– Jeg tolker Nye Veiers kjøp av data og rapporter som et bevis for at ingeniørene deres tror på vår teori om at svakhetssoner i berggrunnen kan skyldes tropisk forvitring.
Kontrakten er undertegnet, og Odleiv Olesen smiler fornøyd. Han og medarbeiderne ved Norges geologiske undersøkelse (NGU) har i mange år kjempet for at ingeniørmiljøet skal akseptere at mange av problemene under tunnelbygging har skyldtes svakhetssoner som ble dannet under forvitring i et varmt og fuktig klima i sen trias og tidlig jura tid.
– Hovedpoenget vårt har selvsagt vært at tunnelingeniørene bør ta hensyn til disse langstrakte problemsonene i planleggingsfasen. På den måten kan samfunnet spare millioner.
– Historien viser at man kunne unngått mange problemer hvis det på et tidlig tidspunkt hadde blitt tatt hensyn til de geologiske rammebetingelsene. Det er bare å se hva som skjedde i jernbanetunnelen gjennom Lieråsen, samt Holmenkollbanen, Romeriksporten og Hanekleivtunnelen. Det er mye å spare med god planlegging, påpeker han.
Nå har Olesen altså fått gjennomslag hos Statens nye byggherre Nye Veier, hvis formål er å planlegge, bygge, drifte og vedlikeholde viktige hovedveier. Selskapet har gravd dypt i lommene og kjøpt alle de tidligere dataene og studiene innenfor «Coop-prosjektet» (Crustal Onshore-Offshore Project) langs kysten fra Mandal til Brønnøysund, noe som gir dem full oversikt over mulige vanskeligheter når det skal bygges nye veier og tunneler langs kysten. Coop prosjektet er finansiert av 18 oljeselskap, Oljedirektoratet og NGU.
– Nye Veier har en klar intensjon om å legge inn informasjon om mulige svakhetssoner allerede i anbudsdokumentene. For dem er det selvsagt helt avgjørende å ikke gå på en kostnadssmell pga. dårlige planlegging, og som de derfor kan risikere å måtte betale selv, om det skulle gå riktig galt.
Inntektene som NGU fikk fra salget har blitt investert i innsamling av enda mer data. Dermed ble en av de siste bitene i puslespillet – strekningen Kragerø-Mandal – lagt på plass. Så nå er nesten hele kyststrekningen fra Halden til Grense Jakobselv dekket av flygeofysikk.
Illustrasjon: Marco Brönner, NGU og Jon Arne Øverland, OD.
Et gammelt minne
Olesen har dratt oss inn i en trang og mørk dal nedenfor Leirsjøen i Bymarka i Trondheim. På nordsiden står en steil vegg som på ingen måte minner om at vi befinner oss i solide grønnsteinsbergarter som er typiske for Trondheim.
– Steiner i veggen raser stadig ut, og fjellet er sterkt oppfliset. Det visuelle inntrykket forteller med all tydelighet at forvitringen har kommet langt. Entreprenøren innså at det var vanskelig å stabilisere fjellveggen og bygget derfor en voll mot veien.
Olesen ble tipset om lokaliteten av en kollega i Statoil. Den ser ut til å være en del av den samme svakhetssonen som tidligere har blitt påvist på den andre siden av byen. Inntil nylig var nemlig Styggdalen i Estenstadmarka en foretrukket ekskursjonslokalitet, men nå har «grumset» i Leirdalen overtatt som en favoritt.
Leirdalen føyer seg dermed inn i den lange rekken av steder hvor NGU ser ut til å ha påvist tropisk forvitring. For sikkerhets skyld har det blitt sendt prøver til datering.
Ideen om tropisk forvitring i den skandinaviske berggrunnen er ikke ny.
– Svenske Karna Lidmar-Bergstrøm har vært en foregangskvinne og påvist fenomenet mange steder i Sverige. Forvitret fjell under et dekke av jura- og krittbergarter i Skåne var nøkkelen til ny innsikt.
Erkjennelsen om at tropisk forvitring også kunne ha en regional utbredelse i den norske fjellgrunnen kom først under GEOS-prosjektet tidlig på 2000-tallet (GEO 07/2004; «Problemene skyldes dypforvitring»; GEO 01/2011; «Forvitret grunnfjell»).
– Vi forstod da at forvitringsprosesser i sen trias kunne ha vært aktive over store områder, og ikke bare på spredte lokaliteter rundt omkring Det meste av de lite konsoliderte forvitringsproduktene ble skrapt bort av isen i kvartær tid, men i dype sprekkesoner har de blitt bevart, forteller Olesen.
Han legger til at K-Ar-dateringer av leiromvandlingen ble finansiert av Norsk Hydro allerede på 1970- og 80- tallet i forbindelse med mineralleting i Oslofeltet. Resultatene viste ikke perm alder, som man forventet, men derimot trias alder som var betydelig yngre enn den magmatiske aktiviteten i Oslofeltet.
Foto: Halfdan Carstens
Ved tropisk forvitring vil silikatbergarter, som for eksempel gneis og granitt, omdannes til leirmineralene smektitt (svelleleire) og kaolin. Magnetiske mineraler, for eksempel magnetitt, omdannes samtidig til mindre magnetiske mineraler (som for eksempel hematitt og jernhydroksider, eller rust) som også frembringer den karakteristiske røde fargen i tropiske jordsmonn. Den tropiske forvitringen fører altså til et svakere magnetisk felt. Der forvitringen forekommer i dype sprekker, vil det oppstå negative magnetiske anomalier. Ved sammenfall mellom de magnetiske anomaliene og forsenkninger i terrenget får geologene en indikasjon på forvitring. AMAGER-metoden («Aeromagnetiske og geomorfologiske relasjoner») kombinerer altså høyoppløselige magnetiske data med topografiske data og skiller mellom «sannsynlig» og «mulig» dypforvitring. Forvitring medfører også forandringer i andre fysiske parametre som seismisk hastighet, elektrisk ledningsevne og tetthet, men oppmåling av disse egenskapene er mer tidkrevende og dyrere å gjennomføre.
Mange interessenter
Dypforvitring ser ut til å være betydelig mer utbredt enn det geologene antok for bare få år siden. Forskerne ved NGU har ved å bringe dette fenomenet frem i lyset bidratt vesentlig til forståelsen av norsk geologi, og det viser seg at den nye innsikten i geologiske prosesser for rundt 200 millioner år siden har betydning for flere fagfelt.
– Kunnskapen hjelper oss å forstå landskapsutviklingen her i landet som for eksempel dannelsen av strandflaten (GEO 05/2014; «Strandflaten – et skritt nærmere en løsning på gåten»), men enda viktigere er det altså at vi kan ta den i bruk for å redusere risikoen under bygging av tunneler.
– Hydrogeologene har også god nytte av å kjenne til disse sonene, ettersom leirfylte sprekkesoner gir lite grunnvann. Dersom man vil bore etter grunnvann, er det derfor nyttig å vite hvilke deler av landet dypforvitringen opptrer.
Malmgeologer og geokjemikere må ta hensyn til at forhøyet innhold av metaller i løsmasser kan skyldes anrikning av metaller under dypforvitring. Dette er kjente problemer som malmletere sliter med hver dag i tropiske strøk, slik som i for eksempel Australia og Sør-Afrika. Olesen minner om at det ikke er tilstrekkelig å finne hvilken retning innlandsisen beveget seg, og dermed finne kilden til metallene i fast fjell.
Dertil har petroleumsgeologene fattet interesse for forvitringsprosessene for mange millioner år siden. Årsaken er at det i den senere tid har blitt påvist hydrokarboner i forvitret grunnfjell (GEO 04/2011; «Gammelt grunnfjell – mettet med olje», GEO 08/2011; «Reservoaranalog inne i skauen»). NGUs geologer har derfor vært flittig brukt av oljeindustrien for at den skal få bedre innsikt i et fenomen som har vært lite påaktet i Norge.
Foto: Yannick Belley, Novatem
En stor anerkjennelse
Erkjennelsen om dypforvitring i sen trias og tidlig jura, forårsaket av surt vann fra råtnende planter og trær som vokste tett i et varmt og fuktig klima, er et av de siste betydningsfulle bidragene til forståelsen av «hvordan landet vårt ble til».
Nye Veiers interesse for å ta i bruk denne kunnskapen er en siste fjær i hatten for forskerne ved NGU som har frontet teorien gjennom mange år.