Doktorsvörn í jarðfræði - Maja Bar Rasmussen

Streymi: https://livestream.com/hi/doktorsvornmajabarrasmussen

Doktorsefni: Maja Bar Rasmussen

Heiti ritgerðar: Misleitni möttulsins undir Íslandi rannsökuð með ólivínkristöllum
(Magmatic olivine as a tool to investigate geochemical mantle heterogeneities beneath Iceland)

Andmælendur:
Dr. Abigail Barker, dósent við Jarðvísindadeild, Uppsalaháskóla, Svíþjóð
Dr. Kevin Burton, prófessor við Jarðvísindadeild Durham University, Bretlandi

Leiðbeinandi: Dr. Sæmundur Ari Halldórsson, fræðimaður við Jarðvísindastofnun Háskólans

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Sally A. Gibson, prófessor við Jarðvísindadeild University of Cambridge, Bretlandi
Dr. Guðmundur H. Guðfinnsson, fræðimaður við Jarðvísindastofnun Háskólans

Doktorsvörn stýrir: Dr. Freysteinn Sigmundsson, vísindamaður við Jarðvísindastofnun og deildarforseti Jarðvísindadeildar Háskóla Íslands

Ágrip

Vel er þekkt að sökk úthafsfleka niður í möttulinn á niðurstreymisflekamótum leiðir til aukins breytileika í efna- og steindasamsetningu möttuls jarðar. Hins vegar hefur fræðasamfélagið lengi deilt um hvert umfang slíks endurunnins efnis sé í jarðmöttlinum og að hve miklu leyti og á hvaða hátt það skilar sér aftur til yfirborðs í gegnum djúpættaðar rætur úthafseyja.
Steindin ólívín er að öllu jöfnu meðal fyrstu fasa sem kristallast úr möttulættaðri bergbráð á leið til yfirborðs. Hún er stöðug yfir langt hita- og þrýstingsbil ásamt því að efnasamsetning hennar ræðst af þeirri bráð sem hún kristallast úr. Þannig hefur verið sýnt fram á að nota megi aðal- og snefilefnasamsetningu ólivínkristalla til að endurskapa þær frumbráðir sem ólivínið kristallaðist úr og að efnasamsetningin markist lítt af seinni kvikuferlum.

Ísland er óvenjulega umfangsmikil landspilda þar sem úthafshryggur liggur ofansjávar. Ástæða þess er sú að Ísland er heitur reitur sem talinn er stafa af djúpstæðum möttulstrók sem flytur varma og efni í átt að yfirborði. Á grundvelli áratuga rannsókna á íslensku basalti hefur sýnt fram á að möttullinn undir Íslandi er efnafræðilega misleitur og úr honum verði til margvíslegar bráðir. Einnig hafa verið leiddar að því líkur að meginhluta þessarar misleitni í möttli megi rekja til bráðnunar á úthafsflekaefni sem orðið er hluti af íslenska möttulstróknum eftir að hafa sokkið í niðurstreymisbeltum. Á Íslandi eru frumstæðar bergtegundir sem í má finna ólivínkristalla nokkuð algengar. Því eru hér kjöraðstæður til þess að kanna frekar umfang endurunnins efnis í möttli og hvernig ummerki um það varðveitast í ólivínkristöllum.

Í þessari ritgerð eru lagðar fram þrjár greinar þar sem frumstæðir ólivínkristallar er rækilega kannaðir með þessar hugmyndir að leiðarljósi. Hágæðagögnum, sem samanstanda aðallega af örgreiningum á kristöllum ásamt heildarefnagreiningum á stökum kristöllum, var safnað og þau túlkuð með það að markmiði að endurskapa sem best efnasamsetningar möttulættaðra bráða. Í fyrsta kafla eru kynntar niðurstöður örgreininga á aðal- og snefilefnum með áður birtum helíumsamsætugögnum. Samtúlkun þessara ólíku gagnasafna varpar ljósi á uppbyggingu íslenska möttulstróksins og umfang endurunnins efnis sem finna má í honum.

Í kafla tvö notfæri ég mér súrefnissamsætugreiningar á sömu kristöllum, gerðar með jónaprób/örgreini, til að kanna vensl súrefnissamsæta, samsetningu kristalla og helíumsamsæta. Súrefnissamsætur gera okkur kleift að meta enn betur umfang endurunnins efnis sem íslenski möttulstrókurinn dregur með sér. Samtúlkun með helíumsamsætum sýnir jafnframt fram á hvernig riskraftur og afl íslenska möttulstróksins jókst samhliða opnun Norður-Atlantshafsins og myndun Íslandshásléttunnar.

Í þriðja kafla kanna ég möguleika á að nota Mg- og Fe-samsætugreininga á stökum kristöllum til að skorða betur efnaeiginleika endurunna efnisins sem finna má í íslenska möttlinum. Sýnt er fram á að samhliða risi bráða og efnasveimi, sem á sér stað milli bráðar og nærliggjandi kristalla, eyðast flestöll ummerki þessa eiginleika möttulefnisins. Hins vegar benda þessar niðurstöður til þess að vensl séu milli dvalartíma kristalla og samsætuhlutfalla, sem opnar á þann möguleika að nota megi Mg- og Fe-samsætugreiningar til að leggja mat á dvalartíma bráða.

Um doktorsefnið

Maja Bar Rasmussen útskrifaðist með meistaragráðu í jarðfræði-jarðvísindum frá Kaupmannahafnarháskóla árið 2015, með áherslu á jarðefnafræði og eldfjallafræði. Að námi loknu starfaði hún við Jarðvísindastofnun Danmerkur og Grænlands (GEUS) áður en hún hóf doktorsnám við Háskóla Íslands sem styrkþegi Norræna Eldfjallasetursins.