Aeromagnetic study and analysis of the Fagradalsfjall 2021 lava using a simple thermal forward model

Abstract

Kólnandi hraun fer úr því að vera ósegulmagnað yfir í að vera segulmagnað við Curie hitastig hraunsins. Hvernig kólnun hrauns fer fram er ekki fyllilega skilið, hvað stjórnar kólnuninni og hvernig framgangur hennar er með tíma. Fyrri langtímarannsóknir með færanlegum segulmælum hafa verið gerðar til að fylgjast með þróun minnkandi ósegulvirkrar hraunlinsu innra með hrauntjörnum í gegnum ár og áratugi. Frekari rannsóknir á þróun storknunar hraunbreiða er mikilvæg til að bæta skilning á kólnunarferlum og gæti bætt hættumat á fljótandi hraunlinsum innra með kólnandi hrauni. Í þeirri rannsókn sem er hér sett fram er flugsegulrannsóknum með dróna beitt til að rannsaka hluta hraunbreiðunnar sem rann við Fagradalsfjall árið 2021 yfir tvö ár, með það markmið að lyfta hulunni betur af hegðun kólnunar hrauns með tíma og hve vel sú hegðun fellur að áður framsettum hitalíkönum kólnandi hrauns. Unnin segulfráviksgögn af þremur mismunandi svæðum innan rannsóknarsvæðisins eru borin saman við framvirk segullíkön af sömu svæðum sem byggja á einföldu leiðandi hitalíkani. Samanburðurinn gefur til kynna mun flóknara segullandslag en það sem hægt er að skýra með einsleitri leiðandi kólnun hraunsins. Andhverf segullíkön af hraunskorpunni gefa til kynna að þykkt hennar sé mjög breytileg. Frekari greining með myndum af hrauninu, landslagi berggrunnsins og fyrri rannsóknum á hraunbreiðunni sýna fram á flókið ferli kólnunar sem felur í sér staðbundin svæði afgösunar, holrými og hrauntjarnir innra með hraunbreiðunni sem og svæði með óútskýrðum segulfrávikum sem kalla eftir frekari rannsóknum á svæðinu og seguleiginleikum þess.

As lava cools down, it transitions from non-magnetic to magnetic at its Curie temperature. How the cooling of the lava functions is still not fully understood, what controls it and how it progresses over time. Previous long term studies with portable magnetometers have been done to follow the development of the non-magnetic lens within lava lakes as it shrinks over years and decades. Studying more the evolution of solidification of lava fields is important to better understand the cooling processes, and may aide in hazard assessment of liquid lava lenses present within the cooling lava. In this study, aeromagnetic surveys with a drone are used to survey areas of the Fagradalsfjall 2021 lava over 2 years, with the aim of revealing how the cooling of the lava behaves over time and how in line it is with previously established thermal models of cooling lava. Processed magnetic anomaly data for three different areas of the Fagradalsfjall 2021 lava are compared to forward models of the same areas based on a simple conductive thermal model, revealing a much more complex magnetic landscape than can be explained by uniform conductive cooling of the lava. Inversions of the thickness of the lava's crust indicate that it is highly variable. Further analysis using ortho-images of the lava, the topography of the bedrock and previous studies of the site reveal a complex process of cooling involving localized areas of degassing, cavities and lava ponds within the subsurface of the lava field as well as areas of unexplained magnetic anomalies, that give ground for further studies of the area and its magnetic signatures.