ALBERT

Description: Der glazial-isostatische Ausgleich in Island infolge des rezenten Abschmelzens der Vatnajökull-Eiskappe wird durch die Viskositätsverteilung im Erdinnern und durch die Details der Abschmelzgeschichte kontrolliert. Interpretationen der Ergebnisse von GPS- und Schweremeßkampagnen im Zeitintervall 1991–2000 bzw. 1992–1999 mit Hilfe lateral homogener Erdmodelle zur Bestimmung der Lithosphärenmächtigkeit, Asthenosphärenmächtigkeit und Asthenosphärenviskosität sind bislang nicht voll zufriedenstellend gewesen. Insbesondere nahe des Eisrandes war die Anpassung der berechneten Landhebung und Schwereänderung an die Beobachtungsdaten nur unzureichend, was mit der Nichtberücksichtigung des Island-Plumes in den lateral homogenen Erdmodellen zusammenhängen kann. In der vorliegenden Arbeit wird für die Modellierung der Landhebung und Schwereänderung ein Programmpaket verwendet, daß die Berechnung auflastinduzierter Störungen eines Maxwellviskoelastischen, inkompressiblen, selbstgravitierenden, sphärischen Erdmodells gestattet. Um das Vorhandensein des Plumes unter dem Vatnajökull zu simulieren, wird eine axialsymmetrische Viskositätsverteilung verwendet, wobei der Plumeradius und die Plumeviskosität freie Parameter sind. Basierend auf seismischen Ergebnissen wird über dem Plume eine 6 km mächtige Lithosphäre angenommen, die sich im peripheren Bereich des Plumes auf 35 km verdickt. Die Abschmelzgeschichte des Vatnajökulls beruht auf Interpretationen geomorphologischer und klimatologischer Untersuchungen und wird durch eine mit dem Plume koaxiale Last mit parabolischem Profil und zeitabhängigem Radius simuliert. Die Ergebnisse der Modellierung favorisieren einen Plumeradius von ~ 80 km und eine Plumeviskosität von (0.3–1.0) × 1018 Pa s.

Description: Repeated gravity measurements were carried out from 1991 until 1999 at sites SE of Vatnajökull, Iceland, to estimate the mass flow and deformation accompanying the shrinking of the ice cap. Published GPS data show an uplift of about 13 ± 5 mm/a near the ice margin. A gravity decrease of –2 ± 1 μGal/a relative to the Höfn base station, was observed for the same sites. Control measurements at the Höfn station showed a gravity decrease of –2 ± 0.5 µGal/a relative to the station RVIK 5473 at Reykjavík (about 250 km from Höfn). This is compatible, as a Bouguer effect, with a 10 ± 3 mm/a uplift rate of the IGS point at Höfn and an uplift rate of ~20 mm/a near the ice margin. Although the derived gravity change rates at individual sites have large uncertainties, the ensemble of the rates varies systematically and significantly with distance from the ice. The relationship between gravity and elevation changes and the shrinking ice mass is modelled as response to the loading history. The GPS data can be explained by 1-D modelling (i.e., an earth model with a 15-km thick elastic lithosphere and a 7·10^17 Pa·s asthenosphere viscosity), but not the gravity data. Based on 2-D modelling, the gravity data favour a low-viscosity plume in the form of a cylinder of 80 km radius and 10^17 to 10^18 Pa·s viscosity below a 6 km-thick elastic lid, embedded in a layered PREM-type earth, although the elevation data are less well explained by this model. Strain-porosity-hydrology effects are likely to enhance the magnitude of the gravity changes, but need verification by drilling. More accurate data may resolve the discrepancies or suggest improved models.