Hraunborgir og gervigígar – Jón Jónsson og Dagur Jónsson

Í Náttúrufræðingnum 1993 fjalla feðgarnir Jón Jónsson og Dagur Jónsson um „Hraunborgir og gervigíga„.

Inngangur

Hraunborgir er orð sem óvíst er hvort áður hefur verið notað í þeirri merkingu sem við gerum hér. Seinni lið orðsins kannast þó allir við úr örnefninu Dimmuborgir. Flestum Íslendingum mun aftur á móti ljóst við hvað er átt þegar talað er um gervigígi og að það eru ýmislega lagaðar myndanir á hraunum, stundum með en stundum án reglulegra gígmyndana, og sem ekki eru í beinu sambandi við eldstöðina sjálfa.
Vart verður það sagt að háspennulínur og slóðir sem þeim fylgja prýði landslagið og allra síst þar sem grámosinn má heita eini gróðurinn á hraunkarga. Slík mannvirki eru þó nauðsynleg og hafa þann kost að auðvelda leið að stöðum sem kunna að vera áhugaverðir fyrir náttúrufræðinga.

Gervigígar við Helgafell

Í sambandi við val á línustæði fyrir Búrfellslínu III 1991 fann annar okkar (D.J.) gígasvæði austan við Helgafell við Hafnarfjörð. Okkar á milli höfum við gefið því nafnið Litluborgir án þess að ætlast til að það festist sem örnefni. Við höfum skoðað þennan stað nokkrum sinnum, saman eða hvor fyrir sig, og freistum þess nú að gera nokkra grein fyrir því sem þar er að sjá, því ekki er vitað um aðra þvílíka myndun hér í nágrenninu. Svæðið er lítið, mesta lengd þess norður-suður er um 300 m og mesta breidd 250 m. Það er umkringt yngri hraunum og ekki áberandi í landslagi. Ljóst er að þetta hefur orðið til í vatni og við töldum fyrst að þar hefði gosið, en síðar hefur komið í ljós að í heild mun um gervimyndun að ræða, hraun hefur þarna runnið út í stöðuvatn.

Nyrst á svæðinu eru dæmigerðir gervigígir, flöt gjall- eða kleprahraun, flygsuhrúgöld með meira eða minna óljósa gíglögun. Hæsti gígurinn á svæðinu er rösklega 3 m há gjall- og kleprastrýta með kísilgúrklessu við toppinn. Annar um 2,5 m hár gígur gæti útlitsins vegna allt eins verið hraungígur en dæmist út sökum umhverfisins. Hrært innan um gjallið er örfínt efni sem sýnir sig vera kísilgúr.

Auðvelt er að ákvarða í þessu mikinn fjölda skelja kísilþörunga. Um er að ræða hreina ferskvatnsmyndun. Meðal þörunganna eru Cymatopleura solea, sem er meðal einkennistegunda í Mývatni, en þar er líka Surirella caproni, sem einn mesti sérfræðingur á þessu sviði, F. Hustedt (1930), telur að einkum sé að finna í botnseti stórra stöðuvatna („im Grundschlamm grösserer Seen“).

Víst er þó að sú tegund lifir líka í Vífilsstaðavatni og önnur náskyld hefur fundist í lækjarsytru norðan við Leiðólfsfell á Síðu, við rönd Skaftáreldahrauns. Þörungaflóran þykir benda til þess að þarna hafi verið stöðuvatn og á botni þess ekki óverulegt lag af kísilgúr, vatnið ekki djúpt, fremur kalt, hreint og líklega sæmilega næringarríkt. Það hefur verið í dal sem takmarkast hefur annars vegar af Helgafelli en hins vegar af Kaplató og líklega náð suður og vestur að Undirhlíðum þar sem nú er hraunslétta. Það mikið er þarna af kísilgúr að ætla má að vatnið hafi verið þarna nokkuð lengi, e.t.v. nokkrar aldir. Þess má geta að gasblöðrur í hrauninu, sem sumar eru 2-4 cm í þvermál, eru sumar fylltar fannhvítum, hreinum kísilgúr sem hlýtur að hafa lokast þar inni um leið og hraunið rann.

Hraunborgir

Myndin hér hjá sýnir hraunþak sem hvílir á súlum. Þær afmarka misvíðar rásir, hella, sem sums staðar eru á tveim hæðum. Þakið yfir rásunum er um 35-40 cm þykkt, fyrir kemur að það sé tvöfalt. Yfirborð hraunsins er slétt. Súlurnar eru misgildar, holar innan, hraðkældar en ekki glerjaðar. Veggir þeirra eru misþykkir en mest 15-20 cm. Innanmál þeirra er mest um 12-20 cm en fjarar út þegar upp að þakinu kemur. Við teljum súlurnar vera myndaðar kringum gasstraum, væntanlega einkum vatnsgufu, sem frá botni hraunsins hefur ruðst upp gegnum hraunkvikuna. Við það varð svo mikil kæling að rásin stóð eftir sem strompur. Margar súlnanna hafa aldrei náð alveg upp en standa eftir innan um niðurfallið þakið og eru að utan alsettar skriðrákum.

Hraunið hefur runnið eftir vatnsbotninum, þar verður kröftug gufumyndun, gufan ryðst upp gegnum hraunkvikuna og þannig verða súlurnar eða stromparnir til eins og áður segir. Hrauntjörn sem fyrst varð til í vatni hefur tæmst að lokum af hrauni, en vatnið hefur væntanlega að mestu eða öllu verið gufað upp um það leyti.
Ljóst er að hraunkvikan hefur nánast frá upphafi streymt eftir misvíðum rásum undir yfirborði út frá einni hrauntjörn, sem virðist í fyrstu að miklu leyti hafa verið undir þaki. Þegar svo lækkaði í hrauntjörninni féll þakið niður en eftir stóðu stöplar efst með leifar af þakinu eins og barðastóran hatt. Yfir þröngum rásum hélst þakið.

Dropsteinar

Eins og áður segir bera sumar súlurnar leifar af þakinu en neðan í þeim hanga dropsteinar og þykir það benda til þess að snögglega hafi lækkað í hrauntjörninni. Sums staðar hefur bráðin smitað út úr hrauninu og klætt veggi þrengstu rásanna, eða hangir niður úr þakinu sem mjög snotrir dropsteinar. Í þaki stærstu rásanna eru óverulegar dropsteinamyndanir, sem ná lítið eitt niður eftir veggjum. Gæti þar verið fremur um endurbræðslu að ræða þar eð þakið er mjög þunnt. Gasstraumur yfir rennandi hrauni í þröngum helli gæti nægt til þess.
Það er með hálfum huga að við nefnum þetta, en höldum í vonina að þeir einir heimsæki svæðið sem hafa tilfinningu fyrir og bera virðingu fyrir fínum smíðisgripum náttúrunnar og gera sér ljóst að þeir sóma sér betur á sínum stað en inni í stofum. Hraunið er þóleít, þétt feldspatdílótt, með allt að 12-J4 díla á cm2, 2-6 mm í þvermál. Samsetning reyndist: Plagíóklas 41,1%, pýroxen 40,0%, ólivín 1,5%, málmur 12,4%. Dílar alls 11,1%.

Katlahraun

Á ströndinni suður af Núpshlíð á Reykjanesskaga eru stórskomar hraunborgir sem við ætlum að séu myndaðar á sama hátt og okkar Litluborgir, aðeins í miklu stærri mælikvarða. Þar hefur hraun runnið ofan af landi, út í líklega fremur grunna vík. Talið var, með fyrirvara þó, að hraun þetta væri úr Höfðagígum komið (Jón Jónsson 1978) en fullt svo líklegt sýnist nú að það sé úr Moshólum. Svo mikil eldvirkni hefur í aldanna rás verið á svæðinu þarna ofanvið að ekki er auðvelt að greina milli einstakra hrauna. Verður það spursmál ekki nánar rakið hér. Þarna eru feiknastórar hraunborgir, niðurföll, hraunrásir og hellar. Þverskurður af einni borginni sýnir einkar vel innri gerð hennar. Til beggja hliða eru þétt lóðrétt hraunlög, með vott af láréttri stuðlamyndun, en milli þeirra rás fyllt af losaralega samanruddu grjóti, sem ekki ber merki snöggrar kælingar. Þarna virðist gufa neðanfrá hafa tætt sundur hraunið og hrifið með sér grjótið sem í lokin varð eftir í rásinni. Ofaná eru sundurtættar leifar af þakinu.

Dimmuborgir

Hvorugur okkar hefur skoðað Dimmuborgir að ráði og leiti maður að lýsingum á þeim eða hugmyndum um myndun þeirra verður árangurinn mjög á eina leið. Norski jarðfræðingurinn Tom F.W. Barth (1942) er líklega einn sá fyrsti sem slær því föstu að þar hafi verið um „lava lake“ að ræða.

Sigurður Þórarinsson (1951) tekur upp kafla úr ritgerð Barths óbreyttan en bendir jafnframt á að hinir alþekktu Strípar við Kálfaströnd séu sams konar myndanir. Á milli þessara tveggja kemur svo Rittmann (1944) með harla frumlega en naumast raunsæja hugmynd um uppruna borganna. R.W. van Bemmelen og M.G. Rutten (1955) fjalla svo um málið og virðast vera þeir fyrstu sem fjalla sérstaklega um hvernig súlurnar hafi orðið til. Þeir telja þær vera „the result of eddies in turbulent flow of the molden lava“ (hringiður í rennandi hrauni). Síðastur til að lýsa Dimmuborgum nokkuð er svo Kristján Sæmundsson (1991). Hann telur, eins og áðurnefndir höfundar, að þarna hafi hrauntjörn verið en tekur fram að „hemað hefur verið yfir hana“, en það er þýðingarmikil ábending í þessu sambandi. Ennfremur minnist hann á gas- og gufustrompa sem í tjörninni hafi verið og er þá komið nærri skýringu okkar á því hvers vegna súlurnar standa eftir þegar tjörnin tæmist. Ennfremur bendir Kristján á að Dimmuborgir séu „í ætt við gervigíga“.

Á öðrum stað í sama riti kemur Árni Einarsson inn á kísilgúrleifar sem ættaðar eru úr hinu forna vatni. Með því virðist því fyrst slegið föstu að hraunið hafi runnið út í vatn. Það er nú komið nokkuð á fjórða áratug frá því að bent var á að kísilgúr innan um gjall eða í bombum gervigíga sannaði að hraunið hafi runnið í vatn (Jón Jónsson 1958) og að nokkuð mætti af þörungaflóru ráða hvers konar vatn. Síðar hefur svo verið sýnt hvernig þetta kann að gerast í gervigígum (Jón Jónsson 1990).

Sappar

Í Árbók Ferðafélags íslands 1983, bls. 128, er nokkuð lýst myndunum sem gefið var þetta nafn (Jón Jónsson 1983). Það var gert til heiðurs Karli Sapper (1866-1945), en hann varð fyrstur til, svo vitað sé, að lýsa þessum sérstæðu myndunum og einmitt við austurgjá Eldborgaraða (Sapper 1908).

Þetta má sem best nota sem fræðiheiti (term) fyrir þessar myndanir. Það tengist manninum sem fyrstur lýsti þeim og það fellur algerlega að íslensku beygingarmunstri. Sjáfur nefnir Sapper þessar myndanir „Lavapilze“ (hraunsveppi), gefur lauslega upp stærð þeirra, hæð 4-5 m og þvermál 3-4 m, en lýsir þeim annars ekki ítarlega. Hann nefnir þó að þeir muni „sekundares Gehilde“ og að þeir „urspriinglich hohl gewesen wáre“.
Hans Reck (1910), sem næstur er til að skoða þennan stað, er að mestu á sama máli og Sapper, kallar þetta „Lavapropfen“ og „sekundares Gebilde“. Þetta tvennt, og áðurnefnd grein í Árbók Ferðafélagsins, er það eina sem kunnugt er að ritað hafi verið um þessar myndanir. Hvaðvarðar síðastnefnda grein, þá er sú lýsing sem þar er að nokkru leyti röng og að öðru óljós og líkleg til að valda misskilningi.
Það var fyrst sumarið 1991 að í ljós kom að vatn hefur verið þar undir sem sapparnir eru. Það sést af leirkenndu seti sem borist hefur upp á yfirborð með hrauninu og að því er virðist upp gegnum sappann. Í þessu seti eru kísilþörungaskeljar. Ekki verður sagt að um kísilgúr sé að ræða. Flóran er fátækleg að tegundum en fjöldi einstaklinga er umtalsverður og þykir benda til þess að vatnið hafi verið kalt, og setið gæti bent til áhrifa frá jökulvatni. Meira verður ekki um það sagt.

Sapparnir koma fyrir í óreglulegum hópi um 1,5 km norðaustan við Laka. Hraunið hefur þar lagst upp að eldrigígum og myndað lítið eitt bungulaga hraunsléttu og upp úr henni standasapparnir, sem næst 100-150 m austan við gosstöðvarnar miklu frá 1783, en þá varð þriðja og síðasta stórgosið á þessari sömu línu.

Eftir að komin var um 50-70 cm þykk skorpa á hraunið hefur kvika haldið áfram að streyma inn undir hraunþakið, en vatn lokaðist undir því. Þar safnaðist fyrir gas úr hrauninu og vatnsgufa, sem að lokum náði að sprengja göt á þakið. Um þau hefur svo seigfljótandi hraunkvika stigið upp, myndað lóðrétta veggi í hring í opinu en í miðju hefur gas og vatnsgufa streymt upp, sennilega með allmiklum krafti, og rifið með sér brot úr hálf- eða alstorknuðu hrauni, sem síðan fyllir strompinn að innanverðu. Sú skoðun Recks að gas hafi hér ekki átt hlut að máli stenst því ekki. Fullkomin sönnun fyrir þessu blasir við á öðrum stað á svæðinu, en þar hefur orðið sprenging sem brotið hefur gat á hraunskorpuna, en brot úr henni liggja í hring kringum opið. Má þar skoða og mæla þykkt hraunþaksins.

Á öðrum stað má sjá gjall- og kleprahring kringum einn sappann og má af því ráða að venjulegur gervigígur hefur þar verið undanfari þess að sappinn varð til. Urðin sem er víðast hvar kringum sappana hefur verið túlkuð, m.a. af Sapper sjálfum, sem „Lavatrummer“ (grjóturð) utan af sappanum. Svo er og vissulega að hluta, en engan veginn alls staðar.

Vera má að hraunþekjan kringum sappana hafi sigið jafnframt því sem þeir mynduðust og að það hafi þannig átt þátt í myndun þeirra.
Hér þarf nánari athugana við. Ekki verður annað séð en að lausagrjótið ofan á söppunum sé hluti af þakinu. Veggir sappanna eru 60-80 cm þykkir, þéttastir í miðju en hvergi glerjaðir, stundum með skriðrákum að utan. Sumir sappanna hallast mjög og nokkrir hafa næstum lagst á hliðina. Þetta þykir benda til þess að þeir séu meira sjálfstæð myndun og ekki svo mjög háðir hreyfingum þaksins. Af því sem hér hefur verið rakið má ljóst vera að hér er um gervimyndanir að ræða þótt ekki verði gígir kallaðir. Ennfremur að vatn hefur líka hér verið til staðar og gegnt öðru meginhlutverki.
Sapper tekur fram að sams konar myndanir hafi hann séð í hrauni við Eldgjársprunguna við Brytalæki (Sapper 1908, bls. 27) og vel má vera að þessar myndanir séu ekki jafn sjaldséðar og ætla mætti; a.m.k. fundum við einn gerðarlegan sappa sumarið 1991 í rönd Skaftáreldahrauns norðan við Galta.

Rabb og niðurstöður

Af þeirri upptalningu sem hér hefur verið gerð verður niðurstaðan sú að gervigígir, hraunborgir og sappar séu greinar á sama meiði. En hver er meginorsök svo mismunandi útlits þótt skilyrði sýnist hin sömu? Ekki verður hér reynt að svara því.

Mesta gervígígasvæði landsins, Landbrotshólar, virðist myndað þar sem hraun rann yfir votlendi, væntanlega með árkvíslum og lónum (Jón Jónsson 1958, 1990). Í gjallinu í Rauðhólum við Reykjavík hafa fundist stykki af kísilgúr. Borun þar sýnir að vatnið sem Leitahraun þar rann út í var ekki djúpt. Mývatn virðist aldrei hafa verið djúpt. Austan við Herdísarvík hefur hraun runnið út í sjó og þannig endar Ögmundarhraun. Á hvorugum staðnum hafa gervigígir myndast heldur hefur hraunið runnið í lokuðum rásum eftir að í sjóinn kom. Hvernig svo rásirnar enda sést ekki. Í Litluborgum eru gjall-gervigígir og hraunborgir hlið við hlið. Næsta ljóst er að það sem veldur því að hraunborgir, súlurnar, stromparnir, eða hvað sem maður vill nefna það, standa eftir þegar hrauntjörn tæmist eða í henni lækkar er að hraunið hefur náð að kólna nægilega mikið kringum lóðréttar gufurásir gegnum hraunmassann til þess að þær stóðu eftir þegar tjörnin tæmdist.“

Hvernig myndast Gervigígar?

„Gervigígar myndast þegar hraun rennur yfir vatnsósa jarðveg, til dæmis mýri, vatnsbakka eða árfarveg. Í stuttu máli gengur ferlið sem leiðir til myndunar gervigíga þannig fyrir sig:
Hraunið rennur yfir vatnsósa jarðveginn, en sökum hitamismunar þess og yfirborðsvatns gufar allt yfirborðsvatn upp. Eingöngu verður eftir það vatn sem geymt er í jarðveginum því það kemst ekki í beina snertingu við hraunið Þegar hraunið hefur hulið jarðveginn fer það að þykkna og þá eykst þrýstingur á undirlagið (þrýstingur = þykkt x eðlisþyngd x þyngdarhröðun).

Aukinn þrýstingur pressar vatnið úr hinum vatnsósa jarðvegi sem er undir hrauninu. Við það kemst vatnið í snertingu við sjóðheitt hraunið og myndar gufu. Gufan kemst hins vegar ekki í burtu þar sem hún er föst undir hrauninu. Þegar gufuþrýstingur er orðinn hærri en sem nemur álagsþrýstingi hraunsins brýst gufan upp í gegnum hraunið með miklum sprengingum og gervigígagos hefst.
Gervigígar eru ekki í neinu frábrugðnir öðrum gígum í útliti ef þeir ná að gjósa nokkrum sinnum. En verði bara nokkrar sprengingar í þeim mynda þeir gjarnan hóla án gígskála. Aðal munurinn á gervigígum og öðrum gígum liggur í því að þeir fyrrnefndu hafa engar rætur, það er að segja það eru engar aðfærsluæðar (gangar) að þeim eins og í öllum öðrum gígum. Því eru þeir oftast nefndir á ensku „rootless cones“.“

Heimildir:
-Náttúrufræðingurinn. 3.-4. tbl. 01.06.1993, Hraunborgir og gervigígar, Jón Jónsson og Dagur Jónsson, bls. 145-154.
-https://skrif.hi.is/hsh12014/17-2/