Doktorsvörn í jarðeðlisfræði - Ásdís Benediktsdóttir

Doktorsefni: Ásdís Benediktsdóttir

Heiti ritgerðar: Jarðeðlisfræðileg könnun framsækinna rekbelta við Bight-þverbrotabeltið á sunnanverðum Reykjaneshrygg og við Eyjafjallajökul í Eystra gosbelti Íslands (A Geophysical Study of Propagating Rifts at the Bight-Transform Fault on the southern part of the Reykjanes Ridge and in the Eastern Volcanic Zone of Iceland)

Andmælendur:
Dr. Jason Phipps Morgan, prófessor við Royal Holloway, University of London.
Dr. Nicholas Rawlinson, prófessor við University of Cambridge.

Leiðbeinendur og doktorsnefnd:

Ólafur Guðmundsson, prófessor við Jarðvísindadeild Uppsalaháskóla, Svíþjóð.

Freysteinn Sigmundsson, vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskólans.
Bryndís Brandsdóttir, vísindamaður við Jarðvísindastofnun Háskólans.

Doktorsvörn stýrir: Dr. Andri Stefánsson, prófessor og deildarforseti Jarðvísindadeildar Háskóla Íslands.

Ágrip

Á Íslandi rís Atlantshafshryggurinn yfir sjávarmál vegna samspils hans við heitan reit þar sem eldvirkni er mikil. Ásýnd hryggjarins er nokkuð flókin þar sem hann skiptist upp í nokkur misgömul rekbelti. Hryggurinn leitast við að liggja yfir miðju heita reitsins, sem í dag er undir vestanverðum Vatnajökli. Afstæð hreyfing heita reitsins og hryggjarins veldur því að eldri rekbelti, sem eru óvirk í dag, er að finna vestan núverandi rekása. Utan Íslands er ásýnd Atlantshafshryggjarins einfaldari, þar sem eitt rekbelti er virkt á hverjum tíma, en hryggurinn þróast samt sem áður í tíma og rúmi. Við hliðrun rekbelta myndast framsækin rekbelti, þ.e. kerfi þar sem einn armur rekbeltis vex á kostnað annars. Tveimur svæðum á framsæknum rekbeltum er lýst í doktorsritgerðinni; Eyjafjallajökli sem liggur í hinum framsækna hluta Eystra gosbeltisins og svæðinu suður af Bight-þverbrotabeltinu, við hinn framsækna enda Reykjaneshryggjarins. 
Tvær greinar fjalla um Eyjafjallajökul og nálæg svæði. Fyrri greinin lýsir nýju hraðalíkani yfirborðsbylgna innan eldfjallsins. Nýlegri aðferð er beitt, þar sem langar tímaraðir lítilla yfirborðsbylgna með upptök í úthöfunum eru mældar. Ef veikt merki sem þetta er endurtekið oft má með víxlreikningum milli tveggja jarðskjálftamælistöðva draga fram merki sem inniheldur upplýsingar um hraðaskipan jarðarinnar á milli stöðvanna. Þessi aðferð er kölluð suðtómografía. Suðtómografía var framkvæmd með gögnum frá sextán skjálftamælistöðvum umhverfis Eyjafjallajökul yfir 7 mánaða tímabil. Áreiðanlegir fasahraðaferlar voru mældir á lotubilinu 1-7 sekúndur. Næmnireikningar leiddu í ljós að líkanið hafði góða upplausn niður á 10 kílómetra dýpi. Niðurstöðurnar benda til þess að tvö háhraðasvæði, með austur-vestur stefnu, liggi beggja vegna gígsins í toppi eldfjallsins. Á milli þeirra er tiltölulega lágur hraði. Á því svæði urðu smáskjálftar í Eyjafjallajökulsgosinu árið 2010, sem benda til þess að þarna hafi verið kvikuuppstreymi. Háhraðasvæðin eru túlkuð sem eldri, kólnuð innskot. 
Önnur greinin um Eyjafjallajökul fjallar um óróann í eldgosinu árið 2010. Hægt er að staðsetja óróa á mismunandi hátt. Ef uppsprettan geislar bylgjum jafnt í allar áttir má skoða hvernig útslag minnkar með fjarlægð frá henni. Í ljós kom að þessa einföldun var ekki hægt að gera við úrvinnslu gagna frá 2010 gosinu. Greinilegur órói mældist á meðan á gosinu stóð og breytileika hans var hægt að tengja við gang gossins, t.d. hvort sprengivirkni hafi verið mikil eða lítil. Greinin tekur á tveimur vandamálum; staðsetningu uppsprettu óróans og greiningu aflhlutfalla milli ólíkra mælistöðva, sem breyttust með tíma á meðan gosið stóð yfir. Staðsetning uppsprettunnar var mjög stöðug allt gosið á tíðnibilinu 0.5-2 Hz og í góðu samræmi við sigkatla, sem mynduðust í jöklinum í byrjun gossins og gígana, sem mynduðust vegna ísbráðnunar. Stöðugleiki uppsprettunnar gerði það að verkum að hægt var að meta ýmsa eiginleika óróans með einfaldri aðfallsgreiningu. Niðurstöður þeirrar greiningar benda til þess að óróinn hafi aðallega verið samsettur af yfirborðsbylgjum og að Q-stuðull fyrir bylgjudeifingu innan eldfjallsins sé um Q=10-20 en utan þess á milli 20 og 50. Mestur breytileiki í útslagsmynstri óróans mældist þegar sprengivirkni var við lágmark en uppsprettan var nær því að geisla jafnt í allar áttir á meðan sprengivirkni var mikil. 
Hitt rannsóknarsvæðið nær frá Bight-þverbrotabeltinu og 80 km þar til suðurs, þar sem rekstefna Atlantshafshryggjarins breytist frá því að liggja 30° skáhallt á hrygginn í stefnu hornrétt á hrygginn. Reksaga svæðisins var rakin með því að greina segulmælingargögn síðustu 6 milljóna ára. Röð lítilla framsækinna hryggja færa stinnhvolf frá Evrasíuflekanum yfir á Norður-Ameríkuflekann. Þessi ósamhverfa í færslu stinnhvolfs frá einum fleka yfir á annan, kemur heim og saman við svipaða ósamhverfu norðan rannsóknarsvæðisins á Reykjaneshryggnum og á Íslandi. Ósamhverfuna á hryggnum norðan Bight-þverbrotabeltisins er hægt að skýra með afstæðum færslum heita reitsins og hryggjakerfisins. Það má því álykta að áhrifa frá heita reitnum á Íslandi gæti suður fyrir Bight-þverbrotabeltið, allt að 1000 kílómetrum suður af miðju heita reitsins á Íslandi.

Um doktorsefnið

Ásdís Benediktsdóttir er fædd í Reykjavík árið 1984. Hún lauk stúdentsprófi frá Menntaskólanum í Reykjavík árið 2004 og B.Sc. prófi í jarðeðlisfræði frá Háskóla Íslands árið 2007. Eftir brautskráningu flutti hún frá einum heitum reit yfir á annan og kláraði meistarpróf í jarðeðlisfræði frá Háskólanum á Hawaii árið 2011. 

Doktorsnámið hóf hún eftir heimkomu en stundaði það með hléum, þar sem henni fæddust tvær dætur á leiðinni; Aníta árið 2012 og Tanja árið 2014.

Ásdís er gift hugbúnaðarverkfræðingnum Tryggva Björgvinssyni. Hún starfar sem jarðeðlisfræðingur hjá Íslenskum Orkurannsóknum og hefur verið þar við störf frá mars 2016. Það eru ekki bara bylgjur í jörðinni sem fanga hug Ásdísar, þar sem hún þrífst á því að syngja á milli þess sem hún skoðar jarðarbylgjur af ýmsum toga.