2019年冰岛之旅(19) - 地质专题下篇: 奇特的地质地貌

上一篇里简单介绍了板块构造理论，交代了冰岛所在的地质背景，并用在旅行中拍摄到的照片展示了正在活动的离散型板块边界。 本文的重点是冰岛的地质地貌，这些有趣的地质、地物不但具有知识性，也是游客们去冰岛的重要看点。 下面的图P0是上一篇里的图P8, 方便大家参考主要景物的地质构造背景。

P0 冰岛火山岩的分布与各火山活动带内的火山系统图，引自 Thordarson 2012
1. Reykjanes, 2. Krýsuvík, 3. Brennisteinsfjöll, 4. Hengill, 5. Hróðmundartindur, 6. Grímsnes, 7. Geysir, 8. Prestahnjúkur, 9. Hveravellir, 10. Hofsjökull, 11. Tungnafellsjökull, 12, Vestmannaeyjar, 13. Eyjafjallajökull, 14. Katla, 15. Tindfjöll, 16. Hekla-Vatnafjöll, 17. Torfajökull, 18. Bárðarbunga-Veiðivötn, 19. Grímsvötn, 20. Kverkfjöll, 21. Askja, 22. Fremrinámur, 23. Krafla, 24. Þeistareykir, 25. Öræfajökull, 26. Esjufjöll, 27. Snæfell, 28. Ljósufjöll, 29. Helgrindur, 30. Snæfellsjökull.
冰岛热点的大致位范围由黑色断线构成的园圈标出,点线是南北火山活动带的界线，值得一提的是编号28-30的活动火山系统位于西奈半岛，与大洋中脊和热点活动无关。

 

(1) 位于离散型板边界外的火山系统

冰岛有有两组火山系统不在活动的板块边界上，一组是在东部火山带更东的三个(图P0中的编号为25，26， 27)， 另外一组在西奈半岛上(图P0中的编号为28，29， 30)，它们都是板块内部的活动火山系统。所幸，这两组火山系统都在这次旅行中拍到了。 关于西奈半岛上的火山系统， 本人目前没有看见满意的解释。而东部的这个Öræfajökull，Esjufjöll和Snæfell据解释可能是正在发展中的新的扩张中心。 一般认为，地幔热缕的位置在在地质历史中相对固定，而大洋中脊的相对位置则会迁移。这种观察给我们的启示是， 即使前面的欧美大陆桥下的地堑和Silfra峡谷是当今准确的板块扩张轴，在未来也有可能死亡，被新的扩张中心取代。

P1 Snæfell雪山，属于Snæfell火山活动带(图0中的27号)

P2 在Gerðuberg Cliffs看见的火山口，属于Ljósufjöll火山活动带(图0中的28号)

P3 Berserkjahraun 熔岩田，属于Helgrindur火山活动带(图0中的29号)

P4 Berserkjahraun 熔岩田的火山口

P5 西奈半岛上的地标性雪山，Snæfellsjökull是一个活动的层状火山，属于Snæfellsjökull火山活动带(图0中的30号)

 

(2)较老的火山岩石与少见的沉积岩

从图P0上看，冰岛的岩石分布明与它是一个扩张的大洋中脊这一构造背景完全吻合。冰岛上绝大多数火山岩都是在扩张中心产生的，随着洋脊的不断扩张， 新的岩石圈在扩张中心成长，而先前形成的岩石圈象坐在传送带一般被渐渐地送到远处。由此推断，越是远离扩张中心的岩石它们的年龄也越老。 广泛分布在东、西峡湾地区的第三纪的火山岩正是这样。 从路边看，东、西峡湾地区的火山岩都有明显的层状结构，都微微地向中部地区方向倾斜。冰岛上除了火山岩，也有少量的沉积岩出现在中新世的火山岩的夹层中。 沉积岩的岩性和它们所含的化石表明这个地区的气候在当时是潮湿温暖的，和现在的北卡一带的气候差不多。事实上，在漫长的地质历史时期， 地球的气温经历过无数次的高温-寒冷轮回，离我们最近的新生代也有过从中新世的温暖潮湿，到第四纪更新世反复的冰期-间冰期，再到我们人类生活的全新世(11700年至今)的所谓正常状态。我们现在正在经历的全球的气温变暖，也许正是气温在逐步回升过程中的一个瞬间。

P6 冰岛东部地区，岩石的层状结构非常明显，从外表看和一般的沉积岩差不多。岩层微微向西倾斜，指向扩张中心。拍摄地点在Djúpivogur

P7 Hengifoss， 这个很漂亮的东部瀑布，后方的岩石也很独特。红色和黄色的薄层是沉积岩，红层是在氧化环境中形成的，当时是在海平面附近。

P8 西部峡湾Patreksfjörður南，鸟崖Látrabjarg所在半岛的北岸的悬崖在夕阳下，从外表上看和大峡谷地区的岩层没有差别， 但这些岩层都是第三纪的玄武岩。

P9 西部峡湾，一层层的近水平的玄武岩，经历了冰川的侵蚀和随后的分化剥蚀作用，很容易形成平顶山和金字塔形的山峰这样的地貌，草帽山处处皆是。

P10 草帽山镇和它背后的山，这些平整的岩层都是玄武岩

P11 和东部峡湾一样， 在西部峡湾也可以看见类似的薄的红色沉积岩层，拍摄地点黄沙滩(Rauðisandur)

P12 冰岛的沙滩基本上全是黑色的， 但这个位于西部峡湾的Rauðisandur沙滩，颜色是丰富的。这种彩色只是一个薄薄的表层，下面还是黑色的。

P13 黄色的沙丘在冰岛更是少见，这是快到Látrabjarg时路边的沙丘。本人认为，黄色的沙粒部分来自被风化的玄武岩，但多数来自被风化的沉积岩夹层。

 

(3) 柱状玄武岩

柱状节理不限于玄武岩，但在玄武岩中出现最多。柱状的玄武岩不但地质学家喜欢，普通老百姓也喜欢。 柱状节理的形成原理与在干涸的湖底泥裂的形成原理同工异曲。 全球上有玄武岩的地方不少，但有柱状节理的地方不多，各地发现的柱状玄武岩柱子的完美程度也不尽相同。冰岛可谓是一个柱状玄武岩的大观园， 这里是本次旅行中拍摄到的一些。

P14 中流砥柱的一道墙，拍摄地Stuðlagil Canyon

P15 悬崖，拍摄地Gerðuberg Cliffs

P16 完美的半壁山，拍摄地Reynisdrangar

P17 醉倒的与沉睡的柱子，拍摄地Kálfshamarsviti

P18 沉睡的柱子，拍摄地Armarstapi

P19 著名的瀑布，Svartifoss

P20 Hengifoss三瀑布中的中间的一个，河流切穿了柱状玄武岩层，瀑布从柱状玄武岩层的底部落下，拍摄地Hengifoss

P21 Aldeyjarfoss，有柱状结构的玄武岩层虽然不高，但有多层的玄武岩层，拍摄地Aldeyjarfoss

P22 比较隐性的柱状节理，拍摄地Stykkishólmur Ferry

P23 更隐性的柱状节理，拍摄地Dettifoss上游的Selfoss

P24 本照片不是美片，但记录了有柱状节理的玄武层的终点，拍摄地Aldeyjarfoss

 

(4) 丰富的火山的构造

冰岛是一个最完美的很多火山口博物馆，更有数千个自中新世以来形成的古火山。冰岛火山活动的主要方式有裂隙式喷发与中心式喷发，火山类型有裂缝喷口(Fissure vent)，盾状火山(Shield Volcano)，层状火山(Stratovolcano)和火山渣锥(Cinder cone)。火山形成的地貌常见的有熔岩台地，熔岩平原及破火山口(Caldera)。 因为冰盖的存在，冰岛还有独特火山地貌的平顶山与山岗。

冰岛还有两种独特的火山构造，虽然这次没有拍到照片，但值得一提。一种是假火山锥(Pseudocrater)或无根的火山锥(rootless cone)，另一种是岩浆房。 假火山锥全球上只有在冰岛有，另外就是在火星上也有发现。冰岛的假火山锥出现在米湖的南端，以skútustaðagígar为代表。从外表看， 这些火山锥和真正的火山锥没有区别，但它们没有联系岩浆房的通道。它们的形成是由于熔岩在河流或湖泊上面流动的过程中，下面的水因受到高温而产生爆炸。 爆炸将上面的熔岩撕碎，喷发的水汽将碎裂的熔岩抛向空中，而降落在出口的四周，从而形成与普通的火山渣锥一样的外貌。 Thrihnukagigur Volcano是一个休眠的火山，它的岩浆房在火山喷发后没有因为上面岩石的重力而垮塌形成破火山口，而是完整地存活了下来， 游客们可以乘升降缆车下去参观。

P25 拉基火山口群的南段，地面是一个很大的裂口，没有明显的锥形口

P26 位于拉基山南坡下的火山口群的几个连续的火山口，它们的外形都不高，内部基本上是贯通的。

P27 这种火山口叫溅落锥(Spatter Cone)，在火山喷发时是一个岩浆喷泉，也是拉基火山口群的成员。

P28 拉基火山口群里一个较大的火山锥

P29 这张在辛格韦德利国家公园Þingvallavatn湖拍的照片，无意中拍到了巨无霸盾状火山Skjaldbreiður的大半部(最左边最后方的平缓的山). 这个9000年前喷发的火山向周围流出了大量的玄武岩，冰岛最大的湖Þingvallavatn湖也是由此喷发形成的。火山口位于主峰，直径约300米。

P30 Hekla火山, 属于Hekla-Vatnafjöll火山系统(图P8，16-Hekla-Vatnafjöll)，一个活跃的中心火山， 属于层状火山

P31 处在云雾中的埃亚菲亚德拉冰盖(Eyjafjallajökull)。 这个山是一个层状火山，最近一次喷发是在2010年，一个破火山口就位于冰盖下。

P32 好大的一口碗，Hverfjall位于米湖的东岸，是一个在冰岛不多见的一种火山口。火山爆发的方式以碎屑为主，喷发的年代在距今2500年前。

P33 米湖东部的平顶山Mount Bláfjall，是冰岛独特的一个火山地貌，它是在冰川下的火山喷发形成的。

P34 米湖北部的山岗Mount Gæsafjöll，也是冰岛独特的一个火山地貌，它是在冰川下的火山喷发形成的另一种形态。

P35 冰岛的熔岩洞穴不多，这是位于西奈半岛的一个，这是一群游客正在导游的带领下进洞。

P36 上图中入口处的另一个浅洞

 

(5) 外动力地质作用造成的地貌与岩石形态

来自地球内部的动力是造成地球上构造变化的决定性原因，板块的增生、消减、运动，岩浆活动，地震，岩石的变形和变质等都属于地球内部动力作用的结果。 地球的外部动力来自地球大气圈的物理和化学作用，这些如流水，风，化学溶剂，气温变化则是造成多样的地貌形态的根本原因，也就是所谓的“鬼斧神工”。 一个世界级的风景点，吸引无数游客的是外在的地貌形态，而不是这些华丽的外表后面的岩石成分和地质构造。水是地球中最重要的一个外动力，水能载舟，也能覆舟， 更能以柔性的姿态造成狭谷，孤山头等多种地貌。 冰岛上陡峭海岸，海岸一带的孔洞，及挺立在海中的擎天柱都是海水反复冲击岸边的岩石的结果。

P37 拉特拉尔角(Latrabjarg)鸟崖，形成悬崖的决定因素是海水

P38 西奈半岛Hellnar一带的海岸，海浪的杰作

P39 维克Dyrhólaey石孔，也是海浪造成的

P40 黑沙滩里的“石雕”与远处的石柱，述说者海浪与岩石的纠缠，无情的海浪与顽强的石头。 长久以往，顽强的石头也会被海浪慢慢地消磨殆尽。

P41 西奈半岛Hellnar一带海岸上的拱门，其实是也是海浪淘出来的

P42 犀牛石，很多人不远百里来无非是拍一张照片或看上它一眼。但是，如果留心岸上的岩石， 会发现一道道与犀牛石纵向上平行的垂直的节理面。不难理解，犀牛石就是大批被节理切割成的岩墙中有幸残存一小段。

P43 草帽山，冰岛的明信片。 也是受海浪、冰川等侵蚀后剩下的孤立的一块。

P44 翠谷，它的形成是受河流的向下切割，最终河流和山前的平原在同一个高度上。 如果河道里的岩石能够抵御河流的向下切割， 就不会形成此峡谷，而同其它地方一样会在山前形成瀑布。

P45 雷神谷里菲姆沃罗豪尔斯步道(Fimmvörðuháls Trail)的南段山谷里的石窗。形成它的主要动力是物理风化，其中水是主要原因， 此外还有气温的冷暖的变化、冰霜的冻结与融化等造成的热胀冷缩。这些外部动力作用造成的差异分化成就了一个个天窗或拱门。

P46 雷神谷里菲姆沃罗豪尔斯步道(Fimmvörðuháls Trail)的南段山谷里路上方的另一个石窗， 形成原因和上图一样。
据本人粗略的观察，石窗及其周围的岩性为火山碎屑岩，里面有大量的砾石，这与在冰岛大部分地区看到的熔岩是不一样的。

P47 德曼纳劳卡(Landmannalaugar)硫磺波浪山(Brennisteinsalda)接近山顶时看见的一个这种奇形怪状的石头。 它的形成原因是山坡上的其它岩石因分化剥蚀而成了碎屑滑下了山坡，只有这一部分坚强的石头挺住了。

P48 西奈半岛Djúpalónssandur海滩一带的岩石很可能是70万年前火山喷发形成的。这个石窗的形成是岩石的质地不均匀， 经历了物理后软弱的地方被风化剥蚀掉。

P49 高地，低地和挂在高地边缘的隐士瀑布。在一万年前的第四纪冰川期，高地的前沿曾是海岸线，岛上的冰盖厚度2000米左右， 眼前的低地曾今是南冰岛湾(South Iceland Bay)，远在海面之下。冰川消融后，冰岛渐渐地反弹，低地处于海平面附近。后来的熔岩， 加上大量的沉积物逐渐将南冰岛湾填平而变成了陆地。

 

参考资料

 

1) This Dynamic Earth: the Story of Plate Tectonics by W. Jacquelyne Kious and Robert I. Tilling
Understanding plate motions, https://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/dynamic.html

 

2) THIS DYNAMIC PLANET: A TEACHING COMPANION
https://volcanoes.usgs.gov/vsc/file_mngr/file-139/This_Dynamic_Planet-Teaching_Companion_Packet.pdf

3) Learning Geology
http://geologylearn.blogspot.com/2016/01/what-are-earth-layers-made-of.html
http://geologylearn.blogspot.com/2015/08/tectonics-concepts-introduction-plate.html

4) Outline of Geology of Iceland, Chapman Conference 2012 by Thor Thordarson
https://www.agu.org/meetings/chapman/2012/bcall/pdf/Chapman_Outline_of_Geology_of_Iceland.pdf

5) Chapter 1: Introduction to the Nature and Geology of Iceland
From book Late Cainozoic Floras of Iceland: 15 Million Years of Vegetation and Climate History in the Northern Atlantic by Thomas Denk et al. 2011
https://www.researchgate.net/publication/251136570_Introduction_to_the_Nature_and_Geology_of_Iceland

6) DYNAMICS OF VOLCANIC SYSTEMS IN ICELAND: Example of Tectonism and Volcanism at Juxtaposed Hot Spot and Mid-Ocean Ridge Systems Agust Gudmundsson
Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2000. 28:107–40

7) Continental and Island Rhyolites, An effort to further understand the genesis of Icelandic Rhyolites
Honors Thesis Defense Date: 4/7/15 by Michael Guido
https://scholar.colorado.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2068&context=honr_theses

8) Myvatn geology
https://notendur.hi.is/arnie/geol.htm http://www.diamondringroad.com/myvatngeology.html

[甲城老武]

回复 '西雅图听雨' 的评论 : 也谢谢你的鼓励！

[西雅图听雨]

照片很美很大气。谢谢楼主。