เที่ยวไปกับธรณีวิทยาไอซ์แลนด์ (2)

ชั้นหินที่ทับถมกันในไอซ์แลนด์มีบันทึกมาประมาณ 16 ล้านปีตามประวัติศาสตร์ธรณีวิทยา ซึ่งถือว่าเล็กน้อยมากเมื่อเทียบกับกรีนแลนด์ที่เป็นเพื่อนบ้านข้างเคียง อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เกิดขึ้นในเวลา 16 ล้านปีมีได้มากมาย เท่าที่ผ่านมาชั้นหินในไอซ์แลนด์อาจแบ่งได้เป็น 3 ยุคด้วยกันคือ Tertiary Basalt 16-3.3 ล้านปี Plio-Pleistocene 3.3-0.7 ล้านปี และ Upper Pliestocene น้อยกว่า 0.7 ล้านปี การแบ่งยุคของชั้นหินจะอยู่บนพื้นฐานของประเภทของหินภูเขาไฟที่ชัดเจนในแต่ละช่วงเวลาซึ่งมีส่วนสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศตามกาลเวลาด้วย

หินเก่า - Tertiary Basalt

Tertiary Basalt เป็นชั้นหินที่เก่าแก่ที่สุดในไอซ์แลนด์ที่ครอบคลุมช่วงเวลา 16 ถึง 3.3 ล้านปี และจะปรากฏในภูมิภาคหลักๆ 2 แห่งที่อยู่สองข้างของรอยแยก โดยจะมีเนื้อที่ถึงประมาณครึ่งหนึ่งของทั้งประเทศ ทางด้านตะวันออก Tertiary Basalt จะเริ่มตั้งแต่ Skaftafellsfjoll ทางตะวันออกเฉียงใต้ ข้าม fjords ต่างๆ ทางตะวันออกไปสุดที่ Bakkafloi ทางตะวันออกเฉียงเหนือ ส่วนทางด้านตะวันตกนั้น เริ่มจาก Hvalfjordur ทางตะวันตกเฉียงใต้ ผ่าน Snaefellsnes และ fjords ต่างๆ ทางตะวันตกไปสุดที่ Barodardalur ทางทิศเหนือของเกาะ ความหนาสะสมของ Tertiary Basalt มีขนาดประมาณ 10,000 เมตร อย่างไรก็ตาม ความหนาจริงๆ ของชั้นหินในแต่ละทำเลมีไม่เกิน 3,000 เมตร เพราะว่าการสะสมของความหนาตามแนวดิ่งของหินอัคนีและหินชั้นมักจะมาคู่กับการยืดตัวออกตามแนวราบ

ชั้นหิน Tertiary ดั้งเดิม ที่ไม่อาจเห็นได้ง่ายนักในปัจจุบันมักจะอยู่ในรูปของภูเขาไฟที่มีความสูงเหนือระดับหินลาวาอันเป็นที่ราบประมาณ 300-1,000 เมตร ที่ราบเหล่านี้มักจะมีส่วนของที่ชื้นแฉะและขั้นกลางด้วยหุบเขาชันและหุบเขาแม่น้ำดังรูปที่ 1 ทุกวันนี้ภาพตัดตามขวางที่เห็นได้ชัดเจนมักจะเป็นผลจากการกัดเซาะอย่างกว้างขวางของธารน้ำแข็งในยุคน้ำแข็ง แต่เรามักจะไม่เห็นในแถบที่ภูเขาไฟยังทำงานอยู่ ลักษณะชัดเจนที่สุดของหินยุค Tertiary มักจะออกในรูปที่เหมือน Layer cake ดังรูปที่ 2 ซึ่งการไหลของลาวา Basalt ซ้อนทับกันชั้นแล้วชั้นเล่าโดยมีความหนาประมาณหลายร้อยหรือหลายพันเมตร

ชั้นหิน Tertiary Basalt โดยส่วนใหญ่เป็นหินภูเขาไฟประมาณ 85% ที่เกิดขึ้นตามกระบวนการเช่นเดียวกับแถบภูเขาไฟในปัจจุบันและมีองค์ประกอบทางธรณีวิทยาเช่นเดียวกันทุกประการ ยกเว้นภูมิประเทศใต้ธารน้ำแข็ง ชั้นหินลาวา Basalt ที่หนาจะกว้าง 10-30 กิโลเมตร และยาว 50-100 กิโลเมตร เป็นรูปยาวรี อันเป็นลักษณะของระบบภูเขาไฟอย่างหนึ่ง ชั้นหินเหล่านี้จะถูกแทรกด้วยช่องขนาดกว้าง 1-10 เมตร ในแนวขนานกับระบบภูเขาไฟที่หินแทรกออกมา คิดเป็นพื้นที่ 3-15% ของพื้นที่หินทั้งหมด ช่องที่หินแทรกออกมานี่เองที่เป็นองค์ประกอบใต้ดินของรอยแตกในระบบภูเขาไฟ รอยแตกเหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกลุ่มลาวาและก้อนหินแตกที่บ่งบอกถึง การดับของภูเขาไฟกลาง ทั้งหมดแล้วมีระบบภูเขาไฟที่ดับแล้วประมาณ 40 แห่งที่พบในชั้นหิน Tertiary

แม้ว่าหินชั้นมีสัดส่วนเพียงประมาณ 10-15% ของชั้นหิน Tertiairy แต่ก็เป็นส่วนประกอบสำคัญที่รักษาสารสนเทศเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมและภูมิอากาศในยุคนั้นๆ สิ่งที่ชัดเจนที่สุดคือ “red interbeds” หรือ “ชั้นหินแทรกสีแดง” ทรายละเอียดมากและกรวดแม่น้ำ ที่มีกระจายอยู่ตามชั้นหินโดยทั่วไป

ชั้นหินแทรกสีแดงมาจากดินยุคเก่าที่ถูกปนเปื้อนจากการกัดกร่อนของสารเคมีในภูมิอากาศที่อบอุ่นและชื้นของยุค Tertiary ซากฟอสซิลของพืชมักจะพบในชั้นหินนี้ เท่าที่พบมีประมาณ 50 ชนิดด้วยกันในรูปของรอยพิมพ์ใบไม้ ผลไม้ เมล็ด เกสร และ เปลือกไม้ พืชเก่าที่สุดเท่าที่เคยพบได้แก่ swamp cypress, dawnredwood, vine และ magnolia ซึ่งเป็นสิ่งที่ชี้ถึงอากาศที่อบอุ่นของไอซ์แลนด์ในยุค Miocene ใกล้เคียงแคลิฟอร์เนียตอนเหนือหรือโปรตุเกส พืชอย่างอื่นเช่น pine, spruce alder และ birch เป็นตัวชี้ว่า ภูมิอากาศกำลังเริ่มเปลี่ยนแปลงเข้าไปสู่ยุคน้ำแข็ง Quaternary

หินยุคกลางหรือชั้นหิน Plio Pleistocene

ชั้นหิน Plio Pleistocene ครอบคลุมช่วงเวลา 3.3-0.7 ล้านปีก่อน และมีเป็นบริเวณกว้างที่ทั้งสองข้างของแถบรอยเลื่อนหรือประมาณ 1 ใน 4 ของเกาะไอซ์แลนด์ ความหนาสะสมของชั้นหิน Plio Pleistocene มีประมาณ 2,000 เมตร

หิน Plio Pleistocene ขนาดใหญ่แผ่นหนึ่งที่เรียกกันว่า Hreppar มีพื้นที่อยู่ระหว่างระบบภูเขาไฟที่ยังคงเคลื่อนไหวอยู่ด้านตะวันออกและตะวันตกทางตอนใต้ของไอซ์แลนด์ ชั้นหิน Plio Pleistocene ที่อยู่กระเด็นออกไปจากบริเวณนี้คือ ที่แหลม Snaefellsnes ทางตะวันตก และแหลม Skagi ทางเหนือ หินทั้งสองนั้นตั้งอยู่บนเศษหินของธารน้ำแข็งซึ่งอยู่บนชั้นหิน Tertiary Basalt ที่เก่าขึ้นไปอีก สภาพดังกล่าวเป็นตัวชี้ว่า ช่วงเวลาจากชั้น Tertiary ไปยัง Plio Pleistocene เป็นระยะเวลาที่ยาวมาก อย่างไรก็ตามหินส่วนใหญ่ในชั้น Plio Pleistocene ก็ยังคงเป็นลาวา Basalt เช่นเดียวกับชั้น Tertiary แต่ก็มีชั้นหินลาวาใต้ธารน้ำแข็งแทรกเป็นครั้งคราว

ตั้งแต่ช่วงปลายของยุค Tertiary (7 ล้านปีก่อน) ภูมิอากาศของโลกเริ่มเลวร้ายและหนาวเย็นลงจนนำไปสู่ยุคน้ำแข็ง Quaternary ประมาณ 3.3 ล้านปีก่อนชั้นหิน Plio Pleistocene เริ่มเกิดขึ้นจนกระทั่งธารน้ำแข็งบนที่สูงในไอซ์แลนด์เริ่มเกิดขึ้นและใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ประมาณ 2.5 ล้านปีก่อน น้ำแข็งก็คลุมจนเต็มเกาะเป็นครั้งแรก อย่างไรก็ตาม การขยายตัวของน้ำแข็งไม่ได้เป็นไปอย่างสม่ำเสมอแต่เป็นการสลับกันระหว่างสภาพที่ไม่มีน้ำแข็งเลยกับสภาพที่น้ำแข็งเต็มเกาะถึง 9 รอบ ซึ่งแสดงว่าแต่ละรอบกินเวลาประมาณ 200,000 ปี

การเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศมีผลกระทบต่อภูมิประเทศเป็นอย่างมาก แม้ว่ากลไกของรอยเลื่อนและภูเขาไฟยังคงเป็นไปเช่นเดียวกับยุค Tertiary หน้าตาของภูเขาไฟกลับเปลี่ยนไปมาก เมื่อน้ำแข็งที่คลุมภูเขาไฟมีขนาดใหญ่ขึ้น การปะทุใต้น้ำแข็งก็เกิดบ่อยขึ้นและเกิดภูเขาที่ยอดแบนมากขึ้น ในขณะเดียวกันธารน้ำแข็งและแม่น้ำมีขนาดใหญ่ขึ้น การกัดกร่อนก็มากขึ้น ทำให้เกิดหุบเขาที่ลึกและกว้างมากขึ้น ดังนั้น ภูเขาในยุค Plio Pleistocene จะมีหุบเขาที่สองข้างสูงและชัน

ในระหว่าง Interglacial stages ภูเขาไฟก็ยังคงทำงานเหมือนในยุค Tertiary ลาวาและ tephra ที่เกิดขึ้นและทับถมตอนที่ไม่มีน้ำแข็ง จะถูกน้ำแข็งที่เกิดขึ้นภายหลังบดอัดกัดกร่อนเป็นหินใหญ่เล็กที่คละขนาดแตกต่างกัน ในขณะเดียวกันการปะทุใต้น้ำแข็งจะเกิด pillow lava (ดังรูปที่ 3), breccia (เศษหินคละขนาดคลุกกับลาวา) และ หินฝุ่นภูเขาไฟ (tuff) ดังนั้นหินชั้นที่เกิดจากเศษหิน ภูเขาไฟทับถมจึงเกิดขึ้นตลอดยุค Plio Pleistocene และมีปริมาณ 15-30% ของชั้นหินในตอนล่างๆ จนเพิ่มขึ้นเป็น 50-60% ในตอนบน แม่น้ำที่มีขนาดใหญ่ขึ้นๆ ก็จะพัดพาเอาเศษหินไปไกลมากขึ้นสู่บริเวณที่ราบต่ำหรือทะเล และทับถมเป็นแหล่งหินก้นแม่น้ำหรือก้นทะเลตามแต่ละกรณี

ในตอนต่อไปจะกล่าวถึง ยุคหินใหม่ - Upper Pleistocene

ที่มา: Thor Thordason, “Outline of Geology of Iceland,” Chapman Conference 2012, Reykjavik Iceland.