Breytingar á grunnvatni fyrir stóra skjálfta

Vísbendingar eru um að breytingar á efnasamsetningu grunnvatns á jarðskjálftasvæðum geti nýst til þess að segja fyrir um stóra jarðskjálfta og auka skilning á ferlum í jarðskorpunni sem verða fyrir slíka skjálfta. Þetta kemur fram í nýrri rannsókn tengdri tveimur stórum jarðskjálftum sem urðu á Norðurlandi árið 2012 og 2013 og greint er frá í nýjasta hefti Nature Geoscience. Tímaritið valdi  greinina sérstaklega til kynningar á heftinu. Að rannsókninni standa  vísindamenn frá Stokkhólmsháskóla, Háskólanum á Akureyri, Háskóla Íslands, King Abdullah University of Science and Technology í Sádi-Arabíu , Gautaborgarháskóla, Landsvirkjun og Karolínsku stofnuninni í Stokkhólmi.

Fyrri rannsóknir hafa sýnt að breytingar á efnasamsetningu grunnvatns, svo sem á styrk radons og ýmissa uppleystra efna, ásamt breytingum á hlutfalli stöðugra samsætna súrefnis og vetnis í vatni geti verið fyrirboðar stórra jarðskjálfta.

Samsætur eru misþungar frumeindir sama frumefnis og með því að rannsaka þær má svara margvíslegum rannsóknarspurningum. Í rannsókninni sem greint er frá í Nature Geosciences mældu vísindamennirnir stöðugar samsætur og breytingar á tilteknum uppleystum efnum (natríum (Na), kísil (Si), kalsíni (Ca) og kalsíum (K)) í grunnvatni úr borholu við Hafralæk skammt frá Húsavík. Sýnasöfnun fór fram vikulega yfir fimm ára tímabil, frá október 2008 og fram á árið 2013, en það er mun lengri tími en í fyrri rannsóknum af svipuðum toga. Á þessu tímabili urðu nokkrir stórir skjálftar á Húsavíkur–Flateyjar brotabeltinu og á brotabelti kenndu við Grímsey. Tveir þeirra reyndust stærri en 5 á Richter, annar í október 2012 en hinn í apríl 2013. Vísindamennirnir benda á að þótt fjarlægðin sé nokkuð mikil sé Hafralækur talinn innan áhrifasvæðis beggja skjálftanna með tilliti til grunnvatnsflæðis þannig að vænta megi einhverra fyrirboða í grunnvatninu.

Að sögn Árnýjar Erlu Sveinbjörnsdóttur, vísindamanns við Jarðvísindastofnun Háskólans og eins að aðstandendum rannsóknarinnar, hafa fyrri rannsóknir á samsætum jarðhitavatnsins á Hafralæk sýnt að það er blanda af svæðisbundnu regnvatni og eldra grunnvatni frá því á síðasta jökulskeiði, það er eldra en 12.000 ára.
„Niðurstöður rannsóknarinnar sýna að 2-6 mánuðum fyrir skjálfta fór að bera á breytingum þannig að hlutfall svæðisbundinnar úrkomu í jarðhitavatninu jókst og náði hámarki fyrir stærstu skjálftana. Hlutfallið var hins vegar aftur orðið það sama u.þ.b. þremur mánuðum eftir skjálftana. Samfara breytingum á samsætum jarðhitavatnsins urðu breytingar á uppleystum efnum,  þ.e. natríum, kalsíni og kísli, sem voru viðvarandi í fjóra mánuði,“ segir Árný.

Árný bendir á að breytingarnar á efnasamsetningu grunnvatnsins hafi reynst tölfræðilega marktækar og tengist að öllum líkindum jarðskjálftunum. Hún tekur þó skýrt fram að aðstandendur rannsóknarinnar fullyrði ekki að rannsóknin sanni að jarðefnafræði grunnvatns geti spáð fyrir um stóra jarðskjálfta heldur gefi hún til kynna að efnafræði grunnvatns geti nýst þegar leitað sé að fyrirboðum um stóra skjálfta og til að auka skilning á ferlum í jarðskorpunni sem verða fyrir stóra jarðskjálfta. „En til að svo megi verða verður gagnasafnið að vera samfellt og ná yfir langan tíma,“ segir Árný.