Геология Исландии уникальна и представляет особый интерес для геологов . Исландия расположена на расходящейся границе между Евразийской и Северо-Американской плитами . Он также расположен над горячей точкой – Исландским шлейфом . Считается, что шлейф стал причиной образования самой Исландии — острова, впервые появившегося на поверхности океана примерно 16–18 миллионов лет назад. [1] [2] В результате остров характеризуется повторяющимся вулканизмом и геотермальными явлениями, такими как гейзеры .
Извержение Лаки в 1783 году вызвало большие разрушения и человеческие жертвы, что привело к голоду , в результате которого погибло около 25% населения острова [3] и привело к падению глобальной температуры, поскольку диоксид серы был выброшен в Северное полушарие . Это вызвало неурожай в Европе и, возможно, стало причиной засухи в Индии. По оценкам, извержение унесло жизни более шести миллионов человек во всем мире. [4]
Между 1963 и 1967 годами у юго-западного побережья в результате извержения вулкана образовался новый остров Суртсей .
Исландия расположена над Срединно-Атлантическим хребтом . Некоторые учёные полагают, что горячая точка под Исландией могла способствовать расколу суперконтинента Пангея и последующему формированию северной части Атлантического океана . Магматические породы , возникшие из этой горячей точки, были обнаружены по обе стороны Срединно-Атлантического хребта, возникшего 57–53 миллиона лет назад («Ма»), примерно в то время, когда Северная Америка и Евразия разделились и на северо-востоке началось распространение морского дна. Атлантика. [5] Геологи могут определить движение плит относительно исландской горячей точки, исследуя магматические породы по всему региону Северной Атлантики. Это возможно, потому что некоторые породы, относящиеся к горячей точке вулканизма, можно интерпретировать как вулканические следы, оставленные горячей точкой Исландии. [5] Предполагая, что горячая точка является стационарной, геологи используют так называемую «систему отсчета горячей точки» для сбора оценок движения плит и создания карт движения плит на поверхности Земли относительно стационарной горячей точки.
Большинство исследователей движения плит согласны с тем, что горячая точка Исландии, вероятно , какое-то время располагалась под Гренландией . Поскольку Северная часть Атлантического океана продолжала расширяться, Гренландия располагалась к юго-востоку от горячей точки Исландии и, вероятно, перемещалась над ней 70–40 млн лет назад. [6] Некоторые исследования с использованием новых данных о движении плит, собранных из систем отсчета горячих точек со всего мира, показывают, что путь горячей точки в Исландии отличается от того, который оценивался на основе более старых исследований. Многие более древние породы (возрастом 75–70 млн лет назад), расположенные по всей территории к западу, не только расположены вблизи предполагаемых путей исландских горячих точек, но также могут быть связаны с горячими точками вулканизма. Это означает, что горячая точка Исландии может быть намного старше, чем самый ранний рифт на территории, которая сейчас является самой северной частью Северо-Восточной Атлантики. Если это правда, то большая часть рифтов в Северной Атлантике, вероятно, была вызвана истончением и выпучиванием земной коры , а не более прямым влиянием мантийного плюма , который поддерживает горячую точку Исландии. [5]
В других научных работах о пути горячей точки Исландии не может быть обнаружено такого пути на запад в сторону Канады (где существуют вышеупомянутые более старые магматические породы), а это означает, что более старые магматические породы, обнаруженные в Северной Атлантике, возможно, произошли не из горячей точки. . [6] [7] Хотя точный путь горячей точки Исландии обсуждается, преобладание геофизических данных, таких как геотермальный тепловой поток над Гренландией, показывает, что горячая точка, вероятно, переместилась ниже Гренландии около 80–50 млн лет назад. [7]
Около 60–50 млн лет назад, когда горячая точка располагалась недалеко от восточного побережья Гренландии и Срединно-Атлантического хребта, вулканизм, возможно, вызванный горячей точкой Исландии, соединил Евразийский и Североамериканский континенты и образовал сухопутный мост между континентами, в то время как они раздвинуться. Эта особенность известна как Поперечный хребет Гренландия-Шотландия, и сейчас она лежит ниже уровня моря. [8] Около 36 млн лет назад горячая точка Исландии полностью соприкасалась с океанической корой и, возможно, питала сегменты Срединно-Атлантического хребта, которые продолжали формировать древнейшие породы, расположенные непосредственно к востоку и западу от современной Исландии. Возраст самых старых субаэральных пород на территории современной Исландии составляет 16,5 млн лет назад. [5] [8]
Хотя большинство ученых считают, что Исландия одновременно находится в контакте с мантийным плюмом и активно расколота Срединно-Атлантическим хребтом, некоторые другие сейсмологические и геофизические данные ставят под сомнение ранее обсуждавшееся предположение о мантийном плюме/горячей точке. Некоторые геологи полагают, что нет достаточных убедительных доказательств существования мантийного плюма под Исландией, поскольку тепловой поток морского дна через литосферу, окружающую Исландию, не отклоняется от нормального теплового потока океанической литосферы, на который плюм не влияет. [9] Эта гипотеза о холодной коре прямо противоречит идее о том, что Исландия расположена над горячим мантийным плюмом. Дополнительные данные указывают на то, что сейсмические волны, возникающие под Исландией, ведут себя не так, как ожидалось на основании других сейсмических исследований вблизи гипотетических мантийных плюмов. [10] Поскольку это одно из немногих мест, где на суше можно наблюдать распространение морского дна и где есть свидетельства существования мантийного плюма, геологическая история Исландии, вероятно, останется популярной областью исследований.
Одним из редких примеров осадочных пород в Исландии является последовательность морских и неморских отложений, присутствующая на полуострове Тьернес на севере Исландии. Эти отложения плиоцена и позднего плейстоцена состоят из алеврита и песчаника, в нижних слоях сохранились окаменелости. [11] Основными типами окаменелостей, обнаруженными в отложениях Тьернеса, являются раковины морских моллюсков и остатки растений (бурый уголь).
Тектоническое строение Исландии характеризуется наличием различных сейсмически и вулканически активных центров. Исландия граничит на юге с сегментом хребта Рейкьянес Срединно-Атлантического хребта и на севере с хребтом Кольбейнсей . Рифтинг в южной части Исландии сосредоточен в двух основных параллельных рифтовых зонах . Рифт полуострова Рейкьянес на юго-западе Исландии является продолжением хребта Рейкьянес в сторону суши, который соединяется с Западной вулканической зоной (WVZ) . Более активная Восточная вулканическая зона (EVZ) представляет собой скачок рифта, хотя неясно, как произошло распространение основной рифтовой активности на восток. [12] Смещение между WVZ и EVZ находится в сейсмической зоне Южной Исландии , зоне, характеризующейся высокой сейсмической активностью. EVZ переходит на север в Северную вулканическую зону (NVZ) , в которой находится вулкан Крафла . НВЗ соединена с хребтом Кольбейнси зоной разлома Тьернес , еще одним крупным центром сейсмичности и деформаций.
С активным вулканизмом в рифтовых зонах связаны высокотемпературные геотермальные поля. Они вызваны внедрением магмы и связаны с температурами около 200–300 ° C (392–572 ° F) на глубине более 2 км (1,2 мили), в то время как за пределами рифтовых зон, особенно на Северо-Американской плите, встречаются низко- температурные геотермальные поля, связанные с локальными нарушениями общего теплового потока из мантии, температура которых ниже 150 ° C (302 ° F) на глубине 2 км (1,2 мили). [13]
Продолжается активный вулканизм, и недавним примером является вулканическая и сейсмическая активность, происходящая на полуострове Рейкьянес с 2020 года и далее, после почти 800 лет бездействия. После извержения вулкана Фаградальсфьялль 19 марта 2021 года эксперты National Geographic предсказали, что это «может ознаменовать начало десятилетий вулканической активности». [14] В июле 2023 года рядом с вершиной Литли-Хрутур произошло трещинное извержение, [15] за которым в октябре 2023 года последовали землетрясения, которые привели к эвакуации города Гриндавик . Затем 18 декабря 2023 года в районе Эльдверп-Сварценги произошло новое трещинное извержение , активность которого продолжится и в 2024 году . [16]
История оледенения Исландии началась 3,3 миллиона лет назад, ознаменовав резкое изменение условий окружающей среды. [17] Ледники покрывают около 11% территории Исландии; Самый крупный из них – Ватнайокудль . Исландские ледники в целом отступили за последние 100 лет. Ватнайокудль был описан как один из наиболее чувствительных к изменению климата ледников [18] и потерял до 10% своего объема. [19]
Поскольку многие ледники покрывают действующие вулканы, подледные извержения могут представлять опасность из-за внезапных наводнений, вызванных талой ледниковой водой, известных как йёкульхлауп . Еще одной подледной вулканической опасностью являются фреатомагматические извержения. В случае с Исландией извержение такого типа является причиной появления массивных шлейфов вулканического пепла, которые мигрируют в Европу и нарушают воздушное сообщение. [20] Исторически эти взрывные извержения оказывали и другие воздействия на человеческую цивилизацию, включая кислотные дожди и значительные изменения погодных условий. [18] Гримсвотн – крупный подледниковый вулкан, расположенный под ледяной шапкой Ватнайокудль – склонен к извержениям такого типа. [21]
Все покрытые льдом вулканические плато Исландии имеют уникальные ледники нагонного типа , одними из наиболее изученных являются Бруарйокудль, Эйябаккайокудль и Мулайёкудль. Ледники пульсационного типа составляют менее 1% ледников мира и относятся к узкому климатическому диапазону с холодными морскими низкоарктическими условиями. Эти ледники демонстрируют двухфазное развитие: 1. длительные периоды покоя с небольшими сезонными наступлениями и отступлениями, 2. внезапное и быстрое наступление, продолжающееся от нескольких месяцев до лет. Один из крупнейших ледниковых набегов в зарегистрированной истории произошел в 1963-64 годах, когда ледник Бруарйокудль продвинулся на 9 км примерно за 3 месяца. Ледниковый лед продвигался на 120 метров в день, перемещая 34 миллиона кубических метров льда и камней. [22]
Исследователи работают над пониманием стабильности ледников и порогового поведения этих ледниковых волн. Хотя механизмы все еще плохо изучены, частота всплесков может быть связана с климатическими циклами, базовой гидрологией, извержениями вулканов и йокульхлаупами . [22] Была проделана работа, чтобы понять гляциотектонические взаимодействия между основанием ледникового льда и подледниковыми отложениями, которые обеспечивают такое быстрое движение. Модель, предложенная в 2006 году, предполагает, что из-за высокого давления поровой жидкости в мелкозернистых базальных отложениях нагонные ледники, такие как Бруарйокудль, отделяются под подледными отложениями из-за сильного стратиграфического контраста (подледниковые отложения по сравнению с непроницаемой базальтовой коренной породой). Соединение этих тектонических моделей с продуктами морены оказалось полезным для понимания динамики этих сложных ледниковых систем. [23]
Глобальные модели движения плит определили, что в Исландии происходит рифтинг со скоростью примерно 1,8–1,9 см в год (0,71–0,75 дюйма в год). [24] Несколько процессов способствуют движению и деформации исландской суши, такие как граница распространения плит, активный вулканизм, сейсмическая активность и ледниковая активность. Считается, что со временем результатом этих сил станет создание новых границ плит с потенциалом формирования новых микротектонических плит. [17]
Скорость рифта или распространения плит варьируется по острову, но, как правило, это самая большая зона вблизи зон более активного вулканизма. Соответственно, вулканизм в Исландии может быть связан с степенью распространения земной коры в каждом регионе. Эти различия показывают, что регионы более древнего, менее активного вулканизма разделены регионами более молодой активности, раскрывая расположение и направление активных рифтогенных зон. В Исландии наблюдается высокий уровень сейсмичности : большинство землетрясений регистрируется в этих зонах или вблизи них, что коррелирует с действующими вулканами и движением границы распространения, часто выражающейся в виде системы трансформных разломов. [17] Как правило, наиболее значительные землетрясения происходят в трансформных зонах сейсмической зоны Южной Исландии и зоны разлома Тьернес, а также у центральных вулканов, переживающих вулканические волнения. [17]
Оледенение Исландии оказывает значительное влияние на характер эрозии , формирование вулканических форм рельефа и движение земной коры. Ледниковая изостатическая корректировка как ответ на отступление ледниковых систем с 1890-х годов показывает горизонтальное смещение на несколько миллиметров в год. Вертикальный отскок намного сильнее: истончение ледников приводит к вертикальному движению примерно 30 мм/год. Длительные периоды мониторинга позволяют предположить, что скорость вертикального движения Исландии увеличивается, поскольку ледники продолжают истощаться. [17]
Вырубка лесов в Исландии стала результатом воздействия человека и климата. [25] С момента заселения острова в 7 веке, естественные леса и редколесья были вырублены ради топлива и древесины. [25] После заселения у него была богатая окружающая среда, но она была хрупкой. После последовательной вырубки и эксплуатации ресурсов только около 1,9% территории страны занимают леса или лесные массивы, в основном состоящие из небольших берез и ив. [25] [26] Через Исландскую лесную службу осуществлялись проекты по улучшению лесных массивов страны. [25] [26]
Эрозия почвы является серьезной проблемой ухудшения состояния окружающей среды в Исландии: 39% земель страны относятся к категории подверженных обширной эрозии почвы. [27] Леса страны использовались для производства топлива и древесины, а по мере роста поселений увеличивалось поголовье скота и расширялось сельское хозяйство. [26] Многие природные и антропогенные причины превратили Исландию в скудный ландшафт, состоящий из трав, мха и невысоких тонких деревьев, таких как сосны и березы. [26] Отсутствие растительного покрова сделало почву более уязвимой к выветриванию и природным катастрофам, таким как вулканическая активность и оползни. [27] [25] Холодный климат Исландии замедляет рост растений, в результате чего почва становится восприимчивой к воздействию сильных ветров. [25] Эрозия почвы и деградация земель в целом снижают биоразнообразие и здоровье окружающих экосистем. [25]
Правительство Исландии и ее народ предприняли множество проектов по восстановлению почв. В 1909 году они создали Службу охраны почв Исландии (SCS), которая занимается проектами по восстановлению экосистем. [27] [25] В 2007 году они организовали проект Hekluskógar , в рамках которого местным землевладельцам и фермерам было предложено сажать местные березы и ивы на своих землях. [28] К 2010 году в небольших бухтах по всей стране было посажено более 2,3 миллиона саженцев. [28]
Скорость эрозии почвы также увеличивается из-за чрезмерного выпаса скота . Овцы являются одним из основных домашних животных Исландии и обитают там на протяжении веков. [25] За это время овцы паслись на местной растительности и начали истощать местные ресурсы по мере роста поголовья овец. [25] Отсутствие превентивной политики привело к чрезмерному выпасу скота во многих районах страны. Сохраняющаяся проблема деградации земель, вызванная чрезмерным выпасом и эксплуатацией земель, остается актуальной проблемой. [25]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )