Morgunblaðið - 25.10.2014, Side 30

30 UMRÆÐAN
MORGUNBLAÐIÐ LAUGARDAGUR 25. OKTÓBER 2014
Fyrsta myndin hér sýnir stutta
útgáfu af sögu jarðskjálfta í Suður-
landsbrotabeltinu frá því eftir
skjálftana 1896 og þar til skömmu
fyrir Suðurlandskjálftana 2000.
Fylltir hringir sýna skjálfta stærri
en 4, en minni skjálftar eru ekki
teknir með hér til að vera með
sambærilegt mat á virkninni allan
tímann. Minni skjálftar voru ekki
mælanlegir á fyrri hluta tímabils-
ins og aðrar heimildir um þá óljós-
ar. Sprungur stórskjálfta á svæð-
inu frá 1700 til 2000 eru sýndar
með daufum strikum og ártölum í
bakgrunninum.
Í myndinni sést líka tímalína
gosa í Heklu á síðustu öld.
Stærsti skjálftinn á þessu tíma-
bili er Suðurlandsskjálftinn 1912, 7
að stærð. Hann var lokahnykk-
urinn í spennuútlausn sem hófst
með skjálftunum miklu árið 1896.
Eftir 1912 er nánast öll spenna
Suðurlandsbrotabeltisins leyst úr
læðingi, og það vel afslappað í 30
ár.
Hægt og bítandi byggist spenna
aftur upp. Upp úr 1940 verða
nokkrir skjálftar stærri en 4 á
svæðum Hestfjalls og Holta sbr.
Mynd 1. Frá 1980 og fram til 2000
er lítið um skjálfta í beltinu nema
austast á því, í Vatnafjöllum, 1987
(stærð 5.8).
Gos í Heklu liggja líka niðri eftir
gos sem var 1913, 6 km austan við
hana og þangað til Heklugosið
mikla hófst 1947. Þess ber að geta
að í skjálftavirkni á Heng-
ilssvæðinu 1992-1998 (Mynd 2)
voru nokkrir skjálftar stærri en 4
en ég tel þá ekki til Suðurlands-
skjálftabeltisins, heldur til Vest-
urgosbeltisins.
Það má útskýra skjálftahrin-
urnar á Hengilssvæðinu 1992-1998
og hin tíðu eldgos í Heklu frá 1970
á eftirfarandi hátt. Brotabelti Suð-
urlands var farið að virka eins og
sterkur 10 kílómetra þykkur
klumpur sem truflaði austur-vestur
flekahreyfingu sem var samfelld
niðri á meira dýpi. Svæðin fyrir
austan og vestan þennan harða
„klump“ voru sveigjanlegri. Þetta
olli tvennu: Annars vegar lágum
bergþrýstingi til enda harða
„klumpsins“ og í skjóli hans. Létt-
ar kvikur að neðan leituðu upp í
þennan lága bergþrýsting, og ollu
tíðum smáskjálftum í Hengli og
tíðum gosum í Heklu. Á sama tíma
hækkaði lárétt skerspenna í
ósveigjanlega harða „Klumpinum“,
stórskjálftabeltinu, og sú spenna
leystist svo að nokkru út í Suður-
landsskjálftunum miklu árið 2000.
Smáskjálftamælingar
sýna nýja mynd
Fyrir utan fáeina miðlungsstóra
skjálfta (Mynd 1) og skjálftahrinur
í sambandi við þá er lítið um
skjálfta í brotabelti Suðurlands frá
því jörð róaðist eftir skjálftann
1912 og þar til Suðurlandsskjálft-
arnir brustu á árið 2000. Þetta var
sérstaklega áberandi síðustu 10-20
árin á undan þeim. Réttara væri að
segja að það hafi verið lítið um
skjálfta sem voru stærri en 2.
Fram til 1990 var mælingakerfið
ekki nægilega næmt til að nema
minni skjálfta. Þetta breyttist 1991
þegar SIL smáskjálftakerfið kom
til sögunnar.
Mynd 2 sýnir upptök mældra
smáskjálfta (M stærri en 0 ) í Suð-
urlandsbrotabeltinu frá 1991. Mun-
urinn á efri og neðri hluta mynd-
arinnar endurspeglar miklar
breytingar sem urðu á spennu-
ástandi og vökvaþrýstingi á svæð-
inu við Suðurlandsskjálftana árið
2000. Sérstaklega er athyglisverð
mikil breyting sem varð á upp-
takasvæðum 2000 skjálftanna
sjálfra. Upptök smáskjálftanna ná-
lægt upptökunum eru dreifð á und-
an þeim (efri hlutinn) en fylgja
norður-suður sprungu
stóru skjálftanna eftir
þá (neðri hlutinn).
Þessi mynd varð
lykillinn að því að
skoða sérstaklega að-
draganda fyrri
skjálftans, 17. júní
2000. Í níu ár á undan
honum voru smá-
skjálftar algengastir á
litlum svæðum norð-
vestur og suðaustur
af upptökum hans
eins og sést í Mynd 2. En það kom
í ljós að smáskjálftar byrjuðu
smám saman að raða sér á norður-
suður línu tveimur vikum áður en
fyrri 2000 skjálftinn brast á. Þetta
og greining á eðliseiginleikum
hvers og eins þessara smáskjálfta
segir skýrt að misgengishreyfing
hafi byrjað djúpt niðri í skjálfta-
sprungu 17. júní skjálftans tveimur
til þremur vikum áður en hann
brast á. Sniðgengið byrjaði á þess-
ari sprungu niðri í mjúku skorp-
unni en hreyfingin reyndi svo meir
og meir á efri hluta hinnar mörg
hundruð ára gömlu skjálfta-
sprungu, þangað til skjálftinn
braust út á henni með tveggja
metra sniðgengishreyfingu.
Þetta var skoðað eftir á út frá
smáskjálftamælingum meðal ann-
ars dreifingu upptaka þeirra og
spennuútlausn og stefnu brotflata í
hverjum smáskjálfta fyrir sig. Þeg-
ar verið er að skoða og túlka svo
litlar breytingar eins og hér um
ræðir, djúpt niðri í jarðskorpunni,
er margt illa þekkt um efniseig-
inleika bergsins. Til að fá fram
skýra mynd af sprunguhreyfing-
unni þarna niðri er því
nauðsynlegt að nýta
allar þær aðferðir sem
geta gefið einhverjar
upplýsingar um hana.
Líkan er þá búið til af
ferlinum sem uppfyllir
best allar þessar upp-
lýsingar, eins og sagt
verður frá í næstu
grein.
Það væri allt of
langt mál hér að lýsa
öllum þeim breyt-
ingum sem fundust
síðustu vikurnar fyrir 17. júní
skjálftann. En hér er eitt dæmi.
Mynd 3 sýnir einn eðlisfræðilega
skýrasta ferilinn sem fannst í smá-
skjálftagögnum fyrir þennan
skjálfta. Myndin sýnir að upptök
smáskjálfta fara að dreifast eftir
norður-suður stefnu, sem sagt í
stefnu sprungu hins verðandi stór-
skjálfta snemma í júní. Áður voru
upptökin langtímum saman í ólínu-
legum litlum skjálftaþyrpingum, og
summa fjarlægðanna milli upptak-
anna var lág eins og sést á mynd-
inni.
Sams konar vaxandi breytileiki
var í dýpi upptaka smáskjálftanna,
en byrjaði nokkrum dögum fyrr,
enda byrjaði sniðgengishreyfingin
á miklu dýpi.
Sem sagt tveimur vikum fyrir
skjálftann fóru smáskjálftar að
dreifast hratt fram og aftur, upp
og niður, um hina verðandi
skjálftasprungu. En 20 klukku-
stundum fyrir hann lentu upptök
þeirra í einum punkti, upp-
takakjarna 17. júní skjálftans, eins
og sást betur í síðustu grein.
Hér er sem sagt komin einföld
reikniforskrift eða algrím til að
fylgjast með því hvort stór jarð-
skjálfti sé að bresta á. Þetta algrím
er hægt að nota til samfelldra
mælinga á þeim stöðum þar sem
líklegt er að stórskjálftar muni
bresta á.
Reynslan kennir okkur að við
megum ekki treysta á neitt eitt al-
grím í þessu sambandi, við þurfum
mörg, óháð hvert öðru, til að fá
sem skýrast líkan af hugsanlegum
aðdraganda.
Líkan um aðdraganda stór-
skjálfta sem byggist á þessu og
ýmsum öðrum upplýsingum úr
smáskjálftamælingunum, t.d.
spennuútlausn og spennustefnu
einstakra skjálfta, verður lýst bet-
ur í næstu grein.
Miðað við þetta líkan er líklegt
að vel mælanlegur og skiljanlegur
aðdragandi hefði sést áratugum
saman ef jarðskjálftamælingar
hefðu verið næmari áður fyrr. Til
að skoða langan aðdraganda, í ár-
um eða áratugum talið, geta GPS-
mælingar gefið afar mikilvægar
upplýsingar um hann til viðbótar
við smáskjálftana.
Menn geta spurt, hvað varðar
okkur um hinn langa aðdraganda,
þegar við getum spáð út frá hinum
skamma. Því er til að svara að í
fyrsta lagi vitum við ekki fyrirfram
hve langur aðdragandinn er. Því
lengri tíma sem við höfum til að
fylgjast með aðdragandanum, því
lengri tíma höfum við til að finna
löggengi hans, við höfum lengri
tíma til að skilja þetta löggengi, til
þess svo að framreikna (extrapó-
lera) út frá því stað, stærð og tíma-
setningu skjálftans.
Þegar við vitum hvað er í gangi
niðri í upptakasvæði stórra skjálfta
er hugsanlegt að við getum nýtt
okkur ýmsa aðra forboða sem geta
orðið á litlu dýpi á undan stór-
skjálftum, eins og t.d. streinpúlsinn
sem byrjaði 29. maí og mikla
vatnshæðarbreytingu sem varð í
borholu á Flúðum 16. júní, daginn
fyrir skjálftann.
Aðdragandi 17. júní skjálftans árið 2000
Eftir Ragnar
Stefánsson
Ragnar Stefánsson
Höfundur er jarðskjálftafræðingur.
Að segja fyrir um jarðskjálfta
20001990198019701960195019401930192019101900
Um sögu skjálfta og eldgosa 1897-1999
Mynd 1 Bláu punktarnir í efri hlutanum sýna gróflega áætluð upptök jarð-
skjálfta, sem eru stærri en 4 í brotabelti Suðurlands (M er stærð). Í neðri
hluta myndarinnar er tímaröð skjálfta, á þremur svæðum, og neðst Heklu-
gosa.
1. júlí 1991-17. júní 2000
1. jan. 2001-31. okt. 2006
Upptök skjálfta
Mynd 2 Efri hlutinn sýnir dreifingu upptaka örsmárra skjálfta fyrir 2000
skjáftana og neðri hlutinn er dæmigerður fyrir dreifingu þeirra eftir að
stóru skjálftarnir riðu yfir. Græn stjarna táknar upptök 17. júni skjálftans.
N-S skjálftalínan 20 km vestar er sprunga 21. júní skjálftans.
Skyndileg N-S dreifing smáskjálfta í Holtum fyrir 17. júní skjálftann
Apríl Maí Júní
7-
da
ga
su
m
m
ur
N
-S
fja
rlæ
gð
ar
fr
á
ei
nu
m
sk
já
lft
a
til
an
na
rs
(k
m
)
Skýr forboði
Mynd 3 Lóðrétti ásinn táknar hve miklu norðar eða sunnar hver skjálfti er
frá þeim næsta á undan. Hver punktur sýnir hlaupandi summu þessara
gilda næstu 7 dagana á undan. Hækkun á ferlinum í byrjun júní táknar að
þá fara skjálftaupptökin að dreifast fram og aftur í norðu-suður stefnu, sem
sagt í sprungustefnu 17. júní skjálftans sem var aðsteðjandi.
» Þegar verið er að
skoða og túlka svo
litlar breytingar eins og
hér um ræðir, djúpt
niðri í jarðskorpunni, er
margt illa þekkt um efn-
iseiginleika bergsins.