Í ritgerð Almars Barja um “Myndun Lambafells” má m.a. lesa eftirfarandi fróðleik um gos í vatni og undir jökli:
“Fisher og Schmincke (1984) skiptu samspili kviku og vatns í þrjá flokka:
1) Renni hraun yfir vatn eða vatnsríkan jarðveg getur vatnið lokast inni undir hraunrennslinu. Hitinn frá hrauninu hitar þá vatnið yfir bræðslumark sem veldur gufusprengingu sé þrýstingur í vatninu nægilegur. Þetta getur gerst m.a. þegar hraun rennur yfir mýrlendi, við flæðigos uppi á jökli eða þegar hraun hylur lítil stöðuvötn eða læki. Við gufusprengingar að þessari tegund verða ekki til ný gosefni heldur veldur sprengingin því að hólar hlaðast upp umhverfis sprenginguna. Þessi landform hafa í gegnum tíðina oft verið rangtúlkuð sem gígar. Dæmi um slík landform af völdum gufusprenginga eru gervigígar og maar.
2) Þegar vatn kemst í snertingu við kvikuna þegar hún rís í gosrásinni. Við það verður mikil sprengivirkni og afurðir þess eru bæði aska, bombur og önnur gjóska úr eldgosinu ásamt hraunbrotum úr eldri gosum eða grannbergi. Undir þennan flokk falla gos sem verða undir stöðuvatni, gos sem verða undir ís og þau tilfelli þegar grunnvatn kemst í gosrásina.
3) Eldgos sem verða undir stöðuvatni eða undir sjávarmáli. Eldvirknin verður á litlu dýpi og afurð þessara gosa er mikið magn ösku. Þegar hraun eða gjóskuflóð renna út í vatn verða minniháttar sprengingar og bólstramyndun.
Í neðansjávareldgosum er vatnsþrýstingur sá utanaðkomandi þáttur sem hefur mest áhrif á hegðun kvikunnar (Höskuldsson og Sparks, 1997). Þegar kvika flæðir undir vatnsyfirborðinu við mikinn vatnsþrýsting snöggkælist hún af völdum vatnsins og myndar hringlaga glerhjúp sem kallast bólstri. Haldi kvikustreymið áfram að flæða eykst þrýstingur undir glerhjúpnum, hann rofnar og og við það myndast nýr bólstri. Hitastigið innan í bólstranum helst nægilega hátt til að kvika haldist í fljótandi formi og sé stöðugt flæði kviku myndast röð bólstra (Francis og Oppenheimer, 2003). Ef vatnsþrýstingur er hins vegar ekki nægilega hár losna kvikugös úr læðingi, sem eykur mjög á yfirborð kvikunnar, hún sundrast því og veldur það sprengivirkni. Tveir þættir hafa áhrif á það hvort bólstrar myndist eða kvikan springi. Það er annarsvegar upprunalegt hlutfall vatns í kvikunni og hinsvegar vatnsþrýstingur. Við 1% þyngdarhlutfall vatns í basalt kviku vatnsþrýstingur yfir 1MPa (~100m dýpi) nægilegur til að stöðugir bólstrar myndist (Peckover o.fl., 1973).
Rannsóknir á eldgosum undir jökli er tiltölulega lítill hluti eldfjallafræðinnar. Ástæða þess er eflaust sú að mjög lítill hluti af landsvæði jarðarinnar er þakið jöklum. Ísland er þó undantekning þar á og er um 11% landsins hulið jöklum. Af þeim er Vatnajökull stærstur eða um 73% af heildar jökulhettu landsins (Björnsson og Pálsson, 2008). Að auki eru um 20% gosbeltanna undir jökli og rúmlega helmingur allra eldgosa á sögulegum tíma hafa orðið undir jökli (Larsen, 2002). Þetta gerir Ísland að einu besta svæði jarðarinnar til þess að rannsaka eldgos undir jökli. Dæmi um viðfangsefni slíkra rannsókna eru Grímsvötn og Katla, en báðar þessar eldstöðvar eru mjög virkar og eru Grímsvötn með virkustu eldstöðvum í heiminum. Af nýrri gosum má nefna eldgosið í Gjálp 1996, Eyjafjallajökli 2010 og Grímsvötnum 2011. Þar af var eldgosið í Gjálp fyrsta stóra eldgosið undir jökli sem rannsakað var ítarlega (Magnús T. Guðmundsson og Högnadóttir, 2003). Margar fræðigreinar hafa verið skrifaðar um þessi gos og þá helst um eldgosið í Gjálp, s.s. Magnúst T. Guðmundsson o.fl. (2004) og Sigmundsson o.fl. (2010). Rannsóknir á eldgosinu hafa gefið áður óþekktar upplýsingar varðandi myndun móbergshryggja, jökulhlaup, affallsvatn og aðra hegðun eldgosa undir jökli (Jakobsson og Guðmundsson, 2008). Eldgosið í Surtsey veitti einnig ómetanlegar upplýsingar varðandi samvinnu kviku og vatns sem og móbergsmyndun eftir að gosi er lokið (Jakobsson & Moore, 1986).
Uppruna móbergs sem afurðar eldgosa undir jökli er fyrst getið í riti af Helga Pjeturs (1900).
Eldgos undir jökli og neðansjávar eldgos eru mjög sambærileg þar sem báðar tegundir eldgosanna gerast undir miklum vatnsþrýstingi. Ólíkt eldgosum undir jökli eru neðansjávar elgos undir stöðugum vatnsþrýstingi, allt þar til tekist hefur að hlaða upp nógu mikið af gosefnum svo að vatnsþrýstingurinn sé orðinn nægilega lítill til að kvikan nái að sundrast eða þar til eldgosið nær yfirborði vatnsins og hraun getur runnið. Í eldgosum undir jökli eru aðstæðurnar síbreytilegar. Bræðsluvatnið rennur burt og jafnvel getur hraun runnið undir jöklinum (Þórðarson og Höskuldsson, 2002). Þetta sást meðal annars í eldgosinu í Eyjafjallajökli, en þá hafði myndast svæði þar sem hraun gat runnið og brætt jökulinn neðan frá (Sigmundsson o.fl., 2010). Þegar eldgos undir jökli nær að bræða ofan af sér jökulhettuna getur myndast lítil dyngja á toppi fjallsins og er Herðubreið dæmi um slíkt (Þórðarson og Höskuldsson, 2002).
Þegar vatnsþrýstingur á kvikuna minnkar, eins og gerist þegar neðansjávareldgos nálgast yfirborðið eða þegar jökulhettan er farin að þynnast yfir eldgosi, fer kvikan að sundrast og gler myndast (Francis og Oppenheimer, 2003). Glerkornin ummyndast í palagónít sem veldur samlímingu móbergs. Hið almenna líkan sem notað er varðandi byggingareinkenni set- og hraunlaga við eldgos undir jökli byggir að mestu á rannsóknum eldgosa af Surtseyjar tegund. Sú tegund eldgosa er þegar eldvirkni hefst undir sjávarmáli og hleður upp gíg sem nær upp yfir sjávarmál. Eldvirknin breytist þá úr flæðigosi yfir í sprengigos en endar aftur í flæðigosi. Þessi kenning er byggð að stórum hluta á rannsóknum Jones (1969); (1970) sem og rannsóknum á eldgosunum í Surtsey 1963 (Jakobsson og Moore, 1986) og Gjálp 1996 (Magnúst T. Guðmundsson o.fl., 2004). Það lýsir fjórum stigum eða ásýndarhópum eldvirkni tengdri vatni (Jones, 1969; Schopka o.fl., 2006; Skilling, 2009; Þórðarson og Höskuldsson, 2002).
Fyrsta stigið er flæðigos undir miklum þrýstingi. Þegar eldvirkni hefst undir jökli bræðir kvikan ísinn ofan af sér og á yfirborði íssins myndast dæld vegna rúmmálsbreytingar milli íss og vatns. Vegna yfirliggjandi þrýstings á kvikuna myndast bólstraberg. Hætti eldgosið á þessum tíma myndast bólstrabergshryggur (Þórðarson og Höskuldsson, 2002). Dæmi um bólstrabergshryggi á Íslandi eru meðal annars Lakahnúkar á Hellisheiði (jarðfræðiþjónusta, 2006). Margskonar flókin ferli hafa áhrif á hegðun kvikunnar á þessu stigi. Þegar að ísinn bráðnar minnkar rúmmál hans um ~10% og við það geta myndast bræðsluvatnslón. Þegar þrýstingur á þessi lón er orðinn nægilegur flýtur ísinn ofan á vatninu og það rennur sem jökulhlaup. Ef landslagið undir jöklinum er lítið rennur bræðsluvatnið hins vegar í burtu og ekki næst að myndast lón (Björnsson, 1988). Jökullinn afmyndast hægar en hann bráðnar og því geta myndast hólf full af bræðsluvatni. Ef þau tæmast skyndilega getur þrýstingsminnkunin valdið því að kvikan fer að sundrast og sprengja upp bólstrana sem fyrir voru (Höskuldsson og Sparks, 1997). Ef nægur þrýstingur byggist upp getur myndun bólstrabergs hafist aftur sem veldur endurteknu mynstri innan þessa stigs (Werner og Schmincke, 1999).
Við annað stig eldgosa undir jökli hefur eldgosið staðið það lengi að því hefur tekist að bræða stóran hluta jökulsins og þrýstingur á kvikuna er stöðugur <1MPa. Myndun bólstra minnkar, sprengivirkni eykst og kvikan sundrast í minni agnir og ösku. Sprengivirknin tætir upp efstu lögin af bólstrunum sem áður höfðu myndast og bólstrabrotabreccia (þursaberg) myndast. Haldi eldvirknin áfram getur hlaðist upp gígur í kringum gosopið og sé hann nægilega stór myndar hann yfirleitt eyju í miðju bræðsluvatnslóninu. Þarna þróast eldvirknin í eldgos af Surtseyjartegund. Eldvirknin verður mjög sprengivirk og út kemur gjóska sem samsett er úr misstórum glerkornum. Eftir því sem sprengivirknin eykst minnkar kornastærð öskunnar. Afurðir þessa stigs eru meðal annars bólstraberg og margskonar samlímd jarðlög, einnig þekkt sem móberg. Slík jarðlög eru samlímd vegna ummyndunar glerkorna (Þórðarson og Höskuldsson, 2002). Ummyndunin tekur ekki langan tíma og eins og áður hefur komið fram, hefur verið sýnt fram á að ekki líða nema um 1-2 ár frá því að glerið sest og ummyndun er að miklum hluta búin (Jakobsson og Moore, 1986). Samskonar gögn eru til frá eldgosinu í Grímsvötnum 1998 en þar hafði móbergshryggurinn sem myndaðist ummyndast að miklum hluta um tveimur árum eftir að eldvirkni stöðvaðist (Magnús T. Guðmundsson o.fl., 2001). Hætti eldgosið á þessu stigi myndast móbergshryggir ef eldvirknin var á gossprungu og móbergskeila ef eldvirknin fór um eitt gosop (Jakobsson og Guðmundsson, 2008). Mörg dæmi um þesskonar myndanir eru á Íslandi, t.d. er Keilir á Reykjanesi dæmi um móbergskeilu og Helgafell sunnan við Hafnarfjörð dæmi um móbergshrygg (Sæmundsson o.fl., 2010).
Einangrist gosrásin frá vatninu umhverfis hana verður breyting á hegðun kvikunnar. Kvikan hættir þá að sundrast og hraungos hefst. Það eru mestmegnis hraunlög sem renna eftir yfirboðinu; apalhraun og helluhraun ásamt vikri og annarri gjósku (Magnús T. Guðmundsson, 2003). Þar sem hraunið rennur eftir yfirborðinu finnast þau form sem yfirleitt eru tengd hraunrennsli einnig í hraunlögum á þessu stigi. Meðal þeirra eru hrauntraðir og hraunreipi. Þessi form eyðast þó yfirleitt þegar jökullinn leggst aftur yfir eldstöðina. Þegar eldvirknin stöðvast stendur eftir móbergsstapi og eru þesskonar fjöll með þeim fegurstu á Íslandi. Hér áður hefur Herðubreið verið nefnd en einnig eru það fjöll eins og Hlöðufell (Þórðarson og Höskuldsson, 2002).”
Heimild:
-Almar Barja, “Myndun Lambafells”, Jarðvísindadeild HÍ 2012.
