Strandflaten – ett skritt nærmere en løsning på gåten

Grunnlaget for dannelsen av strandflaten ble lagt da det i trias og jura hersket et varmt og fuktig klima i det landområdet som senere skulle bli Norge.

Strandflaten er en av landets mest karakteristiske landformer. Men dannelsen har lenge vært en geologisk gåte. Nye geofysiske data bringer oss imidlertid nærmere svaret på hvordan – og når – det spesielle landskapet ble dannet.

Dataene stammer fra samarbeidsprosjektet TWIN (Tropical Weathering In Norway) (GEO 01/2011; «Forvitret grunnfjell gir både problemer og muligheter») med Oljedirektoratet og Norges geologiske undersøkelse (NGU) som deltakere. De gir oss ny innsikt som indikerer at grunnlaget for dannelsen av strandflaten kan ha blitt lagt da dinosaurene ruslet omkring i det flate landskapet som senere skulle bli Norge.

En bred brem

Strandflaten er navnet på en brem av lavt land og grunt hav («paddemarka» eller «støvelhavet») som strekker seg fra Stavanger i Rogaland i sør til Magerøya i Finnmark i nord.

Strandflaten fremstår som en vidstrakt flate. Ute i havet stikker det opp båer, skjær og holmer som gjør farvannet utrygt for sjøfarende, og inn i mellom troner høye fjell som bryter monotien. Landemerket Træna er et eksempel på det siste. På land karakteriseres strandflaten av en steil overgang til fjellområdene innenfor. Fjellrekken De syv søstre sør for Sandnessjøen eksemplifiserer dette landskapstrekket.

Strandflaten er best utviklet langs kysten av Trøndelag og Helgeland. Her er den er opp til 50 km bred og gir både fiskefelter og jordbruksland til befolkningen (GEO 03/2010: «Strandflaten – kystbefolkningens livsgrunnlag»).

En del av strandflaten, Vegaøyan i Nordland, står i dag på UNESCOs verdensarvliste. I øyriket utenfor Vega danner strandflaten grunnlaget for det unike kulturlandskapet som har blitt beholdt av fiskere og bønder gjennom 1500 år.

Lenge før NGUs profilerte direktør på slutten av 1800-tallet, Hans Henrik Reusch (1852-1922), og senere Fridtjof Nansen (1861-1930), begynte å forske på denne landskapsformen, har geologer undret seg over hvordan strandflaten har oppstått.

I boka Landet blir til (2013) oppsummeres kunnskapen. Vi blir forklart at strandflaten ble til da kysten under istidene var isfri gjennom lange perioder. Svabergene ble «utsatt for frostforvitring ved at sjø og sjøsprøyt trengte ned i sprekker og sprengte løs steinblokker. Forvitringsmaterialet ble fjernet fra stranda av bølger, og seinere av isbreer».

Denne forklaringen står seg langt på vei den dag i dag, men vi tror at kjemisk forvitring i et varmt klima før kvartærtiden har spilt større rolle enn mekanisk forvitring i et kaldt klima i kvartærtiden. Ny kunnskap gir grunnlag for å modifisere den gamle teorien.

Sure sumper og løs jord

I trias og jura lå Norge, som var en del av kontinentet Baltikum, mye lengre sør enn det gjør i dag. I det varme og våte tropiske klimaet, som spesielt hersket i sen trias, ble berggrunnen sterkt forvitret. Denne antakelsen støttes av studier på kontinentalsokkelen som viser at sedimentære bergarter avsatt på denne tiden inneholder uvanlig mye forvitringsmineraler, som for eksempel kaolin. Det er altså god grunn til å anta at den norske berggrunnen var sterkt forvitret mot slutten av jura. Den bestod derfor ikke av hardt fjell.

Vi finner en parallell til denne formen for tropisk forvitring over store områder i Mellom-Amerika, Amazonas, Afrika sør for Sahara, India, Sørøst-Asia og Australia. Forklaringen er at det i sumpområder i tropiske strøk kan dannes ekstremt surt vann fra organisk materiale. Over tid blir bergartene under sumpene utsatt for kjemisk forvitring og smuldrer opp til jord (saprolitt).

Vi finner restene etter den tropiske forvitringen flere steder i strandflatelandskapet. Enkelte massetak, som tidligere ble tatt for å være løsmasser avsatt etter istiden, viser seg å være saprolitt.

Saprolitt har andre fysiske egenskaper enn vanlig berggrunn. Jordarten leder elektrisitet, har lavere seismisk hastighet, lavere tetthet og er mindre magnetisk enn friske bergarter. Gjennom målinger av elektrisk motstand, seismisk hastighet og magnetisme, er store mengder saprolitt på det viset kartlagt både på strandflaten og høyereliggende platåer i Lofoten og Vesterålen.

Geologiske og geofysiske observasjoner viser at dypforvitring opptrer på to forskjellige måter: enten som flatedekkende omvandling av berggrunnen med noen titalls meter mektighet, eller langs forkastninger og sprekkesoner der forvitringen ofte går ned til flere hundre meter.

Den flatedekkende typen er observert bare noen få steder i Norge: Kjose i Vestfold, Vestvågøya i Lofoten, Hadseløya i Vesterålen, Andøya og Hamarøya i Nordland.

Såkalt lineær forvitring langs forkastinger og sprekkesoner er derimot funnet en rekke steder i Norge.

Det var en utbredt oppfatning på 70- og 80-tallet at kartlagte løsmasser i sprekkesoner skyldtes hydrotermal omvandling, og de var derfor interessante for malmleting. K-Ar-datering av slike omvandlinger på Østlandet og Sørlandet ga ofte en sen trias alder, og det er derfor mer naturlig å assosiere dem med dypforvitring. Geofysiske målinger viser at de fortsetter til dyp på mer enn 200 m. Andre steder i verden, som for eksempel i Ukraina og Australia, er det funnet dypforvitring på tusen meters dyp.

Saprolitt

Løs, forvitret bergart. Opptrer som et jordaktig og leirrikt omvandlingsprodukt dannet på stedet ved kjemisk forvitring av berggrunnen og har gjerne rødlig eller brunlig farge.

Norsk Geologisk Ordbok, 2013

Utfyller tidligere teorier

Det har versert ulike teorier om hvordan og når strandflaten ble dannet. Mens Reusch (1894) pekte på at bølgeerosjon hadde formet området i tertiær, mente Nansen (1922) at frostforvitring under de kvartære istidene var årsaken.

Den nye teorien om dannelsen av strandflaten, hvor vi trekker inn dypforvitring som en viktig faktor, utfyller hypotesene som Reusch og Nansen la fram.

Vi tror nå at berggrunnen ble utsatt for dypforvitring gjennom trias og jura. Resultatet var at det ble dannet løsmasser som var lettere å erodere enn fast fjell. Dermed kunne både bølger og is erodere og flytte løsmassene ut i havet etter hvert som landet ble hevet. Grunnlaget for dannelsen av strandflaten har dermed startet lengre tilbake i tid enn både Reusch og Nansen hadde forutsetning for å anta.

I kvartær herjet isen med det norske landskapet. Store mengder leir, sand og grus ble flyttet fra kysten og ut på sokkelen og førte til differensiell last på jordskorpen. Mens kystområdene ble hevet som følge av avlasting, ble områdene utaskjærs utsatt for økt last og innsynkning. Dermed ble de sedimentære lagene og underliggende dypforvitrede bergarter skråstilt – hevet ved kysten, og innsunket lengre ut. På grunn av at kysten buler opp, dannes det sprekker i fjellgrunnen. Satellittmålinger (GPS og InSAR) og analyser av jordskjelv viser at nord-sør-gående sprekker stadig utvides.

Erosjonen medførte at de mesozoiske og tidlig-tertiære lagene ble avkuttet langs kysten. Dypforvitringssonen kan dermed sees som et lag med bløtere bergarter som er skråstilt og avkuttet på samme måte som de sedimentære lagene utenfor strandflaten.

Tilbake står den brede strandflaten som vi ser i dag.

Det store antallet forvitringssoner hvor vitringen har nådd dypere, i de gamle sprekkesonene, opptrer som sund og fjorder og utgjør den typiske skjærgården. De uforvitrede bergartene blir stående over havnivå som øyer og holmer og dominerer derfor landskapet. Selve dypforvitringen er vanligvis skjult for det blotte øyet, men dypforvitringsrester kan observeres flere steder på strandflaten, for eksempel i Lofoten, i Vesterålen, på Hamarøya og langs den nordligste delen av Helgelandskysten.

Mesozoisk erosjonsflate er angitt med rød pil på den seismiske linjen fra Stavangerplattformen utenfor Karmøy. Den forvitrede linjen er overlagret av sen jura og kritt bergarter. På Utsirahøyden, som ligger lengre ut på sokkelen, er det funnet olje i grovkornete, forvitrede bergarter av samme type som finnes på strandflaten i Nordland. Fra Lars Nørgaard Jensen i Statoil.

Mesozoisk erosjonsflate er angitt med rød pil på den seismiske linjen fra Stavangerplattformen utenfor Karmøy. Den forvitrede linjen er overlagret av sen jura og kritt bergarter. På Utsirahøyden, som ligger lengre ut på sokkelen, er det funnet olje i grovkornete, forvitrede bergarter av samme type som finnes på strandflaten i Nordland. Fra Lars Nørgaard Jensen i Statoil.

Grunnlaget var lagt

Ny forskning viser at grunnlaget for dannelsen av strandflaten ble lagt for omtrent 150-200 millioner år siden. Dypforvitring, på en tid da klimaet var betydelig varmere enn det er nå, smuldret fjellet opp og gjorde at de ytre kreftene på et senere tidspunkt lettere kunne erodere.

Det var likevel prosessene i tertiær og kvartær som skapte flaten. Det var da, etter at landet ble hevet, at de dypforvitrede massene ble eksponert og kunne eroderes vekk.

Utviklingsmodell for den ytre strandflaten i Nordland. I kritt-tiden (145-66 millioner år siden) sto havnivået 200-300 m høyere enn i dag, og sedimentære bergarter ble avsatt innover et dypforvitret grunnfjell langs norskekysten. I siste del av tertiær sank havnivået, og fastlandet ble hevet. Dermed ble landområdene utsatt for erosjon. I kvartærtiden, og spesielt de siste 600.000 årene, førte de mange nedisingene til økt erosjon og ytterligere landhevning. De sedimentære lagene og underliggende dypforvitrede bergarter ble dermed skråstilt og avkuttet langs kysten. Bredden av strandflaten avhenger av 1) fallvinkelen på grenseflata mellom gneisunderlaget og de overliggende sedimenter, 2) intensitet og dyp av forvitringen og 3) alder på hevningen og erosjonen. Eventuelle forkastninger langs kysten kan bidra til å redusere bredden på strandflaten (slik som utenfor Stad og Lofoten) eller øke bredden (f.eks. i Trøndelag) avhengig av hvor og hvordan forkastningene opptrer. © NGU

Utviklingsmodell for den ytre strandflaten i Nordland. I kritt-tiden (145-66 millioner år siden) sto havnivået 200-300 m høyere enn i dag, og sedimentære bergarter ble avsatt innover et dypforvitret grunnfjell langs norskekysten. I siste del av tertiær sank havnivået, og fastlandet ble hevet. Dermed ble landområdene utsatt for erosjon. I kvartærtiden, og spesielt de siste 600.000 årene, førte de mange nedisingene til økt erosjon og ytterligere landhevning. De sedimentære lagene og underliggende dypforvitrede bergarter ble dermed skråstilt og avkuttet langs kysten. Bredden av strandflaten avhenger av 1) fallvinkelen på grenseflata mellom gneisunderlaget og de overliggende sedimenter, 2) intensitet og dyp av forvitringen og 3) alder på hevningen og erosjonen. Eventuelle forkastninger langs kysten kan bidra til å redusere bredden på strandflaten (slik som utenfor Stad og Lofoten) eller øke bredden (f.eks. i Trøndelag) avhengig av hvor og hvordan forkastningene opptrer.
© NGU

3D-modell for utviklingen av den innerste delen av strandflaten i Nordland. Marmor og glimmerskifer forvitrer lettere enn gneiser og granitter i trias og jura. Daler utvikles derfor i disse bergartene. De lave områdene fyltes med leir- og slamstein da havnivået steg i kritt. I kvartær tid ble de løse sedimentene og en stor del av dypforvitringsproduktene erodert og transportert ut på dypere vann. Fjorder, strandflater, U-daler og brebotner ble dannet. Kystfjellene i Nordland, som var begravd i mesozoiske sedimenter, kom også fram i lyset på nytt. © NGU

3D-modell for utviklingen av den innerste delen av strandflaten i Nordland. Marmor og glimmerskifer forvitrer lettere enn gneiser og granitter i trias og jura. Daler utvikles derfor i disse bergartene. De lave områdene fyltes med leir- og slamstein da havnivået steg i kritt. I kvartær tid ble de løse sedimentene og en stor del av dypforvitringsproduktene erodert og transportert ut på dypere vann. Fjorder, strandflater, U-daler og brebotner ble dannet. Kystfjellene i Nordland, som var begravd i mesozoiske sedimenter, kom også fram i lyset på nytt.
© NGU

Dypforvitring i Ukraina

Det ukrainske skjoldet av i dag er en god analog til Det fennoskandiske skjoldet i tiden fra karbon til jura. De to områdene har tilhørt samme tektoniske plate siden prekambrium. De har derfor i stor grad beveget seg gjennom de samme klimasonene. Men en vesentlig forskjell finnes. Mens Skandinavia har gjennomgått ca. 40 større og mindre istider, har den sørligste delen av det ukrainske skjold vært upåvirket av isens herjinger. Under den fruktbare svartjorden i Ukraina finner en derfor bevart forskjellige typer dypforvitring som er utviklet i ulike tidsperioder og under forskjellige klimatiske forhold. Ukrainerne produserer olje fra grusforvitring i gneisundelaget langs flankene til det sen-devonske Dnieper-Donetsbassenget.

Publisert i NJG

Materialet er publisert i siste nummer av Norwegian Journal of Geology volum 93, hefte 3-4: “Deep weathering, neotectonics and strandflat formation in Nordland, northern Norway”. Forfatterne er Odleiv Olesen, Marco Brönner, Einar Dalsegg og Ola Fredin fra NGU, Halfdan Pascal Kierulf fra Kartverket og Terje Solbakk fra Oljedirektoratet.

Takk til gode kollegaer

Jeg takker følgende personer for verdifulle innspill: Dag Bering, Marco Brönner, Einar Dalsegg, Ola Fredin, Christian Magnus, Yuriy Maystrenko, Jan Steinar Rønning og Terje Solbakk.

Litteratur

GEO 08/2011; «Reservoaranalog inne i skauen»

GEO 01/2011; «Forvitret grunnfjell gir både problemer og muligheter»

GEO 02/2010; «Strandflaten – kystbefolkningens livsgrunnlag»

Referanser:

Nansen, F. 1922: The strandflat and isostasy. Skrifter Videnskapsselskapet i Kristiania. Matematisk-Naturvitenskaplig klasse 2, 1–313.

Reusch, H.H. 1894: Strandflaten, et nyt trek i Norges Geografi. Norges geologiske undersøkelse 14, 1–14.

 

X