Jarðfræði Íslands

Jarðfræði Íslands er einstök að því leytinu til að Ísland liggur á flekamótum. Þannig eru nokkur virk eldfjöll á Íslandi.

Rekbelti á Íslandi.

Rekbelti er það belti í gegnum Ísland þar sem gliðnun úthafsskorpunnar á sér stað, eða með öðrum orðum þar sem jarðskorpuflekana "rekur" í sundur. Gliðnun skorpunnar fylgir mikil eldvirkni og því eru rekbeltin einnig gosbelti og má í rauninni segja að rekbeltin á Íslandi séu framhald Atlantshafshryggjarins á landi. Talið er að rekbeltin á Íslandi hafi tilhneigingu til að halda sig sem næst heita reitnum undir landinu þar sem uppstreymi kviku er meira þar heldur en á sjálfum flekaskilunum. Flekaskilin rekur hins vegar hægt í norðvestur á meðan heiti reiturinn er fastur á sama stað og því færist rekbeltið á hverjum tíma smátt og smátt frá heita reitnum. Um leið og tengsl heita reitsins rofna við flekaskilin fer möttulstrókurinn að leita upp á yfirborðið á nýjum stað og þar hefst því eldvirkni og gliðnun á yfirborði á nýjan leik. Gliðnunin hættir að sama skapi á gamla rekbeltinu og þar dregur úr eldvirkninni þar til hún hættir að lokum. Hefur rekbeltið þá hliðrast til suðausturs.

Með jarðlaga- og jarðeðlisfræðirannsóknum hefur verið hægt að greina tvö forn rekbelti, sem voru virk fyrr á tertíer en eru nú kulnuð. Hliðrun rekbeltisins hefur því átt sér stað alla vega tvisvar sinnum í jarðsögu Íslands. Fyrsta þekkta rek- og gosbeltið var Vestfjarðargosbeltið en það lá úti fyrir Vestfjörðum og var virkt fyrir um 24 milljónum ára. Fyrir um 15 milljónum ára hófst virkni á Snæfellsnesrekbeltinu, sem lá um Snæfellsnes og Dali norður í Húnaflóa. Hluti af þessu forna rekbelti er enn þá virkt sem gosbelti en ekkert rek hefur átt sér stað þar í nokkrar milljónir ára.

Núverandi rekbelti liggur um Reykjanes upp í Langjökul, þaðan þvert í gegnum Hofsjökul yfir í Vatnajökul og svo norður í haf í Öxarfirði. Vestari hluti þessa rekbeltis er oft kallaður Reykjanes-Langjökulsbeltið en sá hluti, sem liggur frá Vatnajökli norður í land, er yfirleitt nefndur eystra rekbeltið. Reykjanes-Langjökulsbeltið hefur verið virkt í um 6-7 milljónir ára en dregið hefur úr eldvirkni á því vegna þess hve mikið það hefur fjarlægst heita reitinn undir Vatnajökli. Fyrir um 2 milljónum ára varð syðri hluti eystra gosbeltisins, sem liggur í suður um Mýrdalsjökul og í sjó hjá Vestmannaeyjum, virkur án þess að rekbelti myndaðist þar. Er nú talið að rekbeltið muni hliðrast á næstu milljónum ára yfir á eystra gosbeltið og liggja alveg frá Öxarfirði suður til Vestmannaeyja. Gliðnunin mun þá stöðvast á Reykjanes-Langjökulsbeltinu þótt gosvirkni muni haldast þar áfram lengur.

Jarðsaga Íslands.

Jarðsaga Íslands er tiltölulega stutt á mælikvarða jarðarinnar. Segja má að hún hefjist með opnun Norður-Atlantshafsins fyrir um 50-60 milljónum ára en þá hófst það rek jarðskorpufleka, sem síðar leiddi til myndunar Íslands. Landið sjálft hóf að myndast fyrir um 44-26 milljónum ára en elsta berg landsins er yst á Vestfjörðum og er um 16 milljón ára gamalt samkvæmt aldursgreiningum. Vegna norðlægrar legu landsins eru ummerki ísaldarinnar áberandi en hún hófst af fullum krafti fyrir rúmlega 2 milljónum ára. Seinasta kuldaskeiði ísaldar lauk svo fyrir um 11.500 árum og er tímabilið eftir það nefnt nútími.

Opnun Norður-Atlantshafsins.

Rannsóknir á opnun Norður-Atlantshafsins byggja að stórum hluta á upplýsingum, sem fást með segulrannsóknum á hafsbotninum milli Norður-Ameríku og Evrópu. Á krítartímabilinu lágu Norður-Ameríka, Grænland og Evrasía saman á norðurhveli jarðar. Gliðnun hófst á milli meginlandanna og kom fyrst fram þar sem nú er Labradorhaf á milli Grænlands og Norður-Ameríku. Talið er að gliðnunin hafi hafist þar annað hvort þegar á krítartímabilinu, fyrir um 81 milljónum ára, eða snemma á paleósen, fyrir um 61 milljón ára.

Á Grænlandi og Bretlandseyjum má finna um 60 milljón ára gömul basalthraunlög en þau eru talin til marks um að heiti reiturinn, sem nú er undir Íslandi, hafi þá verið staðsettur undir suðausturhluta Grænlands. Norður-Atlantshafið hóf sjálft að opnast fyrir um 56-53 milljónum ára þegar gliðnunin færðist austur yfir til Noregshafs, á milli Grænlands og Evrópu. Um 54 milljón ára gömul öskulög finnast í Danmörku og Suður-Englandi, sem benda til sprengigosa þegar vatn hefur komist í gosrás meðfram austari gliðnunarsprungu Norður-Atlantshafsins. Í um 20 milljón ár var gliðnun beggja megin við Grænland en henni lauk vestan við Grænland fyrir um 35 milljónum ára. Eftir það var gliðnun aðeins til staðar austan Grænlands en Grænland og Norður-Ameríka hafa hreyfst sem einn fleki.

Fyrir um 38 milljónum ára, fór svæðið milli Grænlands og Evrópu, þar sem Ísland er nú, fyrst niður í sjó og Íslands-Færeyjahryggurinn myndaðist. Ísland er því sjálft talið hafa byrjað að myndast fyrir um 44-26 milljónum ára síðan. Meðal annars hafa 25 milljón ára gömul öskulög í djúphafsseti verið talin til marks um aukna sprengigosavirkni við myndun Íslands. Þar sem fána og flóra Íslands á tertíertímabilinu var mjög lík dýralífi aðlægra meginlanda er talið að Ísland hafi fyrst um sinn verið landbrú á milli Norður-Ameríku og Evrópu. Með frekari gliðnun á síðari hluta tertíer hafi hins vegar elsta bergið sokkið og landbrúin rofnað, fyrst við Evrópu en síðar við Grænland.

Tertíertímabilið.

Myndun Íslands á sér alfarið stað á tertíer- og kvartertímabilunum. Hefur oft þótt hentugt að skipta jarðsögu Íslands upp í þrjú eða fjögur tímabil: tertíer, ísöld (kvarter), sem er stundum skipt í tvö tímabil þar sem segulskipti urðu fyrir um 700 þúsund árum, og nútíma, sem er síðustu 10.000 ár eða tímabilið eftir að síðasta jökulskeiði lauk.

Þar sem elsta berg landsins er frá tertíer er það því oft nefnt "tertíerhraunlagastaflinn". Stærstur hluti hans er runninn frá þeim tíma þegar Snæfellsnesrekbeltið var virkt, frá 15-7 milljónum ára og eru hraunlög á Vestfjörðum, Austfjörðum, Norðvesturlandi, Vesturlandi og Snæfellsnesi að stórum eða mestum hluta komin frá því. Líkt og nú hafa tertíeru jarðlögin hlaðist upp í kringum linsulaga eldstöðvakerfi, sem svipar mjög til þeirra sem við búum við á nútíma. Hraunlagastaflinn hefur hlaðist upp annars vegar sem þróað berg (basískt-súrt) í gosum megineldstöðva en hins vegar sem flæðibasalt frá ganga- og sprungusveimum. Má hugsanlega áætla að um helmingur af jarðlagastaflanum hafi hlaðist upp í gosum megineldstöðva en hinn helmingurinn komið frá sprungugosum. Hraunlögin eru þykkust næst hinum fornum megineldstöðvum, og má þar inn á milli finna flikruberg, sem er merki um gríðarmikil hamfaragos tengd megineldstöðvunum. Upphaflega hafa eldkeilur og dyngjur staðið upp úr flötum og tilbreytingarlitlum hraunbreiðum umhverfis en með tímanum hafa gosstöðvarnar grafist niður í jarðlagastaflann og yngri hraunlög fergt þau eldri. Má ímynda sér að við uppbygginguna hafi landslag ekki verið ósvipað því sem nú er á gosbeltinu á Reykjanesi. Það landslag, sem nú einkennir tertíeru svæðin, með djúpum dölum og fjallseggjum, er hins vegar til komið síðar vegna rofs ísaldarjökla eftir að tertíer lauk.

Á milli stakra hrauna í tertíerhraunlagastaflanum eru millilög, oft rauðleit, sem samanstanda af molaseti, surtarbrandi og gjósku. Rauðu millilögin eru upprunalega oxuð fokmold og foksandur, sem orðið hafa að sand- eða siltsteini. Það að millilögin séu rauð gefur til kynna mun hlýrra loftslag á Íslandi á myndunartíma, þar sem jarðvegur hefur auðveldlega oxast í röku og hlýju veðurfari. Þegar líður tekur á tertíer verða millilögin grófkenndari og fyrir um 5 milljónum ára fara fyrst að sjá jökulkennd setlög. Fyrir um 4 milljónum ára fer tíðni jökulbergslaga í staflanum að vaxa og fyrir rúmlega 2 milljónum ára sjást fyrstu merki um að ísaldarjökullinn hafi náð í sjó fram á Tjörnesi (sjá "Tjörneslögin") og er upphaf ísaldarinnar á Íslandi oft miðað við það.

Ísöldin.

Elstu merki um jöklun á Íslandi eru um 3-5 milljón ára gömul og því þykir líklegt að jöklun hafi hafist hér fyrr á hæstu hálendissvæðunum. Það er hins vegar ekki hægt að rekja þessi fyrstu jökulbergslög sem nokkru nemur og eru þau því túlkuð sem merki um svæðisbundna útbreiðslu jökuls. Fyrstu merki um víðáttumikla jökulbreiðu eru tvö 2,9 milljón ára gömul jökulbergslög í Fljótsdal og Jökuldal, sem rakin hafa verið saman. Þetta jökulset takmarkast þó alfarið við hálendið. Elsta þekkta jökulræna setið við sjó er á Tjörnesi og er um 2,5 milljón ára gamalt. Bendir það til þess að þá hafi jöklar fyrst náð útbreiðslu yfir stóran eða stærstan hluta landsins, eins og átti eftir að gerast fjölmörgum sinnum síðar á ísöldinni. Jarðlaga- og setlagafræðirannsóknir benda til þess að á Íslandi hafi átt sér stað yfir 20 jökulskeið síðustu 4-5 milljónum ára. Inn á milli jökulskeiðanna hafa staðið stutt hlýskeið þar sem lífríkið hefur tekið aðeins við sér og hraun náð að renna.

Móbergsfjöll og stapar myndast við gos undir jökli og eru einkennandi fyrir kuldaskeið ísaldar. Þau geta gefið grófa hugmynd um þykkt ísaldarjökulsins þegar þau mynduðust. Þannig gefa hraunhettur stapa til kynna hámarksþykkt jökulsins en hrein móbergsfjöll, sem ekki hafa náð upp úr jöklinum, gefa til kynna lágmarksþykkt hans. Herðubreið, sem rís um 1100 metra yfir umhverfi sitt, hefur því myndast við gos undir nálægt 1000 metra þykkum jökli.

Eem-hlýskeiðið stóð yfir fyrir um 130-110 þúsund árum. Jökulskeiðið eftir það stóð því yfir í um 100 þúsund ár, frá því fyrir 110 þúsund árum fram til fyrir 10 þúsund árum, þegar jökla leysti að mestu á norðurhveli jarðar og við tók nýtt tímabil, nútíminn (hólósen). Oft er sagt að nútími í jarðfræði hafi hafist fyrir 10.000 árum, en þá er miðað við geislakolsár, sem eru örlítið lengri en almanaksár. Ef talið er í almanaksárum hefst nútími fyrir 11.500 árum eða um 9.500 f.Kr.

Ísaldarlok.

Hámark síðasta jökulskeiðs ("Last Glacial Maximum, LGM" á ensku) er talið hafa verið fyrir um 20-18 þúsund árum. Upp úr því hófu jöklar að hörfa og fyrir um 14 þúsund árum fór hitastig að hækka verulega og jöklar að láta á sjá. Fyrir um 12.600 árum hófst stutt en snöggt hlýindaskeið, sem kallað hefur verið Bølling, og stóð það þar til fyrir um 12 þúsund árum. Á Bølling hörfuðu jöklar töluvert inn fyrir strandlínuna og sýna geislakolsaldursákvarðanir á skeljum að landgrunnur og strandsvæði hafi orðið íslaus nánast samtímis við upphaf Bølling. Vegna hraðrísandi sjávarborðs varð ísaldarjökullinn líklegast mjög óstöðugur við strendur Íslands og er talið hugsanlegt að hann hafi beinlínis tapað fótfestunni á landgrunninu og leyst mjög hratt út í sjó.

Þykkur ísaldarjökullinn fergdi landið við ströndina um tugi metra. Þegar jökullinn hörfaði snöggt flæddi sjór inn í land þar sem jöklar höfðu áður legið og má sjá sjávarmörk frá lokum síðasta jökulskeiðs í töluverðri hæð yfir núverandi sjávarmáli. Sjávarmörkin eru hæst inn til landsins vegna þess að þar var jökullinn þykkari og fergingin meiri. Efstu fjörumörk á Vesturlandi frá því á Bøllingskeiðinu eru við Stóra-Sandhól í Skorradal, í um 150 m hæð yfir núverandi sjávarmáli. Utan í Akrafjalli eru sjávarmörk frá sama tíma í rúmlega 100 m hæð. Á Bølling varð svo afstætt afflæði sjávar þar sem landið reis hratt eftir að hafa losnað við ok jökulsins og í lok Bølling hafði sjávarstaða náð nokkurn veginn sömu hæð og nú.

Fyrir um 12 þúsund árum hófu jöklar aftur að ganga fram í sjó á stuttu kuldaskeiði, sem kallað hefur verið eldra drýas og stóð það þar til fyrir um 11.700 árum. Í lok þess hafði landið aftur fergst lítillega vegna jökulsins og sjávarstaða stóð hærra en í lok Bølling. Á eftir eldra drýas kom stutt hlýindaskeið, kallað Allerød, og stóð það í um 700 ár eða þar til fyrir um 11 þúsund árum. Þá tók við seinasta stóra kuldaskeiðið, yngra drýas og stóð það þar til fyrir um 10 þúsund árum. Allerødskeiðinu og yngra drýasi fylgdi hins vegar afstætt áflæði sjávar þar sem jöklar jarðarinnar voru að bráðna og yfirborð sjávar að hækka á heimsvísu á meðan Ísland hætti að rísa vegna jökulfargs. Hæstu fjörumörk frá Allerød og yngra drýasi eru í allt að 60-70 metra hæð yfir núverandi sjávarmáli, t.d. við Skorholtsmela frá því fyrir um 10.300 árum. Eftir það varð örlítið afstætt áflæði þar til í lok preborealskeiðsins, fyrir um 9.800 árum og marka lok þess hæstu fjörumörk í byrjun nútíma.

Eftir seinasta framrásarskeið ísaldarinnar reis landið mjög hratt þegar fargi ísaldarjökulsins hafði létt. Þar sem hækkun sjávarborðs af völdum bráðnunar jökla jarðarinnar var ekki jafnhröð og ris Íslands varð afstætt afflæði á Íslandi þar til fyrir um 9 þúsund árum en þá var sjávarstaða um 40 metrum undir núverandi yfirborði sjávar.

Nútími.

Nútíminn (hólósen) er jarðsögutímabilið eftir að seinasta ísaldarskeiði lauk. Hann hefst fyrir 10.000 geislakolsárum eða um 11.500 almanaksárum. Jarðsaga Íslands á nútíma einkennist aðallega af eldvirkni á virku gosbeltunum. Rekbeltið frá Reykjanesi til Vatnajökuls og norður í haf er virkt gosbelti en auk þess eru þrjú gosbelti utan rekbeltisins virk, Snæfellsnesgosbeltið, eystra gosbeltið (frá Vatnajökli suður í Vestmannaeyjar) og Öræfajökuls-Snæfellsgosbeltið, sem er hliðargosbelti samsíða eystra gosbeltinu.

Í upphafi nútíma var eldvirkni á Íslandi um 30 sinnum meiri en hún er í dag. Er það talið tengjast bráðnun ísaldarjökulsins en við hörfun hans varð mikil þrýstiléttir efst í möttlinum. Því eru stærstu dyngjur landsins, svo sem Skjaldbreiður og Trölladyngja, runnar á fyrstu árþúsundunum eftir að nútími hófst.

Gosmyndanir frá nútíma eru fjölbreytilegar en margar finnast ekki utan gosbeltanna þar sem ísaldarjökullinn hefur skafið burt slíkar myndanir frá fyrri hlýskeiðum. Dyngjur og eldborgir myndast í hreinum flæðibasaltgosum umhverfis eitt aðalgosop. Dyngjugos geta staðið í ár eða áratugi með litlum hléum en eldborgir myndast í styttri gosum. Sprungugos eiga sér stað á sprungureinum utan megineldstöðvanna og hafa stærstu hraungos jarðar á nútíma runnið frá slíkum eldstöðvum á Íslandi. Má þar meðal annars nefna Þjórsárhraunið mikla, sem er stærsta hraun sem komið hefur upp í einu gosi á jörðinni á nútíma, og Eldhraun, sem rann úr Lakagígum og er annað af tveimur stærstu hraunum, sem runnið hafa á jörðinni á sögulegum tíma. Aðeins hraunrennslið úr Eldgjárgosinu 934 er talið vera sambærilegt að magni.