Tykke sandsteinslag utgjør en megasekvens

Medforfattere: Jørn Hurum, Ivar Midtkandal og Snorre Olaussen

For oss som jobber på UNIS merkes suksessen fra leteboringene i Barentshavet godt. Optimismen smitter, og stadig flere vil besøke Svalbards usedvanlig fine blotninger for å lære mer om kontinentalsokkelens muligheter og utfordringer. Vi er derfor, i samarbeid med GEO, godt i gang med å dele vår geologiske kunnskap om denne provinsen. Her følger den andre artikkelen som forteller hvorfor så mange geologer som jobber med Barentshavet vil dra til “landet med de kalde kyster” for å se på stein.

I Nordsjøen blir perioden kritt forbundet med rene kalksteinsavsetninger (reservoarbergart i Ekofisk-feltet) og tykke, kalkholdige slamsteiner. I Arktis og de nordatlantiske bassengene, som for eksempel i Barentshavet og på Svalbard, har den geologiske utviklingen vært ganske forskjellig.

Vulkanisme, heving og påfølgende erosjon av landområdene nord og nordvest for Svalbard i tidlig kritt, mens Grønland fortsatt hang sammen med Nord-Europa, resulterte i at kysten bygget seg ut mot sør og sørøst. Langs denne kystlinjen ble det avsatt tykke sandsteinspakker. Deltasletter, forgrenete elvekanaler, munningsbanker, estuarier og barriereøyer har blitt kartlagt. Lignende kystlinjer bygde seg ut fra vest- og nordkanten av Det fennoskandiske skjoldet, Øst-Grønland og flere lokale høydedrag i Barentshavet i samme tidsperiode.

Derfor kan de blottlagte krittavsetningene på Svalbard være med og øke kunnskapen om disse kystlinjene og hvordan de utviklet seg opp gjennom kritt-tiden.

Nedre kritt: en megasekvens

Krittavsetningene på Svalbard tilhører kun nedre kritt. De er delt inn i Rurikfjell-, Helvetiafjell- og Carolinefjell-formasjonene og utgjør til sammen en opptil 1000 m tykk lagpakke.

Avsetninger av sen kritt alder mangler derimot over store deler av Barentshavet og er heller ikke representert på Svalbard. Dette skyldes en kombinasjon av regional landheving på grunn av tektoniske bevegelser og varmetilførsel i forbindelse med åpningen av Det amerasiske bassenget i Polhavet. Landheving og erosjon relatert til istidene de siste 2,5 millioner år kan også ha fjernet bergarter fra øvre kritt.

Rurikfjellformasjonen består hovedsakelig av vekslende lag av slamsteiner og sandsteiner som ble avsatt i front av en kystlinje som bygde seg ut i et stormpåvirket grunnhav.

Den overliggende Helvetiafjellformasjonen består av grovkornete sandsteiner, med vekslende innslag av marin til kontinental slamstein og kull. Formasjonen ble avsatt langs en langstrakt, elvedominert og tidevannsinfluert deltafront, samt den tilhørende kystsletten. Stigende havnivå førte til drukning og trinnvis tilbaketrekning av kystlinjen.

I kystsletteavsetningene finnes det rester etter nåletrær og gingkoplanter. Det er også funnet fotavtrykk etter både kjøttetende og planteetende dinosaurer. På Kvalvågen på østsiden av Svalbard ble det i 1976 funnet flere fotspor fra en mellomstor rovdinosaur. Sporene er 30 cm lange, og de tydelige avtrykkene av klør foran på tærne avslører at vi har å gjøre med et rovdyr. De er av samme alder som fotsporene ved Festningen vest på Svalbard.

Fotsporene på Kvalvågen ble besøkt av Jørn H. Hurum og Hans Arne Nakrem i 2012, og det viser seg at sporene befinner seg i et stort område som strekker seg utover sandsteinspynten. Minst ti tydelige og mange mindre tydelige fotspor fra både rovdinosaurer, som allerede var kjent, og fra en planteetende dinosaur, lik den som er funnet på Festningen, ble oppdaget.

Carolinefjellformasjonen er den minst forståtte av de tre krittformasjonene. Den består av vekslende lag med sandstein og slamstein avsatt i et grunt, stormdominert sokkelhav. Lokalt i Carolinefjellformasjonen finnes det opp til flere ti-talls meter tykke sandsteinpakker som per dags dato ikke er undersøkt i detalj. Av den grunn er ikke kilden til disse sandsteinspakkene kjent, men det kan spekuleres i om de representerer distale stormpåvirkede deltaavsetninger eller forlatte og omarbeidete barriereøyer.

Om lignende avsetninger finnes i de tidsekvivalente formasjonene i Barentshavet (dvs. Kolje- og Kolmuleformasjonene), vil det potensielt kunne øke betydning av kritt som letemodell i arktiske strøk.

I et større perspektiv representerer de tidlige krittavsetningene på Svalbard en periode med markant kystlinjeutbygning og etterfølgende tilbaketrekning. De utgjør hva mange geologer kaller en megasekvens.

Vulkanske utbrudd

Krittavsetningene på Svalbard er kun representative for utviklingen i det nordlige Barentshavet (inkludert Franz Josefs Land), hvor et langstrakt kystslettesystem bygde seg ut i bassenget fra nord mot sør som en følge av den nevnte landhevingen i nord.

Årsaken til landhevingen er ikke forstått, men mye tyder på at den skyldtes tektoniske bevegelser og varmetilførsel relatert til åpningen av Det amerasiske bassenget i Polhavet.

I den forbindelse var det flere lavautbrudd på det nordvestlige Svalbard og Franz Josefs Land. I tillegg finnes det blottlagt intrusive lagerganger av tidlig kritt alder flere steder på Svalbard (for eksempel i det sentrale Spitsbergen og på Edgeøya). Magmatiske bergarter er også godt synlig på seismiske data fra østlige deler av Barentshavet, og de forekommer også under Stockman-feltet på russisk side.

Overraskende lite er publisert om de vulkanske krittbergartene. Her ligger det masteroppgaver og sårt tiltrengte forskningsoppgaver og venter

Kritt-lagpakken blir generelt tykkere i bassengene sørvest i Barentshavet. Den består for det meste av dypmarine slamsteiner (Knurr-, Kolje- og Kolmuleformasjonene), men også grunnmarine og deltaiske sandsteinspakker forekommer i nærheten av høydedrag (for eksempel Loppahøgda) og langs randsonen av flere bassenger (for eksempel Bjørnøy-, Hammerfest- og Tromsøbassengene). Lokalt forekommer også undersjøiske daler med gravitasjonsstrømavsetninger, noe som vitner om periodevis heving og påfølgende erosjon av høydedragene og bassengmarginene.

Nøkkelen kan ligge på Svalbard

En annen grunn til den økte interessen for krittavsetningene i Barentshavet er at det nylig har blitt oppdaget storskala klinoformer på flere seismiske linjer i bassengene sør og sørøst for Svalbard. Noen av disse klinoformene kan representere den mest distale og yngste delen av deltasystemet som er blottlagt på øygruppa.

I så måte kan krittavsetningene på Svalbard være nøkkelen til å forstå hvordan sedimenter, og da spesielt sand, er fordelt langs disse klinoformenes avsetningsprofil.

Selv om deltasystemet på Svalbard er avsatt i et epikontinentalt innsynkningsbasseng, i motsetning til rift- eller postriftbassenger lengre sør, fungerer det likevel som en analog for de lignende klastiske avsetningssystemene som bygget seg ut fra høydedrag i de sørlige, vestre og sentrale deler av Barentshavet, samt Nordøst-Grønland, og deler av fastlands-Norge i tidlig kritt.

Det er flere utfordringer relatert til gjenkjennelse og utforskning av klinoformene på Svalbard. Disse inkluderer mangelen på store og kontinuerlige blotninger orientert i utbygningsretning, overdekte skifrige bergarter som typisk vil inneholde storskala skrålag, lik de som er observert i seismiske data, og den regionale erosjonen av deler av Rurikfjellformasjonen som potensielt inneholder overgangen mellom grunne sokkelavsetninger og dypere skråningsavsetninger.

Ved boring av CO₂-brønnene utenfor Longyearbyen har det blitt påtruffet gravitasjonsstrømavsetninger i nedre deler av Rurikfjellformasjonen. Disse avsetningene består av utraste blokker med kystsletteavsetninger (inneholder kull og røtter) av ukjent tidlig kritt alder (post-tithon til pre-barrem). Ettersom de nå er oppdaget i undergrunnen på Svalbard, er det kanskje bare et tidsspørsmål før denne type avsetninger også blir gjenkjent av observante feltgeologer.

Skrevet av Sten-Andreas Grundvåg