Kortlagning á ferlum í jarðskorpunni með smáskjálftum og aflögun á Suðvesturlandi - verkefnislok

Fréttatilkynning verkefnisstjóra.

13.9.2016

Þetta verkefni miðar að því að bæta skilning á ferlum í jarðskorpunni með mælingum á jarðskorpuhreyfingum og jarðskjálftum. Við mældum landbreytingar (jarðskorpuhreyfingar) með gervitunglatækni (GPS-landmælingum og SAR radar-bylgjuvíxlmyndum) á svæðinu frá Bláfjöllum austur yfir Suðurland að Heklu. Þessar mælingar sýna verulegar hreyfingar, einkum á Hengilssvæðinu. Gervitunglamælingarnar eru notaðar til að reikna hraðasvið á svæðinu fyrir tímabilið 2008-2015, eftir Ölfusskjálftana í maí 2008.

Heiti verkefnis: Kortlagning á ferlum í jarðskorpunni með smáskjálftum og aflögun á Suðvesturlandi
Verkefnisstjóri: Þóra Árnadóttir, Raunvísindastofnun Háskólans
Tegund styrks: Verkefnisstyrkur
Styrkár: 2013-2015
Fjárhæð styrks: 19,995 millj. kr. alls
Tilvísunarnúmer Rannís: 130371-05

Líkangerð bendir til að sig á Hengilssvæðinu sé að mestum hluta vegna jarðhitavinnslu við  tvær virkjanir Orkuveitunnar, Hellisheiði og Nesjavelli. Vinnsla á jarðhitavökva veldur samdrætti og sigi á stóru svæði, þó mest á vinnslusvæðunum. Einnig má greina víðfeðmt sig sem sennilega tengist kólnun á kvikuinnskoti sem varð á um 8 km dýpi í Henglinum frá 1993-1998. Við reiknum aflögun(e. strain) á svæðinu út frá GPS hraðasviðinu. Aflögun er mest í vestanverðum Hengli, og tengist líklega samspili mismunandi ferla í jarðskorpunni, m.a. samdrætti vegna vinnslu á jarðhitavökva og þenslu vegna niðurdælingar á affallsvökva í Húsmúla.

Við notuðum skjálftagögn úr SIL mælakerfi Veðurstofunnar til að reikna stefnuás mestu spennu (e. maximum horizontal stress axis), SHmax, sem fall af tíma í Ölfusi og Húsmúla. Í september 2011 hófst niðurdæling á affallsvatni frá Hellisheiðarvirkjun í borholur í Húsmúla. Smáskjálftavirkni varð vart í Húsmúla þegar niðurdælingar holur voru boraðar og jókst verulega í kjölfarið og náði hámarki þegar tveir M4 skjálftar urðu þann 15. október, 2011. Könnun á stefnu hámarksspennu á Húsmúlasvæðinu sýnir greinilegar breytingar með tíma frá byrjun árs 2011 fram til ársloka 2012.

Stefna spennuássins SHmax breyttist í Ölfusi vegna skjálftanna 29. maí, 2008 - verður um 10° norðlægari fyrst eftir skjálftana, en virðist snúast tilbaka og verður aftur í stefnu nálægt upphaflegri stefnu í árslok 2012.  Þetta er í fyrsta sinn sem snúningur á spennuásum hefur verið ákvarðaður í kjölfar jarðskjálfta á Íslandi. Frekari rannsókna er þörf til að skýra fyllilega þessar breytingar. Verið er að þróa nýjan hugbúnað til að greina og staðsetja skjálfta sjálfvirkt. Notkun á þessum hugbúnaði mun auðvelda og bæta úrvinnslu skjálftagagna úr jarðskjálftanetum, sem rekin eru tímabundið í Henglinum og annarsstaðar.

 Helstu niðurstöður 

• GPS-landmælingar og radarbylgjuvíxlmyndir sýna verulegar jarðskorpuhreyfingar á Hengilssvæðinu á tímabilinu 2009-2015.
  
• Yfirborðsfærslurnar voru notaðar til að gera líkön af jarðhitasvæðinu.
  
• Sig á Hengilssvæðinu er mest á aðal-vinnslusvæðu Hellisheiðarvirkjunar (rúmlega 20 mm á ári).
  
• Sigið veldur samdrætti á stóru svæði, sem sést greinilega í kortum af aflögun (e. areal strain).
  
• Samspil samþjöppunar og sigs á vinnslusvæðum Hellisheiðarvirkjunar og þensla á niðurdælingarsvæði í Húsmúla veldur verulegri aflögun og skjálftavirkni.
  
• Hlutföll höfuðspenna eru reiknaðar útfrá brotlausnum á skjálftum sem mældust á SIL mælakerfi Veðurstofunnar og tímabundu neti sem rekið var í um mánuð eftir Ölfusskjálftana í maí 2008.
  
• Stefna mestu spennu (SHmax) á upptakasvæði Ölfusskjálftanna er um N30E+/- 5° fyrir Ölfusskjálfta í maí 2008. Stefnan snýst og verður um 10° norðlægari í kjölfar skjálftanna.
  
• Breytingarnar á stefnu spennuáss í Ölfusi ganga tilbaka á næstu árum og eru aftur komnar í fyrra horf í byrjun árs 2011.
  
•  Spennubreytingar í Húsmúla virðast einnig tengjast skjálftavirkni á tímabilinu 2011-2012, þ.e. stefna mestu spennu verður norðlægari eftir M4 skjálfta, en nánari rannsókna er þörf til að meta áhrif niðurdælingar á jarðhitavökva á spennusviðið.
  

 Annar afrakstur verkefnisins er birtur í mastersritgerði í jarðeðlisfræði, auk greina og handrita sem send verða í alþjóðleg fagtímarit. Þátttakendur í verkefninu hafa einnig kynnt verkefnið með fjölda fyrirlestra á innlendum og erlendum ráðstefnum.

 Mastersritgerð:

Katarzyna Budzinska, October 7, 2014. MS thesis title: Man made deformation in the Hengill area between 2009-2013. Faculty of Geosciences, School of Engineering and Natural Sciences, University of Iceland, Reykjavík, Iceland. 

Greinar birtar í ISI tímaritum: 

Hensch, M., B. Lund, Th. Árnadóttir, B. Brandsdóttir (2016). Temporal stress changes associated with the 2008 May 29 MW 6 earthquake doublet in the western South Iceland Seismic Zone, Geophysical Journal International, 204 (1): 544-554, 2015, doi: 10.1093/gji/ggv465. 

Hreinsdóttir, S., F. Sigmundsson, M. Roberts, H. Björnsson, R. Grapenthin, P. Arason, Th. Árnadóttir, et al. (2014). Volcanic plume height correlated with magma pressure change at Grímsvötn volcano, Iceland, Nature Geoscience, DOI: 10.1038/NGEO2044. 

Sigmundsson, F., A. Hooper, S. Hreinsdóttir, K. Vogfjord, B. Ófeigsson, E. R. Heimisson, S. Dumont, M. Parks, K. Spaans, G. B. Guðmundsson, V. Drouin, Th. Árnadóttir, et al. (2015). Segmented lateral dyke growth in a rifting event at Bárðarbunga volcanic system, Iceland, Nature, 191-195, vol. 517, 10.1038/nature14111.