An open workshop on processes in high-enthalpy geothermal systems
Synergy and cooperation in the DRG, COTHERM and IMAGE projects

Orkugarður, Grenásvegur 9
10. September 2013, 09:00-17:00

THE OBJECTIVE of the workshop is to introduce the DRG, COTHERM and IMAGE projects, as well as stimulate discussion on synergy and cooperation between these projects.

The workshop is open to all and without admission fee.

PLEASE REGISTER for the event by sending an e-mail to
georg@orkugardur.is

AGENDA
09:00-09:15 INTERNATIONAL COOPERATION IN GEOTHERMAL RESEARCH GEORG
09:15-09:45 DEEP ROOTS OF GEOTHERMAL SYSTEMS (DRG)
09:45-10:15 THE COTHERM PROJECT
10:15-10:30 COFFEE BRAKE
10:30-11:00 THE IMAGE PROJECT
11:00-11:30 UTILIZATION OF HIGH-ENTHALPY GEOTHERMAL RESOURCE
11:30-12:00 DISCUSSION ON SYNERGY AND COOPERATION BETWEEN DRG, COTHERM AND IMAGE PROJECTS Facilitated by GEORG
12:00-13:00 LUNCH
13:00-15:00 GENERAL DISCUSSION CONTINUED Discussion on inner working of high-enthalpy systems, conceptual models, controlling processes (geological, chemical and physical), diagnostic signatures, etc. Facilitated by GEORG
15:00-15:15 WRAP UP Facilitated by GEORG
15:15-17:00 GROUP MEETINGS Participants can meet in smaller groups tor further discussion
17:00 MEETING CLOSURE AND REFRESHMENTS

 

Norrænir Rektorar Íþróttaháskóla heimsækja Laugarvatn í dag. Fundað verður um málefni menntunar, rannsókna, doktorsverkefna og samvinnu um þessi mál. Þeir skoða aðstöðuna á Laugarvatni og nánasta umhverfi svo sem Fontana, Geysi o.fl. Á morgun funda þeir á Selfossi. Kristín Ingólfsdóttir rektor HÍ mun hitta hópinn seinni part á morgun og þá skoða þeir HÍ nánar.

Opinn fyrirlestur í fundarsal Þjóðarbókhlöðu mánudaginn 16. september kl. 17–18

Föstudaginn 13. september ver Pavel Bessarab doktorsritgerð sína í efnafræði. Ritgerðin ber heitið: Kennileg lýsing á stöðugleika og umbreytingum segulástanda (e. Theoretical description of stability and transitions between magnetic states )

Andmælendur verða Prof. Pieter Visscher, University of Alabama og Prof. Björgvin Hjörvarsson, Uppsala universitet.

Aðalleiðbeinandi við verkefnið var Hannes Jónsson, prófessor við Háskóla Íslands. Aðrir í doktorsnefnd voru: Viðar Guðmundsson, prófessor við Háskóla Íslands og Sveinn Ólafsson, vísindamaður við Raunvísindastofnun Háskólans.

Hafliði Pétur Gíslason deildarforseti Raunvísindadeildar stýrir athöfninni.

Útdráttur:

Nútíma tækni hefur gert það mögulegt að búa til, mæla og stjórna segulkerfum á nanóskala. Þegar tvö eða fleiri spunaástönd eru til staðar er hægt að nota slík kerfi til að skrá upplýsingar.  Nýlegar tilraunir hafa sýnt að umskipti milli stöðugra segulástanda geta átt sér stað vegna varmaörvunar. Beinir reikningar á tímaframvindu í slíkum kerfum eru ógerlegir þegar ástöndin eru sæmilega stöðug því umskiptin eru þá fágætir atburðir miðað við titring segulvigranna.  Þessi ólíki tímaskali gerir það hinsvegar mögulegt að beita tölfræðilegum aðferðum frekar en beinum reikningum á tímaframvindu. Í ritgerðinni er slík hraðafærði þróuð fyrir segulkerfi með mörgum breytistærðum. Aðferðin felur í sér reikninga á lágmarksorkuferlum til að ákvarða virkjunarorku og gang segulhvarfsins. Áhrif hitastigs eru í samræmi við líkingu Arrheniusar þar sem virkjunarorkan ákvarðast af hámarksorkunni eftir lágmarksorkuferlinum og forexpónentialþátturinn ákvarðaðast af krappa orkuyfirborðins.  Seguleiginleikum kerfa með 3d rafeindir er lýst með Alexander-Anderson líkaninu fyrir dreifðar rafeindir.  Setning um kraftana sem verka á segulvigrana er sönnuð fyrir þetta líkan.  Aðferðinni er síðan beitt í rannsóknum á umskiptum á seglun járn nanóeyja á W(110) yfirborði, bæði með Alexander-Anderson líkaninu og Heisenberg líkani.  Ítarlegur samanburður er gerður á reikningunum og mæliniðurstöðum og útskýring gefin á því hvernig hraði segulhvarfanna er háður stærð og lögun nanóeyjanna.

Frekari upplýsingar um rannsóknarverkefnið má finna á slóðinni http://theochem.org/RIR/PFBthesis

Pavel Bessarab will defend his doctoral thesis in chemistry on Friday 13th of september. The thesis is titled: Theoretical description of stability and transitions between magnetic states.

Opponents are Prof. Pieter Visscher, University of Alabama and Prof. Björgvin Hjörvarsson, Uppsala universitet.

Supervisor was Hannes Jónsson, Professor at the University of Iceland. Other members of the doctoral committee are Viðar Guðmundsson, Professor at the University of Iceland and Sveinn Ólafsson, Research Professor at the Science Institute.

Abstract:

Modern technology has made it possible to create, study and control magnetic systems at the nanoscale. Systems with two or more spin states are of particular interest since they can, in principle, be used for magnetic recording. Recent experiments have shown that transitions between stable magnetic states could be induced by thermal agitation. A direct dynamical simulation of the spin transitions is intractable if the states are reasonably stable due to the fact that the transitions are extremely rare events on the time scale of oscillations of the magnetic moments. The separation of time scales makes it possible, however, to use a statistical approach rather than a purely dynamical one. We present the development and implementation of such a rate theory capable of describing thermally activated transitions in magnetic systems with many degrees of freedom. The method involves a calculation of the minimum energy path which is needed for finding the activation energy barrier and revealing the mechanism of the spin transition. Arrhenius dependence of the transition rate on temperature is predicted with an activation energy barrier given by the energy maximum along the minimum energy path and pre-exponential factor defined by the curvature of the multidimensional energy surface as a function of orientation of magnetic moments. The magnetism of 3d-metal systems is described within the Alexander-Anderson model of itinerant electrons. Magnetic force theorem is proved within this model. The approach is applied to the study of magnetization reversal in nanoscale islands of Fe- atoms on a W(110) surface, within both the non-collinear extension of the Alexander- Anderson model as well as a simple Heisenberg model. Detailed comparison with experimental measurements is made and an explanation given for the observed trends in the transition rate as a function of size and shape of the nano-islands.

Further information can be found at http://theochem.org/RIR/PFBthesis

Jella Benner-Heinacher, framkvæmdastjóri Samtaka verðbréfa- og sparifjáreigenda í Þýskalandi heldur fyrirlestur undir yfirskriftinni „Réttur smærri hluthafa í Þýskalandi: Hverju hafa dómsmál til verndar smærri hluthöfum áorkað? Fyrirlesturinn fer fram í Hátíðasal og er á vegum Viðskiptafræðideildar og Samtaka fjárfesta. 

Jella Benner-Heinacher er lögmaður en hún stundaði laganám í Sviss, Frakklandi og Bandaríkjunum. Samtök verðbréfa- og sparifjáreigenda í Þýskalandi Deutsche Schutzvereinigung für Wertpapierbesitz (DSW) eru stærstu samtök sinnar tegundar í Þýskalandi með fleiri en 25.000 meðlimi. Jella Benner-Heinacher hefur verið framkvæmdastjóri samtakanna frá árinu 1994.

Námsbraut í heimspeki við Háskóla Íslands heldur áfram að kynna kvenheimspekinga í haust undir yfirskriftinni: Kvenheimspekingar koma í kaffi. Efnt verður til erinda annan hvern fimmtudag kl. 15-16 í Lögbergi. (Sjá haustdagskrá -pdf).

Eiríkur Smári Sigurðsson heldur fyrsta erindið á þessu hausti og fjallar um Gyðju Parmenídesar.

Parmenídes, mesti skynsemishyggjumaður forvera heimspekinnar, setur kenningar sínar í munn gyðju sem hann hittir í handanheimum. Hún tekur á móti honum, ungum manninum, og leiðir í allan sannleikann um heiminn. Í kaffi dagsins verður þessi saga skýrð og nokkrar túlkanir á henni ræddar og hún m.a. skoðuð í ljósi annarra frásagna af gyðjum og ungum mönnum sem hitta þær til að læra sannleikann (t.d. Hesíódos og Sókrates). Gyðja Parmenídesar er vissulega ekki heimspekingur í sama skilningi og (flestar) aðrar sem er fjallað um í kvenheimspekikaffinu en hún getur þó varpað ljósi á stöðu kvenna og hins kvenlega í upphafi heimspekisögu Vesturlanda.

A balanced approach to safety in childhood. Why does it matter and what does it look like ?

Þann 19. september heldur Tim Gill, rithöfundur, ráðgjafi og sjálfstæður rannsakandi frá Bretlandi fyrirlestur. Fyrirlesturinn er frá kl. 11.30-12.10 og í framhaldi af honum verður boðið til málstofu í stofu H209 kl. 12.40-13.40. Þar gefst gestum kostur á að ræða við Tim um þau álitamál sem fram kunna að koma í máli hans. Tim er áhrifamikill talsmaður þess að veita börnum frelsi til að vera sjálfstæð innan borga og bæja. Árið 2007 gaf hann út bókina No Fear: Growing up in a risk averse society sem hefur vakið mikla athygli. Nánar um Tim á rethinkingchildhood.com/about/

Gestum gefst kostur á að kaupa sér léttan mat í hléi á milli erindis og málstofunnar.

Professor Jörg Matysik, Institut fuer Analytische Chemie, Universitaet Leipzig, Germany

will present a seminar with the above title.

Abstract. Photosynthesis is a process of creating order on earth.

The first oder occurring from sunlight is electron and nuclear spin order.

This spin order can be observed by NMR spectroscopy.

Analytically the high signal enhancement due to spin order is very valuable.

The question will be discussed whether the nuclear spin order is a 

simple by product or whether it also might have functional relevance.

Það eru margar ástæður fyrir flutningi fólks á milli landa, en talið er að um 3% mannkyns tilheyri þessum hópi. Sumir flytja vegna aukinna náms- og starfstækifæra í öðrum löndum, aðrir vegna fátæktar í heimalandi sínu, og enn aðrir í leit að mildara loftslagi sökum aldurs eða heilsu. Konum fjölgar nú í þessum hópi og einnig þeim sem flytjast úr dreifbýli yfir í þéttbýli.

Í fyrirlestri sínum mun Catherine de Wenden beina sjónum að fólksflutningum í suðlægum ríkjum með tilliti til stöðu þeirra ýmist sem brottfarar-, áætlunar- eða viðkomustaða. De Wenden mun jafnframt færa rök fyrir mikilvægi hnattrænna stjórnunarhátta til þess að draga úr því óöryggi, og jafnvel hættu, sem fólk sem flytur búferlum stendur oft frammi fyrir.

Catherine Wihtol de Wenden er sérfræðingur í fólksflutningum. Hún er rannsóknaprófessor og stjórnandi rannsóknastofnunar í alþjóðasamskiptum við Sciences Po-háskólann og í La Sapienza-háskólanum í Róm. Catherine de Wenden hefur einnig starfað sem ráðgjafi fyrir ýmsar alþjóðlegar stofnanir og er höfundur fjölmargra fræðibóka, þar á meðal Atlas mondial des migrations sem kom út árið 2012.

Föstudaginn 13. september verður hið árlega og geysivinsæla fjáröflunarkaffihlaðborð 4.árs hjúkrunarfræðinema haldið í Eirbergi, húsi hjúkrunarfræðideildarinnar Eiríksgötu 34 á fyrstu hæð.

Verð er 1500 kr. Hægt verður að borga með korti en við hvetjum fólk til þess að greiða með pening. Box verða á staðnum fyrir þá sem kjósa að taka kræsingarnar með. 

Hjúkrunarvörusalan góða verður einnig á staðnum.

Guðmundur Örn Leifsson flytur fyrirlestur um verkefni sitt til meistaraprófs í tölvunarfræði. Verkefnið ber heitið Intelligent Writing Support for Second Language Learners of Icelandic Using Web Services. Verkefnið snýst um að búa til vefþjónustu sem styður greind tungumálanámsforrit og vefsíðu sem merkir málfræðivillur í frjálsum texta.

Leiðbeinandi: Hrafn Loftsson,dósent við HR
Umsjónarmaður: Hjálmtýr Hafsteinsson, dósent við HÍ
Prófdómari: Eiríkur Rögnvaldsson,prófessor við HÍ

Málstofa um danska menningu og tungu á Grænlandi og Íslandi

Danski rithöfundurinn Kim Leine hefur vakið verðskuldaða athygli fyrir skáldsögur sínar. Í þeim er fjallað um grænlenskt samfélag, menningu og náttúra bæði frá sjónarhóli innfæddra og aðkomumanna í sögu og samtíð. Í tilefni af komu Kim Leine til landsins efnir Stofnun Vigdísar Finnbogadóttur í erlendum tungumálum við Háskóla Íslands í samvinnu við Bókmenntahátíð í Reykjavík til málstofu um áhrif danskrar menningar og tungu á Grænlandi og Íslandi. Kim Leine fjallar um kynni sín af Grænlandi og áhrif danskrar tungu og menningar þar í landi og í erindi sínu greinir Auður Hauksdóttir, dósent í dönsku við Háskóla Íslands, frá dönskum áhrifum á Íslandi. Í framhaldi af erindunum verða umræður.

Annemette Hejlsted, lektor í dönskum bókmenntum við Háskóla Íslands, kynnir höfundinn.

Málstofan fer fram í fyrirlestrasal Þjóðminjasafnins sunnudaginn 15. september og hefst kl. 15.30. Umræður fara fram á dönsku.

Aðgangur er ókeypis og öllum heimill á meðan húsrúm leyfir.

Utangarðs?
Málþing í tengslum við sýningu um utangarðsfólk í Þjóðarbókhlöðunni
14. september 2013 kl 13-16.
Ingibjörg Steinunn Sverrisdóttir landsbókavörður býður gesti velkomna.
Jón Gnarr borgarstjóri flytur ávarp í tilefni af nýrri skýrslu um málefni utangarðsfólks.
Ólafur J. Engilbertsson: Svipmyndir af tveimur einstaklingum utan við Utangarðs?
Yngvi Leifsson: Flökkufólk á Íslandi um aldamótin 1800.
Már Jónsson: Gjörólíkar ástæður flakks: Tveir Jónar á Vesturlandi árin 1871-1873.
Kaffihlé.
Guðný Hallgrímsdóttir: Ævisaga Guðrúnar Ketilsdóttur.
Harpa Björnsdóttir: Sólon Íslandus.
Þórarinn Eldjárn: Umhverfis dúllarann. Fjallað um Guðmund Árnason dúllara, líf hans og list.
Halldór Baldursson: Að setja sig inn í andrúmsloft 19. aldar. Fjallað um teikningarnar í Utangarðs?
Sigríður Hjördís Jörundsdóttir og Halldóra Kristinsdóttir: Utangarðs?

Miðvikudaginn 18. september 2013, kl. 16:00 mun Ástríður Ólafsdóttir gangast undir meistarapróf við Læknadeild Háskóla Íslands og halda fyrirlestur um verkefni sitt:

„Áhrif heteróglýcans úr blágrænþörungnum Nostoc commune á ónæmissvör THP-1 mónócýta“.
„Immunomodulatory effects of a heteroglycan from the cyanobacterium Nostoc commune on THP-1 monocyte“.

Leiðbeinendur: Ingibjörg Harðardóttir og Jóna Freysdóttir
Með þeim í MS-nefnd: Sesselja Ómarsdóttir

Prófdómarar: Guðrún Valdimarsdóttir og Sigurbjörg Þorsteinsdóttir

Prófstjóri: Helga M. Ögmundsdóttir

Prófið verður í kennslusal Læknadeildar á 3. hæð, stofu 343 í Læknagarði og er öllum opið

Kevin Franke flytur fyrirlestur um verkefni sitt til meistaraprófs í byggingarverkfræði. Verkefnið ber heitið: Investigation of the Complex Flow in High Energy Spillways by Means of Computational Modelling and Experiments.

The hydrodynamics in open channel flows are most challenging and obey complex physical laws. The air-water mixture from an artificially aerated spillway flowing down to a canyon may create major erosion and damage both the spillway´s surface and the environment. In this case, the location of an aerator to prevent cavitation scour, decreasing the energy head of the flow, and the aeration flow rate would be important factors in designing an environmental friendly high-energy spillway. Nevertheless, for an accurate determination the evolvement of an aerated flow depending on bubble sizes and their distribution, suspended particles and the geometry of the aerator have to be taken into account. In this work, experiments and simulations are carried out to understand the complexity of high-energy spillway flows. The simulations are based on numerical modelling, which is a combined large-eddy simulation technique (LES) and discrete element method. Three-dimensional simulations of an aerator are performed on a graphics-processing unit (GPU). The results are in agreement with the experiments and confirm prior findings from physical models such as formation of bubble size, bubble coherence and separation and air concentration profiles. This promising effort in GPU computing could pave the way for developing advanced simulation techniques for the study of waterways and ports, as well as coastal and ocean engineering in the future.

Leiðbeinendur: Piroz Zamankhan, Sigurður Magnús Garðarsson
Prófdómari: Andri Gunnarsson, verkfræðingur og verkefnisstjóri vatna-, veður- og jöklamælinga hjá Landsvirkjun

Mánudaginn 16. september kynnir Darren Larsen doktorsritgerð sína í jarðfræði. Ritgerðin ber heitið: Þróun loftslags og  jöklabreytinga  á Nútíma  í ljósi setmyndana í  Hvítárvatni. (e. Holocene Climate Evolution and Glacier Fluctuations Inferred from Proglacial Lake Sediments at Hvítárvatn, Central Iceland)

Darren stundaði doktorsnám samhliða við University of Colorado Boulder, Bandaríkjunum, og Háskóla Íslands. Um er að ræða sameiginlega gráðu háskólanna beggja og verður doktorsvörn hans haldin í Boulder.

Leiðbeinendur: Dr. Áslaug Geirsdóttir and Dr. Gifford H. Miller

Þróun loftslags og  jöklabreytinga  á Nútíma  í ljósi setmyndana í  Hvítárvatni.
Aukinn skilningur á umfangi loftslagsbreytinga og áhrifa þeirra á vistkerfi er undirstaða  þess að hægt verði að skýra orsakir loftslagssveiflna fortíðar og spá fyrir um framtíðina. Meginmarkmið verkefnisins var að lesa loftlagsbreytingar úr hvarflögum í seti Hvítárvatns við Langjökul, til þess að varpa ljósi á breytileika í loftslagi á Norðurslóðum á Nútíma og þeim áhrifavöldum sem valda breytingum á loftslagskerfum við Ísland.  Hvítárvatn myndaðist í kjölfar hörfunar ísaldarjökulsins og hefur að geyma setmyndanir sem settust til á síðustu 11 þús árum. Samtúlkun setkjarna, sem voru teknir á 35 stöðum í vatninu, við endurvarpsgögn og fjölgeislamælingar af botni vatnsins, hafa leitt í ljós  umhverfis- og loftslagsbreytingar og afleiddar sveiflur í jökulskriði Langjökuls (925m2) síðustu 10.2 þúsund árin.

Breytingar á þykkt hvarfleirslaga og veðurvísar í seti Hvítárvatns endurspegla töluverðar  breytingar í rofvirkni og stærð Langjökuls sem benda til þess að jökull hafi horfið af vatnasvæðinu á hlýjasta tímaskeiði Nútíma fyrir 7.9 til 5.5 þús árum.   Langjökull í þeirri mynd sem nú þekkist fór að myndast fyrir um 5.5 þús árum í kjölfar kólnunar sem þá átti sér stað. Hækkun og framrás jökulsins var síðan stigvaxandi samfara kaldari sumrum og auknu landrofi fyrir 4.2 , 3.0, 1.4 og 0.7 þús. árum.

Langjökull náði hámarksútbreiðslu á Litlu ísöldinni, kaldasta tímabili síðustu átta þúsund ára. Reiknuð setupphleðsla útfrá meðalþykkt hvarflaga yfir 10 ára tímabil sýnir tvö tímabil jökulframrása á Litlu ísöldinni, það fyrra frá 1400 til 1550 og það seinna frá  1680 til 1890. Á síðara tímabilinu náði Langjökull hámarksstærð, þegar Norðurjökull og Suðurjökull, tveir skriðjöklar Langjökuls, kefldu út í Hvítárvatn.  Setupphleðsla og eðlisræn einkenni setsins benda til þess að Norðurjökull hafi verið nokkuð stöðugur á þessu tímabili, en kelft út í vatnið, á meðan Suðurjökull hljóp fram og brotnaði út í vatnið.  Lesa má a.m.k. átta framhlaup Suðurjökuls úr setlögum vatnsins, þar sem jökullinn hljóp  ~1.6 km á innan við  tveimur árum.

English
Darren Larsen will give a lecture about his doctoral thesis in Geology on Monday 16th of September at 11:00. The thesis is titled: Holocene Climate Evolution and Glacier Fluctuations Inferred from Proglacial Lake Sediments at Hvítárvatn, Central Iceland.
This is a joint Ph.D. degree from the University of Iceland and the University of Colorado Boulder, with main defense taking place in Boulder, CO USA. Instructors are Dr. Áslaug Geirsdóttir and Dr. Gifford H. Miller.

About the Doctoral Candidate:
Darren Jon Larsen grew up in southern New York State and received a B.A. degree from Colby College, Maine where he studied Geology and Biology. Following graduation, he worked for two years as an environmental educator and field instructor at the Teton Science Schools, Wyoming, where he taught field courses in Grand Teton and Yellowstone National Parks. Darren began is graduate studies in 2007 and is currently enrolled in a dual PhD program at the University of Colorado and the University of Iceland. His thesis research has been focused on Holocene paleoclimate and ice cap reconstructions in Iceland, working primarily with proglacial lake sediments to provide a framework for assessing current and future impacts of modern climate change occurring in the Arctic. During the course of his dissertation, Darren also completed a Masters degree in Hydrology, Water Resource Engineering, and Environmental Fluid Mechanics at the University of Colorado, as well as a graduate certificate in Hydrologic Sciences.

Abstract
Understanding the character and expression of past climate changes in response to discrete forcing mechanisms is prerequisite to a critical assessment of modern climate variability and to anticipating future changes to Earth’s climate system. In this dissertation, Holocene paleoclimate and glacier fluctuations in central Iceland are reconstructed using the varved sediment archive preserved in proglacial lake Hvítárvatn. Sediment cores retrieved from >35 locations throughout Hvítárvatn’s main basin are used in conjunction with seismic reflection profiles and multibeam bathymetric data to construct a detailed record of environmental conditions and the changing dimensions of the adjacent Langjökull ice cap (925 km2) for the past 10.2 ka.

Spatial and temporal changes in varve thickness reflect variations in the production and delivery of erosional products related to Langjökull fluctuations. A suite of environmental and glacier proxies reveal a dynamic Holocene terrestrial climate with abrupt and high magnitude changes in Langjökull size and landscape stability. All sedimentary proxies indicate glacier ice was absent from the catchment during the Holocene Thermal Maximum, between 7.9 and 5.5 ka. Neoglaciation is recorded as a step-like transition toward cooler summers, landscape destabilization, and the inception and expansion of Langjökull beginning ~5.5 ka, with notable increases in ice cap size and landscape instability at 4.2, 3.0, 1.4, and 0.7 ka.

Langjökull’s maximum Holocene extent occurred during the Little Ice Age (LIA), the most recent and severe climate anomaly of the Neoglacial period. Sediment yield calculated from decadal average varve thickness patterns reveals two main phases of Langjökull growth during the LIA, ca. 1400 to 1550 AD and ca. 1680 to 1890 AD. During Langjökull’s second and ultimate LIA advance, outlet glaciers Norðurjökull and Suðurjökull advanced into the lake and maintained calving margins. Sediment stratigraphy and physical characteristics indicate that while Norðurjökull advanced into the basin stably, Suðurjökull experienced a quasi-periodic series of eight surges, each of which resulted in fragmentation of the glacier terminus and advances of up to ~1.6 km in less than 2 years.

Föstudaginn 27. september ver Iwona Galeczka doktorsritgerð sína í jarðefnafræði. Ritgerðin ber heitið: Rannsóknir á efnaskiptum basalts og koltvíoxíðs á rannsóknarstofu og við náttúrulegar aðstæður (e. Experimental and field studies of basalt-carbon dioxide interaction).

Andmælendur eru Prof. Per Aagaard, Department of Geosciences, University of Oslo, og Prof. Alessandro Aiuppa, Dipartimento di Scienze della Terra e del Mare, Palermo University

Leiðbeinendur voru Sigurður Reynir Gislason, Domenik Wolff-Boenisch og Eric Oelkers.

Verkefnið var styrkt af Evrópusambandinu, Orkuveitu Reykjavíkur, Hitaveitu Suðurnesja, Norðuráli, Háskóla Íslands, RANNÍS

Magnús Tumi Guðmundsson, forseti Jarðvísindadeildar stjórnar athöfninni.

Útdráttur

Megintilgangur rannsóknarinnar var að hanna, byggja og prófa stóran háþrýstihvarfastokk (e. high pressure column flow reactor) til notkunar við tilraunir á rannsóknarstofu á efnaskiptum bergs og gasríks vökva, í þessu tilviki koltvíoxíðs (CO₂). Hvarfastokkurinn er 2.3 m langur og gerður úr títani. Stokkinn er hægt að fylla með steindum og/eða gleri og hönnun hans gerir kleift að taka sýni af gasríkum vökva í snertingu við steindirnar/glerið undir þrýstingi. Framkvæmd var röð tilrauna með hreinu vatni og kolsýrðum vatnslausnum (0.3-1.2 M CO_2(aq)) og basaltglerkornum. Stærð hvarfastokksins, möguleikinn á að taka vökvasýni á mismunandi lengdarbilum undir þrýstingi og að fylgjast með þróun uppleysts ólífræns kolefnis (DIC) og pH in-situ gerir hvarfastokkinn einstakan í samanburði við aðra slíka stokka sem hannaðir eru fyrir rannsóknir á efnahvörfum vatns og bergs. Niðurstöður tilrauna við 22 °C og án teljandi íblöndunar koltvíoxíðs sýndu að pH-gildi hreins vatns breyttist frá 6.7 í 9-9.5 við það að flæða í gegnum stokkinn og stærstur hluti uppleysts járns féll út í síðsteindum, líkt og í náttúrulegum kerfum basalts, regnvatns og grunnvatns (e. meteoric waters). Við það að skipta út alkalíska vökvanum í stokknum fyrir kolsýrt vatn varð vökvinn í fyrstu yfirmettaður með tilliti til karbónatsteinda en um leið og kolsýrða vatnið fyllti stokkinn og pH-gildið lækkaði í 4.5 hélst vökvinn undirmettaður með tilliti til allra karbónata. Hreyfanleiki og styrkur nokkurra málma jókst umtalsvert í CO₂-vökvafasanum og sumir málmanna, m.a. Mn, Fe, Cr, Al og As, fóru yfir leyfileg mörk í drykkjarvatni. Járn leystist og hlutfallslegur styrkur Fe²⁺/Fe³⁺í vatnslausn jókst við gegnumflæðið. Leysing basaltglersins náði ekki að brjóta niður búffereiginleika kolsýrða vatnsins. Á fyrstu 40 mínútunum, á meðan vatnið flæddi um fyrstu 18.5 cm stokksins, urðu efnaskipti kolsýrða vatnsins við basaltglerið til þess að pH-gildið hækkaði úr 3.4 í 4.5 en hélst svo stöðugt í gegnum seinni 2.1 metra stokksins.

Þar sem eldvirk svæði eru hulin jöklum myndast vatnsfylltir katlar undir jöklunum vegna jarðhita og jafnvel eldgosa. Katlarnir tæmast reglulega í jökulhlaupum. Sum þessara hlaupa, sér í lagi hlaup vegna eldvirkni, geta valdið miklum skaða og getur stærð þeirra verið á við Amazonfljótið (>200,000 m³/s). Í júlí 2011 brutust tvö lítil jökulhlaup (um 2,000 m³/s) undan Mýrdalsjökli í Múlakvísl og undan Vatnajökli í Köldukvísl. Það má líta á efnaskipti vatns, bergs og gastegunda í jökulkötlum, sem efnaskipti í háþrýstihvarfastokk. Stokkurinn er þá fylltur með bergi með ákveðinni efnasamsetningu og þekktu yfirborðsflatarmáli og vökvi og gas látið leika um bergið svo vökvi, gas og berg geti hvarfast. Vökvinn er lýsandi fyrir jökulbráð og gasið kvikugastegundir á borð við CO₂, SO₂, HCl og HF. Gildi pH vatnssýna sem safnað var á meðan flóðunum tveimur stóð voru hlutlaus eða basísk og leiðni allt að 900 µS/cm. Basavirkni (e. alkalinity), aðallega vegna bíkarbónats (HCO₃^- ), mældist hæst ~9 meq/kg við hámark flóðsins úr Mýrdalsjökli en náði jafnvægi við um 1 meq/kg er líða tók á flóðin. Styrkur H₂S var lítill í vatninu (minni en 1.5 µmol/kg). Styrkur flestra uppleystra efna í flóðvatninu, m.a. styrkur jónanna Cl^-, F^- og SO₄^2-, sem geta rakið uppruna sinn til kvikugass, var sambærilegur árssveiflu þessara efna í umræddum ám. Samanburður á flóðvatninu við íslenskt grunnvatn og einfaldir líkanareikningar á þróun vökvans benda til þess að efnasamsetning leystra efna í leysingarvatninu þróaðist við efnaskipti vatns og bergs á löngum tíma (a.m.k. tveimur árum) þar sem gas var í takmörkuðu magni og án beinnar snertingar vökvans við kviku. Þetta bendir til þess að hitagjafinn sem olli bráðnuninni, og þar með jökulhlaupunum, hafi verið jarðhiti fremur en eldsumbrot.