Jarðfræði Reykjanesskaga – forsagan

Í Náttúrufræðingnum 1994-1995 skrifar Magnús Á Sigurgeirsson m.a. um jarðfræði Reykjaness: „Reykjanes er um 5 km langt, í SV-NAstefnu,og myndar suðvestasta hluta Reykjanesskagans. Það afmarkast af Stóru-Sandvík í vestri og Sandvík austan Háleyjabungu í austri.
Nesið er allt eldbrunnið og hrjóstrugt yfir að líta, að mestu þakið gróðurvana, sandorpnum og úfnum hraunum. Upp úr hraunbreiðunum rísa móbergs- og bólstrabergshryggir sem liggja slitrótt norðaustur eftir nesinu. Næst ströndinni er Valahnúkur sem skagar í sjó fram en innar koma Bæjarfell, sem vitinn stendur á, Litlafell, Sýrfellsdrög og Sýrfell, sem er þeirra hæst. Á austanverðu Reykjanesi eru hraundyngjurnar Skálafell og Háleyjabunga. Hraun þeirra eru mjög misgengin og sprungin enda elst hrauna á nesinu. Að móbergsmyndunum og dyngjum frátöldum er nesið að mestu leyti þakið hraunum sem runnið hafa frá gossprungum. Eru það yngstu bergmyndanir þar, eins og raunar á við um Reykjanesskagann í heild. Stærst þessara hrauna á Reykjanesi er Tjaldstaðagjárhraun sem þekur um fimmtung nessins. Erfitt er að átta sig á stærð eldri sprunguhraunanna þar sem þau eru að miklum hluta þakin yngri hraunum.
Reykjanes liggur á mótum gliðnunar- og goshryggja Norður-Atlantshafsins og Íslands. Öll umbrot sem þar verða, eldvirkni og höggun, eru tengd gliðnunarhrinum. Á  Reykjanesskaga liggja skástíg eldstöðvakerfi hvert vestur af öðru og áfram eftir Reykjaneshryggnum á hafsbotni. Vestasta eldstöðvakerfið liggur um Reykjanes og er við það kennt. Það er um 25 km langt í suðvestur-norðausturstefnu og liggja syðst 9 km þess neðansjávar (Sveinn P. Jakobsson o.fl. 1978).

Á sjókorti má glöggt sjá neðansjávarhrygg sem gengur suðvestur frá nesinu og er neðansjávarhluti Reykjaneskerfisins (Sjómælingar Íslands 1972).
Hraun á Reykjanesi eru úr basalti. Frá gossprungum hafa runnið hraun úr þóleiíti en frá dyngjum úr ólivínþóleiíti eða pikríti (Sveinn P. Jakobsson o.fl. 1978). Á jarðfræðikortum Jóns Jónssonar (1963, 1978) er sýnd útbreiðsla, gerð og aldursafstaða helstu jarðmyndana á Reykjanesi.“
Páll Imsland hafi m.a. skrifað eftirfarandi um jarðfræði Reykjanesskagans í Náttúrfræðinginn 1985: „Kenningin um landrek og tilurð jarðskorpu á gliðnandi plötumótum, gerir betur grein fyrir myndun, þróun og ástandi íslensku jarðskorpunnar en nokkurt annað tiltækt hugmyndakerfi. Það sem hér verður útlistað um almennt jarðfræðilegt ástand og þróun skorpunnar á Suðvesturlandi er gert innan ramma plötukenningarinnar, sem er óneitanlega frjóasta og notadrýgsta heildarmynd, sem jarðfræðin hefur átt.

Á fáum stöðum á jörðinni tala merkin Ijósar á máli þessarar kenningar en einmitt hérlendis. Samhengið í jarðfræðilegri þróun er tiltölulega auðsætt hér, þó flókið sé, og samband „strúktúra“ og þeirra ferla, sem eru orsök þeirra, liggur ljósar fyrir en almennt gerist. Veldur því bæði, að landið er í hraðri myndun og eins hitt, að það er gróðursnautt, svo opnur eru yfirleitt mjög góðar í berggrunninn. Það er vegna þessa, sem Ísland gegnir gjarnan lykilhlutverki í jarðfræðilegum rannsóknum, er beinast að skilningi á jörðinni í heild.

Íslenska jarðskorpan verður til í rek- og gosbeltinu. Á Suðvesturlandi liggur þetta belti um Reykjanesskagann og Hellisheiðar-Þingvallasvæðið í átt til Langjökuls. Framhald þess til suðurs er sjálfur Reykjaneshryggurinn. Flói og Ölfus liggja á nýmynduðum vesturjaðri Evrópuplötunnar, er rekur til austurs með u.þ.b. 1 cm hraða á ári að meðaltali. Höfuðborgarsvæðið liggur hins vegar á nýmynduðum austurjaðri Ameríkuplötunnar, vestan við rekbeltið, og rekur með líkum hraða til vesturs (Leó Kristjánsson 1979). Landið verður því eldra, sem lengra kemur frá rekbeltinu. Nýtt land er ætíð að myndast í rekbeltunum. Það verður til, þar sem spennuástand í jarðskorpunni veldur því, að landið brotnar upp og myndar langar sprungnar ræmur eða spildur, sprungusveima. Þeir eru virkastir inn til miðjunnar, en jaðrar þeirra og endar eru venjulega minna sprungnir og eins er þar heildartilfærslan á sprungunum minni. Myndun nýrrar jarðskorpu í sprungusveimnum á sér stað samfara gliðnuninni. Það gerist á þann hátt að bergkvika neðan úr möttli jarðar streymir upp í sprungurnar og storknar þar eða vellur að hluta út yfir umhverfið í eldgosum.

Þessi nýmyndun jarðskorpu á sér ekki stað á einni ákveðinni sprungu, heldur dreifist hún á nokkrar þyrpingar sprungna, sprungusveimana. Á milli sjálfra sprungusveimanna er oftast minna um alla virkni. Stærð sprungusveima og afstaða þeirra hvers til annars er breytileg svo og framleiðslumynstur þeirra og e.t.v. „lífslengd“. Á Reykjanesskaganum liggja sprungusveimarnir skástígt og að allverulegu leyti samsíða. Annars staðar á landinu hliðrast þeir meira til á langveginn, svo að samsíða spildur þeirra eru tiltölulega styttri. Hver sprungusveimur þekkist á yfirborði af þrem gerðum sprungna: misgengjum, gjám og gossprungum. Misgengin mynda stalla í landslaginu og um þau hliðrast jarðlögin, sem þau skera, mest í lóðrétta stefnu. Misgengin hafa tilhneigingu til að mynda ákveðinn sigdal (graben) um miðbikið, þar sem virknin er mest. Þingvallalægðin er gott dæmi þar um. Rof og önnur eyðingaröfl hafa tilhneigingu til þess að brjóta niður og jafna út misgengisstallana jafnótt og þeir myndast. Ásamt jöklum hefur rennandi vatn tilhneigingu til þess að grafa landið í samræmi við gamalt sprungumynstur. Misgengin og gjárnar geta því orðið stýrandi þáttur í landslagsmótun í eldri berglögum. 

Opnu gjárnar myndast eingöngu á gliðnunarsvæðum. Um dýpi þeirra er lítið vitað. Með tímanum hafa roföflin og eldvirknin tilhneigingu til þess að fylla gjárnar. Gígaraðir myndast yfir gossprungum, þar sem kvikan berst til yfirborðsins. Hlaðast þar upp gígar, sem hraun renna frá. Á meðan jöklar lágu yfir gosbeltunum á kuldaskeiðum ísaldarinnar, hindruðu þeir hraunrennsli með þeim afleiðingum, að gosefnin hrúguðust nær öll upp yfir gosrásunum. Þá urðu til móbergshryggir, þar sem annars hefðu orðið gígaraðir. Móbergsfjöll eru áberandi í landslaginu austan og sunnan höfuðborgarsvæðisins, enda er það land að mestu leyti orðið til á síðasta hluta ísaldarinnar og þar af leiðandi lítið rofið.
Um líf- eða virknitíma sprungusveimanna er fremur lítið af haldgóðri þekkingu til staðar, enn sem komið er. Flest bendir þó til þess, að líflengd þeirra séu takmörk sett í raun. Framan af framleiða þeir tiltölulega frumstætt berg og eingöngu basískt að samsetningu. Á sama tíma virðist einnig sprunguvirknin vera mest og e.t.v. ná lengst út til enda og jaðra. Er líður á, hefur virkni sprungusveimanna tilhneigingu til þess að safnast inn á miðsvæði þeirra. Þar myndast háhitasvæði, eldvirknin eykst þar hlutfallslega jafnframt því sem bergkvikan verður þróaðri að samsetningu. Eldgosin verða tíðari en gjarnan minni í hvert sinn. Ennfremur virðist sprunguvirknin fara minnkandi. Jarðfræðingar segja að megineldstöð verði til á sprungusveimnum. Þegar líður svo á þróun þessara megineldstöðva dregur aftur úr virkni þeirra og að lokum deyja þær út. Í flestum tilfellum deyr megineldstöð út samtímis því að nýr sprungusveimur verður til í nágrenninu; eitt kerfi (sprungusveimur-megineldstöð) deyr út og annað hliðstætt kerfi tekur við hlutverkinu. Hinn útdauða sprungusveim ásamt tilheyrandi megineldstöð rekur þá í heilu lagi út úr gosbeltinu til annarrar hvorrar áttarinnar, eftir því hvorum megin nýi sprungusveimurinn myndast. Eyðingaröflin byrja að brjóta megineldstöðina niður og ef til vill kaffærist hún að einhverju marki í gosefnum frá nýja sprungusveimnum.

Í þeirri þróunarsögu jarðskorpunnar, við sunnanverðan Faxaflóa, sem hér verður gerð grein fyrir, koma sjö sprungusveimar við sögu. Af þeim eru tveir útdauðir en fimm virkir. Hinir dauðu voru virkir á árkvarter og eru kenndir við Kjalarnes og Stardal. Á báðum þróuðust samnefndar megineldstöðvar. Hér er því bæði rætt um Kjalarnessprungusveiminn og Kjalarnesmegineldstöðina o.s.frv. Kjalarnesmegineldstöðin var virk á tímabilinu frá 2.8-2.1 miljón ára síðan en Stardalsmegineldstöðin á tímabilinu frá 2.1-1.6 miljón ára (Ingvar B. Friðleifsson 1973). Fyrstu merki megineldstöðvanna koma í ljós, þegar alllangt er liðið á þróunarskeið sprungusveimsins. Eldvirkni og sprunguvirkni hefst því á Kjalarnessprungusveimnum nokkrum hundruðum þúsunda ára áður en megineldstöðin sjálf hefur þróast svo, að hún verði þekkjanleg í jarðlagastaflanum.

Virku sprungusveimarnir fimm eru kenndir við stærstu jarðhitasvæðin, sem á þeim finnast, Hengil, Brennisteinsfjöll, Krýsuvík, Svartsengi og Reykjanes. Hengils-sprungusveimurinn hefur þegar þróast í megineldstöð, en mjög nýlega. Það er hins vegar skilgreiningaratriði, hvort megineldstöð er til staðar á hinum sprungusveimunum enn sem komið er. Þeir bera sum merki dæmigerðra megineldstöðva, en vantar önnur. Þeir eru því allir ungir. Upphafs þeirra er að leita í sjó undan gamalli suðurströnd höfuðborgarsvæðisins seint á ísöld; að öllum líkindum fyrir minna en 700 þúsund árum.

 

Jarðlögum við sunnanverðan Faxaflóa má skipta upp í nokkrar ákveðnar stórar einingar. Hér er notast við fjórar myndanir.
(1) Tertíera myndunin er elst. Hún er gerð að mestu úr blágrýtishraunlögum og er mynduð áður en þeir sprungusveimar, sem hér er fjallað um, urðu virkir.
(2) Árkvartera myndunin liggur ofan á tertíera berginu. Hún er gerð úr hraunlögum og móbergi að mestu leyti. Hún varð til í þeim tveimur útdauðu sprungusveimum, Kjalarnes- og Stardalssveimunum, sem að ofan getur og virkir voru á fyrri hluta kvarters. Á báðum þróaðist megineldstöð með háhitakerfi og þróuðum bergtegundum (Ingvar B. Friðleifsson 1973).
(3) Nútímamyndunin er gerð úr móbergi frá síðasta jökulskeiði og hraunum, sem runnin eru eftir að ísöld lauk. Þetta berg hefur myndast í sprungusveimunum fimm, sem kenndir eru við Hengil, Brennisteinsfjöll, Krýsuvík, Svartsengi og Reykjanes, en þeir eru allir virkir enn og framleiða nú jarðskorpu á sunnanverðu svæðinu. Þeir hafa ekki náð þroskastigi háþróaðra megineldstöðva.

(4) Grágrýtismyndunin er gerð úr grágrýtishraunum frá síðustu hlýskeiðum ísaldarinnar. Þessi hraun liggja á milli árkvarteru og nútíma myndananna. Þau verða ekki talin tilheyra ákveðnum sprungusveimum. Þau eru yfirleitt talin vera upp komin í dyngjum, en upptök eða gígasvæði þeirra flestra eru enn óþekkt. Á þeim tíma, er forverar Hengils-sprungusveimsins voru virkir og jarðskorpan á höfuðborgarsvæðinu var að myndast, var Reykjanesskaginn ekki til sem slíkur, eftir því sem best verður séð. Suðurströndin lá norðar en nú er. Hún hefur að sjálfsögðu verið eitthvað breytileg frá einni tíð til annarrar vegna ýmissa breytiþátta, svo sem: Uppbyggingar af völdum eldvirkninnar, niðurbrots af völdum sjávar og jökla, sem langtímum voru á svæðinu, og síðast en ekki síst vegna breytinga á jafnvægisástandi í jarðskorpunni af „ísóstasískum“ toga.

Við getum til einföldunar áætlað að lengst af hafi ströndin legið til austurs eða suðausturs frá svæðinu milli Hafnarfjarðar og Grafarvogs. Sprungusveimar þeir sem nú finnast á Reykjanesskaganum voru ekki orðnir virkir og framhald rek- og gosbeltisins til suðurs var neðan sjávarmáls. Afraksturinn af virkni þeirra sprungusveima, sem þá voru virkir neðansjávar, sést ekki á þurrlendi í dag og virðist ekki skipta verulegu máli fyrir endurröðun atburða í þessari þróunarsögu.
Elsta berg við Faxaflóa er frá tertíer. Það finnst ekki sunnar á yfirborði en á norðurströnd Hvalfjarðar. Úr því er t.d. Akrafjall.

Nútímabergið eru hraun, sem runnin eru eftir að ísöld lauk og móberg frá síðasta hluta ísaldar. Móbergið er að mestu leyti frá síðasta jökulskeiði. Það er því yngra en grágrýtið. Móbergið finnst í stökum fjöllum og fellum, löngum fjallgörðum og jafnvel flóknum fjallaklösum, sem hraunin hafa lagst upp að eða runnið umhverfis. Hraunin eru komin úr fáeinum nútímadyngjum og eldborgum en fyrst og fremst úr gígaröðum, sem raðast samsíða á sprungusveimana. Það er ekki vani jarðfræðinga, að tala um nútímaberg, nema það sé myndað eftir að ísöld lauk, þ.e.a.s. á nútíma. Hér er þessi hefð þó brotin, vegna þess að hvort tveggja bergið, móberg síðasta jökulskeiðs og nútímahraunin, eru mynduð í sömu sprungusveimunum, þeim sem ennþá eru virkir á nútíma og fyrr eru taldir upp.

Nútímabergið liggur ofan á grágrýtinu. Mörk grágrýtisins og móbergsins eru ekki víða áberandi, en hraunaþekjan leggst sýnilega ofan á grágrýtið á stórum svæðum. Á höfuðborgarsvæðinu er þetta áberandi frá Hafnarfirði austur um og upp undir Draugahlíðar (sbr. Kristján Sæmundsson og Sigmundur Einarsson 1980).
Þetta er í suðurjaðri þess, sem venjulega er kallað höfuðborgarsvæði, og því má segja, að þessi yngsta myndun sé hvergi mjög þykk á sjálfu höfuðborgarsvæðinu. Þegar suður fyrir það kemur, verður hún hins vegar nær einráð og víða mjög þykk. Jafnframt dýpkar yfirleitt á eldri myndununum. Báðar berggerðir þessarar myndunar eru mjög gropnar, einkum hraunin. Þau eru jafnvel gropnari en grágrýtið í sumum tilvikum. Því veldur bæði lágur aldur þeirra og myndunarmáti.

Eins og fyrr er sagt myndaðist elsti hluti jarðskorpunnar á höfuðborgarsvæðinu í sprungusveimnum og megineldstöðinni, sem kennd eru við Kjalarnes og voru virk í upphafi kvartertímans og fram undir 2.1 miljón ára. Sambærilegt kerfi, Stardalskerfið, hafði við endalok hins kerfisins verið í uppsiglingu um tíma. Stardalssprungusveimurinn óx þá að virkni og hrakti Kjalarnesmegineldstöðina út úr gosbeltinu. Þá dó Kjalarnesmegineldstöðin út, en Stardalsprungusveimurinn þróast sjálfur í megineldstöð. Stardalsmegineldstöðin dó svo út fyrir 1.6 miljón árum og hefur síðan verið að fjarlægjast gosbeltið og rofna niður. Núna rekur hana til vesturs undan virkni Hengilssprungusveimsins. Hann er þó yngri en 0.7 miljónir ára samkvæmt segulstefnudreifingu (Kristján Sæmundsson 1967; Leó Kristjánsson og Ágúst Guðmundsson 1980).

Þá myndaðist jarðskorpa, sem nú finnst ofan sjávarmáls um norðanvert höfuðborgarsvæðið og á botni Faxaflóa undan ströndum þess. Sunnanvert höfuðborgarsvæðið var undir sjó eða við ströndina og Reykjanesskaginn sem slíkur var ekki enn orðinn til. Þegar leið að lokum kvartertímans hófust hin miklu dyngjugos, sem lögðu til grágrýtið. Þau virðast flest hafa átt sér stað á þurru landi og íslausu og hraunin hafa runnið út að ströndinni og lagst meðfram henni í eins konar kraga. Sum þessara gosa gætu jafnvel hafa byrjað á grunnsævi og myndað eyjar, sem ýmist tengdust ströndinni eða ekki. Hér er helst skírskotað til grágrýtisflákans á Rosmhvalanesi og Vogastapa og ef til vill á Krýsuvíkurheiði. Nágrennið við sjávarsíðuna er meðal annars sterklega gefið til kynna af algengum brotabergsmyndunum í botni margra grágrýtiseininganna um allt svæðið (sbr. Ragna Karlsdóttir 1973; Jón Jónsson 1978; Árni Hjartarson 1980 og Kristján Sæmundsson 1981). Að loknu gostímabili grágrýtisdyngjanna gekk kuldaskeið í garð og jökull lagðist yfir svæðið.

Þar sem nú er Reykjanesskagi var orðið grunnsævi og land ef til vill að hluta til risið úr sæ. Eldgos á sprungum hófust undir íshettunni og móbergsfjöllin urðu til. Þetta er fyrsta virknin, sem þekkt er á sprungusveimum Reykjanesskagans. Mikil virkni hófst á þessum sprungusveimum og hélt hún sleitulaust áfram eftir að kuldaskeiðinu lauk og nútími gekk í garð. Þetta sést glöggt af þeim aragrúa hrauna, sem eru á skaganum, mjög áberandi höggun (með misgengjum og gjám) og mörgum háhitasvæðum (Jón Jónsson 1978), ákafri jarðskálftavirkni (Páll Einarsson 1977) og síðast en ekki síst á þykkt hraunlaga- og móbergsstaflans eins og hann birtist í borholum innan sprungusveimanna (Sveinbjörn Björnsson o.fl. 1971 og Stefán Arnórsson o.fl. 1975), þar sem sigið er mest.

Hinn lági aldur sprungusveimanna á Reykjanesskaga er ennfremur gefinn til kynna af sprungumynstrinu í grágrýtinu. Það er ósprungið eða lítt sprungið víða, en hins vegar mjög brotið í beinu framhaldi af sprungusveimum Reykjanesskagans. Sprungurnar í árkvartera berginu undir grágrýtinu hverfa innundir grágrýtið og virðast ekki hafa nein áhrif á það sjálft (sbr. Kjartan Thors 1969). Hreyfingum á þeim er því lokið, þegar grágrýtishraunin renna, en hefjast e.t.v. aftur síðar. Sprungusveimarnir, frá Hengli í austri til Reykjaness í vestri, eru nýmyndunarsvæði jarðskorpunnar við sunnanverðan Faxaflóa.

Um breytingar á virkni Reykjanessprungusveimsins í framtíðinni er mjög erfitt að segja nokkuð ákveðið. Til þess vitum við of lítið um smáatriðin í þróun sprungusveima, raunverulegan „líftíma“ þeirra, aldur Reykjanes-sprungusveimsins o.fl. Um aldur hreyfinganna nyrst á Krýsuvíkur-sprungusveimnum er þó hægt að fá nokkra vitneskju og skal hér rakið gleggsta dæmið. Grágrýtið er brotið í framhaldi af Krýsuvíkur-sprungusveimnum norður fyrir Rauðavatn. Ofan á þetta grágrýti leggjast nokkur tiltölulega ung hraun.

Tvö þeirra verða hér til verulegrar hjálpar, þar sem þau renna bæði þvert á sprungukerfið og bæði hafa verið aldursákvörðuð. Annað þeirra er Búrfellshraun upp af Hafnarfirði. Samkvæmt aldursákvörðun með geislakoli rann þetta hraun fyrir um það bil 7200 árum (Guðmundur Kjartansson 1973). Vestur af Búrfelli skera nokkur misgengi, þ.á.m. Hjallamisgengið, taum af þessu hrauni. Tilfærslan á Hjallamisgenginu er mest í grágrýtinu norðan við hrauntauminn, um 65 m, en við aðalbrotið er tilfærslan á Búrfellshrauninu aðeins um 7 m (sbr. Jón Jónsson 1965). Misgengið er því að stofni til eldra en 7200 ára, en hefur eftir þann tíma hreyfst um 7 m.

Heimildir:
-Náttúrufræðingurinn, Páll Imsland – Úr þróunarsögu jarðskorpunnar við sunnanverðan Faxaflóa, sprungumyndunarsaga, 54. árgangur 1985, bls. 63-74.
-Náttúrufræðingurinn, Magnús Á Sigurgeirsson, 64. árg. 1994-1995, bls. 211-214.