Vad driver egentligen Islands spektakulära vulkanutbrott?

Islands senaste vulkanepisod på Reykjaneshalvön, som ägde rum under de senaste århundradena, började med en enorm magma som samlades precis under ytan. Detta är resultatet av en ny studie publicerad i tidskriften Nature, utförd av ett internationellt team av forskare från USA, Sverige och Island.

Nya fynd tyder på att utbrottet 2021 på Islands Reykjaneshalvön involverade magma som bildades från skorpan snarare än direkt från manteln, vilket kullkastade tidigare antaganden. Geokemiska analyser indikerar en jordskorpakälla för lavan, med liknande magmabeteenden som observerats i andra globala utbrott nyligen.

Till en början trodde man att de senaste lavorna på Reykjaneshalvön hade brutit ut direkt från manteln, men geokemiska bevis visar att magman kommer från underjordisk smältning av jordskorpan som ett resultat av "Fagradalsfjall-bränderna" som startade 2021. Detta var upptäckt av forskare i ett internationellt team från University of California, San Diego's Scripps Institution of Oceanography, Institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet och Islands universitet i Reykjavik.

Lavabrytning från tjock lavahög nära Sundhnúkur ventil i april 2024. Kredit: Valentin Troll

Provtagning av de utbrutna lavorna med jämna mellanrum möjliggjorde en detaljerad tidsserieanalys av geokemiska signaler. Dessa visar att starten av utbrottet matades av magma som legat i skorpan under en tid, vilket kontrasterar den initiala hypotesen för magmauppstigning direkt från manteln. Resultaten publicerades av det internationella forskarteamet den 31 juli i tidskriften Nature.

Forskargruppen har studerat basaltiska lavor från andra senaste vulkanutbrott förutom Island. Dessa inkluderar 2021 års utbrott av vulkanen Tajogaite på ön La Palma på Kanarieöarna och 2022 års utbrott av Mauna Loa på Hawaii. De har hittat liknande magma som samlas under La Palma.

"Systematisk lavaprovtagning och efterföljande analys av sammansättningsförändringar i laboratoriet hjälper till att dechiffrera vad som matar vulkanen på djupet", säger första författaren James Day, professor i geovetenskap vid Scripps Institute of Oceanography. "Det är lite som att göra regelbundna mätningar av någons blod. I det här fallet är vulkanens "blod" de smälta lavorna som utgår så spektakulärt från den", tillägger han.

Valentin Troll, professor i petrologi vid Uppsala universitet. Kredit: Mikael Wallerstedt

Specifikt hade tidigare studier föreslagit att Fagradalsfjall-bränderna bröt ut från ytan utan interaktion med skorpan. Teamet använde den isotopiska sammansättningen av grundämnet osmium för att förstå vad som hände under vulkanen. Jorden kan delas upp i en serie lager. Den djupaste delen är den metalliska kärnan. De grundaste lagren är atmosfären, havet och stenskorpan.

Alla människor lever på jordskorpan, som domineras av bergarter som granit eller basalt som den som finns i Islands lavor. Mellan kärnan och skorpan finns jordens stora mantel. Detta mantelskikt är där smältning sker för att producera magma som matar vulkaner som de på Island.Osmium är en mycket värdefull metall, ungefär som platina eller palladium. Det som är anmärkningsvärt med osmium är att en av dess isotoper produceras av radiogena sönderfall av en annan värdefull metall, rhenium. Eftersom grundämnena beter sig annorlunda under smältning, anrikas ett av grundämnena, rhenium, i jordskorpan, medan det andra inte gör det.

Teamet kunde visa att 2021 års lavor var förorenade av skorpa, medan lavorna 2022 inte var det. De drar slutsatsen att de tidigaste lavorna måste ha samlats i skorpan före utbrottet, medan senare utbrott använde redan existerande vägar för att komma till ytan.

"Det verkar som om "bränderna" på Island kommer att pågå en tid längre, möjligen år, säger Valentin Troll, professor vid institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet och medförfattare till studien, och huvudförfattare till en nyligen genomförd studie i Terra Nova, som undersökte magma-rörsystemet i vulkanområdet Reykjanes.

Utbrotten på Reykjaneshalvön kommer nu sannolikt att fortsätta, och även om detta är förödande för människorna i den evakuerade staden Grindavik, kommer händelserna att ge en skattkammare av viktig vetenskaplig information om hur lavafält byggs upp och hur magma vandrar från jordens inre till ytan.

För mer om denna forskning, se Islands Fagradalsfjall Fires: Geochemical Analysis Reveals Hidden Magma Pools.