Die Geologie Islands 1. Geologische Grundlagen 1.1 Plattentektonik und Kontinentaldrift 1.2 Mittelatlantischer Rücken Nord-, Südamerikanische Platte, Eurasische,Afrikanische Platte entlang der Spreizzone 1 cm pro Jahr auseinander Folge am Meeresboden Atlantik Bildung Mittelatlantische Rücken an verschiedenen Stellen kleine Inseln aus Meer z. B. die Azoren, Ascension, St. Helena, Jan Mayen und vor allem Island. vom Mittelatlantischen Rücken einige Querrücken aus, auf denen ebenfalls Inseln (z. B. Kanarische und Kapverdische Inseln). Island unterscheidet sich da der aktive Rücken hier über dem Meeresspiegel verläuft, Die Entstehung Islands hat folgende Gründe: die Lage direkt auf der Kreuzung des Mittelatlantischen Rückens und dem Wyville- Thomson-Querrücken. die Richtungsänderung (Abknicken) des Mittelatlantischen Rückens über Island. unter Island befinden sich Hot Spots; das sind Zonen mit besonders hoher, vertikalen Förderung von Magma aus der Asthenosphäre (aus ca. 350 km Tiefe) Für Geologen und andere Naturwissenschaftler Island besonders interessant weil einzige Stelle auf Festland wo Riftzone beobachtet werden kann 1.3 Thulebasaltareal vor allem Basalte zumindest bei den älteren Gesteinen Zusammensetzung Basalte stimmt mit Gesteinen aus Grönland, Irland, einige Schottische Inseln, Faröern überein Gesteinsfamilie Thulebasalt. stammen aus dem frühen Tertiär ca. 45 bis über 60 Mio. Jahre alt nur die isländischen sind wesentlich jünger Verbreitungsgebiet der Thulebasalte ist bedingt durch den Kontinentaldrift heute unter Island liegende Hot Spot hat alle Thulebasalte gefördert Lage trotz Drift stationär geblieben Alter der Thulebasalte! Drift im Nordatlantik etwa vor 65 Mio. Jahren begonnen 1.4 Morphologie des isländischen Vulkanismus besondere Bedingungen für isländischen Vulkanismus etwa 30 Vulkansysteme Zentralvulkan oder Spaltensystem bis zu 100 km lang und 10 km breit z.b. Heklaspalte etwa 40 km lang, 5-7 km breit. Auf ihr rückenförmige, 1500 m hohe Vulkan durch viele Eruptionen Die Vulkansysteme nach verschiedenen Merkmalen unterscheidbar Dauer und die Häufigkeit von Eruptionen monogene Vulkane sind nur einmal aktiv,
polygene Vulkane bauen sich durch wiederholte Eruptionen auf Eruptionstyp effusive Eruptionen fördern ausschließlich Lava explosive Eruptionen fördern Thephra (Lockerstoffe wie Asche und Bimsstein) Form des Eruptionskanals rund spaltförmig Eruptionsprodukte Lava (Effusive Eruptionen) Lava und Thephra (gemischte Eruptionen) Thephra (Explosiveruptionen) Form des Eruptionskanals Rund Spalte Schildvulkan Spalten Lavaringwall Kraterreihen Schlackenkegel Schlackenkegel Stratovulkan Vulkanrücken Aschenkrater Maar Aschenkraterreihe Maarreihe/ Maarspalte Anders verhalten sich subglaziale und submarine Vulkane, sowie Vulkane mit Staukuppen Subglaziale Eruptionen bilden Tafelberge und Palagonitrücken schmelzen Gletschereis von unten! Einsenkungen Gletschers und Gletscherspalten Schmilzt der Vulkan viel Eis! Gletscher durch den Wasserdruck angehoben! Wasser fließt ab! Gletscherlauf findet statt Palagonitrücken entstehen wenn Eruption nicht aus Wasser herauskommt sonst Tafelberge. Bei sehr zähflüssiger Lava entstehen Staukuppen Tätigkeit spielt sich auch auf einzelnen Schloten oder sehr kurzen Spalten ab bildet eine zumeist runde Grundfläche Submarine Eruptionen haben mit den subglazialen einiges gemein bilden sich Fundamente aus kissenförmigen Pillowlaven, da die Eruption durch den Kontakt mit dem Wasser explosiv Erst wenn sich Inseln bilden, wird Lava gefördert haben wegen der Brandung jedoch meist keinen Bestand lediglich Surtsey ist so groß, daß es der Brandung noch standhält 1.5 Erosion Fluviale Erosion durch fließende Gewässer Meereserosion
Gletschererosion Erosion durch Sedimentbildung in stehenden Gewässern Winderosion 2. Geologische Entwicklung Islands 2.1 Tertiär Islands Entstehung begann durch vulkanischen Aufbau vor etwa 25 Mio. Jahren ältesten Gesteine in Ost-, Südost- und Westisland sowie in Westfjorden sind ca. 16 Mio. Jahre alt geologisch sehr jung. Bildung Islands zumindest anfangs in etwa so wie bei der Insel Surtsey (siehe 3.2), wenn auch in größeren Ausmaßen. vulkanischen Gesteine Islands die jüngsten des wesentlich umfangreicheren Gebietes der Thulebasalte, durch Kontinentaldrift von Grönland und Kanada einerseits bis Europa (insbesondere Nordirland, Schottland und den Faröern) andererseits zu finden sind. dort Basalte inzwischen verwittert und deutliche Erosionsspuren. Auch an den isländischen Gesteinen findet man Verwitterungsspuren, Landmasse Islands wächst durch vulkanische Aktivitäten schneller an als Abtragung durch Erosion 2.1.1 Riftzonen Die Basaltlaven Islands (lokale Abweichungen) Neigung gegen die aktive Riftzone Neuere Untersuchungen der Gesteinsneigungen! Riftzonen auf Island mehrmals verlagert haben ursprünglich hat es eine Zone gegeben, deren Ränder nach Nordwesten und Südosten drifteten. Lage entlang der Snæfellsnes-Halbinsel angegeben vor etwa 6-7 Mio. Jahren versprang südliche Teil Riftzone nach Osten und bildete Reykjanes-Langjökull-Riftzone vermutlich eine Zeit lang beide Zonen aktiv bis ältere mit Ausnahme Vulkans Snæfellsnes Tätigkeit einstellte Im Quartär versprang der nördliche Teil der Riftzone für recht kurze Zeit nach Westen, dann heutige Lage zwischen Vatnajökull und der Bucht Skjálfandi in Nord- Island einnahm zuletzt Bildung heutige südöstliche Riftzone vom Vatnajökull bis zu den Westmännerinseln 2.1.2 Vulkanische Aktivität Im Tertiär hauptsächlich (80%) Basaltlaven gefördert Die Vulkantätigkeit hat sich ähnlich wie heute abgespielt Spalteneruptionen, Schild- und Stratovulkane Krater aus dieser Zeit sind aufgrund von Erosion nicht mehr sichtbar. Zufuhrkanäle von Spalten als Berggänge erkennen. selten Übergang vom senkrechten Gang zur horizontalen Lava zu finden jeder Gang entspricht einem Lavastrom.
einige sind offenbar unterirdische Abflußkanäle für Magma gewesen, wie auch heute noch ohne eine oberirdische Eruption Magmabewegungen vorkommen Gesamtmächtigkeit tertiären Basalte 10.000 m da Laven aber nicht durchgehend, sondern wie Dachziegel versetzt angeordnet sind, ergibt sich z.b. Reyðarfjörður eine Mächtigkeit von 2.000 m Ähnlich wie heute förderten Spalten, die zu Vulkansystemen gehörten, Schildund Stratovulkane die Lava zu finden sind in Island nur die von aktiven Riftzone etwas entfernten Vulkane da die auf ihr liegenden in ihr versenkt worden sind Die einzelnen Lavaströme weisen eine große Ausbreitung auf man kennt heute etwa 50 tertiäre Zentralvulkane, deren Eruptionen aus Hauptkratern oder kurzen Spalten erfolgten neben Basalten wurden auch andere Gesteine wie Andesite, Rhyolite, intermediäre Gesteine und Lockerstoffe gefördert Phasen von explosiver Eruptionstätigkeit hatten fast alle Zentralvulkane, in denen Aschen und andere Lockerstoffe gefördert wurden größte Eruption aus Vulkan Breiðdalur in einer Ausdehnung von 460 km 2 bei mittleren Schichtdicke 15 m ca. 4 km 3 Ignimbrit 2.2 Pleistozän 2.2.1 Vulkanismus Beginn des Quartärs Vulkanzonen Lage eingenommen di sie auch heute haben Sedimente und Pyroklastika aus Quärtär hauptsächlich entlang Vulkanzonen und auf Snæfellsnes. gehen oft kontinuierlich in tertiären Laven durch Einsetzen Eiszeit Veränderung Vulkane besonders Eruptionsmechanismus Subglaziale Vulkane werden durch das Eis in ihrer Tätigkeit behindert andere vulkanische Gesteine bilden sich Eruptionen unter einem Gletscher, d.h. während einer Eiszeit, förderten Asche und Bimsstein, die zu Palagonit verhärteten, und Pillowlaven in Zwischeneiszeiten förderten die Vulkane Laven, die sich über das eisfreie Land ergossen Basalte, wie auch im Tertiär quartären Basalte unterscheiden! wenige Hohlraumfüllungen haben und gräuliche statt bläuliche Bruchstellen aufweisen. Während der Eiszeiten entstanden Palagonitrücken und Tafelberge, die heute gut in der Landschaft zu sehen sind, z.b. Jarlhettur und Herðubreið. in Interglazialen waren einige Schildvulkane aktiv, die aber durch die Erosion der nachfolgenden Eisperioden nahezu verschwunden sind z.b. erkennt man der Vulkan Mosfellsheiði, auf dessen Laven Reykjavík gebaut ist, kaum, wenn man von Reykjavík nach Þingvellir fährt. viele der noch aktiven Vulkane schon im Pleistozän entstanden, z. B. Snæfellsjökull, Öræfajökull und Eyjafjalljökull. 2.2.2 Eiszeiten Eisperioden Landschaft Islands geprägt
letzte Eisperiode fast ganz Islands mit Eis bedeckt hat heutige Landschaft geformt Die gewaltigen Erosionskräfte der eiszeitlichen Gletscher haben ganze Bergrücken oder Krater abgeschliffen die vielen Fjorde Islands sowie einige Täler sind so entstanden vom Eisschild mitgetragene Material wurde an den Endmoränen abgelagert oder von Gletscherflüssen mitgetragen Islands Sander sind im wesentlichen Sedimente aus glazialen Gletscherflüssen Interessant sind ferner die Sedimente der Gletscherflüsse und seen sowie in der Küstenregion durch das als Eis gebundene Wasser Meeresspiegel ca. 100-150 m tiefer als heute 2.3 Holozän 2.3.1 Vulkanismus im Pleistozän aktiven Vulkanzonen auch im Holozän weiter aktiv durchschnittlich alle 5 Jahre bei einem der ca. 40-50 aktiven Vulkane zu einem Ausbruch trotzdem bei den wenigsten Vulkanen ein Rhythmus erkennbar tätig sind Spalten, Schildvulkane und Stratovulkane aus ein und derselben Spalte fließt jedoch nur einmal Lava, spätere Eruptionen im gleichen Gebiet bilden neue Spalten. kurz nach Abschmelzen Eisschildes scheinen sehr voluminöse Eruptionen stattgefunden zu haben jeweils bis zu 15 km 3 Lava gefördert Schildvulkane Skjaldbreiður, Trölladyngja und Ketildynga sind Zeugen explosive Eruptionen erst später wieder wie z. B. vor 2800 Jahren der Ausbruch der Hekla, der 3 km 3 Tephra auswarf insgesamt wurde seit dem Holozän etwa 347 km 3 an verschiedenen Laven und 55,5 km 3 Thephra gefördert die Laven bedecken ein Zehntel von Islands Fläche. 3. Historische und aktuelle Entwicklung Islands 3.1 Aktive Gebiete Legende: 1 tertiäres Gestein 2 quartäres Gestein 3 von Aufschwemmungsland und Lava bedeckt 4 vulkanisch aktive Zone 5 geothermische Gebiete 6 Hochtemperaturgebite 7 Geysire 3.2 Vulkanismus 1362 Öræfajökull: Zerstörung der blühenden Landschaft Litlahérað am Fuß des Berges 1724 Krafla (Víti): explosive Eruption 1766 Hekla: besonders heftige Eruption
1783 Laki-Spalte: Eruption, die mit 12,5 km 3 die größte Lavaförderung in historischer Zeit ist und 580 km 2 Fläche bedeckt. Durch diesen in Island als Skaftá-Feuer bekannten Ausbruch oder seine Folgen wie Hunger etc. sind 11.000 Isländer sowie unzählige Tiere ums Laben gekommen. (Skaftáreldar) 1821 Eyjafjallajökull 1875 Askja (Víti): explosive Eruption 1918 Katla (unter dem Mydalsjökull) 1947 Hekla: ohne Ankündigung und völlig unerwartet 1961 Askja 1963-1967 Surtsey: Eine neue Insel ist in mehreren Eruptionen nahe den Westmännerinseln entstanden. Man nimmt an, daß diese Eruption wie auch die auf Heimaey 1973 anstelle eines turnusmäßig erwarteten Ausbruches der Katla erfolgte. 1970 Hekla: völlig unerwartet, ohne Vorzeichen dauerte diese Eruption zwei Monate in denen 7500 Schafe umkamen 1973 Heimaey: Spalteneruption mit katastrophaler Wirkung. Die halbe Stadt wurde unter Laven und Asche begraben, die Hafeneinfahrt fast versperrt. 1975-1984 Krafla: 9 Eruptionen förderten 0,25 km 3 Lava, aber kaum Lockerstoffe 1980-1981 Hekla: wieder völlig unerwartet und ohne Vorzeichen 1983 Grímsvötn (Vatnajökull) 1996 Bei Grímsvötn (Vatnajökull): Subglaziale Spalteneruption. Der erst fünf Wochen später erfolgende Gletscherlauf hatte Spitzenwerte von 45.000 m 3 Wasser pro Sekunde. 3.3 Geothermale Gebiete 3.3.1 Heiße Quellen ca. 250 Thermalgebiete mit etwa 600 größeren Quellen Wesentlich höhere Anzahl der Quellen wenn man auch alle kleinen mitzählte pro Sekunde liefern alle natürlichen isländischen Quellen etwa 1200 l durchschnittlich 75 C heißes Wasser zusammen mit den Bohrungen werden 4000 l/s mit einer Temperatur von im Mittel 120 C erreicht. gewaltige Potential wird zum Teil von den Isländern auch genutzt Reykjavík wird fast vollständig Fernwärme und warmen Brauchwasser aus solchen Quellen viele andere Orte ähnliche Versorgungssysteme in Hveragerði werden Gewächshäuser geothermal beheizt einige Kraftwerke zur Stromerzeugung aus heißem Dampf. heiße Quellen in Gebieten die seit dem Tertiär oder frühen Quartär nicht mehr vulkanisch aktiv besonders häufig sind sie in Tälern, Niederungen und Ebenen im Bereich der Basalte mag sich wie Widerspruch anhören heiße Quelle hängen nicht mit dem aktiven Vulkanismus zusammen sondern mit dem älteren
3.3.2 Geysir und Strokkur Der Name Geysir stammt vom Stóri-Geysir inzwischen als Gattungsbezeichnung für alle Springquellen eingebürgert 1294 nach historischen Berichten Geysir im Zusammenhang mit starken Erdbeben erstmalig ausgebrochen im 18. Jahrhundert waren seine Ausbrüche am regelmäßigsten etwa alle halbe Stunde im 19. Jahrhundert Tätigkeit allerdings zunehmend seltener (1883 alle 2 bis 3 Wochen) 1896 rüttelte ein Erbeben den Geysir wieder auf 1915 stellte er seine Tätigkeit jedoch ganz ein künstlicher Abfluß 1935 (heute geschlossen) ließ ihn für kurze Zeit wieder aufleben ebenso das zugeben von Schmierseife in die Quelle Heute bricht er nicht mehr aus es wird jedoch erwartet, daß er wieder ausbricht falls ein natürlicher Abfluß den Wasserspiegel der Quelle senkt sehr zuverlässig (etwa alle 15 Minuten) bricht jedoch Strokkur aus seine Fontäne ist allerdings nur 10 bis 30 m hoch Voraussetzungen für Springquelle sind tiefer Quellschacht + Temperaturen, die das Wasser über den Siedepunkte erhitzen können wenn Wasser langanhaltend siedet, entweichen ihm alle gelösten Gase vollständig Wasser neigt zu einem Siedeverzug (die Wassertemperatur übersteigt den Siedepunkt). Tritt Siedeverzug im unteren Quellschacht ein dann beginnt das Wasser plötzlich und explosionsartig zu sieden darüberliegende Wassersäule wird dabei als Fontäne aus dem Schacht geschossen unterirdisches Grollen kündigt die Eruption an 3.3.3 Solfataren Solfataren sind vom Prinzip her eng mit den heißen Quellen verwandt hängen mit jungem Vulkanismus zusammen Magmaintrusionen die hier als Wärmequelle dienen sind relativ dicht unter der Erdoberfläche und außerdem wesentlich heißer (über 150 C in geringer Tiefe) Gebiete mit Solfataren werden in Island als Hochtemperaturgebiete klassifiziert Das Grundwasser wird soweit erhitzt, daß es direkt zu Dampf wird Gase aus dem Magma (vor allem Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und Wasserstoff) verbinden sich dann mit dem aufsteigenden Dampf Gasmischung ist sauer primär sind die Solfataren also Dampfquellen aufgrund des sauren Gemisches reagiert der Dampf mit dem Boden und zersetzt ihn Salzausblühungen, Schwefelablagerungen neue Gesteinsarten wie Gips, Sulfate und Ton bilden sich.
An Stellen an denen Oberflächen- oder Grundwasser zur Quelle hinzutritt entstehen Schlammkessel und sprudel um die Dampföffnung verwandelt sich der Boden zu einem grauen oder blauschwarzen Schlamm, der brodelt und kocht letzter Unterschied zu heißen Quelle Lage: Solfataren meist in höheren Lagen, auf Bergrücken oder an Berghängen