Công tác khảo sát

Hệ thống núi lửa Vestmannaeyjar

Cơ chế phun trào

Cơ chế phun trào của Surtsey. 1: Mây hơi nước; 2: Tro Cupressoid; 3: Miệng núi lửa; 4: Nước; 5: Các lớp dung nham và tro; 6: Địa tầng; 7: Cùi magma; 8: Lò magma; 9: Dike.

Lúc 7:15 ngày 14 tháng 11 năm 1963, một tàu đánh cá đi ngang qua ngoài khơi phía nam Iceland thuộc quần đảo Westman Islands, thuyền trưởng tàu này, Isleifur II, thấy một cột khói bốc lên ở phía tây nam. Ông cho tàu tiếp cận gần nó vì nghĩ rằng có một chiếu tàu đang bốc cháy. Tuy nhiên, họ phát hiện ra một vu nổ sinh ra cột tro từ dưới biển. Lúc 11:00, cột tro đạt đến độ cao 6 km. Đây là kết quả gộp lại của 3 cột tro nhỏ hơn từ dưới biển ở 3 vị trí khác nhau nằm trên một trục có phương đông bắc-tây nam. Vào buổi chiều chúng bắt đầu phun dung nham dọc theo một đường nứt núi lửa.

Có thể rằng đợt phun trào đã bắt đầu vài ngày trước 14 tháng 11, khoảng ngày 10 tháng 11[5]. Điểm phun trào nằm trên đáy biển khoảng 130 dưới mực nước biển[6], và vụ nổ gây ra do áp suất nước ở độ sâu đó. Khi núi lửa phát triển dần lên trên mặt nước biển, các vụ nổ lại xuất hiện trên bề mặt[7]. Thêm vào đó, một vài dấu hiệu có thể cho thấy rằng núi lửa hoạt động sắp xảy ra. Một tuần trước đó, địa chấn kế ở Reykjavík ghi nhận các chấn động nhỏ, nhưng không xác định được vị trí. Hai ngày trước đợt phun trào bắt đầu, tàu nghiên cứu đại dương ghi nhận rằng nước biển khu vực này ấm hơn bình thường, và các khu dân cư thuộc thị trấn ven biển Vík í Mýrdal trên đảo Iceland chính cách Surtsey 80 km theo đường chim bay cảm nhận được mùi hydro sulfua.

Pha phun trào dưới nước

Ảnh hàng không thể hiện pha phun trào dưới nước năm 1963, và rìa của miệng núi lửa chỉ cao hơn mực nước biển một chút.

Pha phun trào trên cạn

Ảnh hàng không thể hiện 2 miệng núi lửa với các thành phần vật liệu là tuf và palagonite (sáng màu) và đáy bị chôn vùi bởi dòng dung nham (màu tối).

Thạch học

Bản đồ địa chất của Surtsey.

Surtsey là một núi lửa đỉnh bằng, sườn dốc cắm xuống đáy biển[2] · [8]. Các đá trên bề mặt Surtsey có 2 dạng chính là tephra và dung nham.

Tephra phân bố ở vùng trung tâm của đảo trên diệnt tích 0,34 km2 trong hai miệng núi lửa chính, và Surtungur Surtur. · Tephra được hình thành từ các mảnh vỡ của dung nham khi chúng được phun ra trong nước biển, và chúng trải qua quá trình palagonite hóa trong hai miệng núi lửa.[2] 40 năm sau vụ phun trào 85% tephra bị biến đổi thành tuff và phủ trên diện tích 0,24 km2. Trên bề mặt biển, tephra lắng đọng thành các lớp mỏng và xen kẽ nhau với độ lỗ rỗng của tephra từ 45-50%. Ngược lại, tephra dưới biển có nhiều kích thước khác nhau do chúng được hình thành trong điều kiện phun nổ của magma trong nước. Khi nó hình thành nên đá cứng bên dưới biển, những bọt nước sẽ bị bắt giữ cửa các hạt. Một số tephra có dạng cầu với đường kính lên đến 3,5 cm.

Dung nham có tính chất tương tự như ở Westman Islands và trên bán đảo Snæfellsnes Western of Iceland, với thành phần gồm basalt kiềm ban tinh olivine, plagioclase và spinel phủ phần phía nam của Surtsey.[2] ·  · [9]

Xâm thực và xói mòn

Bản đồ thể hiện sự biến đổi các đường bờ biển của Surtsey giai đoạn 1967 -2002.

Vật liệu phun trào chấm dứt hoàn toàn vào ngày 5 tháng 6 năm 1967, sau đó là xâm thực bắt đầu phát triển trên Surtsey. Trong vòng 40 năm kể từ khi chấm dứt phun trào, 0,024 km3 vật liệu đã bị bóc mòn, chiếm 1/4 thể tích phần nhô lên mặt nước hay tương ứng với 1/2 diện tích bề mặt[10]. Hình dạng của chúng cũng bị biến đổi, bờ biển phía tây nam biến mất, trong khi dòng hải lưu mang vật liệu này lắng đọng tạo nên mũi phía bắc của đảo.

Surtsey năm 1999

Sau khi chấm dứt phun trào, các nhà khoa học đã lắp đặt một hệ lưới chuẩn để theo dõi sự thay đổi hình dạng của đảo. Trong vòng 20 năm sau khi ngưng phun trào, các số liệu đo đạc cho thấy rằng hòn đảo liên tục giảm chiều cao theo phương thẳng đứng và mất khoảng 0.3 ft. Tốc độ giảm lúc ban đầu vào khoảng 20 cm/năm nhưng sau đó giảm xuốn 1–2 cm/năm trong thập niên 1990. Có nhiều nguyên nhân: sự lắng đọng của tephra bở rời, sự nén chặt của trầm tích đáy biển bên dưới hòn đảo, và sự lún chìm của thạch quyển do trọng lượng của đảo.[11]

Điểm đặc trưng của núi lửa trong quần đảo Vestmannaeyjar là tạmo643i34 vị trí phun trào chỉ có thể quan sát được một vụ phun trào riêng biệt, và vì thế hòn đảo không có vẻ được mở rộng bởi các vụ phun trào trong tương lai. Các vùng xung quanh hòn đảo đang bị xâm thực kể từ khi nó hình thành, và cho đến nay 1/2 diện tích ban đầu của hòn đảo đã biến mất. Đảo hiện nay mất khoảng 1,0 hécta (2,5 mẫu Anh) bề mặt mỗi năm.[12]

Tương laiOther islands in the archipelago show the effects of centuries of erosion

Hòn đảo này có vẻ không biến mất hoàn toàn trong tương lai. Khu vực xâm thực được cấu tạo chủ yếu là tephra bở rời, nó dễ dàng bị sóng và gió cuốn đi. Hầu hết các khu vực còn lại được phủ bởi các dòng dung nham rắn do đó rất khó xâm thực. Trên Surtsey, quá trình này diễn ra khá nhanh do nhiệt độ cao gần bề mặt.[13]

Để ước lượng được thời gian tồn tại của Surtsey, cần dựa trên tốc độ xâm thực được quan sát hiện nay. Giả sử rằng tốc độ này không đổi, hòn đảo sẽ nằm bên dưới mực nước biển vào năm 2100. Tuy nhiên, tốc độ xâm thực có thể giảm xuống khi phần lõi rắn của hòn đảo lộ ra: một đánh giá giả sử rằng tốc độ xâm thực giảm theo hàm mũ thì hòn đảo sẽ tồn tại trong vài thế kỷ.[14] Một giả thiết khác cho rằng trong tương lai nó sẽ giống như những đảo nhỏ khác trong quần đảo Vestmannaeyjar, chúng cũng có cách hình thành tương tự như Surtsey cách đây vài ngàn năm, và đã bị bào mòn đáng kể kể từ khi nó được hình thành.[12]