The 3ka Búrfellshraun Lava Flow Field, Northeastern Iceland. Lava Dynamics and Surface Morphology.

Abstract

The 3ka Búrfellshraun eruption is part of Iceland’s North Volcanic Zone and is known for its platy-ridged surface morphology, also seen on Martian flood lavas. This study revises the Búrfellshraun eruptive history and its platy-ridged lava formation. The results challengeprevious interpretations that the platy-ridged lava was produced by major, high-speed breakout event. The presence of pāhoehoe at the leading flow front and margins refutes the inference of a major turbulent drainage from the center of the flow field. Rather it suggestsslower, more nuanced formation process. The platy-ridged texture is similar to the texture formed by wavy-induced upheaving of sea-ice, forming plates and pancakes with honeycomb or polygonal pattern that emerge due to the interplay of temperature gradients and a wavy motion in the underlying ocean. We propose a similar interplay between lava temperature differentials and cooling coupled with a wavy motion in the liquid lava driven by a pulsating vent activity. Furthermore, field mapping and image analyses has revealed an absence of clear borders between lava branches, suggesting that the Búrfellshraun event was a series of eruptions interspersed with brief cessation periods rather than a single continuous eruption. This phenomenon is reminiscent of other eruptions in Iceland, such as the 1975-1984 Krafla Fires and the recent 2021, 2022 and 2023 Fagradalsfjall eruptions. In these events, successive eruptions overlapped and obliterated contact between different lava flows. These new insights into the platy-ridged lava have implications for our understanding of the emplacement histories of Martian flood lavas.

3 ka Búrfellshraun á Mývatnsöræfum er hluti af Norðurgosbeltinu og vel þekkt fyrir yfirborðsáferð sína sem líkist hafístengdu íshröngli og -flekum, sem jafnframt einkennir hraunayfirborð á plánetunni Mars. Þessi rannsókn endurskoðar og kafar dýpra í myndun Búrfellshrauns og sér í lagi uppruna áðurnefndar yfirborðsáferðar. Niðurstöðurnar hrekja fyrri hugmyndir um myndun þess, sem skýrði það sem afleiðingu af hamfaratengdri losun (þ.e. háhraða undanhlaupi) á stórri hrauntjörn inni í miðri hraunbreiðu, þrátt fyrir að enginn vitnisburður er til staðar um slíkt undanhlaup framan eða neðan við hraunið. Helluhraun liggur eins og kragi umhverfis alla hraunbreiðuna, þar með talið framjaðar hraunsins, og sýnir svo óhyggjandi að losun á skala hamfaraflóðs var ekki það sem gerðist, því að slíkir jaðrar myndast þegar hraunsepar af mismunandi stærð og þykkt fara á gönguhraða yfir undirlag hraunsins. Niðurstöður þessarar rannsóknar benda til þess að „hröngl og fleka“ áferðin sem einkennir hraunið hefur myndast með svipuðu ferli og gerist innanhafísbreiðu þegar ísbreiðan lyftist og fellur vegna undiröldunar og brotnar upp í marghyrnda fleka eða plötur sem eru aðskildar af hryggjum úr mulnuðum ísmolum. Ég legg til að „hröngl og fleka“ áferð Búrfellshrauns hafi myndast á svipaðan hátt, þ.e. vegna endurtekinna bylgjuhreyfinga í gegnum vökvakjarna hraunsins sem kom til vegna púlsavirkni í útflæði hraunkvikunar frá gígunum. Svipuð yfirborðsáhrif finnast í öðrum hraunum á Íslandi, t.d. 1783-4 Skaftáreldahrauni og í hraununum frá Kröflueldum 1975-84 og Fagradalsfjallseldum 2021-23. Þessi nýi skilningur á myndun „hröngl og fleka“ áferðarinnar jafnframt breytir hugmyndum okkar um hraunflæði á Mars.