003 km3 þétt berg), framleiðnin var að meðaltali 2.6 x 106 kg s-1 og heildarmassi gjóskunnar 8.6 x 109 kg. Heildarkornastærð gjóskunnar er tvítoppa en fínefni er lítið. Gjóskufall var til NNA og breyting í kornastærðardreifingu gjóskunnar er hvað mest fyrstu 65 km þar sem stærstu gjósku kornin féllu hratt úr gosmekkinum. Lengra frá Heklu varð kornastærð gjóskunnar stöðug, aðeins varð breyting á massa af gjósku sem féll á flatareiningu. Breytingar í kornastærð með tíma og blöðruinnihald gjóskunnar benda til þess að opnunarfasi Heklugossins 1991 hafi verið óstöðugur og komið í tveim hrinum, sú síðari var kraftmesti þáttur gossins í Heklu árið 1991.

Opnunar fasi gossins í Heklu árið 1845 var um 1 klukkustund. Heildar rúmmál gjóskunnar var 0.13 km3 (0.03 km3 þétt berg), framleiðnin var 2.1 x 107 kg s-1, heildarmassinn 7.5 x 1010 kg og hæð gosmakkarins um 19 km (yfir sjó). Gjóskufall var til ASA. Þess varð vart á skipum og eyjum 700–1100 km frá Heklu og barst það þangað með hraðanum 16–19 m s-1. Opnunarfasinn árið 1845 náði hámarki í framleiðni skömmu eftir upphaf gossins, ákvarðað út frá lóðgreiningu gjósku í nágrenni Heklu og breytingu í blöðruinnihaldi gjóskunnar með tíma. Heildarkornastærðin er tvítoppa. Kornastærðargreiningar sýna að tveir ferlar voru ráðandi þegar gjóska féll úr mekkinum. Grófara gjósku-fylkið sýnir að stærstu korn falla hratt úr gosmekkinum með flutningi. Fínna gjósku-fylkið sýnir mjög stöðuga stærðardreifingu óháð fjarlægð frá upptökum og er best skýrt með samloðun fínna öskukorna. Slíkt samsafn agna fellur fyrr og jafnar til jarðar en ella.

Blöðrustærðar greiningar á gjóskunni bendir til að í opnunarfasa beggja gosanna fækkar blöðrum og þær stækka með tíma. Í gosinu 1845 fækkar blöðrum og þær stækka til jaðranna í gosrásinni. Þetta sýnir að gasið skilur sig hraðar frá kvikunni þegar uppstreymishraðinn minnkar og verður til þess að gas fer að rísa upp í gegnum kvikuna, sem að lokum leiðir til tveggja fasa flæðis og breytingar frá þeytigosi yfir í flæðigos.

Niðurstöður rannsóknanna bæta við þá þekkingu sem nú er til staðar um blöðrumyndun og sundrun kviku í þeytigosum í Heklu og skilgreint magnbundið lykil kennistærðir þessara gosa. Breytingar í kornastærð með flutningi frá eldfjallinu og greining á heildarkornastærðardreifingu gjóskunnar munu nýtast við gerð líkana á gjóskudreifingu og bæta mat á vá frá þeytigosum.

Um doktorsefnið

Jónas Guðnason er fæddur í Danmörku árið 1982. Jónas er giftur Elísu Ólafsdóttur og eiga þau tvo syni Emil Óla og Viggó Guðna. Jónas hóf nám í Jarðfræði við Háskóla Íslands árið 2004 og lauk þaðan BS prófi þar sem Jónas skoðaði brennisteins afgösun í tætigosum og mat veðurfarsáhrif frá þeim. Frá Íslandi lá leiðin í meistaranám við Kaupmannahafnar Háskóla þar sem meistararitgerðin fjallaði um aldursgreiningar á Argentínsku gosbergi. Frá Kaupmannahöfn lá leiðin í doktorsnám við Háskóla Íslands, með áherslu á þeytigos í Heklu.