Морфология и тектоника западной ветви рифтов Исландии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исландия – уникальный пример, где рифтовая зона Срединно-Атлантического хребта выходит на поверхность суши, а ее морфология и тектоническое строение значительно отличаются от типичных рифтовых зон срединно-океанических хребтов. Морфология и геодинамика западной ветви исландских рифтов во многом обусловлены термическим влиянием Исландского плюма, сформировавшего Северо-Атлантическую крупную магматическую провинцию. Западная ветвь рифтов Исландии характеризуется уже затухающей тектонической и магматической активностью. Перекрываясь с Восточной рифтовой зоной, она формирует вращающийся блок микроплиты Хреппар, что приводит к уменьшению ее тектоно-магматической активности к северу. На основании морфометрического анализа сбросовых уступов выявлен относительный уровень современной активности отдельных участков вулканических систем, а для некоторых участков – зафиксированы его изменения в позднечетвертичное время. Полученные выводы показывают отчетливые различия в современном тектоническом строении и динамике рифтовых зон и отдельных вулканических систем в их пределах. Наиболее южная, транстенсивная Рейкьянесская рифтовая зона имеет убывающую в восточном направлении тектоно-магматическую активность, что связано с уменьшением влияния прилегающего с юго-запада хребта Рейкьянес. Наблюдается постепенное ее смещение в южном направлении, что, по-видимому, обусловлено аналогичным южным продвижением наиболее активной Восточной рифтовой зоны и формированием новой транстенсивной зоны, объединяющей современные Рейкьянесскую рифтовую и Южно-Исландскую сейсмическую зоны. Западная рифтовая зона функционирует независимо от Рейкьянесской, имея крупнейший центр растяжения в районе озера Тингвадлаватн. В северной же ее части, как и в пределах Центральной рифтовой зоны, голоценовые проявления тектоно-магматической активности очень слабы и во многом связаны с гляциоизостатической реактивизацией более древних структур. Выявленные неоднородности строения прослеживаются и в морфологическом облике рифтовых зон. Так, для Западной и Центральной рифтовых зон характерны хорошо развитые щитовые вулканы, сложенные, преимущественно, гиалокластами, а в пределах семейств трещин наблюдаются отдельные лавовые щитовые постройки. В противоположность этому, Рейкьянесская РЗ характеризуется отсутствием выраженных в рельефе центральных вулканов, а в пределах семейств трещин наблюдаются цепочки небольших вулканических аппаратов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Боголюбский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: bogolubskiyv@yandex.ru

Музей землеведения; Геологический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Е. П. Дубинин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: edubinin08@rambler.ru

Музей землеведения; Геологический факультет; Географический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

А. А. Лукашов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: smoluk@yandex.ru

Географический факультет 

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Боголюбский В.А., Дубинин Е.П. Строение и динамика эндогенного рельефа трансформной зоны Тьёрнес (Северная Исландия) // Вестник Московского Университета. Серия 5. География. 2023. № 3. С. 152‒167. doi: 10.55959/MSU0579-9414.5.78.3.12
  2. Дубинин Е.П., Грохольский А.Л., Кохан А.В., Свешников А.А. Термическое и реологическое состояние литосферы и особенности структурообразования в рифтовой зоне хребта Рейкьянес (по результатам численного и экспериментального моделирования) // Физика Земли. 2011. № 7. С. 30‒43.
  3. Зарайская Ю.А., Фроль В.В. Сейсмичность хребта Рейкьянес и особенности его морфологии // Вестник Московского Университета. Серия 5. География. 2013. № 4. С. 82‒87.
  4. Кохан А.В. Морфология рифтовых зон ультрамедленного спрединга (хребты Рейкьянес, Книповича и Гаккеля) // Вестник Московского Университета. Серия 5. География. 2013. №2. С. 61‒69.
  5. Кохан А.В., Дубинин Е.П. Особенности морфоструктурной сегментации рифтовой зоны Юго-Восточного Индийского хребта в районах мантийных термических аномалий // Вестник Московского Университета. Серия 5. География. 2017. №6. С. 44‒54.
  6. Кохан А.В., Дубинин Е.П., Грохольский А.Л. Геодинамические особенности структурообразования в спрединговых хребтах Арктики и Полярной Атлантики // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2012. № 1. Вып. 19. С. 59‒77.
  7. Árnadóttir T., Lund B., Jiang W., Geirsson H., Björnsson H., Einarsson P., Sigurdsson T. Glacial re-bound and plate spreading: results from the first countrywide GPS observations in Iceland // Geophys. J. Int. 2009. V. 177. P. 691–716. doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.04059.x
  8. Bergerat F., Angelier J. The South Iceland Seismic Zone: tectonic and seismo-tectonic analyses revealing the evolution from rifting to transform motion // J. of Geodynamics. 2000. V. 29. P. 211‒231. doi: 10.1016/S0985-3111(00)87047-3
  9. Brandsdóttir B., Hooft E. E. E., Mjelde R., Murai Y. Origin and evolution of the Kolbeinsey Ridge and Iceland Plateau, N-Atlantic // Geochem. Geophys. Geosyst. 2015. V. 16. P. 1‒16. doi: 10.1002/2014GC005540
  10. Clifton A.E., Paglia C., Jónsdóttir J.F., Eythorsdóttir K., Vogfjörð K. Surface effects of triggered fault slip on Reykjanes Peninsula, SW Iceland // Tectonophysics. 2003. V. 369. P. 145–154. doi: 10.1016/S0040-1951(03)00201-4
  11. DeMets C., Gordon R., Argus D. Geologically current plate motions // Geophys. J. Int. 2010. V. 181. P. 1–80. doi: 10.1111/j.1365-246X.2009.04491.x
  12. Eason D.E., Sinton J.M. Lava shields and fissure eruptions of the Western Volcanic Zone, Iceland: Evidence for magma chambers and crustal interaction // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2009. V. 186. P. 331–348. doi: 10.1016/j.jvolgeores.2009.06.009
  13. Einarsson P. Plate boundaries, rifts and transforms in Iceland // Jökull. 2008. V. 58. P. 35‒58.
  14. Escartin J., Cowie P., Searle R., Allerton S., Mitchell N., MacLeod C., Slootweg A. Quantifying tectonic strain and magmatic accretion at a slow-spreading ridge segment, Mid-Atlantic Ridge, 29°N // J. Geophys. Res. 199. V. 104. № B5. P. 10421–10437. doi: 10.1029/1998JB900097
  15. Garcia S., Angelier J., Bergerat F., Homberg C., Dauteuil O. Influence of rift jump and excess loading on the structural evolution of Northern Iceland // Tectonics, American Geophysical Union (AGU). 2008. V. 27. № 1. P. 1006‒1019. doi: 10.1029/2006TC002029
  16. Haimson B.C., Voight B. Crustal stress in Iceland // PAGEOPH. 1977. V. 115. P. 153–190. doi: 10.1007/BF01637102
  17. Hilley G.E., DeLong S., Prentice C., Blisniuk K., Arrowsmith J.R. Morphologic dating of fault scarps using airborne laser swath mapping (ALSM) data // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L04301. doi: 10.1029/2009GL042044
  18. Hjartardóttir Á.R., Einarsson P. Tectonic position, structure, and Holocene activity of the Hofsjökull volcanic system, central Iceland // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2021. V. 417. 107277. doi: 10.1016/j.jvolgeores.2021.107277
  19. Hjartardóttir Á.R., Einarsson P., Björgvinsdóttir S.G. Fissure swarms and fracture systems within the Western Volcanic Zone, Iceland – Effects of spreading rates // J. of Structural Geology. 2016. V. 91. P. 39‒53. doi: 10.1016/j.jsg.2016.08.007
  20. Howell S., Ito G., Behn M., Martinez F., Olive J.-A., Escartin J. Magmatic and tectonic extension at the Chile Ridge: Evidence for mantle controls on ridge segmentation // Geochem. Geophys. Geosyst. 2016. V. 17. P. 2354‒2373. doi: 10.1002/2016GC006380
  21. Khodayar M., Björnsson S., Guðnason E. Á., Níelsson S., Axelsson G., Hickson C. Tectonic Control of the Reykjanes Geothermal Field in the Oblique Rift of SW Iceland: From Regional to Reservoir Scales // Open Journal of Geology. 2018. V. 8. P. 333‒382. doi: 10.4236/ojg.2018.83021
  22. Khodayar M., Björnsson S., Víkingsson S., Jónsdóttir G.S. Unstable Rifts, a Leaky Transform Zone and a Microplate: Analogues from South Iceland // Open Journal of Geology. 2020. V. 10. Iss. 4. P. 317‒367. doi: 10.4236/ojg.2020.104017
  23. Kristjánsdóttir S., Gudnason E.Á., Ágústsson K., Ágústsdóttir Th. Hverahlíð, Hengill area: Detailed analysis of seismic activity from December 2016 to December 2019, 54 // Reykjavík: ÍSOR ‒ Iceland GeoSurvey. 2019. Report, ÍSOR-2019/051.
  24. LaFemina P.C., Dixon T.H., Malservisi R., Árnadóttir T., Sturkell E., Sigmundsson F., Einarsson P. Geodetic GPS measurements in south Iceland: strain accumulation and partitioning in a propagating ridge system // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. B11405. doi: 10.1029/2005JB003675
  25. Le Saout M., Paigan D., Devey C.W., Lux T.S., Petersen S., Thorhallsson D., Tomkowicz A., Brix S. Variations in Volcanism and Tectonics Along the Hotspot-Influenced Reykjanes Ridge // Geochem. Geophys. Geosyst. 2023. V. 24. Iss. 4. e2022GC010788. doi: 10.1029/2022GC010788
  26. Martin E., Paquette J.L., Bosse V., Rufflet G., Tiepolo M., Sigmarsson O. Geodynamics of rift–plume interaction in Iceland as constrained by new 40Ar/39Ar and in situ U–Pb zircon ages // Earth and Planet. Sci. Lett. 2011. V. 311. P. 28–38. doi: 10.1016/j.epsl.2011.08.036
  27. Martinez F., Hey R., Höskuldsson Á. Reykjanes Ridge evolution: Effects of plate kinematics, small-scale upper mantle convection and a regional mantle gradient // Earth-Science Review. 2020. V. 203. P. 1‒24. doi: 10.1016/j.earscirev.2019.102956
  28. Mjelde R., Breivik A.J., Raum T., Mittelstaedt E., Ito G., Faleide J.I. Magmatic and tectonic evolution of the North Atlantic // Journal of the Geological Society, London. 2008. V. 165. P. 31–42. doi: 10.1144/0016-76492007-018
  29. Óladóttir B.A., Larsen G., Guðmundsson M.T. Catalogue of Icelandic Volcanoes, IMO, UI and CPD-NCIP. Available from: http://icelandicvolcanoes.is. (Last Accessed October 01, 2021).
  30. Parameswaran R.M., Thorbjarnardóttir B.S., Stefánsson R., Bjarnason I.T. Seismicity on conjugate faults in Ölfus, South Iceland: Case study of the 1998 Hjalli‐Ölfus earthquake // J. of Geophys. Res.: Solid Earth. 2020. V. 125. e2019JB019203. doi: 10.1029/2019JB019203
  31. Pedersen G.B.M., Belart J.M.C., Óskarsson B.V., Gudmundsson M.T., Gies N. Volume, Effusion Rate, and Lava Transport During the 2021 Fagradalsfjall Eruption: Results from Near Real-Time Photogrammetric Monitoring // Geophys. Res. Lett. 2022. V. 49. doi: 10.1029/2021GL097125
  32. Pedersen R., Grosse P., Gudmundsson M.T. Morphometry of glaciovolcanic edifices from Iceland: Types and evolution // Geomorphology. 2020. V. 370. 107334. doi: 10.1016/j.geomorph.2020.107334
  33. Pedersen R., Sigmundsson F., Masterlark T. Rheologic controls on inter-rifting deformation of the Northern Volcanic Zone, Iceland // Earth and Planet. Sci. Lett. 2009. V. 281. Iss. 1‒2. P. 14‒26. doi: 10.1016/j.epsl.2009.02.003
  34. Perlt J., Heinert M. Kinematic model of the South Icelandic tectonic system // Geophys. J. Int. 2006. V. 164. P. 168–175. doi: 10.1111/j.1365-246X.2005.02795.x
  35. Porter C., Morin P., Howat I., Noh M.-J., Bates B. Peterman K., Keesey S., Schlenk M., Gardiner J., Tomko K., Willis M., Kelleher C., Cloutier M., Husby E., Foga S., Nakamura H., Platson M., Wethington M. Jr., Williamson C., Bauer G., Enos J., Arnold G., Kramer W., Becker P., Doshi A., D’Souza C., Cummens P., Laurier F., Bojesen M. ArcticDEM, University of Minnesota, 2018. Available from: https://www.pgc.umn.edu/data/arcticdem (Last Accessed October 01, 2021). doi: 10.7910/DVN/OHHUKH
  36. Radaideh O.M.A., Grasemann B., Melichar R., Mosar J. Detection and analysis of morphotectonic features utilizing satellite remote sensing and GIS: An example in SW Jordan // Geomorphology. 2016. V. 275. P. 58–79. doi: 10.1016/J.GEOMORPH.2016.09.033
  37. Ruedas T., Marquart G., Schmeling H. Iceland: The current picture of a ridge-centred mantle plume // Mantle plumes – A multidisciplinary approach / Eds J.R.R. Ritter, U.R. Christensen. Springer, 2007. P. 71–126. doi: 10.1007/978-3-540-68046-8_3
  38. Sigmundsson F., Einarsson P., Bilham R., Sturkell E. Rift-transform kinematics in south Iceland: deformation from Global Positioning System measurements, 1986 and 1992 // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 6235–6248.
  39. Special protection of ecological systems and geoheritage, 1:50 000. Reykjavík: Icelandic Institute of Natural History, 2019.
  40. Sæmundsson K., Sigurgeirsson M.Á., Friðleifsson G.Ó. Geology and structure of the Reykjanes volcanic system, Iceland // J. of Volcanology and Geothermal Res. 2020. V. 391. doi: 10.1016/j.jvolgeores.2018.11.022
  41. Sæmundsson K., Sigurgeirsson M.Á., Hjartarson Á, Kaldal I., Kristinsson S.G. Geological Map of Southwest Iceland, 1:100 000. Reykjavík: Iceland GeoSurvey, 2016.
  42. Wright T.J., Sigmundsson F., Pagli C., Belachew M., Hamling I.J. Geophysical constraints on the dynamics of spreading centres from rifting episodes on land // Nature Geoscience. 2012. V. 5. P. 242‒250.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расположение рифтовых зон Исландии и прилегающих спрединговых хребтов. 1 – вулканические спрединговые сегменты, 2 – амагматические структуры растяжения и сдвига. Район исследования выделены красным. Аббревиатуры: РЗ – рифтовая зона, ТЗ – трансформная зона, ЮИСЗ – Южно-Исландская сейсмическая зона, МП – микроплита.

Скачать (766KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рельеф рифтовых зон юго-западной Исландии (фото А. Лукашова). а – нарушенное серией продольных грабенов рифтовое урочище Тингведлир на р. Эксарау (ВС Хейнгидль, Западная РЗ); б – лавовод с частично уцелевшей от обрушения кровлей в 1 км к востоку от горы Трихнукагигур (ВС Бреннистейнсфьедль, Рейкьянесская РЗ); в – изобилующая термальными источниками “Долина дымов” Рейкьядалюр в 3 км к северу от горы Хверагерди (“Сад гейзеров”), у юго-восточного подножия вулкана Хейнгидль.

Скачать (643KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример извлечения параметров разломного уступа для участка Рейкьянесской РЗ по ЦМР ArcticDEM [Porter et al., 2018]. а – фрагмент растра оттененного рельефа (азимут – 100°, высота – 45°): показаны примеры параметров длины (Д) и евклидова расстояния (расстояния между разломными уступами) (Ер), в голубом прямоугольнике – профили на рис. 3б; 1 – уступы с падением восточных румбов, 2 – с падением западных румбов; б – вариации параметров горизонтальной (Га), вертикальной (Ва) амплитуды, продольной кривизны (К) и крутизны. Красными линиями и точками обозначены границы разломного уступа на профиле, определяемые автоматизированным методом. Зеленой точкой обозначены извлекаемые значения параметра Пк.

Скачать (222KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Местоположение профилей через вулканические системы западной ветви рифтов Исландии. 1 – сбросовые уступы восточного падения, 2 – сбросовые уступы западного падения, 3 – положения профилей, 4 – границы вулканических систем, 5 – сдвиговая зона, 6 – ледники. ЦМР и данные по границам вулканических систем [Special…, 2019].

Скачать (754KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение параметров сбросовых уступов западной ветви рифтов Исландии. а – суммарная горизонтальная амплитуда, б – суммарная вертикальная амплитуда, в – среднее арифметическое длины, г – среднее арифметическое расстояния между разломными уступами, д – среднее арифметическое максимального модуля продольной кривизны. Сбросовые уступы: Рейкьянесская РЗ: 1 – Рейкьянес, 2 – Крисювик, 3 – Бреннистейнсфьедль, 4 – Хейнгидль; Западная РЗ: 5 – Престахнукюр, 6 – Лаунгйекюдль; Центральная РЗ: 7 – Хофсйекюдль, 8 – Тунгнафедльсйекюдь (а – уступы западного падения, б – восточного падения).

Скачать (169KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Продолжение.

Скачать (213KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Распределение значений параметров по профилям. а – горизонтальной амплитуды. Суммарные значения амплитуды (м): 1 – >500, 2 – 400‒500, 3 – 300‒400, 4 – 200‒300, 5 – 100‒200, 6 – 50‒100, 7 – < 50; 8 – границы вулканических систем, 9 – сдвиговая зона, 10 – ледники; б – максимального модуля продольной кривизны. Средние значения: 1 – <2, 2 – 2‒4, 3 – 4‒6, 4 – 6‒8, 5 – 8‒10, 6 – 10‒12, 7 – >12; 8‒10 – аналогичны А. ЦМР и данные по границам вулканических систем [Special…, 2019].

Скачать (1006KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Тектоническая карта западной ветви рифтов Исландии. Структуры: центральных вулканов: 1 – стратовулканы, 2 – гиалокластовые постройки щитовых вулканов, 3 – риолитовые купола; вулканических построек семейств трещин: 4 – активные крупные лавовые купола, 5 – неактивные лавовые купола, 6 – активные вулканические аппараты (кратеры, шлаковые конуса); лавовых потоков: 7 – голоценовые лавовые потоки, 8 – доголоценовые лавы, в том числе, перекрытые осадками; гиалокластовых построек: 9 – позднечетвертичные гиалокластовые постройки, 10 – позднечетвертичные гиалокластовые купола, перекрытые лавами, 11 – ранне-среднечетвертичные и дочетвертичные гиалокластовые постройки; прочие: 12 – геотермальные поля. Вулканические системы: центральные вулканы: 13 – эмбриональные, 14 – с высоким уровнем активности, 15 – с низким уровнем активности, 16 – неактивные; вулканическая активность семейств трещин: 17 – высокая, 18 – средняя, 19 – низкая, 20 – отсутствует; тектоническая активность семейств трещин: 21 – высокая, 22 – средняя, 23 – низкая. Прочие обозначения: 25 – ледники, 26 – границы рифтовых зон. ЦМР и данные по границам вулканических систем [Special…, 2019].

Скачать (531KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024