Origin and age of the near-rift Fjallgarðar Volcanic Ridge, Northeast Iceland

Abstract

The Fjallgarðar Volcanic Ridge (FVR) is a ~200 km long subglacially erupted volcanic ridge east of and parallel to the Northern Rift Zone in Iceland. Despite its size and prominent geomorphology, its origin and relationship to nearby volcanic systems and rift zone segments remain poorly constrained. This thesis investigates the origin and age of the FVR through an integrated study - petrology, geochemistry, radiogenic and helium isotope characteristics, and 40Ar/39Ar geochronological dating. The results reveal that the FVR was active between ~790 and ~100 ka and erupted exclusively during glacial periods. Two compositionally distinct basalt groups are identified throughout the FVR: a depleted tholeiitic suite and a more enriched suite. The depleted group dominated the early phase of FVR volcanism, where the geochemical and isotopic compositions suggest a clear link to source materials associated with the Icelandic mantle plume. In contrast, the enriched group, which appeared at ~400 ka, preserves geochemical characteristics of the Kverkfjöll volcano, underneath which magmas were stored before being transported laterally through longdistance dyke propagation to the FVR. The trace element and isotope data suggests that the depleted FVR basalt group was likely generated from upwelling of the plume material beneath Central Iceland and transported to the FVR analogously to the magmas from Kverkfjöll. In tandem, the depleted magmas may also have formed beneath a thicker lithospheric lid beneath or east of the FVR after plume-derived material bypassed the main rift melting zone and dispersed beneath northeastern Iceland during a period of enhanced plume flux.

Fjallgarðar er um 200 km langt kerfi móbergshryggja austan við og samsíða núverandi norðurgosbelti. Þrátt fyrir umfang og áberandi jarðfræðileg einkenni er margt enn á huldu um uppruna, aldur og tengingu Fjallgarða við nærliggjandi eldstöðvakerfi og gosbelti. Markmið þessarar ritgerðar er að beita fjölbreyttum aðferðum á sviði bergfræði og jarðefnafræði, þ.á.m. 40Ar/39Ar aldursgreiningum, til að varpa ljósi á uppruna og aldur Fjallgarða. Niðurstöður sýna að Fjallgarðar voru virkir á tímabilinu fyrir 790-100 þúsund árum og að eldgos einskorðuðust við jökulskeið. Fjallgarðar samanstanda af tveimur megin basaltgerðum: sneyddu og auðguðu basalti af þóleiískri gerð. Fyrri gerðin er áberandi meðal elstu myndananna sem aldursgreindar hafa verið, en snefilefna- og samsætusamsetning hennar bendir til þess að hún hafi myndast úr djúpættuðu möttulefni. Tímabundin aukning í virkni möttulstróksins kann að hafa auðveldað flutning á djúpættuðu möttulefni til Fjallgarða. Flutningur slíks efnis ofarlega í jarðskorpunni eftir göngum í kvikuhlaupum frá Mið-Íslands svæðinu var einnig lykilferli við myndun Fjallgarða. Auðgaða basaltgerðin kom fyrst fram fyrir um 400 þúsund árum. Sú á að öllum líkindum rætur sínar að rekja til Kverkfjalla þar sem hún þróaðist í jarðskorpunni áður en hún en hún hljóp til norðausturs eftir kvikugöngum.