Hvers vegna eru steingervingar af hitabeltisgróðri á Tjörnesi?

Upprunalega spurningin var:

Hvers vegna eru steingervingar af hitabeltisgróðri á Tjörnesi og víðar á Íslandi? Hve langt er síðan það var?

Ef nefna ætti einn stað á Íslandi, sem mikilvægastur væri talinn fyrir rannsóknir á sögu jarðar, kæmi Tjörnes án efa upp í huga margra. Á vestanverðu nesinu, í víkum og skorningum norður af Húsavík allt út að Tjörnestá, má finna ein merkilegustu jarðlög veraldar. Úr jarðlögum þessum hafa jarðfræðingar ekki aðeins lesið breytingar á hitastigi sjávar síðustu ármilljónirnar heldur einnig sögu ísaldarinnar, nánast eins og hún leggur sig.

Fyrir þá sem vilja kynnast þessari sögu getur dagsferð um Tjörnes verið hrífandi og undraverð. Á aðeins nokkurra kílómetra leið er hægt að ganga í gegnum 1,5 milljón ára jarðsögu loftslagsbreytinga og utar á nesinu skiptast á sá fjöldi jökullaga og hraunlaga að slíkt á sér vart hliðstæðu annars staðar á jörðinni.

Skipta má jarðlögum á Tjörnesi í fjóra meginþætti. Elst eru hraunlög kennd við Köldukvísl, rétt norður af Húsavík. Köldukvíslarhraunin eru elsti hluti Tjörness en norður af þeim liggja sífellt yngri jarðlög. Við Köldukvísl koma fram elstu skelja- og surtarbrandslögin og eru þau hin eiginlegu Tjörneslög, þótt oft sé það heiti notað sem samheiti yfir öll jarðlög nessins. Tjörneslögin liggja frá Köldukvísl norður að Höskuldsvík en þar taka við Höskuldsvíkurhraun. Í Breiðavík koma síðan Breiðavíkurlögin fram. Í þeim skiptast á fjöldi hraun- og jökulbergslaga og ná þau alla leið norður að Tjörnestá en austan við hana taka yngri hraunlög við. Innan þessara meginsyrpna má greina umfangsminni lög svo sem Furuvíkurlög í Furuvík og ýmis minniháttar hraunlög.

Aldur þessara jarðlaga hefur verið greindur með ýmsum aðferðum en fram yfir miðja tuttugustu öldina voru þó engar beinar aldursmælingar mögulegar. Þannig voru allar aldursgreiningar afstæðar miðað við önnur jarðlög, annars staðar á Íslandi eða jörðinni. Mikill munur gat verið á aldursákvörðunum mismunandi jarðfræðinga en með tilkomu beinna aldursgreiningaraðferða reyndist mögulegt að finna raunaldur laganna.

Beinar aldursákvarðanir byggjast á hlutfalli geislavirkra efna í jarðlögum. Ákveðin efni í náttúrunni eru geislavirk og brotna þannig niður í önnur efni með tíð og tíma. Þessi hrörnunarferli eru flest þokkalega eða mjög vel þekkt og ef hægt er mæla hlutfall efnanna í jarðlögum má reikna út tímann sem liðið hefur frá því að lögin mynduðust. Nokkur geislavirk efni henta betur en önnur fyrir svona mælingar og fer það bæði eftir aldri og gerð jarðlaganna.

Lífrænar dýra- og plöntuleifar er mögulegt að aldursgreina með svokallaðri kolefnisgreiningu en hún virkar þó einungis á leifar upp að 50 þúsund ára aldri. Þar sem steingervingalög á Tjörnesi eru öll eldri en það er kolefnisgreining ómöguleg. Fyrir eldri jarðlög þarf að notast við önnur efni, svo sem úran og kalín en þessi efni eru hins vegar í litlu magni í íslensku basalti. Lengi reyndist því þrautin þyngri að aldursgreina hraun á Tjörnesi en með tíð og tíma hefur þó tekist að draga upp nokkuð áreiðanlega mynd af upphleðslu laganna.

Breiðavík séð til suðausturs. Í Breiðavíkurlögunum skiptast á fjöldi hraun- og jökulbergslaga og ná þau alla leið norður að Tjörnestá.

Köldukvíslarhraunin eru talin vera á milli 8,5 og 10 milljón ára gömul en elsta hraunlagið í skeljum Tjörneslaganna er hins vegar um 4-5 milljóna ára gamalt. Á milli myndunar Köldukvíslarhraunanna og Tjörneslaganna hafa því liðið rúmlega fjórar milljónir ára. Á þessum tíma hafa jarðlög án efa hlaðist upp en einhverra hluta vegna sjást þeirra engin merki nú. Þegar slíkt gerist tala jarðfræðingar um mislægi og má líkja því við að nokkrir kaflar hafi verið fjarlægðir úr jarðsögunni. Stundum tekst jarðfræðingum að geta í eyðurnar en oftar en ekki erum við litlu nær um hvað átti sér stað. Með því að fara yfir Köldukvísl erum við þannig að hoppa yfir nokkur milljón ár í jarðsögunni.

Handan Köldukvíslar taka sem fyrr segir Tjörneslögin við. Er þeim jafnan skipt í þrjá hluta eftir skeljasteingervingunum sem ráðandi eru á hverjum stað í lögunum. Syðst eru gáruskeljalögin (áðurnefnd báruskeljalög) en þrjár tegundir svokallaðra gáruskelja eru ráðandi í þeim. Á okkar tímum eru gáruskeljar til að mynda algengar við Bretlandseyjar en þær finnast allt frá ströndum Noregs suður að Marokkó. Rannsóknir á skeljunum benda því til þess að þegar gáruskeljalögin hlóðust upp hafi sjávarhiti við landið verið allt að 10°C hærri en nú.

Við Reká breytist skeljafánan þegar gáruskeljarnar hverfa og ný tegund kemur inn, tígulskelin. Tígulskeljar eru reyndar útdauðar núna en aðrar skeljategundir, sem finnast með tígulskelinni í tígulskeljalögunum, benda til þess að sjávarhiti hafi verið minnst 5°C meiri en nú. Rannsóknir á skeljunum benda þó til þess að lofthiti hafi verið flöktandi á þessum tíma og loftslag farið kólnandi.

Húsavik séð til norðurs að Tjörnesi. Rannsóknir á skeljasteingervingum benda til þess að þegar gáruskeljalögin hlóðust upp hafi sjávarhiti við landið verið allt að 10°C hærri en nú.

Við Hallbjarnarstaðakamb urðu enn breytingar á skeldýrafánunni en þá varð krókskel ráðandi. Enn fremur hurfu aðrar hlýsjávartegundir úr lögunum og skeljar sem nú lifa við Tjörnes birtust í fyrsta skipti í lögunum. Er þessi breyting stundum talin marka upphaf ísaldarinnar en sjávarhitastig var þarna á löngum tímabilum mjög svipað og nú. Önnur afar mikilvæg breyting varð þegar í krókskeljalögunum birtist skyndilega fjöldi skeldýrategunda uppruninn í Kyrrahafi. Tilvist þessara tegunda í lögunum er talin til marks um opnun Beringssundsins á milli Alaska og Síberíu, sem er gríðarmikilvægur atburður í jarðsögunni. Tilvist skeljanna í Tjörneslögunum bendir til þess að á myndunartíma þeirra hafi tiltölulega grunnt sjávarumhverfi verið ráðandi á Tjörnesi. Þó má finna surtarbrandslög inni á milli skeljanna og bendir það til þess að þá hafi land tímabundið risið úr sæ en svo sokkið aftur.

Hentugast er að skoða Tjörneslögin með því að aka niður að sjó við Hallbjarnarstaðakamb, rétt norður af bænum Ytri-Tungu. Fyrir þá sem vilja skoða Tjörneslögin í því sem næst heild sinni, þá er hægt að fara niður að þeim við Köldukvísl og ganga meðfram sjónum norður að Hallbjarnarstaðakambi. Þeir sem vilja takast á við það þurfa þó að vera undir það búnir að vaða nokkrar ár á leiðinni.

Ofan við krókskeljalögin taka við hraunlögin í Höskuldsvík og enn norðar jarðlög í Furuvík og Breiðuvík. Í Breiðuvík skiptast á fjölmörg hraunlög og jökulbergslög. Hraunlögin hafa þannig runnið út í sjó á hlýskeiðum ísaldar en jökulbergið myndast á jökulskeiðunum. Varðveisla þessara jarðlaga er í raun að þakka samspili íss og elds en hraunin, sem runnið hafa á hlýskeiðum, hafa þannig hulið eldri jökulbergslög og varið þau fyrir ágangi jökla. Vegna þessa finnast hvergi á jörðu jafnmörg jökulbergslög í einni jarðlagasyrpu en alls níu eða tíu jökulbergslög hafa verið greind í Breiðuvík.

Best er að skoða þessi jarðlög með því að ganga um kletta Breiðuvíkur frá suðri til norðurs. Lögin enda við Tjörnestá þar sem dökk og stórbrotin hraunlög liggja skarpt ofan á setlögunum í sjávarklettunum. Er auðveldlega hægt að hugsa sér verri lokapunkt á jarðfræðiferð um nesið.

Ýmis önnur merkileg fyrirbæri má finna á nesinu, til að mynda þennan gríðarmikla stein sem borist hefur með borgarís frá Grænlandi.

Tjörneslögin eru vel þekkt meðal jarðfræðinga víða um heim, sérstaklega á meðal setlaga- og steingervingafræðinga, og hafa lögin mikið verið rannsökuð af bæði íslenskum og erlendum vísindamönnum. Þau hafa einnig þjónað nokkurs konar uppeldishlutverki fyrir jarðfræðinema en námsferð norður á Tjörnes er mikilvægur hluti af grunnnámi í jarðfræði við Háskóla Íslands. Er það ekki furða því þarna gefst einstakt tækifæri til að lesa jarðsöguna með hjálp steingervinga en miðað við önnur lönd er Ísland tiltölulega fátækt af slíkum menjum.

Af íslenskum jarðfræðingum fyrri tíma má helst geta framlags Helga Pjeturss og Guðmundar Bárðarsonar sem báðir rannsökuðu lögin á fyrstu áratugum tuttugustu aldar. Upp úr miðri öldinni rannsökuðu meðal annarra Trausti Einarsson, Þorleifur Einarsson og Kristinn Albertsson lögin og rituðu um þau greinar en á síðustu áratugum hafa Leifur Símonarson og Jón Eiríksson helst farið fyrir rannsóknum á nesinu. Þessar rannsóknir hafa nokkuð jöfnum höndum beinst að steingervingum, setlögum nessins og aldursgreiningum jarðlaganna. En þótt gríðarmikið verk hafi verið unnið þá er alltaf hægt að bæta um betur og vonandi munu jarðfræðingar framtíðarinnar halda áfram að sækja í lögin.

Ef tekið er mið af jarðsögulegu gildi Tjörneslaganna fyrir bæði Ísland og umheiminn er í hæsta máta einkennilegt að svæðið hafi ekki þegar verið friðlýst. Skeljarnar og setlögin eiga svo sannarlega erindi við almenning en auk þeirra má sjá ýmis önnur merkileg fyrirbæri á nesinu og má þar nefna sjávarfoss í Skeifá, gríðarmikinn stein sem borist hefur með borgarís frá Grænlandi og ummerki surtarbrandsnáms frá tímum fyrri heimsstyrjaldar.

En friðlýsing er þó ekki einungis nauðsynleg til verndunar náttúruminjanna sjálfra heldur er hlutverk friðlýsingarinnar einnig að draga fram mikilvægi staðarins. Friðlýsing er nokkurs konar viðurkenning á þeim verðmætum sem felast í staðnum og nauðsyn þess að við göngum um svæðið af virðingu og auðmýkt. Jarðlögin á Tjörnesi spanna afar merkilegt tímabil í jarðsögunni. Innreið ísaldarinnar átti mikilvægan þátt í að skapa manninn sem dýrategund og jarðlögin á Tjörnesi varðveita ummerki um þetta tímabil á einstakan hátt.

Heimildir:

Buchardt, B. og Leifur A. Símonarson. 2002. Isoptope palaeotemperatures from the Tjörnes beds in Iceland: evidence of Pliocene cooling. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 189, 71-95.
Guðmundur G. Bárðarson. 1925. A stratigraphical survey of the Pliocene deposits at Tjörnes, in northern Iceland. Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab, Biologiske Meddelelser 4 (5).
Jón Eiríksson. 1981. Lithostratigraphy of the upper Tjörnes sequence, North Iceland: The Breiðavík Group. Acta Naturalia Islandica 29.
Kristinn J. Albertsson. 1976. K/Ar ages of Pliocene-Pleistocene glaciations in Iceland with special reference to the Tjörnes sequence, northern Iceland. Doktorsritgerð, Cambridge University, Cambridge.
Kristinn J. Albertsson. 1978. Um aldur jarðlaga á Tjörnesi. Náttúrufræðingurinn 48 (1-2), 1-8.
Leifur A. Símonarson og Jón Eiríksson. 2008. Tjörnes – Pliocene and Pleistocene sediments and faunas. Jökull 58, 331-342.
Leifur A. Símonarson og Jón Eiríksson. 2012. Steingervingar og setlög á Íslandi. Náttúrufræðingurinn 82 (1-4), 89-101.
Leifur A. Símonarson og Ólöf E. Leifsdóttir. 2002. Jökultodda á Íslandi. Náttúrufræðingurinn 71 (1-2), 72-78.
Leifur A. Símonarson og Ólöf E. Leifsdóttir. 2009. Miguskeljar á Íslandi. Náttúrufræðingurinn 78 (1-2), 57-65.
Trausti Einarsson. 1963. Some new observations of the Breiðavík deposits in Tjörnes. Jökull 13, 1-9.
Verhoeven, K, Louwye, S., Jón Eiríksson og Schepper, S. D. 2011. A new age model for the Pliocene–Pleistocene Tjörnes section on Iceland: Its implication for the timing of North Atlantic–Pacific palaeoceanographic pathways. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 309, 33-52.

Myndir:

Fjórða myndin: Tjörnes - Wikipedia, frjálsa alfræðiritið. (Sótt 31.07.2015).

Þetta svar er úr bókinni Vegvísir um jarðfræði Íslands og er lítillega aðlagað Vísindavefnum. Höfundur bókarinnar er Snæbjörn Guðmundsson en það er Forlagið sem gefur bókina út. Textinn er birtur með góðfúslegu leyfi höfundar og útgefanda.

Sendu inn spurningu

Hvers vegna eru steingervingar af hitabeltisgróðri á Tjörnesi?

Útgáfudagur

Spyrjandi

Efnisorð

Höfundur

Tilvísun

Frekara lesefni á Vísindavefnum

Vísindadagatalið

Útvarpstæki

Nýleg svör