Sprungur, misgengi og eldgos

Ágúst Guðmundsson skrifaði um „Sprungurnar á Þingvöllum og myndun þeirra“ í Náttúrfræðinginn 1986:

Inngangur
„Sprunguþyrpingar, þ. e. belti af opnum gjám og misgengjum, eru algengar í gosbeltum hér á landi, en finnast einnig á eldvirkum svæðum erlendis. Almenn lýsing á öllum sprunguþyrpingum á Íslandi er í grein Kristjáns Sæmundssonar (1978), en ítarleg lýsing á einstöku sprungusvæði er í grein Ágústs Guðmundssonar (1980) um sprungurnar við Voga á Vatnsleysuströnd.

Jón Jónsson (1978) hefur einnig lýst sprungunum á Reykjanesskaga. Sprunguþyrpingar hér á landi eru allt að 20 km breiðar og 100 km langar. Flestar eru þó talsvert minni að flatarmáli, og almennt eru sprunguþyrpingarnar álíka að flatarmáli og rofnar gangaþyrpingar (Walker 1974).
Á síðustu árum hafa umfangsmiklar rannsóknir farið fram á sprunguþyrpingunni við Kröflu (Axel Björnsson o. fl. 1979, Oddur Sigurðsson 1980, Torge 1981, Eysteinn Tryggvason 1980). Kröfluþyrpingin gliðnaði um nokkra metra á tímabilinu 1975-1983. Gliðnunin er talin orsakast af göngum sem troðast lárétt inn undir þyrpinguna á nokkurra kílómetra dýpi (Páll Einarsson og Bryndís Brandsdóttir 1980, Pollard o. fl. 1983). Stundum ná þó gangarnir til yfirborðs og verða þá sprungugos. Utan Íslands hafa sprunguþyrpingarnar á Hawaii einkum verið kannaðar og virðast að flestu leyti mjög áþekkar hinum íslensku (Duffield 1975, Pollard o. fl. 1983).

Sprunguaflfræði er vísindagrein sem hefur þróast ört á síðustu áratugum (Broek 1978). Beiting hennar í jarðfræði er þó nýtilkomin, en hefur þegar varpað ljósi á ýmsa þætti í myndun og þróun jarðsprungna sem áður voru óljósir (Rudnicki 1980). Enn er þó margt óskýrt, en aukin áhersla er nú lögð á nákvæmar mælingar og tilraunir úti í náttúrunni ásamt athugunum á tilraunastofum (Logan 1979). Slíkar nákvæmar athuganir hafa meðal annars leitt til þess að menn gera sér nú betur grein fyrir því en áður, að allar jarðsprungur eru sundurslitnar eða ósamfelldar og því ber að fjalla um þær sem slíkar (Segall og Pollard 1980).

Sprungurnar á Þingvöllum eru hluti af mikilli sprunguþyrpingu sem kallast Hengilsþyrpingin (Kristján Sæmundsson 1978, Eysteinn Tryggvason 1982) og nær frá Langjökli í norðri til Reykjanesskaga í suðri. Þær sprungur sem hér verður rætt um liggja norðan við Þingvallavatn í um 9000 ára gömlu helluhrauni (Guðmundur Kjartansson 1964).

Oft hefur verið talið að Þingvallahraunið sé frá Skjaldbreið. Svo mun þó ekki vera, heldur er það komið úr 15 km langri gossprungu á Tindfjallaheiði, vestan við Kálfstinda, og liggur það ofan á Skjaldbreiðshrauninu (Kristján Sæmundsson 1965). Þótt Þingvallahraunið sé úr gossprungu er það dæmigert helluhraun (dyngjuhraun), beltað og tuga metra þykkt, eins og best sést í veggjum Almannagjár.
Á undanförnum árum hafa margvíslegar jarðfræðilegar og jarðeðlisfræðilegar athuganir verið gerðar á Þingvallasprungunum, og verður helstu niðurstöðum lýst hér á eftir. Meginefni greinarinnar eru þó mælingar sem höfundur gerði á nokkrum af stærri sprungunum sumarið 1981 og tilgátur um myndun og þróun þeirra.

Fyrri rannsóknir

Þingvallasprungurnar hafa verið kannaðar bæði jarðfræðilega og jarðeðlisfræðilega á síðustu áratugum, og er rétt að geta hér helstu rannsóknanna.

Þegar árið 1938 var gerð ítarleg könnun á Þingvallasprungunum, sem meðal annars fól í sér mælingu á samanlagðri vídd sprungna í tilteknu sniði (Bernauer 1943).

Bernauer og félagar gengu yfir Þingvalladældina milli Almannagjár og Heiðargjár og mældu vídd hverrar sprungu sem þeir rákust á. Niðurstaðan var sú að vesturhluti dældarinnar, 1310 m breiður, hefði gliðnað um 41,2 m, en austurhlutinn, 2150 m breiður, hefði gliðnað um 33,85 m. Engin sprunga reyndist vera í 2,7 km breiðum miðhluta dældarinnar. Heildargliðnun 6160 m mælisniðs yfir Þingvalladældina reyndist því um 75 m, sem jafngildir 1,25%.
Kristján Sæmundsson (1965, 1967) kortlagði helstu sprungur Þingvalla sem hluta af kortlagningu Hengilsvæðisins. Í grein Kristjáns frá 1965 er yfirlit yfir allar fyrri rannsóknir á Þingvöllum, og vísast í það yfirlit um rannsóknir eldri en Bernauers (1943). Þrír rannsóknarhópar hafa á síðustu árum reynt að mæla hraða gliðnunar á Þingvöllum. Þýskur hópur mældi 1967 og 1971, en fann enga marktæka gliðnun eða samþjöppun á því tímabili (Gerke 1974). Bandarísk-íslenskur hópur mældi 1967, 1970 og 1973, og reyndist gliðnunarhraðinn 3 mm á ári tímabilið 1967-1973 (Decker o.fl. 1976). Hópurinn reyndi einnig að mæla hreyfingu samsíða Almannagjá, þ. e. hliðarhreyfingu, en engin fannst.

Niðurstöðurnar sýna að láréttar hreyfingar á Þingvallasvæðinu eru óreglulegar; svæðið næst Almannagjá þjappast saman en svæðið næst Hrafnagjá gliðnar, þannig að lokaniðurstaðan er gliðnun um 2 cm á ofangreindu tímabili. Enskur hópur mældi 1968-1972, 1977 og 1979. Niðurstöðurnar benda til gliðnunar í stefnu þvert á sprungustefnuna, að meðaltali um 3 mm á ári á tímabilinu 1970-1979 (Brander o. fl. 1976, R.G. Mason, munnlegar upplýsingar, 1981).
Eysteinn Tryggvason (1974) hefur mælt lóðrétta færslu eða sig á Þingvallasvæðinu. Niðurstöður hans benda til 2,5 mm sigs austurhluta dældarinnar, miðað við svæðið vestan við Almannagjá, tímabilið 1966-1971. Eysteinn (1968) áætlar mesta sigið á svæðinu 70 m og telur (1982) að breidd þess svæðis sem sígur kunni að vera meiri en breidd Þingvalladældarinnar, þannig að raunverulegur sighraði gæti verið talsvert meiri en þeir 2,5 mm hér á undan.

Stefna

Meðalstefna sprungnanna er N30°A, og er þá átt við línulega stefnu milli sprunguenda. Einstakar sprungur eru hlykkjóttar og víkja sums staðar talsvert frá meðalstefnu. Dæmi um slíkt er Gildruholtsgjá sem er stórt misgengi á austurhluta Þingvallasvæðisins. Gildruholtsgjá liggur í áberandi sveig þar sem misgengið um hana er mest, en þrátt fyrir það er línuleg stefna milli endanna áþekk meðalstefnu sprungna á svæðinu. Flestar sprungur á svæðinu víkja þó lítið frá meðalstefnu.

Lengd

Lengd sprungna er ávallt háð túlkun þar sem þær eru yfirleitt ósamfelldar (sundurslitnar) og klofnar. Í þessari grein hefur sú aðferð verið notuð að telja sem eina sprungu togsprungu eða misgengi sem rekja má óslitið á loftmyndum í mælikvarða 1:33300. Þessi kvarði var valinn til að auðvelda samanburð við sprunguþyrpinguna við Voga (Ágúst Guðmundson 1980) og til að útiloka smásprungur og stuðlasprungur sem sjást á loftmyndum í stærri mælikvarða.
Meðallengd þeirrar 101 sprungu sem mæld var er 620 m. Stysta sprungan mældist 57 m en sú lengsta 7,7 km (Almannagjá). Flestar sprungurnar eru hlutfallslega stuttar, en örfáar mjög langar. Til dæmis eru 44 sprungur styttri en 250 m og 72 styttri en 500 m. Hins vegar eru aðeins 12 sprungur lengri en 1000 m.

Vídd

Vídd sprungna var mæld með 25 eða 50 m millibili. Víddin er að vísu breytileg en oft mest nálægt miðri sprungunni og minnkar svo til beggja enda. Mesta vídd mældist á Hrafnagjá, 68 m. Mesta vídd Almannagjár mældist 64 m, en báðar þessar mælingar eru gerðar eftir loftmyndum. Mesta vídd úti í náttúrunni mældist á Hrafnagjá, 60 m. Þar sem sprungurnar eru víðastar hafa þær lögun langra, mjórra sigspildna.

Lóðrétt færsla

Allar stórar sprungur á Þingvallasvæðinu eru að hluta til siggengi, og margar af smærri sprungunum hafa mælanlega lóðrétta færslu í einstökum mælipunktum. Siggengisveggirnir eru venjulega því sem næst lóðréttir. Sum siggengin eru lokuð, en önnur eru opnar gjár. Sums staðar eru þau því sem næst bein, en annars staðar hlykkjótt. Lóðrétt færsla mældist mest 28 m í einum punkti við Almannagjá, og er þá átt við brúnir misgengisveggjanna. Þar sem austurveggurinn stendur 10 til 20 m hærra en landið rétt austan við hann er heildarsigið um Almannagjá mest um 40 m (Kristján Sæmundsson 1965). Þar sem mælilína Eysteins Tryggvasonar (1974) liggur yfir Almannagjá er sigið 30-35 m, og er þá áttvið brún misgengisins að vestan og lægstu stöðu lands rétt austan við eystri misgengisbrúnina. Sigið um Gildruholtsgjá er 25 m í mörgum mælipunktum nálægt miðju hennar. Mesta sig um flest misgengin er þó aðeins nokkrir metrar.

Almannagjá og Hrafnagjá
Almannagjá og Hrafnagjá eru meginsprungur Þingvallasvæðisins og eru jafnframt þau misgengi sem mynda Þingvalladældina, þ. e. sigdalinn. Báðar eru sprungurnar siggengi, en útlit þeirra er samt talsvert mismunandi. Hér á eftir fer lýsing á þessum sprungum.

Almannagjá

Til samans mynda Hestagjá, Almannagjá, Stekkjargjá, Hvannagjá og nokkrar smærri sprungur 7,7 km langa sprungu sem hér verður einu nafni nefnd Almannagjá. Gjáin er víðust 64 m. Sprungurnar sem til samans mynda Almannagjá hafa upphaflega verið hliðraðar, með nokkuð breytilega stefnu, en síðan vaxið saman í brotahrinum.

Hlutarnir sem tengja sprungurnar saman víkja víða nokkuð frá meðalstefnu Almannagjár og eru oft tengdir smásprungum. Fyrst hefur Almannagjá komið fram á yfirborðinu sem belti af hliðruðum sprungum, en þær síðan sameinast við aukna gliðnun á svæðinu.
Í suðri gengur Almannagjá yfir í röð af skástígum sprungum. Sprungurnar sjálfar hafa áþekka stefnu og meðalstefna Almannagjár, en til samans mynda þær belti sem víkur talsvert frá stefnu hennar. Þetta bendir til þess að undir þessu belti af skástígum sprungum sé eldra misgengi sem ákvarði staðsetningu og stefnu sprungubeltisins, en sprungurnar sjálfar opnist í stefnu mestu togspennu. Sums staðar er Almannagjá klofin upp í nokkrar meira og minna samsíða sprungur. Í sumum tilfellum hefur landspildan milli sprungnanna sigið nokkra metra, en í öðrum tillfellum ekki. Flestar þær sprungur sem mynda Almannagjá eru mjóar sigspildur, sem hafa orðið til við það að landræman milli samsíða sprungna hefur sigið. Þótt Almannagjá sé siggengi er hún því einnig gapandi gjá.

Hrafnagjá

Innan Þingvallahrauns er Hrafnagjá ekki nema um 4,4 km að lengd og sker móbergsfjallið Arnarfell. Ef þessi suðurhluti er talinn með, svo og belti af smásprungum norðan víð gjána, er hún yfir 11 km löng. Mesta vídd er 68 m, sem jafnframt er mesta vídd í einum mælipunkti á svæðinu. Víddin er þó mjög breytileg, eða allt niður undir 0 m, en sigið, miðað við brúnir sprunguveggjanna, er nokkuð jafnt langs eftir gjánni; yfirleitt 5-10 m og mest um 20 m.

Ef miðað er við lægstu stöðu landsrétt vestan við Hrafnagjá og austurbrún gjárinnar er sigið þó meira, til dæmis um 30 m þar sem mælilína Eysteins Tryggvasonar (1968) liggur yfir gjána.
Hrafnagjá er samsett af mörgum skástígum, ílöngum sigspildum sem eru að hluta til samvaxnar. Í þversniði líkjast þessar sigspildur helst U-laga dal, öfugt við Almannagjá þar sem sigspildurnar hafa rétthyrnt þversnið. Sigspildur Hrafnagjár eru grunnar miðað við sigspildur Almannagjár.
Í suðri liggur Hrafnagjá fyrst í gegnum Arnarfell, en endar síðan í Þingvallavatni. Nálægt suðurendanum klofnar hún upp í margar samsíða sprungur, ekki þó skástígar. Í norðri víkkar sprungan, grynnist og breytist síðan í belti af smásprungum, svo litlum að vart eru greinanlegar á loftmyndum. Eins og við Almannagjá er mesta sigið ekki um Hrafnagjá sjálfa heldur nokkuð vestan við vestari sprungubarminn. Af þessu er ljóst að landið við bæði Hrafnagjá og Almannagjá hefur svignað nokkuð áður en sprungurnar mynduðust.

Dýpi
Allar togsprungur og siggengi hafa svo til lóðrétta veggi við yfirborð. Af þessu má álykta að allar sprungur á Þingvallasvæðinu séu myndaðar við togspennu nálægt yfirborði. Spennuástand í jarðskorpunni ræður því að á ákveðnu dýpi fá siggengin eðlilegan halla, sem er um 70° frá láréttu á rofnum blágrýtissvæðum hér á landi (Ágúst Guðmundsson 1984a) og svipaður annars staðar (Price 1966). Dýpi togsprungna og lóðrétts hluta siggengja má áætla með reikningum. Ef togsprungur ná ákveðnu dýpi breytast þær í siggengi með mælanlega lóðrétta færslu á yfirborði.

Myndun
Hér verða ræddar tvær tilgátur um myndun sprungna á Þingvöllum. Í fyrri tilgátunni eru gangar taldir valda sprungunum, nema þeim stærstu sem eru beint tengdar plötuhniki. Í síðari tilgátunni er sprungumyndun og sig tengt þrýstingsbreytingum í kvikuþró undir Hengilsþyrpingunni.

Gangainnskot

Þessi tilgáta gerir ráð fyrir að stóru misgengin, svo sem Hrafnagjá og Almannagjá, séu mynduð við plötuhreyfingar, en að smærri misgengi og togsprungur séu af völdum ganga sem ekki ná yfirborði. Plötuhreyfingar, og tengsl þeirra við jarðhnik, hafa verið svo mikið ræddar á síðustu árum að ekki er ástæða til að fjölyrða frekar um þær hér.

Þegar kvika í gangi nálgast yfirborðið, minnkar yfirþrýstingur hennar yfirleitt þar sem eðlismassi basalkviku er venjulega hærri en eðlismassi efsta hluta skorpunnar. Athuganir benda til þess að þegar kvika í sprungu nálgast yfirborðið þá sé sprunguendinn í það minnsta nokkrum tugum metra á undan kvikunni (Macdonald 1972 s. 15). Þótt kvika gangsins stoppi tugum eða hundruðum metra neðan við yfirborðið getur gangurinn samt þróað sprungu til yfirborðsins. Einnig hjálpar til að á virkum svæðum er oft togspenna ríkjandi í efsta hluta skorpunnar (Scháfer 1979), ef til vill vegna kólnunar skorpunnar. Þá þarf sáralítinn yfirþrýsting kviku til að þróa sprungu til yfirborðs, þótt eðlismassi kvikunnar sé of hár til þess að hún nái að lyfta sér til yfirborðs.
Gangakenningin um uppruna sprungnanna skýrir hvers vegna slíkar sprungur finnast innan sigdala eins og Þingvalladældarinnar. Sprungurnar eru myndaðar við togspennu, en vegna þess að siggengin sem afmarka sigdalinn eru virk, einangra þau dalinn frá togspennusviði utan við hann. Togspenna utan við dalinn leiðir einungis til frekari sigs um siggengin, en getur ekki myndað togsprungur innan við þau. Togspennan sem myndar sprungurnar í sigdalnum sjálfum verður því að myndast innan við stóru siggengin, og auðvelt er að skýra slíkt togspennusvið með gangainnskotum.

Gangakenningin skýrir einnig hvers vegna sprungurnar eru svo stuttar sem raun ber vitni. Ef togspenna orkaði á gosbeltið í heild, og hún væri nægilega mikil til þess að mynda tuga metra breiðar sprungur, mætti búast við því að sprungurnar yrðu tuga kílómetra langar, þ. e. næðu langs eftir því gosbelti sem þær tilheyrðu. Svo er ekki, og er það auðskýrt ef gangar valda sprungunum, því þá deyr togspennan út við lárétta enda ganganna, þannig að yfirborðssprungur verða ekki lengri en þeir gangar sem mynda þær.

Ýmsir annmarkar eru þó á gangakenningunni og skal hér getið um þá helstu, án þess að ræða þá ítarlega.
1) Margt bendir til að sömu sprungurnar séu virkar í langan tíma og að Þingvallasprungurnar séu bara yngstu hreyfingar á gömlum sprungum. Ef svo er, þá geta einstakir gangar varla skýrt sprungurnar.
2) Gangakenningin skýrir ekki sigið um sprungurnar, þ.e. myndun sigdalsins. Sigið er þó unnt að skýra með plötuhreyfingum og/eða þrýstingsbreytingu í kvikulagi undir svæðinu.

Þrýstingsbreytingar
Þessi tilgáta gerir ráð fyrir að undir Hengilsþyrpingunni, sem og öðrum virkum eldstöðvakerfum á Íslandi, sé kvikuþró sem sé álíka löng og þyrpingin sjálf. Þessi kvikuþró er hluti af kvikulaginu undir gosbeltinu á þessu svæði (Gylfi Páll Hersir o. fl. 1984). Rétt er að undirstrika að hér er gerður greinarmunur á kvikuþró, sem staðsett er í kvikulaginu á 8—10 km dýpi, og kvikuhólfi, sem staðsett er í skorpunni á 1—3 km dýpi eða minna, líkt og undir Kröflusvæðinu (Ágúst Guðmundsson 1984).

Þegar ísa tók að leysa fyrir um 14000 árum flæddi kvika undir landið, og þá einkum undir gosbeltin þar sem skorpan er þynnst. Landið reis því mest í gosbeltunum, og opnuðust þá bæði gamlar og nýjar sprungur. Samtímis urðu dyngjugos og sprungugos, og eitt þeirra var gosið sem myndaði Þingvallahraun fyrir um 9000 árum.
Nokkru eftir að Þingvallahraun rann náði landlyftingin á Þingvallasvæðinu hámarki og mynduðust þá Þingvallasprungurnar. Til samanburðar má geta þess að strönd Íslands mun almennt hafa legið utar en nú á tímabilinu 9000-3000 og landið mun hafa verið fullrisið fyrir um 5000 árum (Þorleifur Einarsson 1968). Af þessu má álykta að Þingvallasvæðið hafi haldið áfram að rísa í nokkurn tíma eftir að Þingvallahraun rann, sem skýrir myndun sprungnanna.

Eftir að landið er fullrisið minnkar aðstreymi nýrrar kviku verulega (hættir jafnvel um tíma), og gosvirkni Hengilsþyrpingarinnar færist nær miðju hennar þar sem skorpan er þynnst.

Kvikan í þrónni tekur því að flæða frá endunum inn að miðju, sem leiðir til þrýstingsminnkunar við endana og landsigs. Sigið verður jafnan um þær sprungur sem þegar voru myndaðar, einkum um Almannagjá, Hrafnagjá, Gildruholtsgjá og Heiðargjá. Síðustu árþúsundin hefur því sig verið ríkjandi á Þingvallasvæðinu, en innan dældarinnar mun gliðnunin aðallega hafa orðið fyrir þann tíma, þ. e. meðan landið var að rísa.
Hér á undan er hugmyndin um þrýstingsbreytingar í kvikuþrónni undir Hengilsþyrpingunni það almennt orðuð að erfitt er að benda á einstök atriði sem hún skýrir illa eða ekki. Þó er ljóst að einhver gliðnun hlýtur að hafa orðið á Þingvallasvæðinu síðustu árþúsundin, ella gæti sigdalurinn ekki sigið. En sú gliðnun hefur einungis orðið um stóru siggengin sem mynda sigdalinn, en ekki um sprungurnar inni í dalnum. Eðlilegast er að tengja þessa gliðnun við plötuhreyfingar eða þyngdarskrið (Ágúst Guðmundsson 1984).

Þróun og vöxtur

Af lýsingu á sprungunum er ljóst að þær hafa vaxið saman úr smærri sprungum. Vöxtur sprungna virðist yfirleitt gerast með þessum hætti, og á það jafnt við um örsprungur (Broek 1978) og sprungur sem eru margir kílómetrar að lengd (Segall og Pollard 1980). Líklegt er að Þingvallasprungurnar hafi fyrst opnast um stuðlasprungur í hrauninu, því þar er hraunið veikast.

Hlutfallslega stuttar sprungur eru mun algengari en langar sprungur. Ástæður fyrir þessu eru eftirfarandi:
1) Ef gangar mynda sprungurnar þá ná þeir mishátt upp í skorpuna (yfirborð hvers gangs er á mismiklu dýpi) og því opnast sprunga bara á vissum svæðum. Þetta þýðir að sprunga sem annars væri samfelld og löng er slitin sundur í margar smásprungur.
2) Togstyrkur hraunsins er breytilegur, einkum vegna breytilegrar niðurröðunar og dreifingar á stuðlasprungum. Þegar sprunga vex lárétt verður hún að yfirvinna togstyrk bergsins, og því opnast hún greiðlegast þar sem togstyrkur er lægstur, en síður eða alls ekki þar sem togstyrkur er hár. Margar sprungur ná því ekki að vaxa saman í lengri sprungur.
3) Einnig hefur verið bent á (Nur 1982, Segall og Pollard 1983) að vöxtur einnar langrar sprungu hindri vöxt
margra stuttra. Ein löng sprunga léttir svo mikilli togspennu af svæðinu að vöxtur sprungna í grenndinni stöðvast. Smáar sprungur í grenndinni ná því ekki að vaxa saman í stórar sprungur.

Hliðrun

Hliðraðar, stundum skástígar og samsíða sprungur eru algengar á Þingvöllum. Sumar af stóru sprungunum, svo sem Almannagjá, greinast í margar smásprungur við endana, og minna þannig á „árfarvegi“. Kvíslóttir „árfarvegir“ af þessu tæi eru algengir á yfirborði örsprungna og er vöxtur sprungunnar ávallt „niðurstreymis“ (Broek 1978). Samkvæmt þessu hefur Almannagjá vaxið frá norðaustri til suðvesturs, sem er í samræmi við það að síðasta meiriháttar sig um gjána var syðst á henni, þar sem hún mætir Þingvallavatni. Þar seig landið um 0,6 m í jarðskjálftum 1789 (Kristján Sæmundsson 1965). Lawn og Wilshaw (1975) benda á þrjár mögulegar skýringar á hliðrun örsprungna og ættu þær að eiga jafnt við um jarðsprungur. Í fyrsta lagi kann sprungan, þegar hún er að þróast, að verða fyrir staðbundinni truflun við endann. Fyrir Þingvallasprungurnar gæti slík staðbundin truflun verið fólgin í breytilegri niðurröðun stuðlasprungna, breytingu á gerð bergsins undir Þingvallahrauninu, eða í brotalínum í berginu undir sem hafa aðra stefnu en sprungan sjálf. Sprungan hefur þá tilhneigingu til að klofna í margar samsíða sprungur eins og best sést við suðurenda Almannagjár og suðurenda Hrafnagjár.

Í öðru lagi benda þeir á að sprungan kunni að myndast við samvöxt smærri sprungna sem upphaflega eru hliðraðar. Þetta er að mínu áliti algengasta ástæðan fyrir hliðrun sprungna í sprunguþyrpingum hér á landi.
Í þriðja lagi geta sprungur sem þróast mjög hratt, þ.e. nálgast hljóðhraðann, klofnað vegna snöggra breytinga á spennusviðinu við endana. Þessi skýring mun vart eiga við um Þingvallasprungurnar því þær eru myndaðar á löngum tíma og hafa því þróast mjög hægt.
Sú hugmynd um vöxt sprungnanna sem sett er fram í þessari grein er sú sama og önnur skýring Lawn Wilshaw (1975) hér að ofan. Upphaflegu sprungurnar eru hliðraðar vegna þess að togspennan nær að brjóta bergið samtímis á mörgum stöðum innan þess beltis þar sem há togspenna er ríkjandi og þar sem endanlega sprungan kemur til með að liggja. Þegar gliðnunin vex innan þessa beltis sameinast sprungurnar í eina meginsprungu. Sums staðar á Þingvallasvæðinu er þessi sameining langt á veg komin eða þegar lokið, en annars staðar, svo sem í framhaldi af Sleðaásgjá, er hún skammt á veg komin.

Niðurstöður

Helstu niðurstöður greinarinnar eru þessar:
1) Meðalstefna sprungnanna er N30° A.
2) Meðallengd um 100 sprungna er 620 m, minnsta lengd 57 m og mesta lengd 7,7 km (Almannagjá).

3) Mesta vídd er 68 m á Hrafnagjá, en þar á eftir kemur Almannagjá með mestu vídd 64 m.
4) Mesta lóðrétta færslan (sigið) er 28 m á Almannagjá og þá átt við sigið miðað við brúnir sprunguveggjanna. Sé miðað við landið rétt austan við Almannagjá er mesta sigið um 40 m.
5) Allar stóru sprungurnar eru myndaðar við samvöxt smærri sprungna sem upphaflega voru hliðraðar og stundum skástígar.
6) Tvær tilgátur eru settar fram sem skýring á tilurð sprungnanna. Fyrri tilgátan reiknar með að gangar sem ekki ná að brjóta sér leið til yfirborðs, valdi togspennu á yfirborðinu sem leiði til sprungumyndunar. Í þessari tilgátu er þó gert ráð fyrir að stærstu sprungurnar (svo sem Almannagjá og Hrafnagjá) séu tengdar reki á gosbeltunum.
Seinni tilgátan tengir sprungumyndunina og sigið á Þingvallasvæðinu við þrýstingsbreytingar í kvikuþrónni undir Hengilsþyrpingunni.“

Framangreind lýsing á sprungunum á Þingvallasvæðinu gæti jafnframt átt við önnur sprungu- og misgengissvæði á Reykjanesskaganum.

Í Náttúrfræðingnum árið 1983 skrifar Kristján Sæmundsson, jarðfræðingur, um „Hálfrar aldar þögn um merka athugun„.

„Einhvers staðar í ritum sínum segir Helgi Péturss, að ekki sé nóg að gera uppgötvun, heldur þurfi aðrir líka að uppgötva að uppgötvun hafi verið gerð. Hér skal getið um eitt slíkt tilfelli, þar sem mér og fleirum hefur sést yfir snjalla ályktun um eldvirkni á Reykjanesskaga.

Síðustu æviár sín vann Guðmundur G. Bárðarson að jarðfræðirannsóknum þar, en féll frá í miðju verki. Hálfkarað handrit af jarðfræðikorti (í vörslu Náttúrufræðistofnunar) er til frá hans hendi og auk þess nokkrar prentaðar ritgerðir og greinar í blöðum um Reykjanesskagann. Á „18. Skandinaviske Naturforskermöde“ í Kaupmannahöfn 1929 lagði Guðmundur kortið fram og flutti um það erindi, sem seinna var prentað í skýrslu fundarins undir heitinu „Geologisk Kort over Reykjanes-Halvöen“ (Guðmundur G. Bárðarson 1929). Þar er höfundi ljós aldursmunur dyngjuhrauna og sprunguhrauna og fjallar niðurlag greinarinnar um sprunguhraunin undir yfirskriftinni „De yngste Lavadœkker“. Í lýsingu sinni á sprungugosunum aðgreinir Guðmundur fjögur belti (Vulkanbælter) sem hann gerir síðan nánari grein fyrir. Belti þessi svara nákvæmlega til eldstöðvakerfanna, sem við yngri mennirnir höfum verið að vekja máls á næstliðinn áratug. Beltin sem Guðmundur aðgreinir á Reykjanesskaga ná (1) frá Reykjanesi norðaustur fyrir Grindavík. – (2) Yfir Vesturháls og Austurháls. Nefnt er, að hverirnir í Mosfellssveit séu í norðaustur fram

Seinni höfundar, sem lýstu jarðfræði skagans, virðast ekki hafa haft sama skilning á aðskiljanlegum eldvirknibeltum. Svo er t.d. um Kuthan (1943), sem gekk þó fram úr hófi langt í túlkun sinni á jarðfræði Reykjanesskaga. Skipan eldsprungna, gjásvæða og móbergshryggja fangar þó augað strax og litið er á kort hans. Sama gildir um jarðfræðikort Guðmundar Kjartanssonar (1960).

Sjálfur vakti ég upp hugmyndina um stórar einingar í gosbeltinu þ.á.m. á Reykjanesskaga kringum 1970 (Kristján Sæmundsson 1971) og hélt þá í barnaskap mínum að ég væri að benda á eitthvað nýtt. Veifaði ég á fundi í Jarðfræðafélagi Íslands korti Kuthans og jarðfræðikorti Guðmundar Kjartanssonar framan í viðstadda félagsmenn til að þeir mættu sjá einingar þessar ljóslifandi á eldri kortum þótt enginn hefði bent sérstaklega á þær fyrr. Hefði ég þá betur verið búinn að lesa grein Guðmundar G. Bárðarsonar, því hann hafði sagt 40 árum fyrr aðalinntakið í því, sem ég var að boða kollegum mínum á þessum fundi.
Það kom fljótlega fram, að fleiri jarðfræðingar lögðu sama skilning í byggingu Reykjanesskagans og raunar landsins alls (Eysteinn Tryggvason 1973, G. P. L. Walker 1975, Sveinn Jakobsson o. fl. 1978).
Almennt er nú farið að kalla einingar þessar eldstöðvakerfi, en það er bein þýðing á „volcanic system“ sem ameríkumenn nota um sömu fyrirbæri. Amerískur jarðfræðingur, J. G. Moore, benti hérlendum á enska heitið og er það fyrst notað af Sveini Jakobssyni (1979) og í sérhefti Jökuls um jarðfræði Íslands (1979).

Eldstöðvakerfin eru í mörgum tilfellum saman sett af einni megineldstöð og gossprungum og gjám sem liggja í gegnum hana. Megineldstöð er þýðing á ensku „central volcano“ og mun fyrst koma fyrir hjá Þorleifi Einarssyni í 1. útg. jarðfræðibókar hans (1968). Bæði þessi orð voru innleidd um rofin eldfjöll í tertíera bergstaflanum. Í rofnum bergstafla koma gossprungur og gjár fram sem berggangar. Gangasveimur var það kallað er margir gangar lágu því sem næst í sömu stefnu út frá megineldstöð og mynduðu aflanga heild. Orðið kemur einnig fyrst fyrir hjá Þorleifi í áður tilvitnaðri jarðfræðibók (1968). Það er bein þýðing á ensku „dyke swarm“.

Þegar farið var að draga fram hliðstæður í virku gosbeltunum voru þessi heiti yfirfærð með þeirri breytingu einni, að í stað gangasveims var talað um sprungusveim (fissure swarm) (Kristján Sæmundsson 1971). Hliðstæð fyrirbæri við eldstöðvakerfin í virku gliðnunarbeltunum hér á landi eru eldstöðvakerfin á Hawaii. Þar heitir megineldstöðin „shield volcano“ en sprungusveimurinn „rift zone“. Íslensk þýðing á shield volcano er eiginlega ekki til*, en um „rift zone“ hefur verið haft orðið gjástykki (Kristján Sæmundsson 1979). Bæði ensku og íslensku heitin hafa hér þrengri merkingu en felst í orðunum megineldstöð (central volcano) og sprungusveimur (fissure swarm).
Margir eru þeir sem ekki fella sig við orðið sveimur, og því mjög á reiki hvað einstakir höfundar nefna þessi fyrirbæri á íslensku. Um þetta hafa sést á prenti eftirtalin orð: þyrping (Sveinn Jakobsson 1979b, Ari T. Guðmundsson 1982), belti (Oddur Sigurðsson 1976), belti eða rein (Freyr Þórarinsson o. fl. 1976), kerfi (Guðmundur E. Sigvaldason 1982, Guðrún Larsen, 1982), stykki (Axel Björnsson, í fyrirlestrum). Sjálfum er mér tamast að nota orðið sveimur og sama gera þeir Sigurður Þórarinsson, Sigurður Steinþórsson og Sveinbjörn Björnsson og Páll Einarsson í ritgerðum sínum á 2. útg. af Náttúru Íslands (1981).

Orðin sveimur og þyrping missa að nokkru marks, vegna þess að þau gefa ekki til kynna að regla sé í dreifingu sprungnanna. Það undirstrika hins vegar orðin belti og kerfi. Hér skal ekki tekin afstaða til þess hvert af þessum orðum sé skárst.
Framar í þessum greinarstúf var þess getið að sá maður sem fyrstur kom auga á og lýsti eldstöðvakerfunum á Reykjanesskaga hafi verið Guðmundur G. Bárðarson. Notaði hann um þau orðið belti. Eitt framantaldra orða var haft til að lýsa skyldu fyrirbæri rúmum þremur öldum fyrr: „Frá Eldeyjum og Geirfuglaskeri grynnra og nyrðra skal telja 7 smásker og sést hvert frá öðru á sömu rein rétt í haf frá Reykjanesi“. Þannig komst Jón lærði að orði í riti sínu „Ein stutt undirrjetting um Íslands aðskiljanlegar náttúrur“ (tilvitnað eftir útg. Halldórs Hermannssonar 1924). Kannske er þar komið heitið, sem allir hefðu getað fellt sig við.“

Ágúst Guðmundsson skrifar um „Innskotatíðni kvikuhólfa og gostíðni eldstöðvakerfa“ í Náttúrfræðinginn árið 1989. Þar segir hann m.a. um skammtíma gosstíðni:

„Reykjanesskagi er það svæði hér á landi þar sem fjöldi gosa á nútíma er hvað best þekktur (Jón Jónsson 1978, 1983, 1984, 1985). Samkvæmt gögnum Jóns Jónssonar (1978, 1984) hafa þar orðið um 200 gos á síðustu 10-12 þúsund árum. Þessi gos hafa deilst á fjögur eldstöðvakerfi sem til samans eru 35 km að breidd. Fyrir svo langt tímabil er stuðull togspennumögnunar (k) á bilinu 1,0-3,0.

Ef gert er ráð fyrir að Reykjanesskaginn taki á sig allt rekið og að allir gangar nái yfirborði (séu gosgangar) ættu að verða 0,8-2,4 gos (háð stærð k) á hverjum 100 árum. Á 12 þúsund árum ættu því að hafa orðið 96-288 gos á Reykjanesskaga, sem er í góðu samræmi við töluna 200 hér á undan. Þótt niðurstöður þessara reikninga falli tiltölulega vel að áætluðum fjölda gosa á Reykjanesskaga, er óvissan í reikningunum mikil. Rekhraðinn og gildin á k eru sennilega nærri lagi, en það er hins vegar ekki eins víst að gera megi ráð fyrir að allir gangar á svo löngu tímabili hafi náð til yfirborðs. Á móti kemur þó að ef hærri talan, 288 gos, er nálægt raunverulegum fjölda ganga á þessu tímabili, hefur allt að þriðjungur þeirra ekki náð yfirborði og ofangreind forsenda því óþörf. Vera kann að allir eða langflestir gangar hafi náð yfirborði á fyrri hluta nútíma þegar hraunaframleiðsla var mest á skaganum (Ágúst Guðmundsson 1986), en að hlutur hreinna innskota hafi farið vaxandi síðustu árþúsundin samtímis því sem hraunaframleiðslan hefur minnkað.

Þá hafa sumar gossprungur og margar dyngjur myndast utan hinna eiginlegu eldstöðvakerfa (Ágúst Guðmundsson 1986), þannig að samanlögð vídd eldstöðvakerfa á skaganum er ef til vill ekki fullkominn mælikvarði á breidd þess svæðis sem verður fyrir togstreitu. Frávikin eru þó varla veruleg og þegar breiddin er orðin yfir 30 km þá hefur frekari aukning á breidd lítil áhrif á gostíðni.
Þrátt fyrir þessa varnagla, verður að telja að líkanið gefi allgóða mynd af gostíðni á Reykjanesskaga á nútíma.“

Jón Jónsson, jarðfræðingur, skrifaði um Eldgos á Reykjanesskaga á sögulegum tíma í Náttúrufræðinginn 1983. Greinina má lesa HÉR.

Heimildir:
-Náttúrufræðingurinn 1. tbl. 01.04.1986, Sprungurnar á Þingvöllum og myndun þeirra, Ágúst Guðmundsson, bls. 1-18.
-Náttúrfræðingurinn, 1. tbl. 01.04.1989, Innskotatíðni kvikuhólfa og gostíðni eldstöðvakerfa, Ágúst Guðmundsson, bls. 49.