Myndun Þorbjarnarfells – Haukur Björnsson

Haukur Björnsson skrifaði ritgerð árið 2015 við Háskóla Íslands um „Myndun Þorbjarnarfells“ (Þorbjörns) ofan Grindavíkur :

Bólstraberg
„Bólstraberg myndast þegar kvika kemst í snertingu við vatn. Það getur gerst undir jöklum, undir sjávarborði eða vötnum, eða þegar hraun rennur út í vatn eða á. (Moore, J. G. 1997)
Á háum breiddargráðum er mjög algengt að fjöll séu einungis byggð upp af bólstrabergi og hyaloclastite, og mynduðust þau undir jökli. Hryggir sem myndast undir jökli hafa yfirleitt hærra hlutfall á hæð/lengd heldur en önnur, og geta náð hundruðum metra hæð og lengd allt að nokkrum kílómetrum. Eldgos undir jökli sem mynda ekki hryggi, svokallaðir stapar eða ,,basaltic point-source eruption”, mynda fjöll sem eru með brattar hlíðar (Höskuldsson & Sparks 1997).

Á Íslandi myndast þrjú byggingarform bólstrabergs.
1.Hryggir og hólar sem eru einungis byggðir upp sem bólstraberg, en það finnst aðallega í kringum miðju Íslands.
2.Neðri hlutinn af hyaloclastite myndun í stöpum (e. tuya-mountain). Þessi gerð finnst á miðhálendinu og við strendurnar.
3.Þegar hraun kemst ítrekað í snertingu við vatn. Munurinn á því hvort það myndist bólstraberg eða hyaloclastite er einungis þrýstingur. (Höskuldsson & fleiri 2005)

Bólstraberg byggst þegar sprunga opnast undir vatni eða jökli og kvika flæðir út. Skurn myndast utan um kvikuna, sem síðar brotnar vegna þrýstings og kvikan rennur út um sprunguna. Þetta gerist aftur og aftur, á meðan kvikan er ennþá undir vatni. (Moore, J. G. 1997)
Bólstraberg kólnar á tveimur stigum. Fyrst kólnar það vegna snertingar við vatnið, þar sem það snöggkólnar. Á seinna stiginu þá eru bólstrarnir búnir að hlaðast upp og verða að heilli einingu. Bergið kólnar að mestu vegna vatns sem lekur um bergið. (Höskuldsson & fleiri 2005)

Skurnin á bólstrunum er mjög glerjuð vegna snöggrar storknunar bergsins þegar það snertir vatnið, svo það nær ekki að kristallast yst. Strax innan við skurnina finnast litlir kristalar í bland við glerjuð efni, en kristalana er aðallega hægt að sjá í smásjá. Innan við skurnina er mikið af loftbólum í berginu, en þær minnka nær kjarnanum. Þegar komið er inn að kjarnanum er glerjaða efnið að mestu horfið og kristalarnir teknir við. Kristalarnir ná nokkrum millimetrum að stærð. (Moore, J. G. 1997)

Hyaloclastite

Hyaloclastite stendur fyrir fínkornótt, glerjað og brotið hraun og er ákveðið form af brotabergi (e. volcanic breccia) og stundum blandað móbergi. (Francis & Oppenheimer 2004)
Brotabergið er hálfgerður samlímingur af afurðum frá eldfjöllum sem er myndaður af brotum sem ná yfir víðan stærðarskala og geta þau verið mjög lítil upp í að vera mjög stór.
Hyaloclastite myndast við gos undir jökli eða vatni, þegar kvikan storknar fljótt með miklum látum (e. violently shatters) vegna snertingar við vatn og myndar mjög glerjaðan grunnmassa. (Marshak, S. 2012). Hyaloclastite veðrast auðveldlega og því getur reynst erfitt að greina það, eða það hreinlega horfið. (Francis & Oppenheimer 2004)

Móberg

Móberg er fínt berg sem er myndað úr ösku, eða ösku sem er samblönduð vikri sem myndast þegar kvika snöggkælist og splundrast. Móberg getur myndast þegar aska fellur niður úr loftinu eða lag sem flæðir niður hlíðar eldfjallsins eins og gjóskuflóð. Þar getur askan verið svo heit að hún bráðnar saman. (Marshak, S. 2012)

Niðurstöður
Greining fellsins leiddi í ljós að tvær gerðir bergs eru áberandi. Ekki var hægt að finna áberandi lagmót á milli laganna, þar sem bergið var mjög brotið og ekki hægt að finna heila opnu sem lá frá botni upp á topp. Í u.þ.b. 70 m hæð mátti finna mjög glerjaðan grunnmassa með völum í, bæði kantaðar og rúnaðar, með algenga stærð frá 5 til 15 cm.

Finna mátti einstaka bólstramyndanir neðarlega í sumum opnunum, en verða þó ekki algengar fyrr en í um 80-100 m hæð. Þar byrjuðu bólstramyndanir að vera algengari og alveg upp í að vera allsráðandi í opnunum. Sprungan sem opnan var í lá í gegnum nær allan flatann og þegar hún var skoðuð voru bólstramyndanir algengar neðst. Bólstrarnir voru flestir um 10-20 cm á lengd og 5-10 cm á breidd, með ljósgráa yfirborðsskán. Efst voru litlar völur límdar nálægt hvorri annarri, með grófan og þunnan grunnmassa í kringum sig.

Þegar veginum var fylgt upp fellið voru að finna margar góðar opnur. Flestar opnurnar virtust vera mjög bólstraríkar, alveg frá því að vera að mestu bólstrar upp í að vera alveg byggðar upp af bólstrum. Ekki var hægt að sjá mikinn grunnmassa í opnunum sem voru nálægt veginum.
Inni í sprungum á toppi fellsins reyndust einungis vera bólstramyndanir og enginn grunnmassi eða völur. Ekki sást nógu vel í efri hluta veggjanna og því ekki hægt að finna út hvernig efsti hlutinn var.

Toppurinn á fellinu, austan megin við stóra sprungu sem nær í gegnum hann, er í mjög mikilli óreiðu. Efsta opnan sunnan megin við hann byrjar í um 170 m hæð yfir sjávarmáli, en neðan við hann er engin opna niður að flatanum. Neðsta lagið er álíka byggt upp og neðsta lagið í fellinu, lag eitt, en síðan virðast opnur skiptast á að vera eins og lag eitt og lag tvö. Engin regla virðist vera á því hvort lagið finnst í hverri opnu, eða hvort þau finnist bæði. Neðst í mörgum opnunum er hægt að sjá bólstramyndanir, en þær minnka því ofar sem í opnurnar er farið. Þegar komið er efst í opnurnar má oft finna grunnmassa í kringum litlar völur, sem eru algengastar í kringum 5 cm á lengd. Því nær bólstramyndununum því stærri eru völurnar og minna er um grunnmassann. Þrátt fyrir það var þetta alls ekki allsráðandi og var oft mikill grunnmassi nálægt bólstramyndunum og á milli þeirra.

Austan megin við sprunguna í gegnum toppinn var svipað útlit og var vestan megin við. Efst í flestum opnum var mikið um litlar völur (flestar um 5 cm) sem lágu nokkuð þétt við hver aðra, með smá grunnmassa á milli. Neðst í opnunum mátti oft sjá bólstramyndanir og flestir bólstrarnir voru 10 cm á lengd eða lengri. Misjafnt var hvernig opnurnar voru, sumar voru með mikinn grunnmassa og völur, aðrar með lítinn grunnmassa og mikið af völum sem lágu þétt við hverja aðra og svo bólstramyndanir. Algengt var að síðarnefndu tveir hlutirnir væru saman, en bólstramyndanirnar voru sjaldan stakar.

Upp á miðju fellinu mátti finna gígmyndun. Gígurinn var gróinn og ekkert um opnur þar ofaní, ásamt því að hann var mikið skemmdur af mannavöldum. Því fundust engin ummerki um rennandi hraun. Toppurinn á fellinu er sunnan- og suðvestan megin við gíginn. Svo virðist sem sprungurnar á leið fimm og sjö snúi á móti hvor annarri, þar sem veggir þeirra liggja að hvor öðrum. Opnurnar tvær liggja þvert í gegnum fellið, með NA – SV stefnu. Á milli opnanna tveggja virðist hafa myndast nokkurs konar dæld í landið, þar sem landið á milli þeirra liggur neðar heldur en opnurnar. Opnurnar tvær liggja hvor sín megin við toppinn, eða gíg fellsins.

Ályktanir
Þorbjarnarfell virðist vera myndað úr tveimur berggerðum og engin þunn setlög voru að finna á milli þeirra. Fyrri gerðin sem var greint frá reyndist vera hyaloclastite, en lýsingin passar vel við niðurstöðurnar. Seinni gerðin reyndist vera bólstraberg. Í neðri hluta fellsins var á mörgum stöðum einungis hægt að sjá hyaloclastite, en bólstramyndanirnar urðu algengari því hærra sem var farið. Þegar þær sáust neðarlega þá var það að mestu í stórum og góðum opnum. Hyaloclastite lagið er ráðandi í fellinu þó stöku opnur sýni aðeins bólstraberg og var bólstrabergið oft ráðandi í opnum ofarlega, eða nálægt flatanum. Toppurinn af fellinu var aftur á móti hálfgerð óreiða, þar sem finna mátti bæði lögin á víxl.
Þrátt fyrir að hyaloclastite lagið finnist neðst í fellinu þá hefur bólstrabergið líklegast myndast á undan því, þar sem bólstrabergið myndast við meiri þrýsting. Það gæti útskýrst af því að stöðuvatn hafi myndast undir jöklinum og hyaloclastic lagið hafi lagst alveg yfir bólstrabergið og falið það. Síðar hafi veðrun og jarðskjálftar haft mikil áhrif, tekið hyaloclastite lagið að hluta í burtu og opnað fyrir bólstrabergið.

Þar sem toppurinn af fellinu er mjög brotinn gæti verið hægt að finna ástæðu fyrir óreiðunni þar með jarðskjálftum og veðrun.
Fellið hafi brotnað mikið efst, hyaloclastite lagið brotnað niður og jafnvel horfið, og opnast fyrir bólstrabergið. Þar sem mikið er um fínt efni í hyaloclastite á það auðveldara með að veðrast og hverfa heldur en bólstrabergið. Magn skriðuefna í fellinu bendir til þess að mikil veðrun hafi átt sér stað og mikið hafi brotnað úr fellinu. Bólstramyndanir í opnum virtust aukast í kringum 100 m hæðarlínuna.

Innan í sprungunum á toppnum mátti finna bólstraberg og virtust veggirnir vera alveg byggðir upp af því. Það styður fyrri útskýringu.
Hafi fellið myndast með þessum hætti hefur þetta líklegast einungis verið einn atburður.

Það að Þorbjarnarfell sé byggt upp af bólstrabergi og hyaloclastite passar við lýsingar Ármanns og fleirum á því hvernig bólstraberg á Íslandi myndast. Þeir taka fram að munurinn á því hvort bólstraberg eða hyaloclastite myndist sé aðallega þrýstingsmunur (Höskuldsson & fleiri 2005). Því hafi bólstraberg myndast á undan hyaloclastite laginu, þar sem það myndast við minni þrýsting. Hyaloclastite lagið hefur síðar lagst ofan á bólstrabergið, og myndað hálfgerða kápu utanum bergið.

Þar sem engin ummerki fundust um rennandi hraun í fellinu hefur gosið líklegast aldrei komist upp á yfirborð. Gosið hefur því verið alveg undir jökli eða vatni, en samkvæmt Jóni Jónssyni þá var gosið alveg undir jökli (Jón Jónsson 1978) og gígurinn hefur líklegast myndast eftir að bólstrabersgflæðið hætti og hyaloclastite fór að myndast. Þá hefur þrýstingurinn verið orðinn töluvert minni en áður og gosið komið nær yfirborði. Þar sem toppurinn á fellinu liggur ofan við gígmyndunina er líklegt að toppurinn sé hluti af gígbörmunum og að þeir hafi fallið saman hinum megin.

Ef toppurinn er hluti af gígbörmunum þá útskýrir það mögulega hvers vegna toppurinn er svona mikil óreiða. Þar hafi sprengivirkni verið meiri og bólstrabergið því brotnað mikið upp og dreifst út um allt. Því gæti móberg eða hyaloclastite lagst inn á milli laganna og lögin því blandast mikið saman.
Jón Jónsson lýsir Þorbjarnarfelli þannig að það sé úr bólstrabergi og móbergsþursa með bólstrum á víð og dreif og að engar vísbendingar um rennandi hraun séu í fellinu.
Það hversu brotið fellið er gæti útskýrst af því að það liggur á flekaskilunum. Reykjanesskagi er þekkt jarðskjálftasvæði og mikið er um misgengi þar. Því er líklegast að sprungurnar sem finnst í fellinu séu misgengi. Samkvæmt Jóni þá er Þorbjarnarfell mjög brotið og mikið finnst af misgengjum og að má finna sigdal í miðju fellinu. Siggengið liggur einmitt á milli leiðar fimm og sjö. Samkvæmt honum eru margar sprungur í kringum sigdalinn tengdar honum, sem og misgengin.

Þrátt fyrir að Þorbjarnarfellið sjálft hafi líklegast verið myndað í einu gosi hafa líklegast margir mismunandi atburðir stuðlað að útliti þess. Má þar á meðal nefna þegar sigdalurinn í fellinu myndaðist ásamt öllum sprungum og misgengjum. Sigdalur, eða siggengi, myndast þegar tvö misgengi falla í átt að hvor öðru, og það sem er á milli sígur niður. (Marshak, S. 2012).

Í fellinu fundust sex áberandi misgengi. Tvö þeirra eru staðsett í veggjum sigdalsins með stefnuna NA-SV. Í öðru misgenginu er það vestur hliðin fellur niður og í hinu fellur austur hliðin niður. Í þeim er að finna mestu breytinguna en sprunguveggirnir ná allt að 5-6 m hæð.
Eitt misgengið er að finna í miðjum sigdalnum með stefnuna NA-SV og fer það í gegnum toppinn. Ekki var var neitt áberandi sig þar. Tvö misgengi eru staðsett austan við sigdalinn með svipaða stefnu og áður og fellur austur hliðin í þeim báðum niður. Misgengið sem er staðsett nær sigdalnum var ekki með mikið sig og virtist það vera um 1-2 m. Misgengið sem var staðsett fjær dalnum var með aðeins meira sig og náði allt að þrem metrum þar sem það var stæðst. Vestan við sigdalinn var eitt misgengi sem var með aðeins öðruvísi stefnu heldur en hin. Þar var stefnan meira í N-S átt. Ekki var að finna neitt áberandi sig þar.“

Ritgerðin tekur augljóslega, líkt og svo margar aðrar ritgerðir við Háskóla Íslands, mið af heimildavísan til leiðbeinandans, að þessu sinni Ármanns Höskuldssonar.

Heimild:
-Myndun Þorbjarnarfells, Haukur Björnsson, Jarðvísindadeild Háskóli Íslands, 2015.