Vulkanologer och geokemister gör sig redo att prova lava under Fagradalsfjall-utbrottet i juli 2023 på Reykjaneshalvön på Island. Kredit: Valentin Troll
Början på en lång, störande vulkanepisod nära Islands huvudstad.
Island står inför ett utdraget vulkanhot på Reykjaneshalvön, vilket påverkar nyckelinfrastrukturen och 70 % av befolkningen. Pågående vetenskaplig analys syftar till att förutsäga framtida utbrott och deras konsekvenser med hjälp av seismiska och geokemiska data.
Pågående vulkanhot på Island
Med hjälp av lokala jordbävningar och geokemiska data förutspår forskare att Islands pågående vulkanutbrott kan fortsätta i flera år till årtionden, vilket hotar landets mest tätbefolkade region och livsviktig infrastruktur.
Utbrotten på Reykjaneshalvön har tvingat myndigheterna att utlysa undantagstillstånd, och en serie av åtta utbrott har inträffat sedan 2021. Denna sydvästra region är hem för 70 procent av landets befolkning, dess enda internationella flygplats och flera geotermiska kraftverk som levererar varmvatten och el. Det senaste utbrottet i maj till juni utlöste evakueringen av invånare och besökare av Blue Lagoon geotermiska spa, en populär turistattraktion, för tredje gången på mer än två månader.
Lava från sommaren 2023 Fagradalsfjall-utbrottet flyter ovanpå lava från sommarens utbrott 2021. Vulkanism har pågått sedan 2021 på Reykjaneshalvön, som är värd för majoriteten av Islands befolkning. Kredit: Valentin Troll
Början på en ny vulkanisk era
Även om Island ser regelbundna utbrott eftersom det ligger ovanför en vulkanisk hot spot, har Reykjaneshalvön varit vilande i 800 år. Dess sista vulkaniska era fortsatte dock under århundraden, vilket fick forskare att förutsäga att den förnyade vulkanismen skulle bli början på en lång episod.
Under en timmes bilresa från öns huvudstad Reykjavík, utgör utbrotten avsevärda risker för ekonomiska störningar, och de gör evakuerade samhällen osäkra på en möjlig återkomst.
Vetenskaplig analys av vulkanisk aktivitet
Ett internationellt team av forskare har tittat på vulkanerna under de senaste tre åren. Genom att analysera seismisk tomografi och sammansättningen av lavaprover har de avslöjat delar av de geologiska processerna bakom den nya vulkaniska eran. De förutspår att regionen kan behöva förbereda sig för återkommande utbrott som varar i år till årtionden och möjligen århundraden.
Forskarna rapporterar sina resultat i en artikel som publicerades den 26 juni i tidskriften Terra Nova. Projektet omfattade samarbeten från University of Oregon, Uppsala universitet i Sverige, Islands universitet, Tjeckiska vetenskapsakademin och University of California, San Diego. Arbetet följer ett tidigare Naturkommunikation studie av de första Reykjanesutbrotten 2021.
Utrustningen som används för att identifiera magmakällors ”fingeravtryck”. Apparaten kallas en laserfluoreringslinje och extraherar och mäter syreisotoper. Detta är inrymt i vulkanologen Ilya Bindemans labb vid University of Oregon. Kredit: Charlie Litchfield/University of Oregon
Geologiska insikter och framtidsprognoser
Nästan hela Islands ö är byggd av lava, säger Ilya Bindeman, vulkanolog och geovetenskapsprofessor vid UO. Landet ligger på Mid-Atlantic Ridge, den tektoniska plattgränsen som får Nordamerika och Eurasien att tränga sig längre isär. Drivningen av dessa plattor kan utlösa vulkanutbrott när het sten från jordens mantel – det mellersta och största lagret av planeten – smälter och stiger till ytan.
Även om forskare vet att ursprunget till Reykjaneshalvöns nuvarande utbrott är plattrörelser, är den typ av magmalagring och rörsystem som matar dem oidentifierade, sa Bindeman. Halvön består av åtta vulkaniskt aktiva platser, så att förstå om det finns en delad magmakälla eller flera oberoende sådana och deras djup kan hjälpa till att förutsäga varaktigheten och effekterna av dessa utbrott.
Isotopanalys för att förstå vulkanism
Med hjälp av geokemiska och seismiska data undersökte forskarna om magman från de första utbrotten från en vulkan på halvön från 2021 till 2023 kom från samma källa som magman i de senaste utbrotten från en annan vulkan i väster.
Bindeman är specialiserad på isotopanalys, vilket kan hjälpa till att identifiera magmas ”fingeravtryck”. Magma består av mestadels åtta grundämnen, inklusive syre och väte, och 50 olika spårämnen i mindre koncentrationer och olika förhållanden. Den unika kombinationen av spårämnen kan hjälpa till att skilja magmakällor från varandra. Forskare kan också mäta förekomsten av isotoper, grundämnen med samma kemiska egenskap men olika massor, i magman. Det finns tre olika isotoper av syre, till exempel, sa Bindeman.
”I luften vi andas finns det en blandning av dessa syreisotoper och vi känner ingen skillnad”, sa han. ”Deras skillnader är vanligtvis inte viktiga för kemiska reaktioner men är viktiga att känna igen eftersom deras relativa mängder i magma kan skilja en magmakälla från en annan.”
Lava från Sundhnúkur-utbrottet i januari 2024 i utkanten av staden Grindavik. Fotograferad i april 2024. Vulkanism har pågått sedan 2021 på Reykjaneshalvön, som är värd för majoriteten av Islands befolkning. Kredit: Valentin Troll
Implikationer av delade magmakällor
Genom att analysera prover av lavasten från två olika vulkaner på halvön, antydde deras liknande fingeravtryck en delad magmalagringszon under halvön. Avbildning av jordens inre baserad på lokala jordbävningar antydde också förekomsten av en reservoar cirka 5,5 till 7,5 miles i jordskorpan, det grundaste lagret.
Men den lagringen matas i slutändan av den smältande stenen djupare i manteln, vilket kan orsaka utbrott som varar i decennier, med hundratals kvadratkilometer av magma som ytbehandlas, sa Bindeman. Islands hotspot kommer inte heller att ha några problem att sätta upp det flödet, sa han.
Även om detta markerar början på potentiellt ihållande vulkaniska episoder på Island, kan forskarna ännu inte exakt förutsäga hur länge episoderna och klyftorna mellan dem kommer att pågå.
Vulkanaktivitetens oförutsägbarhet
”Naturen är aldrig regelbunden,” sa Bindeman. ”Vi vet inte hur länge och hur ofta det kommer att fortsätta under de kommande tio eller till och med hundra åren. Ett mönster kommer att uppstå, men naturen har alltid undantag och oegentligheter.”
Diskussioner fortsätter om planer på att säkert borra i vulkanplatserna för att få insikter om de geologiska processer som driver utbrotten.
Eftersom den vulkaniska aktiviteten är mindre flyktig och explosiv än utbrott i andra länder, ger det en sällsynt möjlighet för forskare att närma sig sprickor som aktivt bryter ut lava, sa Bindeman. Han kallade det ett ”naturligt laboratorium” både häpnadsväckande och kylande.
”När du bevittnar ett vulkanutbrott kan du känna att det här är naturens enorma krafter, och du är själv väldigt liten,” sa Bindeman. ”Dessa händelser är vanliga från den geologiska skalan, men från den mänskliga skalan kan de vara förödande.”
För mer om den här forskningen, se Islands vulkanutbrott som kan pågå i decennier.