2019年冰島之旅(19) - 地質專題下篇: 奇特的地質地貌

上一篇裏簡單介紹了板塊構造理論，交代了冰島所在的地質背景，並用在旅行中拍攝到的照片展示了正在活動的離散型板塊邊界。 本文的重點是冰島的地質地貌，這些有趣的地質、地物不但具有知識性，也是遊客們去冰島的重要看點。 下麵的圖P0是上一篇裏的圖P8, 方便大家參考主要景物的地質構造背景。

P0 冰島火山岩的分布與各火山活動帶內的火山係統圖，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.
冰島熱點的大致位範圍由黑色斷線構成的園圈標出,點線是南北火山活動帶的界線，值得一提的是編號28-30的活動火山係統位於西奈半島，與大洋中脊和熱點活動無關。

 

(1) 位於離散型板邊界外的火山係統

冰島有有兩組火山係統不在活動的板塊邊界上，一組是在東部火山帶更東的三個(圖P0中的編號為25，26， 27)， 另外一組在西奈半島上(圖P0中的編號為28，29， 30)，它們都是板塊內部的活動火山係統。所幸，這兩組火山係統都在這次旅行中拍到了。 關於西奈半島上的火山係統， 本人目前沒有看見滿意的解釋。而東部的這個Öræfajökull，Esjufjöll和Snæfell據解釋可能是正在發展中的新的擴張中心。 一般認為，地幔熱縷的位置在在地質曆史中相對固定，而大洋中脊的相對位置則會遷移。這種觀察給我們的啟示是， 即使前麵的歐美大陸橋下的地塹和Silfra峽穀是當今準確的板塊擴張軸，在未來也有可能死亡，被新的擴張中心取代。

P1 Snæfell雪山，屬於Snæfell火山活動帶(圖0中的27號)

P2 在Gerðuberg Cliffs看見的火山口，屬於Ljósufjöll火山活動帶(圖0中的28號)

P3 Berserkjahraun 熔岩田，屬於Helgrindur火山活動帶(圖0中的29號)

P4 Berserkjahraun 熔岩田的火山口

P5 西奈半島上的地標性雪山，Snæfellsjökull是一個活動的層狀火山，屬於Snæfellsjökull火山活動帶(圖0中的30號)

 

(2)較老的火山岩石與少見的沉積岩

從圖P0上看，冰島的岩石分布明與它是一個擴張的大洋中脊這一構造背景完全吻合。冰島上絕大多數火山岩都是在擴張中心產生的，隨著洋脊的不斷擴張， 新的岩石圈在擴張中心成長，而先前形成的岩石圈象坐在傳送帶一般被漸漸地送到遠處。由此推斷，越是遠離擴張中心的岩石它們的年齡也越老。 廣泛分布在東、西峽灣地區的第三紀的火山岩正是這樣。 從路邊看，東、西峽灣地區的火山岩都有明顯的層狀結構，都微微地向中部地區方向傾斜。冰島上除了火山岩，也有少量的沉積岩出現在中新世的火山岩的夾層中。 沉積岩的岩性和它們所含的化石表明這個地區的氣候在當時是潮濕溫暖的，和現在的北卡一帶的氣候差不多。事實上，在漫長的地質曆史時期， 地球的氣溫經曆過無數次的高溫-寒冷輪回，離我們最近的新生代也有過從中新世的溫暖潮濕，到第四紀更新世反複的冰期-間冰期，再到我們人類生活的全新世(11700年至今)的所謂正常狀態。我們現在正在經曆的全球的氣溫變暖，也許正是氣溫在逐步回升過程中的一個瞬間。

P6 冰島東部地區，岩石的層狀結構非常明顯，從外表看和一般的沉積岩差不多。岩層微微向西傾斜，指向擴張中心。拍攝地點在Djúpivogur

P7 Hengifoss， 這個很漂亮的東部瀑布，後方的岩石也很獨特。紅色和黃色的薄層是沉積岩，紅層是在氧化環境中形成的，當時是在海平麵附近。

P8 西部峽灣Patreksfjörður南，鳥崖Látrabjarg所在半島的北岸的懸崖在夕陽下，從外表上看和大峽穀地區的岩層沒有差別， 但這些岩層都是第三紀的玄武岩。

P9 西部峽灣，一層層的近水平的玄武岩，經曆了冰川的侵蝕和隨後的分化剝蝕作用，很容易形成平頂山和金字塔形的山峰這樣的地貌，草帽山處處皆是。

P10 草帽山鎮和它背後的山，這些平整的岩層都是玄武岩

P11 和東部峽灣一樣， 在西部峽灣也可以看見類似的薄的紅色沉積岩層，拍攝地點黃沙灘(Rauðisandur)

P12 冰島的沙灘基本上全是黑色的， 但這個位於西部峽灣的Rauðisandur沙灘，顏色是豐富的。這種彩色隻是一個薄薄的表層，下麵還是黑色的。

P13 黃色的沙丘在冰島更是少見，這是快到Látrabjarg時路邊的沙丘。本人認為，黃色的沙粒部分來自被風化的玄武岩，但多數來自被風化的沉積岩夾層。

 

(3) 柱狀玄武岩

柱狀節理不限於玄武岩，但在玄武岩中出現最多。柱狀的玄武岩不但地質學家喜歡，普通老百姓也喜歡。 柱狀節理的形成原理與在幹涸的湖底泥裂的形成原理同工異曲。 全球上有玄武岩的地方不少，但有柱狀節理的地方不多，各地發現的柱狀玄武岩柱子的完美程度也不盡相同。冰島可謂是一個柱狀玄武岩的大觀園， 這裏是本次旅行中拍攝到的一些。

P14 中流砥柱的一道牆，拍攝地Stuðlagil Canyon

P15 懸崖，拍攝地Gerðuberg Cliffs

P16 完美的半壁山，拍攝地Reynisdrangar

P17 醉倒的與沉睡的柱子，拍攝地Kálfshamarsviti

P18 沉睡的柱子，拍攝地Armarstapi

P19 著名的瀑布，Svartifoss

P20 Hengifoss三瀑布中的中間的一個，河流切穿了柱狀玄武岩層，瀑布從柱狀玄武岩層的底部落下，拍攝地Hengifoss

P21 Aldeyjarfoss，有柱狀結構的玄武岩層雖然不高，但有多層的玄武岩層，拍攝地Aldeyjarfoss

P22 比較隱性的柱狀節理，拍攝地Stykkishólmur Ferry

P23 更隱性的柱狀節理，拍攝地Dettifoss上遊的Selfoss

P24 本照片不是美片，但記錄了有柱狀節理的玄武層的終點，拍攝地Aldeyjarfoss

 

(4) 豐富的火山的構造

冰島是一個最完美的很多火山口博物館，更有數千個自中新世以來形成的古火山。冰島火山活動的主要方式有裂隙式噴發與中心式噴發，火山類型有裂縫噴口(Fissure vent)，盾狀火山(Shield Volcano)，層狀火山(Stratovolcano)和火山渣錐(Cinder cone)。火山形成的地貌常見的有熔岩台地，熔岩平原及破火山口(Caldera)。 因為冰蓋的存在，冰島還有獨特火山地貌的平頂山與山崗。

冰島還有兩種獨特的火山構造，雖然這次沒有拍到照片，但值得一提。一種是假火山錐(Pseudocrater)或無根的火山錐(rootless cone)，另一種是岩漿房。 假火山錐全球上隻有在冰島有，另外就是在火星上也有發現。冰島的假火山錐出現在米湖的南端，以skútustaðagígar為代表。從外表看， 這些火山錐和真正的火山錐沒有區別，但它們沒有聯係岩漿房的通道。它們的形成是由於熔岩在河流或湖泊上麵流動的過程中，下麵的水因受到高溫而產生爆炸。 爆炸將上麵的熔岩撕碎，噴發的水汽將碎裂的熔岩拋向空中，而降落在出口的四周，從而形成與普通的火山渣錐一樣的外貌。 Thrihnukagigur Volcano是一個休眠的火山，它的岩漿房在火山噴發後沒有因為上麵岩石的重力而垮塌形成破火山口，而是完整地存活了下來， 遊客們可以乘升降纜車下去參觀。

P25 拉基火山口群的南段，地麵是一個很大的裂口，沒有明顯的錐形口

P26 位於拉基山南坡下的火山口群的幾個連續的火山口，它們的外形都不高，內部基本上是貫通的。

P27 這種火山口叫濺落錐(Spatter Cone)，在火山噴發時是一個岩漿噴泉，也是拉基火山口群的成員。

P28 拉基火山口群裏一個較大的火山錐

P29 這張在辛格韋德利國家公園Þingvallavatn湖拍的照片，無意中拍到了巨無霸盾狀火山Skjaldbreiður的大半部(最左邊最後方的平緩的山). 這個9000年前噴發的火山向周圍流出了大量的玄武岩，冰島最大的湖Þingvallavatn湖也是由此噴發形成的。火山口位於主峰，直徑約300米。

P30 Hekla火山, 屬於Hekla-Vatnafjöll火山係統(圖P8，16-Hekla-Vatnafjöll)，一個活躍的中心火山， 屬於層狀火山

P31 處在雲霧中的埃亞菲亞德拉冰蓋(Eyjafjallajökull)。 這個山是一個層狀火山，最近一次噴發是在2010年，一個破火山口就位於冰蓋下。

P32 好大的一口碗，Hverfjall位於米湖的東岸，是一個在冰島不多見的一種火山口。火山爆發的方式以碎屑為主，噴發的年代在距今2500年前。

P33 米湖東部的平頂山Mount Bláfjall，是冰島獨特的一個火山地貌，它是在冰川下的火山噴發形成的。

P34 米湖北部的山崗Mount Gæsafjöll，也是冰島獨特的一個火山地貌，它是在冰川下的火山噴發形成的另一種形態。

P35 冰島的熔岩洞穴不多，這是位於西奈半島的一個，這是一群遊客正在導遊的帶領下進洞。

P36 上圖中入口處的另一個淺洞

 

(5) 外動力地質作用造成的地貌與岩石形態

來自地球內部的動力是造成地球上構造變化的決定性原因，板塊的增生、消減、運動，岩漿活動，地震，岩石的變形和變質等都屬於地球內部動力作用的結果。 地球的外部動力來自地球大氣圈的物理和化學作用，這些如流水，風，化學溶劑，氣溫變化則是造成多樣的地貌形態的根本原因，也就是所謂的“鬼斧神工”。 一個世界級的風景點，吸引無數遊客的是外在的地貌形態，而不是這些華麗的外表後麵的岩石成分和地質構造。水是地球中最重要的一個外動力，水能載舟，也能覆舟， 更能以柔性的姿態造成狹穀，孤山頭等多種地貌。 冰島上陡峭海岸，海岸一帶的孔洞，及挺立在海中的擎天柱都是海水反複衝擊岸邊的岩石的結果。

P37 拉特拉爾角(Latrabjarg)鳥崖，形成懸崖的決定因素是海水

P38 西奈半島Hellnar一帶的海岸，海浪的傑作

P39 維克Dyrhólaey石孔，也是海浪造成的

P40 黑沙灘裏的“石雕”與遠處的石柱，述說者海浪與岩石的糾纏，無情的海浪與頑強的石頭。 長久以往，頑強的石頭也會被海浪慢慢地消磨殆盡。

P41 西奈半島Hellnar一帶海岸上的拱門，其實是也是海浪淘出來的

P42 犀牛石，很多人不遠百裏來無非是拍一張照片或看上它一眼。但是，如果留心岸上的岩石， 會發現一道道與犀牛石縱向上平行的垂直的節理麵。不難理解，犀牛石就是大批被節理切割成的岩牆中有幸殘存一小段。

P43 草帽山，冰島的明信片。 也是受海浪、冰川等侵蝕後剩下的孤立的一塊。

P44 翠穀，它的形成是受河流的向下切割，最終河流和山前的平原在同一個高度上。 如果河道裏的岩石能夠抵禦河流的向下切割， 就不會形成此峽穀，而同其它地方一樣會在山前形成瀑布。

P45 雷神穀裏菲姆沃羅豪爾斯步道(Fimmvörðuháls Trail)的南段山穀裏的石窗。形成它的主要動力是物理風化，其中水是主要原因， 此外還有氣溫的冷暖的變化、冰霜的凍結與融化等造成的熱脹冷縮。這些外部動力作用造成的差異分化成就了一個個天窗或拱門。

P46 雷神穀裏菲姆沃羅豪爾斯步道(Fimmvörðuháls Trail)的南段山穀裏路上方的另一個石窗， 形成原因和上圖一樣。
據本人粗略的觀察，石窗及其周圍的岩性為火山碎屑岩，裏麵有大量的礫石，這與在冰島大部分地區看到的熔岩是不一樣的。

P47 德曼納勞卡(Landmannalaugar)硫磺波浪山(Brennisteinsalda)接近山頂時看見的一個這種奇形怪狀的石頭。 它的形成原因是山坡上的其它岩石因分化剝蝕而成了碎屑滑下了山坡，隻有這一部分堅強的石頭挺住了。

P48 西奈半島Djúpalónssandur海灘一帶的岩石很可能是70萬年前火山噴發形成的。這個石窗的形成是岩石的質地不均勻， 經曆了物理後軟弱的地方被風化剝蝕掉。

P49 高地，低地和掛在高地邊緣的隱士瀑布。在一萬年前的第四紀冰川期，高地的前沿曾是海岸線，島上的冰蓋厚度2000米左右， 眼前的低地曾今是南冰島灣(South Iceland Bay)，遠在海麵之下。冰川消融後，冰島漸漸地反彈，低地處於海平麵附近。後來的熔岩， 加上大量的沉積物逐漸將南冰島灣填平而變成了陸地。

 

參考資料

 

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]

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[西雅圖聽雨]

照片很美很大氣。謝謝樓主。