Iceland is located on the Mid-Atlantic Ridge and is the surface exposure of the ridge system on land. The influence of the plume has been shown to reach towards the south at least as far as the Bight Transform Fault. The ridge system in Iceland has also been evolving spatially and temporally during the life time of Iceland. One of the best documented and understood mechanisms, where by plate boundaries evolve, is the propagating rift mechanism. Two such areas are studied in the dissertation; Eyjafjallajökull volcano in South Iceland and the area between the Bight-Transform Fault and 80 km south of it. These two areas are both located in front of the advancing limb of a propagating rift.
Two papers focus on the Eyjafjallajökull volcano area. In the first paper the velocity structure of the volcano is presented. A fairly new method is used where long-time series of small surface waves are used as a source for tomography. The signal source of the method is the ambient noise, originating in the oceans. If such persistent signal is observed over long enough time and then cross-correlated between two seismic stations, a signal emerges that contains information on the path between the two receivers. Using data from a 7 month long period from stations located around the volcano, ambient seismic tomography was possible around Eyjafjallajökull. Reliable phase dispersion curves were obtained between 1-7 s and sensitivity kernels showed resolution down to 10 kilometers depth. The results show two high-velocity zones elongated E-W on either side of caldera. In between a zone of relatively lower-velocity is observed. The lower-velocity zone coincides with an inferred magma pathway under the volcano as observed from earthquakes in the 2010 Eyjafjallajökull volcano eruption. The higher-velocity zones are interpreted as zones of intrusive rocks.
The second paper on Eyjafjallajökull focuses on the tremor observed during the 2010 eruption. Tremor can be located in several different ways, e.g. if the source is isotropic a simple amplitude decay with distance can be used. This was not the case with the 2010 Eyjafjallajökull eruption. Tremor levels increased during the eruption and the tremor evolution during the eruption can be linked with other parameters, such as the eruption mechanism (i.e. effusive vs. explosive phase of the eruption). The paper addresses two main issues; location of the tremor source and analyses of the power ratios of different time series from different seismic stations. The location of the tremor was very stable in the 0.5-2 Hz frequency range during the entire span of the eruption. The location agrees well with the cauldrons formed in the eruption. Because the location was stable, many parameters in the amplitude decay equation stayed the same during the course of the eruption giving rise to a simple parameter-estimation problem with ample redundancy. Results suggests that the tremor was mostly composed of surface waves and that the Q values within the volcano are in the range of about 10-20. For paths outside the volcano Q is between 20 and 50.
The second study area, the first 80 km south of the Bight Transform Fault (BTF), marks the location where the spreading on the Mid-Atlantic Ridge changes from 30_ oblique to the trend of the ridge to the north of the transform, to the expected, orthogonal spreading relative to the trend of the ridge. By analysing magnetic anomalies <6 Ma in the region, the kinematic evolution of the area was revealed. A series of small-scale propagators transfer lithosphere from the Eurasian Plate to the North-American Plate. This observed asymmetric accretion of lithosphere fits well with the asymmetric crustal accretion that is found to the north, on the Reykjanes Ridge and on Iceland. The asymmetry to the north of the BTF can be attributed to the movement of the ridge system relative to the Iceland hotspot. It can therefore, be concluded that the influence of the Iceland hotspot reaches farther south than the BTF, 1000 km south of the Iceland hotspot.
Á Íslandi rís Atlantshafshryggurinn yfir sjávarmál vegna samspils hans við heitan reit þar sem eldvirkni er mikil. Ásýnd hryggjarins er nokkuð flókin þar sem hann skiptist upp í nokkur misgömul rekbelti. Hryggurinn leitast við að liggja yfir miðju heita reitsins, sem í dag er undir vestanverðum Vatnajökli. Afstæð hreyfing heita reitsins og hryggjarins veldur því að eldri rekbelti, sem eru óvirk í dag, er að finna vestan núverandi rekása. Utan Íslands er ásýnd Atlantshafshryggjarins einfaldari, þar sem eitt rekbelti er virkt á hverjum tíma, en hryggurinn þróast samt sem áður í tíma og rúmi. Við hliðrun rekbelta myndast framsækin rekbelti, þ.e. kerfi þar sem einn armur rekbeltis vex á kostnað annars. Tveimur svæðum á framsæknum rekbeltum er lýst í doktorsritgerðinni; Eyjafjallajökli sem liggur í hinum framsækna hluta Eystra gosbeltisins og svæðinu suður af Bight-þverbrotabeltinu, við framsækna enda Reykjaneshryggjarins.
Tvær greinar fjalla um Eyjafjallajökul og nálæg svæði. Fyrri greinin lýsir nýju hraðalíkani yfirborðsbylgna innan eldfjallsins. Nýlegri aðferð er beitt, þar sem langar tímaraðir lítilla yfirborðsbylgna með upptök í úthöfunum eru mældar. Ef veikt merki sem þetta er endurtekið oft, má með víxlreikningum milli tveggja jarðskjálftamælistöðva, draga fram merki sem inniheldur upplýsingar um hraðaskipan jarðarinnar á milli stöðvanna. Þessi aðferð er kölluð suðtómografía. Suðtómografía var framkvæmd með gögnum frá sextán skjálftamælistöðvum umhverfis Eyjafjallajökul yfir 7 mánaða tímabil. Áreiðanlegir fasahraðaferlar voru mældir á lotubilinu 1 - 7 sekúndur. Næmnireikningar leiddu í ljós að líkanið hafði góða upplausn niður á 10 kílómetra dýpi. Niðurstöðurnar benda til þess að tvö háhraðasvæði, með austur-vestur stefnu, liggi beggja vegna gígsins í toppi eldfjallsins. Á milli þeirra er tiltölulega lágur hraði. Á því svæði urðu smáskjálftar í Eyjafjallajökulsgosinu árið 2010, sem benda til þess að þarna hafi verið kvikuuppstreymi. Háhraðasvæðin eru túlkuð sem eldri, kólnuð innskot. Önnur greinin um Eyjafjallajökul fjallar um óróann í eldgosinu árið 2010. Hægt er að staðsetja óróa á mismunandi hátt. Ef uppsprettan geislar bylgjum jafnt í allar áttir má skoða hvernig útslag minnkar með fjarlægð frá henni. Í ljós kom að þessa einföldun var ekki hægt að gera við úrvinnslu gagna frá 2010 gosinu. Greinilegur órói mældist á meðan á gosinu stóð og breytileika hans var hægt að tengja við gang gossins, t.d. hvort sprengivirkni hafi verið mikil eða lítil. Greinin tekur á tveimur vandamálum; staðsetningu uppsprettu óróans og greiningu aflhlutfalla milli ólíkra mælistöðva, sem breyttust með tíma á meðan gosið stóð yfir. Staðsetning uppsprettunnar var mjög stöðug allt gosið á tíðnibilinu 0.5-2 Hz og í góðu samræmi við sigkatla, sem mynduðust í jöklinum í byrjun gossins og gígana, sem mynduðust vegna ísbráðnunar. Stöðugleiki uppsprettunnar gerði það að verkum að hægt var að meta ýmsa eiginleika óróans með einfaldri aðfallsgreiningu. Niðurstöður þeirrar greiningar benda til þess að óróinn hafi aðallega verið samsettur af yfirborðsbylgjum og að Q-stuðull fyrir bylgjudeifingu innan eldfjallsins sé um Q=10-20 en utan þess á milli 20 og 50. Mestur breytileiki í útslagsmynstri óróans mældist þegar sprengivirkni var við lágmark en uppsprettan var nær því að geisla jafnt í allar áttir á meðan sprengivirkni var mikil.
Hitt rannsóknarsvæðið nær frá Bight-þverbrotabeltinu og 80 km þar til suðurs, þar sem rekstefna Atlantshafshryggjarins breytist frá því að liggja 30° skáhallt á hrygginn í stefnu hornrétt á hrygginn. Reksaga svæðisins var rakin með því að greina segulmælingargögn síðustu 6 milljóna ára. Röð lítilla framsækinna hryggja færa stinnhvolf frá Evrasíuflekanum yfir á Norður-Ameríkuflekann. Þessi ósamhverfa í færslu stinnhvolfs frá einum fleka yfir á annan, kemur heim og saman við svipaða ósamhverfu norðan rannsóknarsvæðisins á Reykjaneshryggnum og á Íslandi. Ósamhverfuna á hryggnum norðan Bight-þverbrotabeltisins er hægt að skýra með afstæðum færslum heita reitsins og hryggjakerfisins. Það má því álykta að áhrifa frá heita reitnum á Íslandi gæti suður fyrir Bight-þverbrotabeltið, allt að 1000 kílómetrum suður af miðju heita reitsins á Íslandi.
