Volcanotectonic Evolution and Characteristic Volcanism of the Neovolcanic Zone of Iceland

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit drei Aspekten der vulkanotektonischen Aktivität der Neovulkanischen Zone Islands: (1) den Auswirkungen der Deglaziation, (2) der mechanischen Wechselwirkung zwischen Zentralvulkanen und (3) dem Einfluss von Vulkanen als weiche, elastische Einschlüsse auf die Ausbreitung von vulkanischen Spalten und Riftzonen. Die Neovulkanische Zone Islands enthält Gesteine der Brunhes normalmagnetischen Epoche, jünger als 0,78 Millionen Jahre, und repräsentiert den Mittelatlantischen Rücken an Land. In dieser Zone, die aus drei Segmenten aufgebaut wird, findet der Großteil der vulkanischen Aktivität auf Island statt. Innerhalb der Neovulkanischen Zone ist der holozäne Vulkanismus vor allem auf die Vulkansysteme beschränkt, die im wesentlichen große Gruppen oder (innerhalb der Riftzone) Schwärme von vulkanischen und tektonischen Strukturen darstellen. Die meisten Vulkansysteme beinhalten einen Zentralvulkan, von denen viele eine Kollapscaldera aufweisen sowie (innerhalb der Riftzone) einen Spaltenschwarm. Die Vulkansysteme sind recht gleichmäßig über die Neovulkanische Zone verteilt. Zusätzlich zu den polygenen Zentralvulkanen enthält die Neovulkanische Zone zahlreiche monogene Basaltvulkane. Diese umfassen Tafelberge und Hyaloklastitrücken, die in subglazialen Eruptionen gebildet wurden, sowie Lavaschilde und vulkanische Spalten, die in subaerischen Eruptionen gebildet wurden.Der Rückzug des Eises am Ende der Weichseleiszeit, und die damit verbundene Entlastung der Kruste und der isostatische Aufstieg werden seit langem für die Zunahme der vulkanischen Aktivität im spätglazialen und frühen postglazialen Zeitraum verantwortlich gemacht. Hier präsentiere ich konzeptuelle und numerische Modelle, die die Bildung und Verteilung subglazialer Tafelberge und Hyaloklastitrücken sowie subaerischer Lavaschilde und Zentralvulkane innerhalb der Neovulkanischen Zone als Ergebnis des Eisrückzuges erklären. Der Rückzug des Eises reduzierte die Kompression in der Kruste und rief Zugspannungen in der Umgebung der tiefen Magmenreservoire hervor, wodurch erklärt wird, wie, wo und wann sich die Tafelberge und Lavaschilde bildeten. Während des Weichselglazials führte die Belastung durch das Eis zu Kompression, die die Entwicklung und Ausdehnung flacher krustaler Magmenkammern begünstigte. In der Folge wurde durch die Entlastung die Steigerung der vulkanischen Aktivität hervorgerufen.Numerische Modelle zeigen, dass es eine starke mechanische Wechselwirkung zwischen Zentralvulkanen in Clustern, wie sie im Zentralteil Islands vorkommen, gibt. Diese Wechselwirkung begünstigt Gänge, die in mehreren Vulkanen aufdringen sowie seismogene Störungsaktivität zwischen benachbarten Vulkanen, wie auch Beobachtungen bestätigen. Zentralvulkane und subglaziale Vulkane fungieren dabei als weiche, elastische Einschlüsse innerhalb der steiferen Nebengesteine des (basaltischen) Lavastapels. Ergebnisse von Spannungsmodellierungen weisen auf zwei Hauptpunkte hin. Erstens, dass die weichen subglazialen Berge die Ausbreitung vulkanischer Spalten behindern, wie Modelle der Laki-Vulkanspalte von 1783 zeigen. Zweitens, dass große Zentralvulkane temporär die Ausbreitung ganzer Riftzonensegmente stoppen können wie durch Modelle des Torfajökull-Vulkans in Südisland bestätigt wird.