Skagafjarðardalir jarðfræði

Transcription

1 Skagafjarðardalir jarðfræði Aðstæður til jarðgangagerðar fyrir virkjun við Skatastaði Árni Hjartarson Unnið fyrir Landsvirkjun og Héraðsvötn ehf. ÍSOR-2007/012

2 Verknr.: Skagafjarðardalir - Jarðfræði Aðstæður til jarðgangagerðar fyrir virkjun við Skatastaði Árni Hjartarson Unnið fyrir Landsvirkjun og Héraðsvötn ehf. ÍSOR-2007/012 Apríl 2007 ISBN

3

4 Lykilsíða Skýrsla nr. Dags. Dreifing ISOR-2007/012 Apríl 2007 Opin Lokuð til Heiti skýrslu / Aðal- og undirtitill Skagafjarðardalir Jarðfræði Aðstæður til jarðgangagerðar fyrir virkjun við Skatastaði Höfundar Árni Hjartarson Upplag 18 Fjöldi síðna 40 + kort í vasa Verkefnisstjóri Ingibjörg Kaldal Gerð skýrslu / Verkstig Verknúmer Unnið fyrir Landsvirkjun og Héraðsvötn ehf. Samvinnuaðilar Útdráttur Lýst er jarðfræði við Héraðsvötn allt frá Norðurá og inn að ármótum Jökulsánna og jarðlagaskipan í Hlíðarfjalli, Elliða og Skatastaðafjalli allt inn til móts við Tinná. Jarðlagastaflinn er tvískiptur, neðri hlutinn er frá tertíer. Stór megineldstöð, Tinnáreldstöðin, setur mikinn svip á jarðfræðina. Tertíerstaflinn spannar um 4 milljónir ára og er á bilinu 5 9 milljóna ára. Síðan kemur mislægi í bergstaflann sem víða markast af þykku setlagi og er til vitnis um langt goshlé á svæðinu. Efsti hluti staflans er mun yngra berg sem orðið hefur til á kvarter og er 1 2 milljóna ára. Gerð er grein fyrir göngum og innskotum, jarðlagahalla og höggun og aldursgreiningum á bergi. Einnig er vatnafari og helstu lindum og laugum á svæðinu lýst. Lýst er jarðgangaleiðum Skatastaðavirkjunar. Lagt er mat á berggæði og tæknilega eiginleika jarðlaganna með tilliti til jarðgangagerðar og dregin upp langsnið eftir jarðgangaleiðum. Súr berglög Tinnáreldstöðvar geta orðið þrándur í götu á jarðgangaleiðum. Skýrslunni fylgir berggrunnskort af svæðinu. Lykilorð Skagafjörður, Skagafjarðardalir, Austurdalur, Skatastaðir, Skatastaðafjall, Austari-Jökulsá, Vestari-Jökulsá, Héraðsvötn, Villinganes, Tinná, Tinnáreldstöð ISBN-númer Undirskrift verkefnisstjóra Yfirfarið af IK

5

6 Efnisyfirlit 1 Inngangur Lýsing á jarðlagasyrpum Bóluset Sólheimasyrpa (só) Merkidalssyrpa (me) Ábæjarsyrpa (áb) Neðri hluti Ábæjarsyrpu Ágúllinn í Ábæjargili Ábæjarset (áb4) Ábæjarþóleiít Keldudalsgúll Tinnársyrpa (ti) Tinnáreldstöðin Nýjabæjarsyrpa (nb) Skagafjarðarmislægið Mislægissetið Kvarteri staflinn Jarðlagahalli og höggun Halli Brotalamir Berggangar og innskot Aldur jarðlaga Vatnafar Jarðhiti Bakkakots og Hverhólalaugar Tunguhálslaugar Kelduland Stekkjarflatir Laugardalur Litlidalur Héraðsdalur Jarðgöng og veitur Næstu aðgerðir Heimildir

7 Töflur Tafla 1. Þykktir Tinnársyrpu og eininga innan hennar Tafla 2. Þykktir í Skatalíparíti Tafla 3. Berggangar, fjöldi og þéttleiki Tafla Ar/ 39 Ar-aldursgreiningar í Skagafjarðardölum Myndir Mynd 1. Merkidalsset í lækjargili í Hlíðarfjalli Mynd 2. Berg neðst í Skatalíparítinu Mynd 3. Surtarbrandsfísar í Tinnárseti Mynd 4. Gjóskugeirinn frá Skatagosinu í Tinnáreldstöðinni Mynd 5. Einfaldað jarðfræðikort af Tinnáreldstöðinni Mynd 6. Hæð á undirlagi Skatalíparíts í sniði milli Goðdaladals og Tinnárdalsbotns Mynd 7. Jarðlagasnið þvert yfir Skatagúlinn Mynd 8. Þversnið yfir Vesturdal og Hlíðarfjall Mynd 9. Þykkur berggangur við jarðhitann hjá Tunguhálsi Mynd 10. Aldursgreiningar í Skagafjarðardölum Mynd 11. Hverhólar og Bakkakot Mynd 12. Jarðhitasvæðið í gljúfri Jökulsá vestari hjá Bakkakoti Mynd 13. Sprungin og samanbökuð völubergshella við Bakkakotslaugar Mynd 14. Laugarhöfði og Tunguhálslaugar Mynd 15. Grjótárgil á merkjum Keldulands og Stekkjarflata Mynd 16. Jarðfræðilegt langsnið eftir jarðgangaleiðinni frá Hrútagilsbotnum á Skatastaðafjalli og út fyrir Villinganes

8 1 Inngangur Jarðfræðirannsóknir vegna virkjana í jökulsánum í Skagafirði hófust upp úr Í fyrstu beindust þær að beislun Héraðsvatna í farvegi sínum í grennd við Villinganes, Villinganesvirkjun, en síðar að virkjunum ofar og þá með miðlunarlóni uppi á hálendinu. Þessari rannsóknarsögu er lýst í skýrslu Árna Hjartarsonar o.fl. (1998). Frá þeim tíma hefur hefur allnokkuð verið ritað um jarðfræði svæðisins og jarðsögu (Árni Hjartarson, 2003; 2005; Leó Kristjánsson o.fl., 2006). Þessi skýrsla, sem byggð er á eldri athugunum að viðbættum rannsóknum sem gerðar voru sumarið 2006, lýsir jarðfræðilegum aðstæðum á jarðgangaleiðum svokallaðrar Skatastaðavirkjunar. Um er að ræða aðrennslisgöng í Skatastaðafjalli, lóðgöng og stöðvarhúshelli í fjallinu Elliða og síðan frárennslisgöng í Hlíðarfjalli og áfram út undir Tunguháls og niður með Héraðsvötnum allt niður til móts við Flatatungu. Jarðfræðikort fylgir skýrslunni í kortavasanum aftast. Þar sést jarðgangaleiðin en langsnið eftir henni er á mynd 16. Á kortinu eru berglögin greind til tegunda og flokkuð í samræmi við berggerð, segulstefnu og aldur. Staflanum er skipað í syrpur en hverri syrpu er síðan skipt í undirflokka eða jarðlagaeiningar eftir berggerð og segulstefnu. Haldið er að mestu sömu nafngiftum og notaðar eru í skýrslu Árna Hjartarsonar o.fl. (1998). Á jarðfræðikortinu hefur hver syrpa nafn og tvo einkennisstafi en undirflokkar hennar eru númeraðir. Tinnársyrpa hefur t.d. einkennisstafina ti, henni er skipt upp í sex undirflokka: ti1 Tinnárset ti2 Tinnárólivínbasalt ti3 Skatalíparít (hraun) ti4 Skatalíparít (gjóska) ti5 Tinnárandesít ti6 Tinnárþóleiít Tímabilin sem jarðlagasyrpurnar mynduðust á eru nefnd eftir syrpunum, þannig hlóðst Tinnársyrpa upp á Tinnárskeiði. Laus jarðlög eru sýnd þar sem þau hafa umtalsverða þykkt og útbreiðslu. Þetta eru annaðhvort framhlaup eða áreyrar. Gangar og misgengi eru sýnd þar sem þau eru þekkt, einnig lindir, surtarbrandur og fleira. 7

9 2 Lýsing á jarðlagasyrpum Jarðlagastaflinn, sem hér er fjallað um nær frá Bólugili í Blönduhlíð og inn í Skatastaðafjall. Loftlínan milli þessara staða er rúmir 22 km. Jarðlagastaflinn sem aðskilur þá er um 2000 m þykkur ef meðalþykktir allra jarðlagaeininganna eru lagðar saman. Í jarðlagalýsingunum hér á eftir er byrjað á elstu jarðlagasyrpum rannsóknarsvæðisins, þ.e. í neðstu jarðlögum í Bólugili sem þó er utan jarðfræðikortsins sem fylgir þessari skýrslu. Síðan verður haldið upp í gegnum staflann og jarðlagadeildum lýst í réttri tímaröð eins og við verður komið og endað í yngstu og efstu jarðlögunum í Skatastaðafjalli. 2.1 Bóluset Bólugil er frægt fyrir náttúrufegurð, fossa sína fimm og óvenju þykk setlög í jarðlagastaflanum. Reynt var að kanna hvort setlögin væru staðbundin eða hefðu umtalsverða útbreiðslu. Opnan hefst við gömlu brúna á Bóluá í 90 m y.s. og liggur upp með ánni að gilkjaftinum en sveigir ekki inn í það heldur fylgir misgengisgili beint upp hlíð Sólheimafjalls utan Bólugils og endar þar í miðjum hamravegg, í um 240 m. Neðsta lag sem í sést er neðan brúar, basalthraun, plagíóklasdílótt 3 5%. Því næst tekur við þóleiítsyrpa, fjögur hraun með kargalögum efst. Þá er komið í setlagasyrpuna sem hér eftir er nefnd einu nafni Bóluset. Í Bólugili eru þau mynduð af fjórum setlögum, sem kölluð verða A, B, C og D, með hraunlögum inni á milli. Setlag A er neðsta og þynnsta lagið í syrpunni. Það er 2 m á þykkt. Neðri hluti þess er lagskipt, fínt gjall með grófari linsum og lögun inni á milli. Efst er 0,3 m þykkt, rautt millilag. Þóleiítlag liggur ofan á setinu, 8 10 m þykkt. Neðsti fossinn í gilinu fellur af því og niður á setlagið undir. Setlag B er 4 5 m þykkt. Neðstu 3 4 metrarnir eru úr lagskiptu, gjallríku seti. Þá kemur fínn vikur í rúnnaðri vikurmöl og sandi. Efst er aftur grófara lag með ávöluðum steinum, meira en hnefastórum. Efst er rautt, fínkorna millilag. Hér hafa grófir vikrar þakið hraun og hraunhólar staðið upp úr þeim hér og hvar. Ofan á er þóleiíthraun, 10 m. Annar fossinn fellur fram af þessu lagi. Setlag C er þykkasta lag syrpunnar. Botn þess er í 157 m y.s. og efra borðið í 202 m. Þykktin er því 45 m. Lagið er allt úr sandsteini, dálítið misgrófum með fínmalarlinsum. Lag með ljósum, súrum vikurkornum er neðst í því og þar veðrast það hraðar en annars staðar. Í heild má þó segja að lagið sé fremur einsleitt upp í gegn. Efst er sandsteinninn rauðbrenndur. Þriðji foss er borinn uppi af miðhluta lagsins. Ofan á setið leggst hraunlag úr ólivínbasalti með stökum píroxendílum, 8 m þykkt. Öll hraunlögin hér fyrir neðan eru rétt segulmögnuð en nú hafa orðið segulskipti því þetta lag hefur öfuga segulstefnu (R). Setlag D, efsta lag syrpunnar, er 6 7 m þykkt. Neðstu 3 m eru rauðbrúnir og blágráir á víxl, lárétt lagskiptir og mjög molnunargjarnir. Allra neðst er setlagið fínkorna og fitugljáandi en ofar er millikorna sandsteinn. Þá kemur 0,1 0,3 m rauðgult lag með súrum flyksum. Lagið er auðveðrað og grefst meir en aðrir hlutar setsins. Næst er 0,5 1,0 m sandsteinsríkt völuberg en síðan koma 1,5 2 m af ólagskiptu grófu völubergi eða 8

10 jafnvel þursabergi, með hálfávöluðum steinum frá fínmöl upp í hnullunga á stærð við höfuð. Efst eru 0,5 1 m af rauðum, meðalkorna sandsteini. Ofan á þetta lag leggst þykkt þóleiítlag með óræða eða anómal segulstefnu (A). Bólusetin hafa aldrei verið rakin neitt um jarðlagastaflann. Í segulsniðunum hjá Kristjáni Sæmundssyni o.fl. (1980) hefur sniðið úr Bólugili óvissa stöðu og í sniðum sem tekin voru utar í Sólheimafjalli og í Glóðafeyki varð ekki vart við nein samsvarandi setlög og í gilinu. Innan við Bólugil hverfa setlögin í skriður og grónar hlíðar í rótum Silfrastaðafjalls og ættu samkvæmt jarðlagahalla að hverfa ofan í dalbotninn í mynni Norðurárdals. Handan Héraðsvatna, 2 km vestsuðvestur af Bólugili, sér í efri hluta Bólusetanna. Þar koma þau fram á bökkum fljótsins inn af bænum Laugardal. Þarna sér í Bólusetin B, C og D. Segulskiptin ofan við C lagið koma einnig fram og anómalt lag fyrir ofan D lagið. Jarðlagatengingarnar virðast því ótvíræðar. Þykktarhlutföll setlaganna vestan Héraðsvatna eru önnur en í Bólugili. B lagið er þykkara þar en C lagið hins vegar mun þynnra og hefur þynnst úr 45 m í 6 m. D lagið er þunnt á þessum slóðum, 0,5 1 m. Hvað sem því líður sýnir setsyrpan við Héraðsvötn að Bólusetin hafa allnokkra útbreiðslu. Með samanburði við K/Ar aldursgreiningar Kristjáns Sæmundssonar o.fl. (1980) og segultímatal virðast Bólusetin vera um 9,3 milljóna ára. 2.2 Sólheimasyrpa (só) Þykkur öfugt segulmagnaður hraunastafli liggur ofan á Bólusetum. Þetta er Sólheimasyrpan og heitir eftir Sólheimum í Blönduhlíð. Í Sólheimafjalli nær hún upp í m hæð en fer lækkandi til suðurs. Hún nær upp í um 700 m í utanverðum Norðurárdal en í mynni Bakkadals upp af Gilsbakka nær hún í 450 m. Hún myndar Reykjatungu og grunninn undir Tungusveit. Gljúfur Héraðsvatna er skorið í þennan stafla allt upp að ármótum Austari og Vestari Jölulsár og síðan gljúfur Austari Jökulsár inn fyrir Merkigil. Segulskilin eru í gljúfrinu neðan við Merkigilsbæ. Heildarþykkt syrpunnar er m. Henni hefur ekki verið skipt upp í deildir. Snið Kristjáns Sæmundssonar o.fl. frá 1980 í Sólheimafjalli spannar alla syrpuna (snið PF). Hún kemur einnig fram í segulmældum sniðum hjá Leó Kristjánssyni o.fl. (2006) í Geldingsgili í Norðurárdal og Mosgili upp af Gilsbakka. Syrpan er allblönduð að innri gerð. Mest er um fremur þykk þóleiíthraun en ólivínbasalt, dílabasalt og setberg er einnig áberandi. Holufyllingar eru kabasít, analsím, stilbít, filipsít, seladónítlegt smektít (fagurgrænt), venjulegt smektít (dökk brúnleitt) og kísilskán (ópall í kalsedón). Góðar opnur verða víða í jarðlagastaflann í Norðurárdal. Mikil misgengi eru í hlíðunum. Lindir virðast tengjast þeim. Mæld hafa verið jarðlagasnið upp með Héraðsvötnum beggja vegna. Misgengi virðist liggja eftir fljótinu endilöngu á þessum slóðum og gerir það erfitt fyrir um tengingar jarðlaga yfir það. Bergið er sundurleitt að gerð og tölvert ber á dílabasalti. Í grennd við Villinganes er komið inn í snið Björns Jóhanns Björnssonar og Guðmundar Ómars Friðleifssonar (þessi snið voru birt hjá Helga Hallgrímssyni o.fl., 1982.). Þau ná inn með gljúfri Héraðsvatna og Austari Jökulsár langleiðina að Skatastöðum. Við 9

11 Villinganes verður lítilsháttar segulóreiða í staflanum. Þar eru hraunlög með réttri og öfugri segulstefnu á víxl samkvæmt mælingum á vettvangi en þau hafa ekki verið segulmæld á rannsóknarstofu. Þar er andesítlag, Villinganesandesít (R), sem hefur dálitla útbreiðslu beggja vegna Héraðsvatna. Þykkt þess er allt að 30 m. Það myndar bergþröskuld, Hraunin, sem Héraðsvötn hafa skorið sig í gegnum. Undir því kemur sums staðar í ljós rautt, áberandi setlag úr fíngerðu gjalli og ösku, Villinganesgjóska. Það er mjög misþykkt en nær 20 m þar sem það er þykkast en hefur líklega takmarkaða útbreiðslu. Ofan við segulóreiðuna og andesítið er öfugt segulmagnaður jarðlagastafli. Þetta er ólivínbasaltsyrpa sem nær upp undir ármót. Við ármótin hefst þóleiítsyrpa með þunnum, rauðum millilögun. Lítið er um annars konar lög. Klettaveggir Merkigils eru gerðir úr berglögum þessarar syrpu. Í Jökulsárgljúfri nær hún inn til móts við Merkigilsbæ. Segulskil marka efra borð syrpunnar og þau koma skýrt fram í hinum vandlega uppmældum sniðum í Sólheimafjalli, Norðurárdal og upp af Gilsbakka en í gljúfrum Jökulsánna, bæði að austan og vestan, eru þessi skil flókin og óglögg vegna þess hve brotinn og misgenginn staflinn er á þeim slóðum. Þar kemur einnig fram mikil segulstefnuóregla í berginu. Segulmælingar í mörkinni gefa breytilega stefnu frá lagi til lags. Hér virðist þó vera um efsta hluta Sólheimamyndunar að ræða. Þrjár K/Ar aldursgreiningar á hraunlögum við efri mörk myndunarinnar í Sóleimafjalli gefa um 9 milljónir ára. (sjá töflu 4 og mynd 10). 2.3 Merkidalssyrpa (me) Merkidalssyrpu er skipt í þrjár deildir. Neðst er 180 m þykkur rétt segulmagnaður þóleiítstafli (me1). Þá kemur 170 m þykkur, og að mestu öfugt segulmagnaður, þóleiítstafli (me2). Efst er setlag. Syrpan kemur vel fram í sniðum Kristjáns Sæmundssonar o.fl. frá Mest áberandi er hún í sniðinu Bakkadalur (PG) sem tekið er í mynni Bakkadals upp af Merkigilinu. Þar er hún um 280 m þykk í heild. Neðsta deildin (me1) nær úr 465 m í 635 m. Hún kemur einnig fram í efri hluta Geldingsgils og efst í Sólheimafjalli. Aldursgreiningar á neðstu hraunlögum þess þar gefa um 9 milljónir ára. Deildin kemur skýrt fram í sniðum Björns Jóhanns Björnssonar og Guðmundar Ómars Friðleifssonar í Jökulsárgljúfri í sniðum nr m (Helgi Hallgrímsson o.fl., 1982). Miðdeildin (me2) sýnir meiri breytileika í staflanum, ólivínbasalt, dílahraun og nokkur setlög þótt þóleiít sé ráðandi berggerð. Segulmælingar í mörkinni sýna breytilega stefnu. Í Bakkadalssniðinu frá Kristjáni Sæmundssyni o.fl. (1980) kemur þessi óregla líka fram en segulmælingar á tilraunastofu sýna að staflinn er að mestu öfugt segulmagnaður. Um miðbik syrpunnar kemur þó fram eitt öfugt segulmagnað lag. Efst í syrpunni eru setlög (me3) sem koma fram í sniðum og virðist mega rekja þau allt frá fjallskollinum upp af Geldingsgili í Norðurárdal og um hlíðar Bakkadals/Merkidals (snið TB og PG hjá Leó Kristjánssyni o.fl., 2006). Síðan finnast þau í Jökulsárgljúfri í Austurdal inn undir brú og í Hlíðarfjalli. Setið er vel lagskipt og víðast gert úr smámöl, sandi og silti. 10

12 Mynd 1. Merkidalsset í lækjargili í Hlíðarfjalli. Hér er setið um 20 m þykkt og gert úr lagskiptu silti, sandi og smámöl. 2.4 Ábæjarsyrpa (áb) Ábæjarsyrpa er rétt segulmagnaður (N) hraunastafli sem kemur fram efst í fjallinu fyrir ofan Gilsbakka og einnig er hann allfyrirferðarmikill í Merkigilsfjalli og teygir sig langt inn Austurdal. Vart verður við tvær stuttar öfugar segulmundir í syrpunni. Alls eru jarðlög Ábæjarsyrpu um m þykk. Tveir súrir gúlar teljast til hennar. Botn Ábæjarsyrpu hverfur í Jökulsá eystri rétt innan við Fjósalæk en segulskilin við topp hennar fara að öllum líkindum yfir ána um 15 km innar, niður af Hjálmarsselslæk. Syrpan myndar síðan neðri hluta Skatastaðafjalls Neðri hluti Ábæjarsyrpu Neðsta deild syrpunnar (áb1) er þóleiít. Hún er í sniðum á Bakkadal og við Vestari Jökulsá en við Austari Jökulsá verður hennar ekki vart. Deildin er öll rétt segulmögnuð. Næsta deild, Fjósalækjarstafli (áb2), kemur best fram við Fjósalæk innan Merkigils. Þar er um 350 m þykkur hraunastafli, mestmegnis úr ólivín og dílabasalti. Lögin sjást í gili Jökulsár neðan við Skatastaði og neðst í Ábæjargili. Hins vegar þynnast þau og hverfa nánast út á Merkidal. Við Vestari Jökulsá er Fjóslækjarsyrpa 125 m þykk. Fjóslækjarstafli er að mestu rétt segulmagnaður (N). Þó eru í honum tvö stutt öfugt segulmögnuð skeið (R). Það neðra, sem inniheldur aðeins tvö hraunlög, fleygast inn í staflann í gljúfri Jökulsár vestari. Hitt skeiðið er efst í honum. Þar eru fáein öfugt segul 11

13 mögnuð (R) hraun, ásamt setlagi, sem koma fram í Merkigilsfjalli ofan við Miðhús, við Jökulsá gegnt Ábæ og í hlíðinni utan við Skatastaði. Á síðastnefnda staðnum eru fimm hraun og allþykk sandsteinslög og fíngert völuberg á milli Ágúllinn í Ábæjargili Í Ábæjargili er súr hraungúll, Ágúll (áb3), allt að 260 m þykkur þar sem hann er þykkastur. Líparítið er hið neðsta af allmörgum súrum lögum í hlíðunum inn með Jökulsá og markar upphaf á súrri eldvirkni í Tinnáreldstöð, sem rætt verður nánar um í næstu köflum. Ábæjará fossar í stríðum streng með 100 m fallhæð úr mynni Ábæjardals niður að Jökulsá. Að utan liggja Brennigilshólar að henni en að innan eru háir gljúfraveggir. Neðstu hraunlög sem til sést eru úr rétt segulmögnuðu ólivínbasalti sem tilheyrir að líkindum Fjósalækjarsyrpu. Ofan á þeim liggja gríðarþykk lög af súru gosbergi. Segulstefna er óglögg en sennilega tilheyra lögin rétta segulskeiðinu sem kemur fram beggja vegna þess, þ.e. efri hluta Ábæjarskeiðs. Í árgilinu sjálfu er þykkt þeirra m. Þar er sorfið ofan af mynduninni en þegar hún er rakin inn í Ábæjardal og um Ábæjarfjall kemur í ljós að mesta þykkt er vart minni en 260 m. Líparítið er í dalbotninum á löngum kafla og í hlíðunum beggja vegna. Að norðanverðu er það að mestu hulið þykkum berghlaupaurðum. Jakob H. Líndal lýsir þessum jarðlögum fyrstur manna í minnisgreinum úr ferð um Skagafjarðardali sumarið 1938 (1964, bls ). Í Ábæjargili má skipta mynduninni í þrennt. Neðst er hvítleit gjóska, m þykk. Þá kemur súr þursabergskargi, 10 m, og efst líparíthraun. Neðstu 60 m þess sjást í gljúfurveggnum. Þarna hafa orðið umbrot skammt undan sem byrjað hafa með súru gjóskugosi og öskufalli miklu sem kaffærði umhverfið. Síðan hefur líparíthraun komið upp og myndað þykkan gúl sem hnigið hefur frá gosrásinni á þursabergssóla og lagst yfir nýfallna gjóskuna. Þessa jarðmyndun nefnist Ágúll. Orðið er myndað á sama hátt og Ábær. Hraungúll á þessum slóðum rís vel undir nafninu Ágúll. Nánari lýsing á lagskiptingu í Ágúl er eftirfarandi. Súra gjóskan hefur upphaflega haft lárétta lagskiptingu en nú hallar henni í samræmi við jarðlagahallann um 10 til suðausturs. Gráhvítur millimassinn er með kornastærð meðalsands en kornastærðarmunur er nokkur á milli laga. Sum lögin eru þéttsetin köntuðum steinum. Algeng stærð er 2 4 cm en annars staðar eru steinar allt að 50 cm í langás. Efsti hluti lagsins er grófari en sá neðri. Lagmótin við þursabergið sem ofan á liggur eru skörp og hvergi millilag. Þursabergslagið er afar gróft og myndar eins konar sóla undir hrauninu. Bindiefnið er sandur og smámöl sem þéttsetin eru köntuðum hnullungssteinum sem eru allt að 1 m í langás. Grjótið er allt, eða mestallt, úr líparíti og hefur sömu berggerð og lagið ofan á enda upprunnið í því. Líparíthraunið leggst beint ofan á þursann. Það er fínkorna, dökkt í sár með smáum plagíóklasdílum, 30% að þéttleika. Dílarnir eru 1 3 mm í þvermál. Bergið er þétt, blöðrulaust, straumflögótt og mjög grófstuðlað. Sprungur eru flestar nálega hornréttar á lagið en þó hlykkjóttar. Sums staðar klofnar bergið upp í miklar, lóðréttar hellur. Veðrunarhúð er brún. Engar holufyllingar sjást. Inn með árgljúfrinu leggjast þykk þursabergslög ofan á hraunið. Þau geta verið allt að m þykk. Líparítinu má fylgja 12

14 2 3 km inn með Ábæjará uns það hverfur niður í dalbotninn, m innan við Grjótá. Margir berggangar skera súru myndunina í gljúfrinu. Flestir eru þeir úr ólivínbasalti og með rétta segulstefnu. Sú hlið Ábæjarfjalls sem snýr að Jökulsá er fremur illa opin. Þó má finna Ágúlslíparítið þar í giljum og sjá hvar yfirborð þess hverfur í Jökulsá utan við Ófriðarstaði. Ágúlnum fylgja súr eða ísúr lög sem leggjast ofan á hann. Þannig liggur súrt eða ísúrt hraun næst því í sniðinu í Göngufjalli á Ábæjardal Ábæjarset Hið súra storkuberg Ágúlsins hefur ekki fundist handan Jökulsár. Þar eru hins vegar setlög, svonefnt Ábæjarset (áb4). Þau eru að mestu úr gjóskuríkum, lagskiptum sandsteini með smámalarlinsum. Þetta er miðlungshart set með hraunlögum inni á milli. Deildin er um 50 m þykk í hlíðinni utan við Skatastaði Ábæjarþóleiít Ábæjarþóleiít (áb5) er þykkur, þunnlögóttur hraunastafli sem leggst upp að og ofan á Ágúlinn og Ábæjarsetið. Í Göngufjalli á Ábæjardal er hann 150 m þykkur og neðst í Skatastaðafjalli og Elliða er hann yfir 200 m. Á Tinnárdal eru víða eitt eða tvö gríðarþykk ólivínbasaltlög efst í syrpunni. Þau eru ekki sýnd á kortinu Keldudalsgúll Afréttarfjall liggur meðfram Jökulsá eystri milli Hvítár og Fossár. Utarlega í fjallinu bungar þykkt, súrt lag upp í staflann. Efnagreining sýnir að kísilsýruinnihaldið er 68% (sjá töflu 6). Bergtegundin er því dasít. Undirlagið sést ekki og ekki hefur verið skorið endanlega úr um hvort hér er um gúl að ræða eða grunnstætt innskot. Bergið mælist með veika rétta segulstefnu (N). Ef þetta er gúll tilheyrir hann Ábæjarsyrpu. Hann nær upp í 600 m hæð og er a.m.k 200 m þykkur þar sem hann er mestur um sig. Hann sést einnig í hlíðinni handan Jökulsár innan við Keldudal og enn fremur inni í Keldudal sjálfum og þar hefur hann risið einna hæst. Hann virðist því hafa myndað hrygg eða sjálfstæða gúla, tvo eða fleiri, í röð. Lengd hans var a.m.k. 3 km, breiddin ekki undir 2 km og hæð hans yfir umhverfið m. 2.5 Tinnársyrpa (ti) Tinnársyrpa er öll öfugt segulmögnuð (R). Hún einkennist af mikilli eldvirkni í Tinnáreldstöð. Henni er skipt upp í 6 hluta (sbr. töflu 2). Hún þykknar til suðurs eins og taflan hér að neðan sýnir. Inni á miðjum Bakkadal er hún aðeins 39 m en verður yfir 400 m þykk í Sandafjalli og Skatastaðafjalli. 13

15 Tafla 1. Þykktir Tinnársyrpu og eininga innan hennar. Bakkadalur Brennigil Göngufjall Tinnárdalur Sandafjall Tinnárþóleiít (ti6) Tinnárandesít (ti5) Skatalíparít, gjóska (ti4) Skatalíparít, hraun (ti3) Tinnárólivínbasalt (ti2) Tinnárset (ti1) Heildarþykkt 39 m 83 m 165 m 208 m 400 m Mynd 2. Berg neðst í Skatalíparítinu gegnt Ábæ. 14

16 2.5.1 Tinnáreldstöðin Megineldstöðin sem setur mestan svip á jarðfræði Austur og Vesturdals í Skagafirði nefnist Tinnáreldstöð. Þetta er nýnefni (birtist fyrst hjá Árna Hjartarsyni o.fl., 1998) og var valið með tilliti til þess að Tinná og mynni Tinnárdals eru í grennd við miðju eldstöðvarinnar. Nafnið fer vel í munni og tinnan í fyrsta lið þess vísar til súra bergsins sem einkennir eldstöðina. Fróðleik um rannsóknarsögu eldstöðvarinnar er að finna hjá Árna Hjartarsyni o.fl. (1998). (Sjá einnig Árna Hjartarson, 2003, 2005.) Innskot og gangar sem tilheyra Tinnáreldstöðinni eru ekki áberandi. Það stafar af því hve hún er lítið rofin. Rætur hennar liggja djúpt í jörðu. Keilugangar sem tilheyra lokaskeiði eldstöðvarinnar sjást þó við Fossá í Vesturdal og í grennd við Hraunþúfuklaustur. Aldur Tinnáreldstöðvar er samkvæmt aldursgreiningu á líparíti úr Skatagúlnum 5 6 milljónir ára (tafla 4, Árni Hjartarson, 2003). Í Austurdal spannar berg sem tengja má eldstöðinni þrjár segulmundir, Ábæjar, Tinnár og Nýjabæjarskeið. Eins og sjá má á jarðlagasúlunni á jarðfræðikortinu tilheyra þykkir jarðlagastaflar segulskeiðunum þremur. Þykkt þeirra stafar líklega fremur af mikilli gosefnaframleiðslu í Tinnáreldstöð en af því að skeiðin hafi verið löng. Mynd 3. Surtarbrandsfísar í Tinnárseti. Tinnárset er ljóst, gjóskuríkt set sem hefur verið rakið um hlíðar Austurdals allt frá Göngufjalli á Miðhúsadal og inn fyrir Hildarsel. Lagið finnst líka í Vesturdal og Goð 15

17 daladal. Það er fremur fínkorna og víða fremur lint. Mesta þykkt þess er um 30 m við Jökulsá vestari í Goðdaladal, innan og ofan við Skatastaði er það 28 m og 27 m í Illagili á Tinnárdal. Surtarbrandur er þekktur víða um Skagafjarðardali og var sums staðar nýttur til brennslu á öldum áður (Eggert Ólafsson, 1943; Jónas Hallgrímsson, 1989; Guðbrandur Magnússon, 1980, 1981). Svo er að sjá sem allir sutrarbrandsstaðirnir tengist Tinnársetinu. Brandurinn er víðast í tveimur þunnum lögum í setinu en í Goðdaladal, þar sem mest er af honum, eru lögin fimm talsins. Setlögin og surtarbrandurinn benda til að allnokkurt goshlé hafi orðið á undan umbrotunum sem urðu þegar Skatalíparítið myndaðist. Enn sér móta fyrir gömlu surtarbrandsnámunni í Sandafjalli. Lögin eru í 415 m y.s. skammt inn af Hildarseli. Þau sjást best í mjóum rima milli tveggja gilja. Þar er áberandi ljós skella í hlíðinni sem sést vel að. Óljós ummerki sjást eftir gröft í lögin. Brandurinn er í tveimur aðskildum lögum. Hið efra er cm þykkt. Lagið er best efst og neðst en á milli er það leirborið. Neðra lagið er 5 10 cm þykkt. Neðan við surtarbrandinn er um 5 m þykkt ljósleitt set með súrum vikurflyksum í en undir því sér í efsta hlutann á sérkennilegu, fínkorna, svarbrúnu seti. Undirlag þess sést ekki. Surtarbrandslögin við Hildarsel og á Tinnárdal fylgja Tinnárseti. Surtarbrandur hefur fundist á nokkrum stöðum til viðbótar í Austurdal og afdölum hans svo og í Vesturdal. Tafla 2. Þykktir í Skatalíparíti. Staður Toppur Botn Þykkt Aths. Merkidalur norðurhlíð gjóska Merkidalur suðurhlíð gjóska Brennigil gjóska Göngufjall gjóska Tinnárdalsmynni gjóska/hraun: 94/78 Utan Illagils, Tinnárdal gjóska Illagil, Tinnárdal gjóska Tinnárdalsbotn N gjóska Tinnárd. suðurhlíð gjóska/hraun: 82/103 Geldingaskarð gjóska/hraun: 60/55 Sandafjall gjóska/hraun: 120/60 Skatastaðafjall gjóska/hraun: 100/370 Skriðugil, Hof gjóska Goðdaladalur >20 gjóska 16

18 Mynd 4. Gjóskugeirinn frá Skatagosinu í Tinnáreldstöðinni teiknaður á landið eins og það lítur út í dag. Innsta jafnþykktarlínan er byggð á mælingum, ytri línurnar eru áætlaðar. Skyggðu, fjólubláu svæðin sýna berg sem er yngra en 5,5 milljóna ára og var ekki til þegar gosið átti sér stað. Tinnárólivínbasalt (ti2) leggst ofan á Tinnárset. Sums staðar er það dílótt. Lagið er gríðarþykkt og mikið. Innan Illagils á Tinnárdal er það um 50 m þykkt og í Geldingaskarði um 60 m. Lagið má rekja frá Tinnárdalsbotni, um Austurdal innan Hildarsels, um Vesturdal og allt vestur í Goðdaladal. Á stöku stað er þetta lag ekki til staðar, svo sem í hlíðinni ofan Skatastaða. Þar leggst Tinnárgjóskan (ti3) beint ofan á Tinnársetið. Skatalíparít (ti3 og ti4) er samsett úr súrri gjósku og líparíthrauni sem myndar mikinn gúl á svæðinu. Hann hefur fengið nafnið Skatagúll. Þetta er þykk og voldug myndun sem orðið hefur til í gríðarlegum eldsumbrotum. Þau virðast hafa byrðað með öflugu gjóskugosi en samhliða því kom upp seigfljótandi líparíthraun. Það þakti gjóskuna frá upphafshrinu gossins en gjóskan úr síðari hrinum þess féll ofan á hraunið. Gígur eða gostappi hefur ekki fundist en gígrásin er að líkindum undir meginhraungúlnum í Skatastaðafjalli. Þaðan hefur hraunið hnigið til allra átta. Til austurs má rekja það inn á miðjan Tinnárdal og til vesturs hverfur það inn í Hofsfjall. Þarna á milli eru a.m.k. 15 km. Útbreiðsla líparíthraunsins til norðurs og suðurs er ekki þekkt en breidd þess er vart minni en 6 km. Ás mestu þykktar en nálægt því að vera frá austri til vesturs. 17

19 D B C A Mynd 5. Einfaldað jarðfræðikort af Tinnáreldstöðinni. Óðal hennar er afmarkað með brotalínu og innan hennar eru öll súr og ísúr hraun sem frá henni eru ættuð. Áætlaðar útlínur Skatagúls eru sýndar með heildreginni línu svo og áætluð lega öskjubrota. Sniðin A B og C D eru á myndum 7 og 8. Í utanverðum Tinnárdal er hraungúllinn hátt í 200 m þykkur og vestan Jökulsár, innan við Skatastaði, nær hann neðarlega úr hlíðum og upp úr og þekur stórt svæði á Skatastaðafjalli. Þar er þykktin ekki minni m. Ljóst er að þarna hefur á sínum tíma verið hnakkakert líparítfjall sem risið hefur hátt yfir umhverfi sitt. Yngri hraun liggja upp að því en óvíst er hvort þau hafi nokkru sinni náð að kaffæra það. Tafla 2 sýnir þykkt gjóskulagsins á svæðinu. Á grundvelli hennar hafa jafnþykktarlínur gjóskulagsins í staflanum verið dregnar inn á kort (mynd 4). Gjóskugeirinn er gríðarlega efnismikill og bendir til stærra goss og meiri umbrota en þekkt eru frá nútíma hér á landi. Askja. Ekki hafa fundist óyggjandi merki um að askja hafi myndast samfara þessu gosi þó að það verði að teljast líklegt en hún er þá að mestu hulin undir líparítgúlnum sjálfum. Engin misgengisbrot sem tengja mætti öskju hafa funsdist né heldur keilugangar eða önnur venjuleg ummerki öskjumyndunar. Eldstöðin er þó svo lítið rofin á þessu svæði að vart er þess að vænta að slík ummerki væru sjáanleg þótt þau væru til staðar undir niðri. Þegar hæðin á undirlagi líparítsins er athuguð kemur fram að hún er lægri en vænta mætti á allstóru svæði undir megingúlnum. Í sniði sem dregið er frá 18

20 Jökulsárgljúfri á Goðdaladal og til austurs yfir Vesturdal, Skatastaðafjall, Austurdal og allt inn í Tinnárdalsbotn sést til dæmis að á milli Gilja í Vesturdal og Tinnárdalsmynnis í Austurdal er botnhæð líparítsins m lægri en gera mætti ráð fyrir (mynd 6). Þetta getur hugsanlega stafað af fornu landslagi undir gúlnum en líklegra er að þetta sé vísbending um öskjubrot eða sig undan fargi hinna súru gosmyndana. Ef um öskju er að ræða hefur hún verið km víð á þessum stað. Á mynd 7 sem sýnir þversnið þvert yfir Skatagúlinn frá Jökulsárgljúfrum í Goðdaladal, yfir Vesturdal og Austurdal og yfir í Þverfjall er áætluð lega öskjubrotanna sýnd. Á mynd 5 og á jarðfræðikortinu aftast í skýrslunni hefur líkleg lega öskjubrotsins verið dregin upp. Brotin sjálf hafa þó ekki fundist í mörkinni og lega þeirra því mjög óvissu. Þessar hugmyndir um öskju hafa ekki verið settar fram áður m y.s. 500 Botnhæð Tinnárlíparíts Tinnárdalur Tinnárdals botn Goðdaladalur Giljar Skatastaðafjall gegnt Tinnárdal m Mynd 6. Hæð á undirlagi Skatalíparíts í þversniði milli Goðdaladals í vestri og Tinnárdalsbotns í austri. Jarðlagahallinn langsum eftir sniðinu er tæp 1. Hann er sýndur með brotinni línu. Botnhæðin undir Skatagúlnum er m lægri en jarðlagahallinn gefur tilefni til en það er vísbending um öskjubrot eða sig undan fargi gúlsins. Tinnárandesít (ti5). Í kjölfar hins mikla goss sem myndaði Skatalíparítið hófst gosskeið í Tinnáreldstöðinni sem einkenndist af ísúrri eldvirkni. Þá runnu nokkur lög úr þykkum, ísúrum hraunum og raunar súrum hraunum einnig. Þessi hraun koma fram í Sandafjalli, við Hjálmarsselslæk, inn á Hvítárdölum, í Vesturdal og við Djúpagilsvötn uppi á fjallinu milli Austur og Vesturdals. 19

21 A B Mynd 7. Jarðlagasnið A B þvert yfir Skatagúlinn frá Goðdaladal í vestri, um Vesturdal og Austurdal og yfir í Þverfjall milli Tinnárdals og Ábæjardals í austri. Áætluð lega öskjubrota er sýnd með brotinni línu. Jarðlagahallinn (sýndarhalli) er tæp 1. Staðsetning sniðs sést á mynd 5. Tinnárþóleiít (ti6). Stafli þunnra þóleiíthrauna leggst upp að og ofan á súru og ísúru Tinnárlögin. Hann er um 160 m þykkur þar sem hann er þykkastur en það er í Tinnárdal. Þar sem súra bergið er fyrirferðarmest hverfur þóleiítið út. Efra borð þóleiítstaflans, og þar með Tinnársyrpunnar allrar, markast af segulskiptum úr öfugu í rétt. Þóleiítstaflinn mun hafa hlaðist hratt upp því yfirborð hraunanna er lítt veðrað og lítið er um setlög innan hans. 2.6 Nýjabæjarsyrpa (nb) Nýjabæjarsyrpa þekur stór svæði efst í fjöllum beggja vegna Austurdals en hverfur í botn hans við mynni Fossárdals. Segulmögnunin er rétt. Efst í Merkigilsfjalli eru þykk, fersk, gráleit, dreifdílótt basalthraun sem minna mest á grágrýti (nb0). Innar með Austurdal hverfa þessi hraun en þar ber meira á þunnlögóttu þóleiíti, Nýjabæjarþóleiíti (nb1), sem sker sig ekki frá Tinnárþóleiíti í öðru en segulstefnunni. Bergfræðilega er þetta sama einingin. Í Vesturdal fléttast þunn móbergslög inn í þessa syrpu. Þau eru líklega mynduð við eldvirkni í vatnsríku umhverfi og hraunrennsli um votlendi. Í lok Nýjabæjarskeiðsins hlóðst upp stafli sem einkennist af súrum og ísúrum lögum, Nýjabæjarandesíti (nb2) og Nýjabæjarlíparíti eða dasíti (nb3). Þóleiíthraun eru þar einnig inni á milli. Staflinn er allt að 180 m þykkur. Þetta berg kemur fyrst fram efst í fjöllunum innan Tinnárdals og er í öllum sniðum í Hvítárdölum, Afréttarfjalli og í utanverðum Fossárdal en hverfur sjónum innar. Það sést einnig á innanverðu Skatastaðafjalli vestan Austari Jökulsár. Við innanverðan Vesturdal, einkum við Fossá, ber mikið á líparítinu og þar er mikið um keiluganga. Nýjabæjarandesít og líparít markar síðustu ummerki Tinnáreldstöðvarinnar við Austurdal. Miðja eldstöðvarinnar virðist með tímanum hafa færst til suðurs. Súra eldvirknin byrjar við Ábæ, flyst síðan yfir í Skatastaðafjall og endar við Fossá í Vesturdal. 20

22 2.7 Skagafjarðarmislægið Mislægi nefnist það þegar jarðlag eða jarðlagasyrpa leggst mislægt ofan á þann jarðlagastafla sem fyrir er. Dæmi um slíkt er þegar stöðuvatn á gömlum berggrunni með hallandi lögum fyllist af vatnaseti. Þar myndast setlagasyrpa með láréttri lagskiptingu mislægt ofan á hinum gamla, hallandi grunni. Það sama má segja þegar eldvirkni hefst á gömlum berggrunni þar sem roföflin hafa um langan aldur mótað landslagið. Dæmi um slíkt er t.d. Grábrókarhraun í Norðurárdal. Mislægi af þessum toga er í Skagafirði. Jarðlögin neðan mislægisins eru mynduð í aðalgosbeltum landsins. Elsta bergið, þ.e. Sólheimasyrpan og Merkidalssyrpan, í fornu gosbelti sem lá á Míósen norður um Vatnsnes í Húnaþingi og norður í Húnaflóa. Þessi lög mynda meginhluta Tröllaskaga. Fyrir 6 7 milljónum ára varð umbylting í jarðsögu svæðisins þegar gamla gosbeltið kulnaði og núverandi Norðurgosbelti varð virkt. Þá myndaðist yngri hluti tertíerstaflans, þ.e. Ábæjar, Tinnár og Nýjabæjarsyrpurnar. Þegar þessari eldvirkni lauk varð langt goshlé á svæðinu og dalir Skagafjarðar grófust í jarðlagastaflann. Fyrir um tveimur milljónum ára hófst eldvirkni á ný. Hraun runnu ofan í hina fornu dali og fylltu suma þeirra eða hálffylltu. Sums staðar hlóðust upp móbergsfjöll. Þarna á milli er Skagafjarðarmislægið. Jakob H. Líndal (1964) benti fyrstur á mislægið í berglagastaflanum við Austurdal og víðar í Skagafjarðardölum. Síðan hafa ýmsir jarðfræðingar ritað lítillega um það s.s. Trausti Einarsson (1959, 1962), Everts (1975) og Haraldur Sigurðsson o.fl. (1978) en mesta umfjöllunin er í PhD ritgerð Árna Hjartasonar frá C D Mynd 8. Mjög einfaldað þversnið C D yfir Vesturdal (við Bjarnastaðahlíð), Hlíðarfjall og Austurdal. Myndin sýnir leifar af dalfyllingu í Vesturdal sem að hálfu leyti hefur rofist burtu á ný. Staðsetning sniðs sést á mynd Mislægissetið Þykkt setlag fylgir Skagafjarðarmislæginu víðast hvar og skilur að eldri og yngri jarðmyndanir. Undir mislæginu eru setlögin í jarðlagastaflanum fremur fíngerð og virðast mynduð í hlýju loftslagi við hæglátar aðstæður. Ofan þess eru setlögin grófgerðari og virðast mynduð í kaldara loftslagi og við orkuríkar aðstæður. Jökulbergslög 21

23 eru algeng. Ljóst er að aldursmunur bergs ofan og neðan mislægisins er mestur niðri í Skagafjarðarhéraði, þar sem hann skiptir milljónum ára, en minnkar er inn dregur til dala og hálendis. Mislægissetið er auðsætt í hlíðum Vesturdals, einkum í Goðdalafjalli og Hlíðarfjalli. Í Austurdal er það ekki eins auðsætt. Það gengur í gegnum Hlíðarfjall en sést þó nánast hvergi þeim megin því laus jarðlög og gróður hylja það. Hins vegar sést það vel báðum megin við Tinnárdal en þar hefur orðið eldgos í dalnum þannig að kvartert hraun, 1 2 milljóna ára, liggur þar ofan á þykkum setlagabunka. Það er mjög misþykkt frá einum stað til annars en nær 90 m þar sem það er þykkast. Setlag kemur einnig fram í Giljamúla og við Keldudal. Innar er lega mislægisins óviss en segja má að hefð sé komin á að tengja það setlögunum við Geldingsárósa (Árni Hjartarson, 2003). Mislægissetið myndar mikla og grófgerða fyllu í Tungusveitinni milli Steinsstaða og Laugardals. Hinir sérkennilegu stapar í grennd við bæinn Stapa eru t.d. hluti af því. Mesta setþykktin á þessum slóðum er nálægt 200 m. Setið er vel lagskipt og allsundurleitt að innri gerð. Sums staðar er sandsteinn og smágert völuberg. Annars staðar eru mun grófgerðari lög með ávöluðum hnullungum sem eru allt að 100 cm í þvermál. Í setlagastaflanum finnst a.m.k. á einum stað jökulbergslag með grettistökum allt að 220 cm í langás. Líklegt er að þetta set myndi einnig grunninn undir hinum víðlendu móa og mýrasvæðum upp af Villinganesi. Þar sést þó hvergi í berggrunninn. 2.9 Kvarteri staflinn Í Austurdal eru á nokkrum stöðum leifar af hraunlögum sem eru greinilega mun yngri en meginhluti hraunastaflans. Hraun þessi liggja mislægt á eldri jarðlögum og hafa orðið til eftir að núverandi dalakerfi var farið að myndast. Þau virðast ýmist hafa runnið eftir dölunum innan frá hálendinu eða komið upp í þeim. Kunnasta hraunleifin af þessum toga er í Tinnárhnjúk við utanvert mynni Tinnárdals (mynd 7). Í jarðfræðiskrifum hefur jarðmyndunin verið nefnd Austurdalseldstöðin (Austurdalur Pleistocene Volcano, ep5) (Árni Hjartarson, 2003). Hraunið er stakdílótt og áberandi stuðlað. Botn þess yst er í m y.s. Samkvæmt korti nær það upp yfir 600 m svo þarna er það a.m.k. 80 m þykkt. Hraunið er komið upp á staðnum. Fæðigangur þess hlykkjast upp hlíðina í Tinnárdalsmynni, 2 4 m að þykkt. Þegar kemur upp í setlagið þykknar hann og lárétt stuðlunin tekur að snúast í lóðrétta stuðla, sveipi og rósir. Það er sjaldgæft að sjá hraun tengjast göngum sínum og þversniðið í jarðlögin fyrir ofan Tinnársel er bæði einstakt og hrífandi. Ungu myndunina má rekja inn fyrir Tinnárdal. Þar er dálítil klettahnúta úr þessu bergi sem hvílir á setlagi. Austurdalseldstöðin hefur ekki verið aldursgreind en er álitin vera 1 2 milljóna ára. Segulstefnan er öfug (R). Innar í Austurdal verður vart við ungleg hraun á nokkrum stöðum. Í 690 m y.s. í Hvítármúla er ferskt, grófkorna grágrýti, m þykkt. Framhald þessara laga sést í brúninni utan Ytri Hvítár. Efst í Keldudalsmúla eru svipuð jarðlög, þykkt, gróft jökulsárset og beltað grágrýtishraun þar ofan á. Ljóst er að á þessu eldgosaskeiði hafa hraun komið upp í Austurdal og breiðst um hann allan en náðu aldrei að fylla hann. 22

24 Hlíðarfjall, á dalamótum Austur og Vesturdals, er að hálfu hlaðið upp af kvarterum jarðmyndunum. Gamla berggrunninum í neðri hluta fjallsins hallar niður í átt að Vesturdal. Þar er mislægið neðarlega í hlíð en Austurdalsmegin er það hátt í hlíð. Kvarteri hraunastaflinn er að mestu úr ólivínbasalti og dílabasalti en á milli hrauna eru þykk setlög. Aldur neðstu hrauna er um 1,5 milljónir ára (tafla 4). Í Vesturdal er kvartera gosbergið mun fyrirferðarmeira en í Austurdal og svo er að sjá sem hann hafi fyllst upp á barma af hinum ungu gosmyndunum. Hér verður ekki fjallað sérstaklega um þessar myndanir. 3 Jarðlagahalli og höggun 3.1 Halli Jarðlagahallinn á rannsóknarsvæðinu er nokkuð breytilegur. Almennt er hann þó suðlægur en leikur á bilinu SSA til SSV frá einum stað til annars. Í Norðurárdal er hann 5 6 til suðurs neðst í hlíðum. Halli í gljúfrunum frá Villiganesi og inn að brúnni við Skatastaði er til SSA. Hjá Villinganesi er hann 4, við ármótin 8 10 og inn við Gilsbakka er hallinn kominn í 14 og virðist svo haldast á bilinu inn fyrir brú (Björn Jóhann Björnsson, 1975). Í Ábæjargili mælist hallinn 10 til suðausturs. Í Tinnárdalsmynni verður vart við hallaóreglu. Yst mælist hallinn 8 9 til suðvesturs en stuttu innar er hallinn 10 til gagnstæðrar áttar. Jarðlagauppbyggingin er nokkuð óregluleg á þessum slóðum, ljós gjóska, súr hraun og steinrunnar skriður, sem tilheyra Skatalíparíti, mynda þykkildi í staflanum. Staðbundinn halli allt að 20 hefur fundist. Hallaóreglan tengist líklega brotum og öskjusigi í tengslum við Skatagúlinn í Skatastaðafjalli. Innan við gúlinn í Skatastaðafjalli, í fjallinu gegnt Hvítá, mældu Ingibjörg Kaldal og Skúli Víkingsson (1978) 7,5 halla til suðvesturs. Hallinn við botn Skatagúlsins er 5 6 til suðurs eða suðsuðvesturs ef miðað er við jarðfræðikortið. Ef miðað er við botn gjóskulagsins, sem víðast er á hæðarbilinu m y.s., og hallinn reiknaður fyrir allt svæðið þar sem til þess sést er hallinn mun minni eins og vænta má eða 3,2 til suðurs. Þetta er meðalhalli lagsins. Innar á Austurdal, á svæðinu frá Fossárdal og suður að Eyfirðingavaði, er hallinn um 4 til S og SA. Í utanverðum Vesturdal er hallinn svipaður og í Austurdalnum, er t.d í gljúfrinu milli Tunguháls og Hverhóla. Hallinn minnkar þegar ofar dregur í fjallahlíðar og er 2 3 til S SSA efst í fjöllum. Í Merkigilsfjalli er hann t.d. um 3 til SSA. Halli kvarteru jarðmyndananna ofan við mislægið er minni og jafnari en í eldri staflanum. Í utanverðum Vesturdal er hann á bilinu 2 4 til suðurs. 23

25 3.2 Brotalamir Sprungur og misgengi í Skagafjarðardölum falla gróft séð í þrjá hópa. Tertíerbrot, kvarterbrot og brot sem tengjast sprungusveimi frá Hofsjökli. Tertíeru brotin eru óvirk og þar eru sprungur þéttar af sprungufyllingum. Veðrun og rof hefur máð ummerki þeirra í landslaginu svo að oft er erfitt að greina þau úr fjarlægð eða af loftmyndum. Víða eru þau líka horfin undir kvartera jarðlagastaflann svo sem í Hlíðarfjalli, Goðdalafjalli og Tungusveit. Við innanverðan Austurdal bætist brotastefna sem liggur nálægt A V við sprungurósina. Kvarteru brotin eru víða áberandi í landslagi og hafa skorið sig upp í gegnum allan staflann. Þau eiga rætur að rekja til Skagafjarðargosbeltisins og gliðnunar sem varð er það myndaðist. Þótt þessi eldvirkni hafi verið í hámarki fyrir meira en milljón árum og og sé nú nánast kulnuð eiga brotahreyfingar sér enn stað og víða eru virk misgengi. Á háfjöllum koma fram áberandi misgengisstallar, t.d. á Elliða og Hlíðarfjalli og handan Austurdals á Merkigilsfjalli og fjallinu norðan við Bakkadal og út á Tyrfingsstaðabungu. Þessi misgengjasveimur heldur síðan áfram til norðnorðausturs í Blönduhlíðarfjöllum. Í dölunum hefur rof afmáð þessa stalla. Sprungur eru víða lekar, jarðhitinn í Skagafirði tengist þeim og víða má einnig sjá kaldar lindir í tengslum við þær. Sprungur og misgengi hafa flest stefnu á bilinu NNV NNA þótt víða séu frávik. Sprungusveimur Hofsjökuls er ráðandi í landslagi á hálendinu norðan jökulsins og teygir sig niður með Vestari Jökulsá allt niður í Vesturdal. Sprungustefnan er nokkuð eindregin á bilinu N NNV. Þessi misgengi eru ung og lek og víða má sjá kaldar lindir sem tengjast þeim. Ingibjörg Kaldal og Skúli Víkingsson hafa kortlagt þau (Elsa G. Vilmundardóttir o.fl., 1997). Ágúst Guðmundsson hefur gert allítarlega athugun á höggun berggrunns í Skagafirði, utan frá Kolbeinsdal og inn að Merkigili. Kort hans og sprungurósir eru í skýrslu Rögnu Karlsdóttur o.fl. (1991). 4 Berggangar og innskot Berggangar hafa verið kortlagðir allnákvæmlega við Héraðsvötn upp að ármótum og síðan í farvegi Jökulsár eystri inn fyrir brúna hjá Skatastöðum. Þar ofan við eru opnur við ána strjálar og þekking á göngum gloppótt. Frá Norðurá og inn að Villinganesi eru gangar fremur strjálir. Þéttleikinn 3 gangar/km. Hjá vinkilbeygjunni innan og neðan við Villinganes eykst hlutur þeirra mjög. Þaðan og upp í kjaft Merkigils er gangaþéttleikinn 13 gangar/km. Frá Merkigili og inn að brú er aftur minna um ganga eða 5 gangar/km. Tafla 3 sýnir þetta nánar. Þegar taflan er skoðuð verður að hafa í huga hve athugunarbilin eru mislöng. Mesti gangaþéttleikinn á svæðinu er í Ábæjargljúfri þar sem hann er 18 gangar/km (en þar er athugunarbilið einungis 500 m). 24

26 Tafla 3. Berggangar, fjöldi og þéttleiki. Svæði Fjöldi Bil km Þéttleiki, gangar/km Hlutfall Norðurá Villinganes 17 6,0 3 0,85 Villinganes Ármót 16 1,5 10 3,2 Ármót Merkigil 64 4,7 14 4,0 Merkigil Brú 31 5,9 5 1,6 Ábæjargljúfur 9 0,5 18 4,4 Algengasta gangastefnan er á bilinu NNA NA. Á stöku stað finnast gangar með stefnu til NNV þ.e. með svipaða stefnu og er ríkjandi í hinu unga kvartera brotakerfi svæðisins. Hugsanlega eru þetta ungir gangar og tengdir Skagafjarðargosbeltinu. Flestir eru gangarnir 1 5 m á þykkt. Þykkari gangar eru sjaldgæfir. Þykkasti gangurinn er í gljúfri Vestari Jökulsár sunnan við Tunguhálslaugar. Hann er að vísu allmisþykkur en þar sem mest er nær hann 18 m. Yfirleitt er ekki hægt að rekja ganga langar leiðir með neinni vissu. Það er frekast þegar þeir liggja langsum eftir giljum og gljúfrum. Dæmi um slíkt er einmitt þykki gangurinn innan við Tunguhálslaugar sem liggur þar í gljúfrinu á um kílómetra kafla. Lengsti gangurinn á kortinu er sá sem liggur eftir Merkigili og Bæjargili á Bústöðum. Hann má rekja um þriggja km leið. 25

27 Mynd 9. Þykkur berggangur við jarðhitann hjá Tunguhálsi. Gangurinn er 10 m breiður þar sem mest er. Staflinn í kringum Tinnáreldstöðina er ekki verulega djúpt rofinn. Innskot sem ætla má að tengist Tinnáreldstöð eru því ekki áberandi. Hugsanlegt er að dasítbergið við Keldudal sé grunnstætt innskot og ef svo er er það langstærsta innskotið á svæðinu. Í Giljadal er lítið innskot eða þykkur berggangur úr fínkorna þóleiíti. Keilugangar sem tengjast yngsta hluta eldstöðvarinnar sjást við Fossá í Vesturdal og í grennd við Hraunþúfuklaustur. Þeir hafa lítið verið rannsakaðir en gætu bent til öskjusigs á þessum slóðum. 26

28 5 Aldur jarðlaga Kristján Sæmundsson o. fl. (1980) birtu margar K/Ar greiningar frá Tröllaskaga, þeirra á meðal fimm greiningar af bergsýnum efst úr Sólheimafjalli (PF sniðið). Þar fæst vísbending um aldur á skilum þeirra jarðlagasyrpna sem hér eru nefndar Sólheima og Merkidalssyrpur. Gott innra samræmi er milli greininganna og samkvæmt þeim eru skilin 9,1 milljóna ára. Leó Kristjánsson o.fl. (2006) telja líklegt að rétt segulmagnaði staflinn sem þar er ofan á hafi hlaðist upp á segulmundinni C4an en samkvæmt nýjum segulkvarða frá Ogg og Smith (2004) gerðist það á tímabilinu 9,1 8,8 milljónir ára. Bólusetuð er lítið eitt eldra, líklega um 9,3 milljóna ára. Árni Hjartarson (2005) telur að Tinnáreldstöðin hafi verið virk fyrir 5 6 milljónum ára. Niðurstöður Ar/Ar greininga á bergi báðum megin við Skagafjarðarmislægið sýna að það markar langa eyðu í jarðlagastaflanum. Í Hlíðarfjalli og Goðdalafjalli eru hraunlögin yfir mislæginu um 1,5 milljóna ára en neðan við það er rúmlega 9 milljóna ára jarðlagastafli. Þarna spannar mislægið því 7,5 milljónir ára. Mynd 10. Aldursgreiningar í Skagafjarðardölum. Rauðar stjörnur sýna hvar hefur verið aldursgreint. 27

29 Tafla Ar/ 39 Ar-aldursgreiningar í Skagafjarðardölum 40 Ar/ 39 Ar aldur M.ár ± 1σ Vesturdalur, Djúpagil innra, 386 m. Yfir mislæginu Vesturdalur, Hlídarfjall, 335 m. Yfir mislæginu Goðdalakista, the topmost lava, 585 m. Yfir mislæginu Austurdalur, near Geldingsá, 600 m. Undir mislæginu Austurdalur, near Geldingsá, 620 m. Below the unconformity Austurdalur, near Geldingsá, 660 m. Yfir mislæginu Skati dome, Tinnárdalur, 650 m. Undir mislæginu R ± R ± R ± N ± N ± R ± R ± Nr. Staður (m y.s.) Hnit K 2 O % Polarity Sólheimafjall PF 48 N 8.88 ± 0.12 Sólheimafjall PF 43 N 8.72 ± Sólheimafjall PF 39 A 9.04 ± Sólheimafjall PF 36 A 9.12 ± Sólheimafjall PF 34 R 9.16 ±

30 6 Vatnafar Nokkuð hefur verið fjallað um vatnafar á svæðinu allt sunnan frá Hofsjökli og norður í Skagafjarðardali (Árni Hjartarson o.fl., 1998; Árni Hjartarson og Þórólfur H. Hafstað, 2002; Bjarni Kristinsson, 1996). Berggrunnurinn er almennt þéttur. Kaldar lindir sem upptök eiga í berggrunni eru þó hér og hvar en þær tengjast oftast opnum og vatnsgengum sprungum og brotakerfum. Vatnshitinn er á bilinu 2 4 C. Efstu lindir Hölknár eru í 750 m hæð 3,5 km norður af Grána. Upptakakvíslar árinnar eru tvær og við hvora þeirra spretta fram l/s. Kvíslarnar koma saman 800 m neðan lindanna og bæta í sig vatni á leiðinni einkum neðan kvíslamótanna. Vatnsmagnið skammt neðan kvíslamóta virðist yfirleitt vera um 1000 l/s. Mestu lindir í Skagafjarðardölum eru í Fossárdal á Nýjabæjarfjalli. Fossá er meðal stærri lindáa sem eiga upptök sín utan hraunasvæða og sennilega stærsta lindá á Íslandi sem kemur úr tertíeru bergi. Aðallindirnar eru ofan ármótanna þar sem dalurinn greinist í tvær álmur. Ármótin eru í um 660 m y.s. Efstu stöðugu lindir eru hins vegar í mys. Lindavatnið, sem þar fossar fram er 3 4 m³/s að jafnaði. Geldingaskarð er ekki skarð heldur lítill afdalur á Austurdal. Geldingaskarðsá á upptök sín í lindasvæði á dalnum. Það er í dalbotninum í m y.s. og er tæpir 100 m að lengd. Lindirnar koma flestar úr norðurhlíðinni. Vatnsmagnið var l/s. Í Tinnárdal eru nokkrar áberandi lindir í norðurhlíðunum í m hæð. Engin þeirra nær þó 50 l/s. Lindarennslið samtals er innan við 100 l/s. Stærstu lindirnar tengjast unglegum misgengjum. Í Merkigilsfjalli eru einnig smálindir (3 4 l/s) í m hæð sem tengjast misgengjum. Niðri í dalnum og í árgljúfrunum hefur ekki orðið vart við slíkar lindir. Í Skatastaðafjalli koma upp lindir í neðst í líparítinu þar í hlíðinni. Þær eru allar innan við 5 l/s. Lindir í Vesturdal virðast flestar tengjast mislæginu í staflanum. Þær eru einkum vestan ár og eru mest áberandi í Reitum en svo nefnist hlíðin milli Fossár og Hrafnagils. Allmargir lækir koma upp í hlíðinni neðan við mislægið. Þótt mikið beri á lindunum í hlíðinni nær engin þeirra 10 l/s. Heildarrennslið gæti verið á bilinu l/s. Í vesturhlíðum Goðdaladals er dálítið lindarennsli og þar finnast lindir að stærðargráðunni l/s. Stærsta, þekkta lindin er við upptök Hæðalækjar, 70 l/s, 3,5 C. Innri hluti dalsins hefur lítið verið skoðaður. Þar er þó vitað um allstóra lindalæki, Ytriog Fremri Hraunlæk. Miðhlutará fellur í Jökulsá úr austri innst í Goðdaladal. Hún kemur úr lindum suður af Miðhlutarvatni og í Miðhlutardrögum. Lindirnar virðast tengjast brotum og misgengjum í berggrunni sem mikið er um á þessum slóðum. Í henni er vatnshæðarmælirinn Vhm 331. Meðallindavatnsrennsli í ánni á árabilinu er 2,0 2,5 m³/s. Nokkru norðar er Kvikindislækur. Efstu upptök hans eru í lindum í Ósabotnum. Rennslið þaðan er l/s. 29

31 7 Jarðhiti Jarðhiti er á nokkrum stöðum á svæðinu. Þekktur er staðurinn í gljúfrinu neðan við Bakkakot og Hverhóla í Vesturdal. Einnig eru laugar við Tunguháls og í gljúfrinu milli Keldulands og Stekkjarflata. Síðast en ekki síst er síðan jarðhiti mikill í Laugardal og þar í grennd. 7.1 Bakkakots og Hverhólalaugar Bakkakots og Hverhólalaugar eru heitustu og vatnsmestu laugarnar í inndölum Skagafjarðar. Þær eru í gljúfri Vestari Jökulsár niður af Bakkakoti og þótt þær séu báðum megin árinnar mynda þær samfellda laugalínu og verður því lýst hér í sama kafla. Mynd 11. Hverhólar og Bakkakot. Aðallaugarnar eru í árgljúfrinu milli bæjanna en einnig eru laugar neðan við beygjuna á ánni. Raunar eru laugar á tveimur stöðum við ána neðan við Hverhóla. Þarna er efri endi gljúfursins sem síðan nær óslitið niður að ármótunum og áfram allt niður fyrir Villinganes. Áin tekur sérkennilega og krappa, næstum 180 beygju á þessum stað. Nesið sem myndast í beygjunni nefnist Langanes. Neðan við það eru volgrur við ána. Þarna myndar þykk setfylla gilvegginn. Hún eru úr samanrunninni ármöl. Efsti hlutinn er frá ísaldarlokum og nútíma, neðri hlutinn er eldri. Volga vatnið seytlar fram á mörkum sets og berggrunns á m kafla. Sprungur sjást ekki enda kemur vatnið fram með láréttu aðrennsli á lagamótum. Hiti 37,3 C, rennsli 3 4 l/s (mælt ). 30

32 Mynd 12. Jarðhitasvæðið í gljúfri Jökulsá vestari hjá Bakkakoti. Handan árinnar sjást laugar í landi Hverhóla. Mynd 13. Sprungin og samanbökuð völubergshella við Bakkakotslaugar. Vatnshitinn er 65 C. Sprungustefnan er N

33 Efri laugarnar eru m ofar og handan við Langanesið. Þar kemur vatnið einnig fram á mörkum setfyllu og berggrunns í um 1 m hæð yfir vatnsborði árinnar. Þar sést það koma úr opnum sprungum með stefnu í N Mesti hitinn er 64,2 C og rennslið hefur verið talið l/s (Hrefna Kristmannsdóttir o.fl., 1984). Bakkakotslaugarnar eru handan árinnar í framhaldi af Hverhólalaugunum. Þar nær setfyllan niður fyrir vatnsborð árinnar svo berggrunnurinn sést ekki. Setið er hart, samanbakað og sprungið. Heita vatnið vellur upp um sprungurnar nálægt vatnsborði árinnar á um 200 m löngum kafla. Stefna svæðisins í heild er N324 en einstakar sprungur eru á bilinu N Hæsti hiti er 65,5 C, rennslið hefur verið áætlað 36 l/s (Hrefna Kristmannsdóttir o.fl., 1984). Engin nýting er á þessum jarðhita annar en sá að bátafólk hrærir sér gjarnan kakó úr laugavatninu er það siglir hjá. Í sóknarlýsingu frá 1840 er sagt að laugarnar hafi verið notaðar til þófs og þvotta. 7.2 Tunguhálslaugar Laugarnar í Tunguhálsi eru við Laugarhöfða sem er lágur höfði við árgljúfrið sem liggur í hálfhringlaga sveig austan hans. Að sunnan afmarkast höfðinn af allt að 10 m þykkum berggangi (mynd 9) sem þarna sker gljúfrið með ANA stefnu. Annar berggangur og þykkari (16 18 m), sem liggur langsum eftir gljúfrinu á kafla með stefnu til NNV, sker fyrrnefnda ganginn á höfðanum. Syðri Tunguhálslaug er í lækjardragi rétt norðan við ganginn skammt upp af gljúfrinu. Þarna eru nokkur augu, það heitasta 34,5 C. Þaðan rennur vatn niður með ganginum um skriðu niður að ánni. Smá laugarvætlur koma einnig upp fast við bergganginn og úr honum sjálfum. Vatnið þaðan rennur yfir ganginn og niður með honum að sunnan. Rennsli samtals 3 4 l/s. Að norðan markast Laugahöfði af mýrarsundi sem nefnist Laugamýri og Laugarlækjargili (ytra). Um það féll Laugarlækurinn frá Ytri Tunguhálslaug sem var efst í gildraginu. Nú hefur land verið ræst fram og þurrkað á þessum slóðum og laugaaugun eru í framræsluskurðunum. Mesti hiti er 33,5 C. Rennsli 3 4 l/s. Gegnt Tunguhálslaugum handan Jökulsár er jarðhitavottur sem ekki hefur verið kannaður. Engin nýting er á Tunguhálslaugum en upp úr aldamótunum 1900 var hlaðið fyrir lækinn frá ytri lauginni og útbúin sundlaug. Hennar sér lítil merki í dag. 32

34 Mynd 14. Laugarhöfði og Tunguhálslaugar. 7.3 Kelduland Stekkjarflatir Laugar eru í Grjótárgili á merkjum Keldulands og Stekkjarflata. Gilið er við ármót Austari og Vestari Jökulsár. Basaltgangur liggur upp gilið og raunar má rekja ganginn yfir Jökulsána um Sporðinn milli ánna og áfram yfir Vestari Jökulsá. Stefna hans er til NA. Laugarnar koma flestar upp við ganginn sunnan eða suðaustantil í gilinu á hátt í 100 m löngum kafla. Hlaðin laug, Keldulandslaug, er innarlega austast í gilinu og er hitinn þar um C. Rennslið er áætlað 5 10 l/s. Volgrur eru beggja vegna aðallaugarinnar og eftir öllu gilinu beggja vegna gangsins. Neðst í gilinu er allmikið streymi upp úr sprunginni klöpp. Keldulandslaug hefur verið notuð til þvotta frá ómunatíð. Hennar er getið í Skarðsárannál vegna slyss árið Hljóp uppstíflað vatn yfir tvær konur og einn pilt við Keldulandslaug í Skagafirði. Dó önnur konan og pilturinn, önnur fannst lifandi illa til reika. Hér er e.t.v. lýst fyrsta stífluslysi Íslandssögunnar en raunar er ekki víst að um manngerða stíflu hafi verið að ræða, hugsanlega var þetta snjóstífla. Engin merki sjást nú um hina fornu þvottalaug en baðpollur er í gilinu. 33

35 Mynd 15. Grjótárgil á merkjum Keldulands og Stekkjarflata við ármót Austari og Vestari Jökulsár. Berggangur liggur yfir ána ug upp gilið. Laugarnar í gilinu virðast tengjast honum. 7.4 Laugardalur Litlidalur Í Laugardal er stór hóll suður frá bænum sem nefnist Laugarhóll. Þar eru tvær laugar. Austan undir hólnum er Austari Laug en Vestari Laug norðvestan í honum. Hleðslur voru fyrrum við Austari Laug sem nú eru hrundar. Þar var þveginn ull og þvottur. Steypt þró er við Vestari Laug og úr henni var tekið vatn í bæinn. Hún var 41 C og rennslið einungis 0,1 l/s. Borað var eftir vatni þar rétt hjá Holan var 127 m djúp og þaðan fást 0,5 l/s af 50,4 C vatni sem leitt er í bæinn. Um 300 m austan bæjar og nær Héraðsvötnum er önnur laug. Gamlar hleðslur eru í kringum hana. Hiti 29,6 C, rennsli 0,1 l/s. Um 50 m suðvestar er auga sem mælist um 24 C. Litladalslaug er skammt suðvestur af bænum. Hún var áður um 40 C en kólnaði eftir Skagafjarðarskjálftann 1963 og er nú 29,7 C. Smáaugu eru þarna skammt frá á línu til NV. Samanlagt rennsli er 0,55 l/s. Þurr borhola er þar við aðallaugina. Um 300 m austsuðaustur af Litladal er örlítill jarðhitavottur í uppsprettuauga, 8,4 C og 0,06 l/s. 34