Die Geologie Islands

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

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

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

Ahnlich wie heute förderten Spalten, die zu Vulkansystemen gehörten, Schild- und 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 km² bei mittleren Schichtdicke 15 m ca. 4 km³ 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 Tingvellir 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 km³ 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 km³ Tephra auswarf

insgesamt wurde seit dem Holozän etwa 347 km³ an verschiedenen Laven und 55,5 km³ Thephra gefördert

die Laven bedecken ein Zehntel von Islands Fläche.

Historische und aktuelle Entwicklung Islands

3.1 Aktive Gebiete

Legende:

tertiäres Gestein

quartäres Gestein

von Aufschwemmungsland und Lava bedeckt

vulkanisch aktive Zone

geothermische Gebiete

Hochtemperaturgebite

Geysire

3.2 Vulkanismus

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