Miðbiksmat í jarðfræði - Melin Barbara Payet--Clerc

Heiti ritgerðar: Aflfræði gosmakkar í basískum Plínískum eldgosum, greint út frá dreifingu gosefna og reiknifræðilegri hermun. (Dynamics of Plinian basaltic eruptions from field reconstruction and physical modelling of historical plumes.)

Nemandi: Melin Barbara Payet--Clerc

Doktorsnefnd:
Dr. Ármann Höskuldsson, rannsóknarprófessor við Jarðvísindastofnun
Dr. Þorvaldur Þórðarson prófessor við Jarðvísindadeild
Dr. Guillaume Carazzo, prófessor við Institut de Physique du Globe de Paris, University of Paris
Dr. Anthony Finizola, prófessor við Universite Paris Cite.

Ágrip

Á milli Torfajökuls og Bárðarbungu liggur sprungusveimurinn sem kenndur er við Veiðivötn og er um 100 km langur og er hluti af gliðnunarbeltinu sem afmarkar plötuskil Ameríku og EvrAsíu flekanna á þessum slóðum. Eldgos á þessum sprungusveim eru í stærri kantinum og mynda oftar en ekki umfangsmikil gjóskulög. Veiðivatnagosið 1477AD, er yngsti atburðurinn á þessum sprungusveim og myndaði ~10km3 af basaltgjósku, sem náði yfir um 53.000 km2 svæði. Gjóskulagið um sentímetra þykk í 250 km fjarlægð frá upptökunum sem bendir til þess að afl gossins samsvarar því sem þekkist í Plínískum gosum og er eitt af tveimur öflugustu þeytigosum á Íslandi á sögulegum tíma (t.d. Guðrún Larsen, 1984). Heildarlengd gígaraðarinnar er ~70 km og afmarkar hún ósamfellda gígaröð sem teygir sig til SV inn í eldstöðina Torfajökul. Það gaus samtímis í Torfajökli og myndaði sú virkni meðal annars hraunbreiðurnar, Laugarhraun, Námshraun og Norðurnámshraun. Þekking okkar á hegðun öflugra basalt þeyti- og sprengigosa er takmörkuð. Þar til nýlega hefur afl slíkrar gosa verið tengdur við samspil kviku og utan að komandi vatns, þar sem vatn gegnir aðalhlutverki í sundrunar ferlinu. Nýlegar rannsóknir á freatómagmatískum gosum á Íslandi (þ.e., Lynch 2015, Decker 2016, Moreland 2017, Moreland et al 2019) benda sterklega til þess að helsti drifkraftur sprengivirkninnar er útleysing kvikugasa, þar sem hröð samsöfnun og útþensla á blöðrunum upp í efsta hluta rísandi kvikusúlunnar býr til aflið. Samspilið við utan að komandi vatn bætir veldur hraðkælingu sem leiðir til þess að froðukennd gjóskukornin sundrast í kurl. Þannig að utan að komandi vatnið breytir kornastærðardreifingu gjóskunnar en eykur ekkert við afl gossins. Þessi rannsókn miðar að því að athuga gosefnin frá Veiðivatnagosinu 1477 e.kr. til þess að rannsaka og auka skilninginn á gosmakkarferlum og gjóskudreifingu í freatóplínískum gosum þar sem samspil kviku og utan að komandi vatns afmarkast við umhverfi á eða nærri yfirborði jarðar. Við notum vettvangsgögn og einvítt eðlisfræðilegt líkan af gosmekki, þ.e. Parísargjóskumökkslíkanið (PPM), til að takast á við þessar rannsóknarspurningar. Mæld snið í gegnum gjóskulagið voru notuð til þess að afla viðbótar þykktargögnum um gjóskulagið og mæla stærstu gjóskukorn sem fall af fjarlægð frá upptökum. Síðarnefndu mælingarnar eru notaðar til þess að meta hæð gosmakkar í Veiðivatnagosinu. Meira en 80 gjóskusýnum var safnað fyrir kornastærðargreiningu á gjóskunni, gögn sem síðan eru notuð til þess að reikna heildar kornastærðardreifingu gjóskunnar sem kom upp í gosinu. Notast var við með TOTGS Matlab® reikniriti Biass and Bonadonna (2014) í þessum reikningum. Jafnframt eru gerðar mælingar á lögun gjóskukornanna með Camsizer-X2 greini. Rúmþyngd öskuhluta gjóskunnar er mældur , en eðlisþyngd gjallkornanna er með aðferð Houghton og Wilson (1989). Kornastærð gjóskunnar allra næst gígunum er metin með því að reikna út veldisvísir (D) í veldislögmálsdreifingu gjóskunnar sem tengist fjölda agna með radíus stærri en tiltekinn radíus "r". Hið síðarnefnda er notað sem innsláttarstærð í PPM líkaninu ásamt rúmþyngd öskunnar og tilhlýðilegra gagna um samsetningu kvikunnar sem myndaði gjóskuna. Þessir útreikningar gera það kleift að ákvarða hvert kviku-útstreymið er á þeim tímapunkti sem gosmökkurinn fellur saman (þ.e., riskraftur = 0) og sem fall af styrk rokgjarnra efna. Þessi rannsókn kemur með nýtt sjónarhorn á hegðun sprengivirkninnar í Veiðivatnagosinu 1477 í með notkun á PPM reiknilíkaninu til þess að skilgreina lykilbreytur gossins. Niðurstöður okkar veita nýja innsýn í gangverki eldgossins í Veiðivötn 1477AD. Þessi athugun undirstrikar einnig mikilvægi rokgjarnra efna í sprengigosum.