Eiga gerlar þátt í ummyndun basaltgjóskunnar í Surtsey?

BÚVÍSINDI ICEL. AGR. SCI. 1, 1996: 273 289 Eiga gerlar þátt í ummyndun basaltgjóskunnar í Surtsey? SVEINN P. JAKOBSSON Náttúrufræðistofnun Íslands, Hlemmi 3, 15 Reykjavík YFIRLIT Upphaf Surtseyjarelda einkenndist af sprengigosum og mikið af basaltgjósku myndaðist. Meginuppistaða gjóskunnar var basaltgler sem fljótlega tók að ummyndast af völdum jarðhita. Í september 1969 varð fyrst vart við móberg á yfirborði eyjarinnar. Síðan hefur verið fylgst reglubundið með þróun móbergssvæðisins. Árið 1979 var boruð rannsóknarhola í suðausturjaðri jarðhitasvæðisins, m.a. til að athuga við hvaða aðstæður móberg myndaðist undir yfirborði. Efnasamsetning móbergsins var fyrst könnuð 1981. Þá kom í ljós að veruleg efnahvörf höfðu orðið á basaltglerinu á míkró- og míllímetrakvarða við breytinguna yfir í palagónít. Þessi ummyndun var aðallega fall af hita, en berghitinn var að jafnaði allt að 1 C ofan sjávar, en allt að 145 C samkvæmt mælingum í borholunni. Þrjár aðalgerðir palagóníts fundust, dökkrautt gelpalagónít, brúnleitt fíbrópalagónít og grænt fíbrópalagónít, hver gerð með sín efnafræðilegu einkenni. Næst voru gerðar ítarlegar athuganir á móberginu 1994 1995. Skoðun á sömu sýnum og greind voru 1981 leiddi óvænt í ljós að palagónítið hafði breyst miðað við lýsinguna 1981. Litur rauða og brúna palagónítisins hafði dökknað í bergþynnunum og það sem meira er um vert, efnasamsetning palagónítisins hafði víða breyst verulega frá 1981. Styrkur MgO virðist hafa aukist í öllum gerðum palagóníts og Al 2 virðist t.d. einnig hafa aukist í sýnum sem ummyndast hafa við tiltölulegan lágan hita. Allt bendir til þess að verulegur flutningur efna á míkrómetrakvarða hafi orðið í þessum sýnum þar sem þau voru varðveitt í geymslum árin 1981 1994. Ummerki eftir gerla hafa með sæmilegri vissu fundist víða í móbergssýnum frá Surstey. Ekkert bendir þó til þess að gerlar hafi átt þátt í ummyndun basaltglersins í upphafi, líkt og nýlega hefur verið haldið fram. Það er heldur ekki líklegt að gerlar hafi komið af stað þeim efnaflutningi sem orðið hefur í sýnunum eftir að þeim var safnað. Hins vegar eru sterkar vísbendingar fyrir því að gerlar hafi komið til leiks eftir að meginummyndunarskeið móbergsins var afstaðið og valdið staðbundinni, en smávægilegri, upplausn glersins. SUMMARY Are bacteria partly responsible for the alteration of the hyaloclastite in Surtsey? The first phase of the Surtsey eruptions 1963 1967 was characterized by phreatic explosions and a pile of basaltic hyaloclastite was formed. The main constituent of the hyaloclastite was basaltic glass, i.e. sideromelane. Shortly after a mild hydrothermal field was established in the hyaloclastite it started to alter to palagonite tuff. In September 1969 palagonite tuff was visible at the surface. Since then the tuff area has been inspected regularly. In 1979 a research core hole was drilled in the southeast part of the hydrothermal area, i.a. to investigate the conditions for the alteration at depth. The chemical composition of tuff collected at the surface and from the drill core was investigated in 1981. It then appeared that considerable leaching of elements had occurred on the micro scale when sideromelane was transformed to palagonite. This alteration is primarily a function of temperature as the samples were altered at temperatures up to 1 C above sea level and up to 145 C below sea level. Three main types of palagonite were discovered, dark red gelpalagonite, brownish fibropalagonite and green fibropalagonite, each type having particular chemical characteristics. In 1994 1995 a detailed investigation

274 BÚVÍSINDI was again made on the same thin sections of the samples as in 1981. It emerged that the palagonite had changed in the thin sections since 1981. The red and brownish palagonite had become darker and more significantly the chemical composition of the palagonite had in many cases changed considerably since 1981. A higher content of MgO was generally measured in all types of palagonite and Al 2 also appeared to have increased in samples which had been altered at lower temperatures. This indicates that these elements had been mobile on the micro scale while the samples were stored in rock collections during 1981 1994. Signs of bacterial activity, cf. the results of Thorseth et al. (1992, 1995) and Furnes et al. (1996), where found in many tuff samples from Surtsey. There is, however, still no evidence for the involvement of bacteria during the main phase of alteration. It it also argued that the previously mentioned transfer of elements in the collected samples is hardly caused by bacteria. The present data from Surtsey are best explained if the bacteria are considered to have entered the samples after the main phase of alteration, both in nature in situ and in the rock samples after collection. The bacteria appear only to have caused a minor local alteration of the basaltic glass. Key words: hydrothermal alteration, bacterial activity, hyaloclastite, palagonite, Surtsey. INNGANGUR Í Surtsey hefur gefist gott tækifæri til að fylgjast með ummyndun basaltgjósku í móberg. Þessar rannsóknir hafa annars vegar byggst á reglubundnum athugunum í eynni, þar sem bergsýnum hefur verið safnað á ákveðnum stöðum, jarðhiti mældur og útbreiðsla móbergsins kortlögð (Sveinn Jakobsson, 1972, 1978, 1995), hins vegar á gögnum úr rannsóknarholu sem boruð var 1979 langleiðina niður að gamla sjávarbotninum (Sveinn Jakobsson og Moore, 1986). Þessi rannsóknarhola var boruð í suðausturjaðri móbergssvæðisins, sbr. 1. mynd. Þótt nokkuð hafi þannig birst á prenti um móbergið í Surtsey er enn eftir að gera grein fyrir einum veigamesta þættinum við myndun móbergsins, en það eru efnahvörfin sem verða á basaltgleri gjóskunnar þegar það breytist í palagónít. Ástæðan fyrir þessum drætti er aðallega sú að þessi efnahvörf hafa reynst afar flókin. Þau eru mishröð og mismikið skolast af efnum úr glerinu við mismunandi hita. Með tímanum virðist síðan mismikið af efnum flytjast aftur úr grunnvatninu inn í palagónítið. Þá hafa smám saman komið fram sterkar vísbendingar um að ummyndunin haldi að einhverju leyti áfram í bergsýnunum eftir að þeim hefur verið safnað og komið fyrir í geymslum. Til að kóróna þetta allt hefur því svo nýlega verið haldið fram að gerlar geti átt þátt í myndun móbergs, m.a. í Surtsey (Thorseth o.fl., 1992, 1994). Ummyndunarsaga Surtseyjargjóskunnar er orðin ærið margbrotin og er ætlunin að gera ítarlega grein fyrir henni á öðrum vettvangi. Hér verður sagt stuttlega frá ummyndunarsögunni eins og hún horfir við nú og rætt hvaða þátt gerlar gætu hugsanlega átt í myndun móbergsins. UPPBYGGING SURTSEYJAR Upplýsingar úr gossögu Surtseyjar (Sigurður Þórarinsson, 1965, 1968), borholusniðið frá 1979 (Sveinn Jakobsson, 1987) og ýmis jarðeðlisfræðileg gögn veita ágæta innsýn í uppbyggingu eyjarinnar. Meginhluti sökkuls Surtseyjar er að líkindum misgróf gjóska og ekki eru neinar vísbendingar um að þar sé bólstraberg að finna, þótt því hafi verið haldið fram. Hraun runnu með hléum á tímabilinu frá apríl 1964 til júní 1967 úr sjö gosrásum. Af þessu leiðir að aðfærsluæðar hraungíga hafa kvíslast víða. Árið 1968 varð fyrst vart jarðhita í gjóskubunkanum í Surtsey og á næstu árum breiddist jarðhitasvæðið yfir nálega helming yfirborðs gjóskunnar. Allt bendir til þess að hitagjafinn sé aðfærsluæðar gíganna og innskot út frá þeim (Sveinn Jakobsson, 1978; Valgarður Stefánsson o.fl., 1985). Jarðhitakerfið í gjóskubunkanum hefur líklega byrjað að myndast í kjölfar hraungosanna í október 1966 janúar 1967 (Sveinn Jakobsson og Moore, 1986). Gera má ráð fyrir að ofan sjávar hafi ummyndunarhitinn verið um

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 275 Hraun Lava Móberg Tuff Gjóska Hyaloclastite Strandset Shore deposits Gígar og gossprungur Craters and craterrows 1. mynd. Jarðfræðikort af Surtsey. Útbreiðsla jarðmyndana er samkvæmt athugunum í ágúst 1993. Byggt á korti Landmælinga Íslands (1994). Figure 1. Geological map of Surtsey. The mapping was done in August 1993. Based on a map by The Icelandic Geodetic Survey (1994).

276 BÚVÍSINDI eða undir 1 C, nema nálægt yfirborði. Víða mældust töluverðar sveiflur á hita gufunnar á yfirborði og virtust þær aðallega vera samfara sveiflum í loftþrýstingi. Samkvæmt mælingum í borholunni fylgir hitinn neðan sjávar lengst af suðmarksferlinum og hefur að jafnaði náð allt að 145 C. Á 1. mynd er sýnd útbreiðsla jarðmyndana á yfirborði eyjarinnar eins og hún kom fyrir sjónir 1993 (sbr. Landmælingar Íslands, 1994; Sveinn Jakobsson, 1995). SURTSEYJARGJÓSKAN Gjóskan í Surtsey myndaðist við sprengigos í sjó frá miðjum nóvember 1963 til 4. apríl 1964, þegar heit bergbráðin (115 118 C) komst í snertingu við sjóinn (5 12 C). Gjóskan er yfirleitt fínlagskipt og kornastærðardreifing er mikil. Holrými óummyndaðra öskulaga á yfirborði er mjög mikið, eða um 47 5 rúmmálsprósent (Björn Oddsson, 1982). Undir yfirborði hefur gjóskan hins vegar að líkindum þéttst eitthvað undan þunga myndana ofan á áður en hún tók að ummyndast. Gjóskan er, líkt og hraunin sem mynduðust í Surtsey, alkalíólivínbasalt með mismikið af ólivín- og plagíoklasdílum. Samkvæmt mælingum á borkjarnanum frá 1979 er basaltgler að jafnaði nálægt 94 prósent rúmmáls bergsins (að frátöldu loftrými), basaltbergbrot 2,2%, ólivíndílar 2% og plagíóklasdílar 1,8%. Í yfirborðslögum er dílamagn meira og basatlgler þar oft 88 9 prósent rúmmáls. Litlar breytingar hafa orðið á samsetningu basaltglersins frá því að fyrsta gjóskan settist til á hafsbotni í nóvember 1963 þar til í apríl 1964. Það efni sem aðallega verður fyrir ummynduninni, þ.e. basaltglerið, er því allsstaðar nánast af sömu efnasamsetningu. Fyrstu ummerki ummyndunar gjóskunnar sáust í september 1969 og var það tæpum þremur árum eftir að jarðhitasvæðið myndaðist í gjóskubunkanum í Surtsey. Síðan hefur móbergssvæðið stækkað jafnt og þétt og 1994 var það orðið,21 km 2. Basaltgler sem ummyndast hefur við tiltölulegan lágan hita nefnist palagónít. Það skiptist í gelpalagónít sem er ísótrópt og því líklega enn að mestu glerfasi, og fíbrópalagónít sem er anísótrópt (tvíbrjótandi) og virðist aðallega samanstanda af leirsteindum. Efnasamsetning palagóníts er fjölbreytileg, sérstaklega fíbrópalagóníts. Heitið móberg er notað um ummyndaða, hýdróklastíska, basíska gjósku sem er samlímd. RANNSÓKNIR Á GJÓSKUNNI 197 OG 1981 Fyrstu efnagreiningarnar á ummyndaðri gjósku úr Surtsey voru gerðar 197 í Kaupmannahöfn (Sveinn Jakobsson, 1972). Þetta eru fimm örgreiningar á palagóníti í sýnum sem tekin voru í september og nóvember 1969. Yfirborð einstakra glerkorna hafði þá ummyndast í gelpalagónít af völdum vatnsgufu. Þótt efnagreiningar frá 197 séu ófullkomnar sýndu þær svo ekki varð um villst að við ummyndun á basaltglerinu í gelpalagónít hafði orðið veruleg útskolun ýmissa efna í þessum yfirborðssýnum. Næst voru gerðar efnagreiningar á móbergi úr Surtsey árið 1981 í kjölfar borunar rannsóknarholunnar 1979. Borkjarninn var athugaður sérstaklega, en auk þess yfirborðsýni við borstaðinn, en þar höfðu fyrstu móbergssýnin einmitt fundist 1969. Þessi bergsýni áttu þá um 12 ára ummyndunarsögu að baki. Efnagreiningar á berginu sýndu (Sveinn Jakobsson og Moore, 1986) að þegar sýni stærri en 5 1 cm3 voru skoðuð höfðu orðið sáralitlar breytingar á heildarsamsetningunni við ummyndunina, aðrar en þær að vatn hafði bæst við bergið og að tvígilt Fe hafði að hluta til oxast í þrígilt form. Örgreiningar á basaltgleri og palagóníti, sem gerðar voru í Kaliforníu 1981 (alls 71 talsins) og ekki hafa birst fram að þessu, sýndu hins vegar að verulegur flutningur efna hafði orðið á míkró- og millimetrakvarða, mismikill eftir hitastigi. Þær jónir sem losnuðu úr basaltglerinu við ummyndunina í þessum sýnum höfðu að verulegum hluta myndað holufyllingar og um leið átt þátt í að líma saman gjóskuna. Tíu nýmyndaðar steindir hafa þannig fundist í móberginu í Surtsey. Í

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 277 yfirborðssýnum ber mest á ópali og kalsíti, en í borkjarnanum eru analsím, phillipsít og tóbermórít algengust. Bæði gelpalagónít og fíbrópalagónít fundust 1981 í yfirborðssýnum, en í borkjarnanum aðeins fíbrópalagónít. Við þessa 12 ára ummyndun í Surtsey virðist þykkt palagóníthúðarinnar á glerkornunum fyrst og fremst vera fall af hita (Sveinn Jakobsson og Moore, 1986). Það er hugsanlegt að gelpalagónít myndist aðeins við tiltölulegan lágan hita, en breytist með tímanum í fíbrópalagónít. Gelpalagónítið afglerjast sennilega allt og leirsteindir taka að myndast í því, en við það breytist það í fíbrópalagónít. Sýni SU97 var athugað sérstaklega, en það sýni var tekið á yfirborði við borstað og hefur ummyndaðist við nálægt 85 C á árunum 1967 1979. Nokkrar niðurstöður efnagreininga á sýni SU97 sjást í 1. töflu. Greiningarnar voru þannig gerðar að rafeindageislinn sem örvar sýnið var hafður dreifður (1 µm) til að hindra uppgufun Na og ná betri meðaltalsgreiningu á hinu misleita efni. Það er áberandi að summa efnagreininga á palagóníti er oft býsna lág, einkum þegar gelpalagónít á í hlut. Oftast hefur verið talið að þetta stafi af ósléttu yfirborði gljásneiðarinnar vegna ófullkominnar slípunar palgónítisins, eða miklu innihaldi vatns og annarra reikulla efna. Thorseth o.fl. (1991) hafa hins vegar sýnt fram á að þetta getur að minnsta kosti að hluta til stafað af því hversu gropið palagónítið er, sbr. 3. mynd. Oftast er ekki ástæða til að óttast, að lágar summur efnagreininga á palagónítinu sem hér um ræðir séu vegna óslétts yfirborðs sýnisins. Það er m.a. vegna þess að mismunandi gerðir palagóníts gefa svipaðar summur við örgreiningar á mismunandi sýnum. Þótt engar haldbærar mælingar séu enn til um grop palagóníts í Surtsey þá er það reynsla höfundar þessa pistils af skoðun sýnanna í rafeindasmásjá og örgreini að því gropnara sem palagónítið er þeim mun lægri er summa efnagreiningarinnar. Á heildina litið virðist styrkur Ti, Fe og Mg hækka í palagónítinu miðað við basaltglerið, sbr. 1. töflu, en önnur efni lækka, 1. tafla. Niðurstöður örgreininga (þyngdar-%) árið 1981 á basaltgleri, gelpalagóníti og fíbrópalagóníti í sýni SU97. Hver efnagreining var gerð með 1 µm breiðum geisla. Hver dálkur er meðaltal 4 6 efnagreininga. Table 1. Results of microprobe analyses (weight %) for 1981 on basaltic glass, gelpalagonite and fibropalagonite in sample SU97. Each analysis was performed using a 1 µm defocused beam. Each column represents the mean of 4 6 chemical analyses. Basalt- Gelpala- Fíbró- Tegund gler gónít palagónít Type Sidero- Gelpala- Fibromelane gonite palagonite SiO 2 47,24 28,32 35,35 TiO 2 2,67 3,64 3,73 Al 2 16,72 3,15 6,73 FeO* 12,14 18,26 19,64 MnO,23,6,27 MgO 5,43, 4,43 CaO 9,97 9,17 6,16 Na 2,84,62,54 K 2 O,69,,3 P 2 O 5,63,,26 Summa Total 99,56 63,42 77,41 einkum Na, Al og Si. Það er þó erfitt að henda reiður á hvað þarna hefur gerst vegna þess að efnagreiningarnar eru í þyngdarprósentum, en við ummyndunina raskast hlutfall léttra og þungra efna, sbr. umræðuna í næst kafla. Örgreiningarnar á gjóskunni 1981 sýndu að á árunum 1967 1979 hafði orðið veruleg ummyndun á basaltglerinu innan jarðhitasvæðisins í Surtsey. Þrjár aðalgerðir palagóníts fundust í sýnunum. Dökkrautt gelpalagónít var aðeins að finna í sýnum sem höfðu ummyndast við 7 1 C á eða nálægt yfirborði, rauðbrúnt-brúnt fíbrópalagónít fannst í bergi sem ummyndast hafði við 55 145 C og grænt fíbrópalagónít einungis í bergi sem ummyndast hafði við 1 145 C. Hver gerð hefur ákveðin efnafræðileg einkenni þótt breytileiki sé talsverður. Þess má geta hér að heildarefnagreiningar á 11 borkjarnasýnum voru gerðar 1981, 1985

278 BÚVÍSINDI og 1988. Þær sýna ótvírætt að eftir að borkjarnasýnin voru tekin hafa þau tekið til sín mikið CO 2, töluverður hluti af tvígildu Fe hefur oxast miðað við fyrstu greininguna og sýnin hafa misst nokkuð af vatni. Þessar breytingar á sýnunum hafa orðið þar sem þau hafa verið varðveitt á venjulegan hátt í geymslum, en ekki er tóm til að ræða þetta frekar hér. RANNSÓKNIR Á GJÓSKUNNI 1994 Nýjar örgreiningar voru gerðar á Surtseyjarsýnunum sumarið 1994. Þetta áttu að vera greiningar til viðbótar greiningunum frá 1981, þar sem áhersla væri lögð á efnagreiningar á þversniðum af palagóníthúðinni. Sömu gljásneiðarnar voru notaðar og 1981. Þetta eru slípaðar, opnar bergþynnur límdar á glerplötu, eins og venjulega eru notaðar í örgreini. Þessar gljásneiðar höfðu legið óhreyfðar í skúffum á Náttúrufræðistofnun frá 1981. Nú brá hins vegar svo við að þrátt fyrir ítrekaðar tilraunir 1994 fengust yfirleitt ekki sömu niðurstöður og 1981, þótt samskonar korn væru efnagreind. Smásjárathugun leiddi ennfremur í ljós að ekkert gelpalagónít var eftir í yfirborðssýnunum og fíbrópalagónítið virtist yfirleitt hafa dökknað. Fjögur af sýnunum frá 1981 voru athuguð aftur gaumgæfilega 1994 og 1995, auk nýrra sýna, og alls voru gerðar 292 nýjar efnagreiningar af palagóníti með örgreini og rafeindasmásjá, til viðbótar efnagreiningunum frá 1981. Dæmigert þversnið í gegnum fíbrópalagóníthúð á glerkorni í sýni SU97 sést á 2. mynd. 2. mynd. Glerkorn, slípað, í móbergsýni SU97, en það sýni var tekið á yfirborði í ágúst 1979. Verulegur hluti kornsins hefur ummyndast í fíbrópalagónít inn frá jöðrunum. Palagónítið er greinilega lagskipt. Í miðjunni sést leif af basaltgleri (ljóst). Snið af þessu korni var efnagreint, sjá 2. töflu. Umhverfis stóra kornið er fjöldi minni korna sem alveg hafa ummyndast í palagónít. Ummyndunarhiti bergsins var nálægt 85 C. Myndin er tekin í rafeindasmásjá 1995, myndbreidd samsvarar 19 µm af sýninu. Figure 2. SEM micrograph of the polished surface of a grain from tuff sample SU97. The sample was collected at surface at the drill hole site in August 1979. A considerable part of the sideromelane glas has been altered to fibropalagonite. A section of this grain was analysed by the microprobe, cf. Table 2. This sample was altered at 85 C during 1967 1979. The photograph was taken in 1995, and represents 19 µm of the sample. 3. mynd. Nærmynd af neðri hluta stærsta glerkornsins í 2. mynd, sá hluti palagónítrandarinnar sem næstur er basaltglerkorninu (efst). Þessi hluti fíbrópalagónítsins er mjög gropinn og virðist byggður upp af litlum kúlulaga einingum. Myndin er tekin í rafeindasmásjá 1995, myndbreidd samsvarar 19 µm af sýninu. Figure 3. SEM micrograph at higher magnification of the lower part of the grain in Figure 2, close to the sideromelane. This part of the fibropalagonite appears to consist of small spheres. The photograph was taken in 1995, and represents 19 µm of the sample.

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 279 þetta sýni ummyndaðist að jafnaði við 85 C á árunum 1967 1979, eins og áður er greint frá. Örgreiningar af fyrrnefndu sniði eru í 2. töflu, hver efnagreining er niðurstaða skönnunar á reit sem er 1 1 µm. Nærmynd af palagónítinu næst basaltglerinu (3. mynd) sýnir ljóslega hversu gropið palagónítið er, en summa örgreiningar af þessum hluta er aðeins 74,6%, sbr. palagónít 1 í 2. töflu. Palagónítið þéttist síðan er nær dregur kanti kornsins, eins og sést greinilega á 2. mynd, og um leið breytist efnasamsetningin reglubundið og summurnar hækka. Af samanburði við niðurstöðurnar frá 1981 má ráða að þessi ummyndunarhúð hafi líklega verið gelpalagónít 1981. Til samanburðar við yfirborðssýnið er á 4. mynd þversnið í gegnum korn í borkjarnasýni frá 49,8 m dýpi. Þetta sýni hefur ummyndast við meðalhitann 56 C á árunum 1967 1979. Rimi af fíbrópalagóníti hefur myndast, en hann er mun þynnri en á 2. mynd. Beltun er ekki greinanleg. Þó er mjög gropótt rönd næst óummynduðu basaltglerinu og inn í basaltglerið eru sums staðar hlykkjótt göng (5. mynd). Efnagreiningar af sniði á þessu korni efst til hægri eru í 3. töflu. Þar má sjá, líkt og í 2. töflu, að summa efnagreiningar af palagónítinu er mjög lág næst basaltglerinu. Niðurstöður efnagreininga frá 1981 og 1994 á sýni SU97 eru sýndar á 6. og 7. mynd, hvað varðar SiO 2 og Al 2. Efnagreiningarnar voru umreiknaðar í 1% áður en línuritin voru gerð. Greinilegur munur á samsetningu palagóníts 1981 og 1994 kemur fram, þótt samsetning basaltglersins sé nánast sú sama. Auk þess er greinilegur munur á styrk MgO, 1981 fannst gelpalagónít með engu eða mjög litlu MgO, sbr. 1. töflu, en 1994 fyrirfannst slíkt palagónít ekki þrátt fyrir mikla leit. Athuganir 4. mynd. Glerkorn, slípað, í borkjarnasýni frá 49,8 m dýpi. Kornið hefur ummyndast í fíbrópalagónít inn frá jöðrunum. Í miðjunni sést leif af basaltgleri (ljóst). Vinstra megin sést stakur listi af plagíóklas (dökkgrár). Snið af þessu korni var efnagreint, sjá 3. töflu. Umhverfis stóra kornið eru minni korn sem alveg hafa ummyndast í palagónít. Ummyndunarhiti bergsins var 56 C. Myndin er tekin í rafeindasmásjá 1995, myndbreidd samsvarar 19 µm af sýninu. Figure 4. SEM micrograph of the polished surface of a grain in a drill core sample from 49.8 m depth. A part of the sideromelane glass has been altered to fibropalagonite. A section of this grain was analysed on the microprobe, cf. Table 3. This sample was altered at 56 C during 1967 1979. The photograph was taken in 1995, and represents 19 µm of the sample. 5. mynd. Nærmynd af hluta stærsta glerkornsins í 4. mynd, að neðan til hægri. Fíbrópalagónítið er mjög gropið næst óummynduðu glerinu. Inn í basaltglerið eru hlykkjótt göng. Myndin er tekin í rafeindasmásjá 1995, myndbreidd samsvarar 19 µm af sýninu. Figure 5. SEM micrograph at higher magnification of the lower part of the grain in Figure 4, to the right. Small channels can been seen to intrude the fresh basaltic glass. The photograph was taken in 1995, and represents 19 µm of the sample.

28 BÚVÍSINDI 2. tafla. Niðurstöður örgreininga (þyngdar-%) árið 1994 á þversniði yfir 45 µm breiða fíbrópalagónítrönd í korni úr sýni SU97, sbr. 2 mynd. Hver efnagreining er skönnun á 1 µm 2 reit. Fjarlægð miðju hvers reits frá basaltglerrönd er gefin til kynna í míkrómetrum. Table 2. The results of microprobe analyses (weight %) for 1994 on a section across a 45 µm broad fibropalagonite rim in a grain from sample SU97, cf. Figure 2. Each chemical analysis is based on scanning a 1 µm 2 square. The distance of the centre of each square from the edge of the sideromelane is given in micrometers. Tegund Basaltgler Palagónít 1 Palagónít 2 Palagónít 3 Palagónít 4 Type Sideromelane Palagonite 1 Palagonite 2 Palagonite 3 Palagonite 4 Fjarlægð, µm Distance, µm 5 12 22 35 SiO 2 47,8 29,49 3,23 35,95 38,76 TiO 2 2,31 2,96 2,9 2,98 3,1 Al 2 15,68 8,95 9,17 1,9 11,33 FeO* 11,66 12,2 12,25 15,49 17,1 MnO,21,21,18,27,25 MgO 6,52 8,86 8,7 9,59 11, CaO 1,9 11,6 11,14 11,49 11,96 Na 2 O 2,6,51,48,38,45 K 2 O,55,5,1,7,11 P 2 O 5,46,47,41,5,52 Summa Total 97,43 74,58 75,47 87,62 94,49 3. tafla. Niðurstöður örgreininga (þyngdar-%) árið 1994 á þversniði yfir 26 µm breiða fíbrópalagónítrönd í korni úr borkjarnasýni frá 49,8 m dýpi, sbr. 4 mynd. Hver efnagreining er skönnun á 1 µm 2 reit. Fjarlægð miðju hvers reits frá basaltglerrönd er gefin til kynna í míkrómetrum. Table 3. The results of microprobe analyses (weight %) for 1994 on a section across a 26 µm broad fibropalagonite rim in a grain in a drill core sample at 49.8 m depth, cf. Figure 4. Each chemical analysis is based on scanning a 1 µm 2 square. The distance of the centre of each square from the edge of the sideromelane is given in micrometers. Tegund Basaltgler Palagónít 1 Palagónít 2 Palagónít 3 Type Sideromelane Palagonite 1 Palagonite 2 Palagonite 3 Fjarlægð, µm Distance, µm 7 14 SiO 2 47,52 26,87 32,81 35,35 TiO 2 2,69 4,21 3,86 3,95 Al 2 15,77 8,3 9,39 9,24 FeO* 12,14 14,24 18,4 17,1 MnO,18,18,26,25 MgO 5,67 2,63 3,62 5,13 CaO 9,55 9,34 1,55 8,92 Na 2,83,52,29,16 K 2 O,71,28,46,46 P 2 O 5,53,32,96,71 Summa Total 98,59 67,46 8,75 81,58

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 281 á sýnum úr borkjarnanum sem ummyndast höfðu við minna en u.þ.b. 11 C gáfu svipaða niðurstöðu, greinilegan mun einkum hvað varðar Al 2, SiO 2 og MgO. Aftur á móti voru breytingarnar minni í sýnum sem ummyndast höfðu um eða ofan við 11 C. Til dæmis er varla hægt að sjá marktækan mun á styrk SiO 2 og Al 2 í sýninu frá 134, m dýpi (8. og 9. mynd), þótt munur komi fram á öðrum efnum, m.a. MgO. Æskilegt hefði verið að geta sagt til um flutning efna miðað við rúmmálseiningu basaltglers, en það er ekki hægt þar sem eðlisþyngd palagóníttegundanna er ekki þekkt. Hins vegar má áætla hlutfallslegar breytingar í styrk efnanna með því að gera ráð fyrir að Fe sé stöðugt við palagónítiseringuna, sbr. Hoppe (194), en þessi aðferð hefur m.a. verið notuð 15 Al 2, % af Sveini Jakobssyni (1972). Við ummyndunina fer járnið væntanlega yfir í þrígilt form og er þá mjög torleyst. Þessu til staðfestingar má nefna að Sigurður Gíslason o.fl. (1996) hafa rannsakað leysni efna við veðrun basalts á Suðvesturlandi og niðurstaða þeirra er sú að Fe sé hlutfallslega einna torleystast efnanna. TiO 2 virðist einnig vera stöðugt fyrst í stað við ummyndunina í Surtsey. Með þessari aðferð hefur verið gerður samanburður á þremur sýnum sem efnagreind voru bæði 1981 og 1994, sýni SU97 frá yfirborði og sýni frá 4,3 m og 134, m dýpi úr borholunni, sjá 1. 15. mynd. Á 1. mynd eru örgreiningar frá 1981 á sýni SU97 og þar sést að breytingar á styrk efna við ummyndunina eru mismunandi eftir því hvort um gel- eða fíbrópalagónít er að ræða. Einfaldast er að túlka þetta þannig að hærri styrkur t.d. MgO í fíbrópalagónítinu stafi af nýmyndun leirsteinda, t.d. smektíts. Þessi viðbót af MgO hefur annað hvort borist úr basaltglerinu við áframhaldandi ummyndun Al 2, % 1 5 3 35 4 45 5 SiO 2, % 6. mynd. Efnasamsetning basaltglers (svört tákn) og palagóníts (önnur tákn) í sýni SU97, samkvæmt örgreiningum 1981, sbr. 1. töflu. Palagónítið skiptist í gelpalagónít (ljós tákn) og fíbrópalagónít (grá tákn). Efnagreiningarnar hafa allar verið umreiknaðar í 1 þyngdar-% áður en 6. 9. mynd voru gerðar. Figure 6. The composition of sideromelane (black symbols) and palagonite (other symbols) in sample SU97, according to microprobe analyses in 1981, cf. Table 1. The palagonite divides into gelpalagonite (light symbols) and fibropalagonite (gray symbols). Before plotting all chemical analyses in Figures 6 9 were normalised to 1%. 15 1 5 3 35 4 45 5 SiO 2, % 7. mynd. Efnasamsetning basaltglers (svört tákn) og palagóníts (ljós tákn) í sýni SU97, samkvæmt örgreiningum 1994. Sama gljásneið var notuð og 1981, sbr. 6. mynd. Figure 7. The composition of sideromelane (black symbols) and palagonite (light symbols) in sample SU97, according to microprobe analyses in 1994. The same microprobe mount was used as in 1981, cf. Figure 6.

282 BÚVÍSINDI eða, það sem líklegra er, borist aftur úr jarðhitavatninu. Á 11. mynd eru niðurstöður sams konar útreikninga á efnagreiningunum frá 1994, en sama gljásneið var notuð og 1981. Munurinn er mikill, sérstaklega í ljósi þess að leitað var sérstaklega að gelpalagóníti. Þessi samanburður bendir eindregið til þess að 1994 hafi hlutfallslegur styrkur MgO og Al 2 almennt aukist aftur í palagónítínu, miðað við 1981. Á móti er hugsanlegt að styrkur SiO 2 og CaO hafi minnkað. Sams konar athugun á sýninu frá 4,3 m dýpi gefur svipaða niðurstöðu, sjá 12. og 13. mynd, þótt á veikari grunni sé vegna þess hversu fáar efnagreiningar voru gerðar 1981. Þá er komið að sýninu frá 134, m dýpi, sjá 14. 15. mynd. Lágu MgO-gildin frá 1981 finnast þar ekki aftur 1994, en aftur á móti palagónít með mjög háu K 2 O, sbr. 4. töflu. Ofangreind gögn sýna að palagónítið sem lýst hafði verið 1981 hefur breyst í gljásneiðunum á árunum 1981 1994, í sumum tilvikum verulega. Sérstaklega virðist styrkur Al 2 og 15 1 5 Al 2, % 3 35 4 45 5 SiO 2, % 8. mynd. Efnasamsetning basaltglers (svört tákn) og palagóníts (ljós tákn) í borkjarnasýni frá 134, m dýpi, samkvæmt örgreiningum 1981. Figure 8. The composition of sideromelane (black symbols) and palagonite (light symbols) in a drill core sample from 134. m depth, according to microprobe analyses in 1981. MgO hafa aukist í gelpalagónítinu. Líklegast er að þetta sé vegna nýmyndunar leirsteinda í því. En yfirleitt virðist styrkur MgO hafa aukist eitthvað í öllum gerðum palagóníts miðað við það sem mældist 1981. Samfara þessu hafa summur palagónítgreininganna yfirleitt hækkað frá 1981 til 1994. Allt bendir þetta til þess að einhver efnaflutningur og síðan útfellingar hafi átt sér stað í gljásneiðunum á þeim þrettán árum sem liðu frá 1981 til 1994. Nú hefur ekkert jarðvatn leikið um gljásneiðarnar og því er ekki um annað að ræða en að efnin berist úr síderómelaninu. Raki (hýgróskópískt vatn) er enn um 2,5 6% af þyngd móbergssýnanna. Þetta vatn situr væntanlega sem filma á yfirborði kornanna og það má geta sér þess til að það sé miðill fyrir flutning efnanna. Árið 1995 voru til viðbótar efnagreindar nýjar gljásneiðar af þremur sýnum sem tekin voru innan úr borkjarnanum. Örgreiningar á palagónítinu úr þessum sýnum sýndu sams 15 1 5 Al 2O 3, % 3 35 4 45 5 SiO 2, % 9. mynd. Efnasamsetning basaltglers (svört tákn) og palagóníts (ljós tákn) í borkjarnasýni frá 134, m dýpi, samkvæmt örgreiningum 1994. Sama gljásneið var notuð og 1981, sbr. 8. mynd. Figure 9. The composition of sideromelane (black symbols) and palagonite (light symbols) in a drill core sample from 134. m depth, according to microprobe analyses in 1994. The same microprobe mount was used as in 1981, cf. Figure 8.

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 283 konar palagónít og greindist í gljásneiðunum frá 1994. Þetta bendir til þess að sams konar ummyndun hafi átt sér stað inni í borkjarnanum á árunum 1979 1995 og varð í gljásneiðunum. VITNISBURÐUR UM ÞÁTT GERLA Í grein sem Thorseth o.fl. birtu 1992 er bent á að gerlar kunni að eiga verulegan þátt í ummyndun basaltglers. Forsaga þessa máls er sú að þegar Ingunn H. Thorseth var að vinna að doktorsritgerð sinni um íslenskt móberg við háskólann í Bergen árið 1989 rákust hún og Ole Tumyr verkfræðingur á ókennilega hluti í rafeindasmásjánni. Þetta voru aflangir hlutir vel innan við einn míkrómetra í þvermál, sem oft lágu inni í holum eða dældum í palagóníti. Þau voru þá að skoða móberg frá nokkrum Breytingar, % 6 4 - -4-6 -8-1 FeO* TiO 2 SiO 2 Al 2 MgO CaO Na 2O K 2 O 1. mynd. Hlutfallslegar breytingar á styrk helstu aðalefna við ummyndun basaltglerkorna í palagónít í sýni SU97, samkvæmt örgreiningum 1981. Hver lína táknar eina efnagreiningu. Hringir sýna breytingar við myndun gelpalagóníts en hyrningar breytingar við myndun fíbrópalagóníts. Hér er gert ráð fyrir, líkt og í 11. 15. mynd, að styrkur FeO* (heildarjárn reiknað sem tvígilt járn) haldist óbreyttur við ummyndunina. Figure 1. Relative amounts of leached components during palagonitization of sideromelane in sample SU97, according to microprobe analyses in 1981. Rings indicate gelpalagonite and squares fibropalagonite. It is assumed that total iron is constant during the alteration process, as in Figures 11 15. stöðum á landinu, m.a. Mosfelli í Mosfellssveit. Ole Tumyr hafði áður unnið með líffræðingum við rannsóknir á gerlum og taldi strax að um gerla gæti verið að ræða. Þetta var síðan staðfest af gerlafræðingum. Þau hafa síðan fundið gerla mjög víða í móbergi og þá alltaf á mörkum basaltglers og palagóníts. Kenning þeirra er sú að sumar tegundir gerla geti valdið staðbundinni breytingu á ph bergvatnsins, þannig að glerið leysist þar hraðar upp og holur eða göng myndist. Árið 1991 fékk Ingunn Thorseth sýni frá Surtsey og taldi sig þá víða finna gerla eða ummerki eftir þá, bæði í bergsýnum frá yfirborði, sjá 16. mynd, og eins í efstu lögum borkjarnans (Ingunn Thorseth, persónulegar upplýsingar). Thorseth o.fl. (1994) gerðu síðan tilraunir með ræktun gerla sem ættaðir voru úr móbergi frá Surtsey. Þeir voru ræktaðir á basaltgleri við herbergishita og strax eftir 46 daga ræktun sáust ummmerki þess að glerið hafði leyst upp undir gerlunum. Eftir 394 daga hafði Breytingar, % 6 4 - -4-6 -8-1 FeO* TiO 2 SiO 2 Al 2 MgO CaO Na 2O K 2 O 11. mynd. Hlutfallslegar breytingar á styrk helstu aðalefna við ummyndun basaltglerkorna í fíbrópalagónít í sýni SU97, samkvæmt örgreiningum 1994. Sama gljásneið var notuð og 1981, sbr. 1. mynd. Figure 11. Relative amounts of leached components during palagonitization of sideromelane in sample SU97, according to microprobe analyses in 1994. The same microprobe mount was used as in 1981, cf. Figure 1.

284 BÚVÍSINDI 6 Breytingar, % 6 Breytingar, % 4 4 - - -4-4 -6-6 -8-8 -1 FeO* TiO 2 SiO 2 Al 2 MgO CaO Na 2O K 2 O 12. mynd. Hlutfallslegar breytingar á styrk helstu aðalefna við ummyndun basaltglerkorna í fíbrópalagónít í borkjarnasýni frá 4,3 m dýpi, samkvæmt örgreiningum 1981. Figure 12. Relative amounts of leached components during palagonitization of sideromelane in a drill core sample from 4.3 m depth, according to microprobe analyses in 1981. Breytingar, % 6 4 - -4-6 -8-1 FeO* TiO 2 SiO 2 Al 2 MgO CaO Na 2O K 2 O 14. mynd. Hlutfallslegar breytingar á styrk helstu aðalefna við ummyndun basaltglerkorna í fíbrópalagónít í borkjarnasýni frá 134, m dýpi, samkvæmt örgreiningum 1981. Figure 14. Relative amounts of leached components during palagonitization of sideromelane in a drill core sample from 134. m depth, according to microprobe analyses in 1981. -1 FeO* TiO 2 SiO 2 Al 2 MgO CaO Na 2O K 2 O 13. mynd. Hlutfallslegar breytingar á styrk helstu aðalefna við ummyndun basaltglerkorna í borkjarnasýni frá 4,3 m dýpi, samkvæmt örgreiningum 1994. Sama gljásneið var notuð og 1981, sbr. 12. mynd. Figure 13. Relative amounts of leached components during palagonitization of sideromelane in a drill core sample from 4.3 m depth, according to microprobe analyses in 1994. The same microprobe mount was used as in 1981, cf. Figure 12. Breytingar, % 6 4 - -4-6 -8-1 FeO* TiO 2 SiO 2 Al 2 MgO CaO Na 2O K 2 O 15. mynd. Hlutfallslegar breytingar á styrk helstu aðalefna við ummyndun basaltglerkorna í borkjarnasýni frá 134, m dýpi, samkvæmt örgreiningum 1994. Sama gljásneið var notuð og 1981, sbr. 14. mynd. Figure 15. Relative amounts of leached components during palagonitization of sideromelane in a drill core sample from 134. m depth, according to microprobe analyses in 1994. The same microprobe mount was used as in 1981, cf. Figure 14.

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 285 4. tafla. Niðurstöður örgreininga (þyngdar-%) árið 1994 á þversniði yfir 75 µm breiða fíbrópalagónítrönd í korni úr borkjarnasýni frá 134, m dýpi. Hver efnagreining er skönnun á 1 µm 2 reit. Fjarlægð miðju hvers reits frá síderómelanrönd er gefin til kynna í míkrómetrum. Table 4. The results of microprobe analyses (weight %) for 1994 on a section across a 75 µm broad fibropalagonite rim in a grain in a drill core sample at 134, m depth. Each chemical analysis is based on scanning a 1 µm 2 square. The distance of the centre of each square from the edge of the sideromelane is given in micrometers. Tegund Basaltgler Palagónít 1 Palagónít 2 Palagónít 3 Palagónít 4 Type Sideromelane Palagonite1 Palagonite 2 Palagonite 3 Palagonite 4 Fjarlægð, µm Distance, µm 35 6 65 SiO 2 47,48 35,38 35,86 35,94 36,84 TiO 2 2,48 3,89 3,85 3,4 2,66 Al 2 15,84 12,57 11,83 11,82 13,87 FeO* 11,71,4,37 17,75 14,95 MnO,31,3,38,29,14 MgO 5,63 9, 9,32 9,76 5,24 CaO 9,6 4,8 4,29 5,56 7,67 Na 2,84,32,33,38,46 K 2 O,79 1,3 1,18 1,2 1,49 P 2 O 5,51,9,16,75,48 Summa Total 98,19 87,33 87,57 86,67 83,8 myndast 1 µm þykk húð af palagóníti þar sem út hafði skolast verulegt magn af katjónum, nema Si. Það er því engum blöðum um það að fletta að sumar tegundir gerla geta leyst upp basaltgler á skömmum tíma og valdið verulegri útskolun efna. Móbergssýni, sem tekin hafa verið reglulega á suðausturhorni móbergssvæðisins í Surtsey síðan 1969, hafa verið skoðuð á ný við 1 stækkun í bergsmásjá með það fyrir augum að leita þar að hugsanlegum ummerkjum eftir gerla. Einungis lokaðar þunnsneiðar (þ.e. bergþynnur með þekjugleri límdu með plastefni) voru skoðaðar til að útiloka að gerlarnir hafi sest í bergið eftir að sneiðin var gerð. Til hliðsjónar voru hafðar lýsingar Thorseth o.fl. (1994, 1995) og Furnes o.fl. (1996) á ummerkjum eftir gerla í basaltgleri. Í þunnsneiðum af fyrstu móbergssýnunum frá 1969 var ekki hægt að koma auga á nein örugg ummerki eftir gerla. Í sýni frá ágúst 197 eru á stöku stað göng <1 µm í þvermál inn í basaltglerið, sem hugsanlega gætu verið eftir gerla samkvæmt lýsingum Norðmannanna. Í þunnsneið af sýni frá apríl 1971, og öllum sýnum sem síðan hafa verið tekin á yfirborði í Surtsey og athuguð hafa verið í smásjá, sjást hins vegar mjög víða greinileg ummerki sem líkjast þeim sem Thorseth og félagar höfðu lýst í greinum sínum. Það er hins vegar eftirtektarvert að í sjálfu palagónítinu í þessum móbergssýnum hafa engir strúktúrar sést sem gefa til kynna að það hafi orðið til við virkni gerla. Eftirfarandi dæmi virðist sanna að gerlar hafa komið eftir að myndun móbergsins átti sér stað. Ólivíndíll með stórri basaltglerinnlyksu fannst 1994 í opinni gljásneið af borkjarnasýninu frá 134, m dýpi sem gerð var 1981, sjá 17. mynd. Þessi hluti kjarnans ummyndaðist við meðalhitann 133±5 C á árunum 1967 1979. Þótt mestallt basaltgler í sýninu sé ummyndað og ysti hluti ólivínsins hafi breyst í smektít er innlyksan ósnortin, að því fráskildu að út frá sprungum hefur orðið ummyndun sem einkennist af fjölda þráð-

286 BÚVÍSINDI laga ganga (18. mynd). Slíkt samsafn ganga getur einmitt myndast fyrir tilverknað gerla (Thorseth o.fl., 1992, 1995; Furnes o.fl., 1996). Nú er ljóst að hafi sprungurnar verið opnar áður en kjarninn var tekinn hefði í innlyksunni verið vanalegt palagónít og ólivínkristallinn hefði einnig orðið fyrir talsverðum skemmdum. Þessar sprungur hljóta því að hafa myndast um leið eða eftir að kjarninn var tekinn. Ef gerlar ollu þessari ummyndun er líklegast að þeir hafi borist í borkjarnann við borunina 1979, en sjór var notaður til skolunar og kælingar við borunina. Þeir hafa síðan séð sér leik á borði og ráðist á glerið, en það er vel kunnugt að gerlar taka gler langt fram yfir kristalla. Ummyndun basaltglersinnlyksunnar var efnagreind með örgreini 1995 og sjást niðurstöðurnar í 5. töflu. Hér er um annars konar palagónít að ræða en annars finnst í sýninu frá 134, m dýpi, sbr. 4. töflu. Þegar hlutfallslegar breytingar á styrk efnanna við þessa gerlaummyndun eru athugaðar (19. mynd) sést að þær eru nokkuð frábrugðnar þeim breytingum sem annars hafa orðið í sýninu (15. mynd). Ólafur S. Andrésson, lífefnafræðingur hjá Tilraunastöð Háskólans að Keldum, leitaði að kjarnsýruleifum úr gerlum í einu bergsýni frá Surtsey með næmum aðferðum sameindaerfðafræðinnar. Fyrir valinu varð borkjarni frá 49, m dýpi, en sá hluti borkjarnans hafði ummyndast ofansjávar við meðalhitann 56 C 16. mynd. Yfirborð glerkorns í móbergssýni frá Svartagili, safnað 1. ágúst 1991. Út úr fjórum holum standa angar sem líklega eru gerlar. Á neðri hluta myndarinnar sést smektít. Myndin er tekin í rafeindasmásjá 1991 (ljósm. I.H. Thorseth), myndbreidd samsvarar 14 µm af sýninu. Figure 16. SEM micrograph of the surface of a grain from a tuff sample collected in Svartagil in Surtsey in 1991. Rod-shaped bacteria appear to emerge from four holes in the grain. The lower part of the grain is covered by smectite. The photograph was taken in 1991 by I.H. Thorseth, and represents 14 µm of the sample.

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 287 á árunum 1967 1979 (Sveinn Jakobsson og Moore, 1986). Skemmst er frá því að segja að leitin bar engan árangur. Við sprengigosin 1963 1964, þegar basaltgjóskan myndaðist, hlýtur gjóskan þó að hafa blandast sjó rækilega. Það er því út af fyrir sig undrunarefni að ekki skulu finnast neinar leifar gerla í þessum hluta borkjarnans, þar sem mikil mergð gerla er í sjóvatni. Ástæðan fyrir þessu er líklegast sú að gjóskulögin hafi náð að hitna í 1 C (gufuhita) og þar með hafi allir gerlar drepist. Þetta gæti vel hafa gerst í skamman tíma þegar jarðhitasvæðið var nýmyndað og gjóskulögin enn mjög gropin, þótt mælingar bendi til þess að fyrrnefnd lög séu að jafnaði ummynduð við 56 C á árunum 1967 1979. Ástæða er til að ætla að hið sama gildi um aðra hluta kjarnans, sem allur ummyndaðist við hærri hita. Nú eru þær efnabreytingar, sem orðið hafa á palagónítinu í geymslum Náttúrufræðistofnunar síðan 1979 og lýst hefur verið hér að ofan, sams konar inni í kjarnanum og á yfirborði gljásneiðanna, eins og bent var á hér áður. Það er því ólíklegt að gerlar hafi átt þátt í þeirri ummyndun. Þá er ástæða til að hvetja til varfærni við túlkun míkróstrúktúra í basaltgleri. Í lýsingu á borkjarnasýni frá 49,8 m dýpi (4. og 5. mynd) kom fram að hlykkjótt, þráðlaga göng voru greinanleg inn í basaltglerið. Þessi göng eru afar svipuð þeim göngum sem Thorseth o.fl. (1995) og Furnes o.fl. (1996) hafa lýst og talið að væru af völdum gerla. Sú staðreynd að ekki hafa fundist neinar leifar gerla á þessu dýpi bendir til að slík göng geti myndast á annan hátt en fyrir tilverknað gerla. 17. mynd. Ólivínkristall í stóru glerkorni úr borkjarna frá 134, m dýpi. Basaltglerið er alveg ummyndað í fíbrópalagónít og ysti hluti ólivínkristallsins hefur ummyndast í blaðlaga smektít (nontrónít). Í miðju ólivínkristallsins er stór innlyksa af basaltgleri. Umhverfis stóra kornið eru minni korn sem einnig hafa ummyndast í palagónít. Myndin er tekin í rafeindasmásjá 1995, myndbreidd samsvarar 38 µm (,38 mm) af sýninu. Figure 17. SEM photograph of an olivine phenocryst from a large grain in a drill core sample from 134. m depth. The surrounding basaltic glass is completely altered to palagonite and the olivine is partly altered to smectite at the edges. The olivine contains an large inclusion of sideromelane. The photo was taken in 1995, and represents 38 µm of the sample. 18. mynd. Nærmynd af glerinnlyksunni í ólivínkristalnum, sbr. 17. mynd. Basaltglerið hefur orðið fyrir einkennilegri, sumpart þráðlaga, ummyndun út frá sprungum, en er að öðru leyti ferskt. Ummynduðu svæðin voru efnagreind, sjá 5. töflu. Myndin er tekin í rafeindasmásjá 1995, myndbreidd samsvarar 125 µm af sýninu. Figure 18. SEM micrograph with enlarged view of the sideromelane inclusion in the olivine in Figure 17. The glass has been partly altered outwards from fissures. The altered areas were analysed chemically, cf. Table 5. The photograph was taken in 1995, and represents 125 µm of the sample.

288 BÚVÍSINDI 5. tafla. Niðurstöður örgreininga (þyngdar-%) árið 1995 á síderómelaninnlyksu í ólivínkristalli og þremur ummyndunarsvæðum í því, sbr. 17. 18. mynd. Úr borkjarnasýni frá 134, m dýpi. Hver efnagreining er skönnun á 1 µm 2 reit. Table 5. The results of microprobe analyses (weight %) for 1994 on a sideromelane inclusion in a olivine phenocryst and three altered areas within it, cf. Figures 17 18. From a drill core sample at 134. m depth. Each chemical analysis is based on scanning a 1 µm 2 square. Tegund Basaltgler Palagónít 1 Palagónít 2 Palagónít 3 Palagónít 4 Type Sideromelane Palagonite 1 Palagonite 2 Palagonite 3 Palagonite 4 SiO 2 47,2 29,99 38,69 43,74 35,4 TiO 2 2,53 2,32 3,17 3,5 3,27 Al 2 16,25 1,96 14,18 15,4 15,1 FeO* 11,38 11,27 14,19 12,7 15,93 MnO,15,19,17,17,27 MgO 5,49 5,34 5,72 4,35 6,75 CaO 9,68 4,95 7,15 8,88 6,56 Na 2,79 1,1,93 2,57,35 K 2 O,63,45,43,58,61 P 2 O 5,53,4,59,57,83 Summa Total 97,45 67,18 85,44 92, 85,5 Þannig hafa enn engar vísbendingar komið fram þess efnis að gerlar hafi átt þátt í myndun móbergs í Surtsey frá byrjun, líkt og Thorseth o.fl. (1992, 1995) og Furnes o.fl. (1996) hafa lagt til að geti gerst við myndun móbergs. Þau gögn sem nú eru fyrirliggjandi benda hins vegar eindregið til þess að gerlar (eða aðrar örverur?) hafi sest til í móberginu eftir að aðalummyndunin átti sér stað. Þeir hafa sest á óummyndað basaltgler þar sem þeir hafa valdið staðbundinni ummyndun, ólíkri þeirri sem varð af völdum jarðhitavatnsins. Þetta hefur líklega gerst bæði úti í náttúrunni eftir að meginferli ummyndunarinnar hafði átt sér stað og bergið kólnað niður, og eins við herbergishita í geymslum árum saman eftir að bergsýnunum hafði verið safnað. Þessar breytingar eru þó smávægilegar miðað við allar þær breytingar sem urðu af völdum jarðhitans. ÞAKKARORÐ Styrkur úr rannsóknasjóði NATO fékkst 1988 til rannsókna á myndun móbergs í Surtsey. Nordisk Forskerutdanningsakademi veitti fé 1994 til greininga á palagóníti og basaltgleri Breytingar, % 6 4 - -4-6 -8-1 FeO* TiO 2 SiO 2 Al 2 MgO CaO Na 2O K 2 O 19. mynd. Hlutfallslegar breytingar á styrk helstu aðalefna við ummyndun basaltglers í innlyksunni sem sést á 18. mynd, samkvæmt örgreiningum 1995. Hér er gengið út frá því, líkt og í 1. 15. mynd, að styrkur FeO* haldist óbreyttur við ummyndunina. Figure 19. Relative amounts of leached components during the alteration of the sideromelane inclusion in a drill core sample from 134. m depth, cf. Figure 18, according to microprobe analyses in 1995.

UMMYNDUN BASALTGJÓSKUNNAR Í SURTSEY 289 í Noregi. Dr James G. Moore hefur síðan 1979 tekið verulegan þátt í rannsóknunum í Surtsey, m.a. á móberginu. Dr Lewis Calk aðstoðaði við örgreiningarnar í Menlo Park 1981 og dr Håkon Austrheim við örgreiningarnar í Osló 1994 1995. Ég vil þakka dr Ingunni H. Thorseth og dr Ole Tumyr fyrir aðstoð við greiningarnar á palagónítinu og umræður um myndun þess. Dr Ólafur S. Andrésson leitaði góðfúslega að leifum gerla í sýni frá Surtsey og fræddi mig um hegðun gerla. Surtseyjarfélagið á þakkir skildar fyrir að kosta leiðangrana til Surtseyjar. Dr Karl Grönvold og dr Sigurður Steinþórsson lásu handrit að greininni og komu með ýmsar gagnlegar ábendingar. HEIMILDIR Björn Oddsson, 1982. Rock quality designation and drilling rate correlated with lithology and degree of alteration in volcanic rocks from the 1979 Surtsey drilling hole. Surtsey Research Progress Report 9: 94 97. Furnes, H., I.H. Thorseth, O. Tumyr, T. Torsvik & M. Fisk, 1996. Microbial activity in the alteration af glass from pillow lavas from ODP Hole 896A. Í: Proceedings of ODP, Scientific Results, Vol. 148 (ritstj. J.C. Alt, H. Kinoshita, L.B. Stokking & P.J. Michael): 191 6. Hoppe, H.J., 194. Untersuchungen an Palagonittuffen und ihre Bildungsbedingungen. Chemie der Erde 13: 484 514. Landmælingar Íslands, 1994. Surtsey 1:5, sérkort. Sigurður R. Gíslason, Stefán Arnórsson & Halldór Ármannsson, 1996. Chemical weathering of basalt in southwest Iceland: effects of runoff, age of rocks and vegetative/glacial cover. American Journal of Science 296: 837 97. Sigurður Þórarinsson, 1965. Sitt af hverju um Surtseyjargosið. Náttúrufræðingurinn 35: 153 181. Sigurður Þórarinsson, 1968. Síðustu þættir eyjaelda. Náttúrufræðingurinn 35: 113 135. Sveinn P. Jakobsson, 1972. On the consolidation and palagonitization of the tephra of the Surtsey volcanic island, Iceland. Surtsey Research Progress Report 6: 121 128. Sveinn P. Jakobsson, 1978. Environmental factors controlling the palagonitization of the Surtsey tephra, Iceland. Bulletin of the Geological Society of Denmark, Special Issue 27: 91 15. Sveinn P. Jakobsson, 1987. Rannsóknarborun í Surtsey. Í: Í hlutarins eðli. Afmælisrit til heiðurs Þorbirni Sigurgeirssyni prófessor (ritstj. Þorsteinn I. Sigfússon). Menningarsjóður, Reykjavík: 327 338. Sveinn P. Jakobsson, 1995. Rof Surtseyjar. Í: Eyjar í eldhafi. Afmælisrit til heiðurs Jóni Jónssyni. Gott mál hf., Reykjavík: 277 282. Sveinn P. Jakobsson & J.G. Moore, 1986. Hydrothermal minerals and alteration rates at Surtsey volcano, Iceland. Geological Society of America, Bulletin 97: 648 659. Thorseth, I.H., H. Furnes & O. Tumyr, 1991. A textural and chemical study of Icelandic palagonite of varied composition and its bearing on the mechanism of the glass-palagonite transformation. Geochimica Cosmochimica Acta 55: 731 749. Thorseth, I.H., H. Furnes & M. Heldal, 1992. The importance of microbiological activity in the alteration of natural basaltic glass. Geochimica Cosmochimica Acta 56: 845 85. Thorseth, I.H., H. Furnes & O. Tumyr, 1994. Textural and chemical effects of bacterial activity on basaltic glass: an experimental approach. Chemical Geology 1: 1 25. Thorseth, I.H., T. Torsvik, H. Furnes & K. Muehlenbachs, 1995. Microbial activity and its role in the alteration of oceanic crust. Chemical Geology 126: 137 146. Valgarður Stefánsson, Guðni Axelsson, Guðjón Guðmundsson & Benedikt Steingrímsson, 1985. Thermal condition of Surtsey. Journal of Geodynamics 4: 91 16. Handrit móttekið 18. febrúar 1997, samþykkt 27. febrúar 1997.