Lab for både klimaforskere og oljegeologer

Det er ikke bare oljegelogene som bryr seg om å studere Svalbards tertiære lagrekke. Den er også interessant for klimatologer som har funnet indikasjoner på at en ekstrem varmeperiode i eocen varte betydelig lenger enn tidligere antatt.

De paleogene bergartene på Svalbard har trolig vært gjenstand for flere geologiske studier enn resten av Svalbardlagrekken.

Forklaringen er nok først og fremst kullforekomstene i paleocen. Men de senere årene har bergartene litt høyere opp i stratigrafien fått størst oppmerksomhet fra forskerne.

Det skyldes to forhold. Det ene er studier knyttet til den ekstreme varmeøkningen i overgangen mellom paleocen og eocen for 56 millioner år siden (PETM: «Palocene-Eocene Thermal Maximum»). Det andre er fokus på såkalte klinoformer, dvs. storskala fossile avsetningsskråninger, som er usedvanlig godt blottlagt i eocene lag.

Feber – også langt nord

PETM gjenkjennes på en sterk negativ karbonanomali, og det er alminnelig antatt at den er forårsaket av en hurtig global temperaturøkning på fem grader, noen mener enda mer. Faktisk er denne hendelsen omtalt som den siste, hurtige globale oppvarmingen forut for den som vi nå er inne i. Den benyttes derfor som en viktig referanse for dagens oppvarmning.

De paleogene bergartene på Svalbard, og ikke minst den nederste delen av Frysjaoddenformasjonen som inkluderer paleocen-eocen overgangen, er derfor blitt grundig studert med det mål å sanke mer kunnskap om denne klimatiske hendelsen.

Kjerneprøver fra boringer utført av Store Norske har vært nyttig i så henseende. Svalbardbergartene er også mye lettere tilgjengelige enn alternativet med dyphavsboringer. Disse er det som kjent få av på nordlige breddegrader.

Analyser av Store Norske-kjernene viser at overgangen paleocen-eocen er representert med et mye tykkere intervall (50m) enn andre steder (10cm til 1m). Et av de viktigste resultatene fra geokjemiske studier av kjernene er at oppvarmingen nå er bekreftet å ha funnet sted også på nordlige breddegrader (Svalbard lå allerede på 75° N på den tiden).

Sommertemperaturen antas å ha vært svært høy for arktiske breddegrader. Økningen kan ha vært 18-23 grader under PETM-perioden. Plantefossiler fra varmekjære trær og kull på flere nivåer i den paleogene lagrekken forteller også om et varmt klima. Resultatene viser i tillegg at «feberen» til Jorda rundt PETM sannsynligvis varte lenger enn tidligere antatt, kanskje så lenge som 200 000 år, med en betydeligere langsommere oppvarmning enn den som finner sted i dag.

Paleogen stratigrafi i det tertiære sentralbassenget på Svalbard. Grafikk: Sten-Andreas Grundvåg

Paleogen stratigrafi i det tertiære sentralbassenget på Svalbard.
Grafikk: Sten-Andreas Grundvåg

 

Klinoformer er reservoar

Klinoformer er vanskelig å se i felt. Årsaken er at de ofte har en svært lav vinkel, gjerne er skifer- og slamdominerte, slik at de ikke markerer seg, og delvis fordi det trengs langstrakte blotninger for i det hele tatt å se dem. På seismiske data er klinoformer derimot svært lett å se.

Klinoformene i den eocene lagrekken (Frysjaodden- og Battfjellformasjonene) er spesielt godt blottlagt i dal- og fjordsidene i indre del av Van Keulenfjorden og i nedre del av Reindalen, sentralt på Spitsbergen. De ble avsatt utenfor deltaer som bygget seg ut i forlandsbassenget foran det voksende skyve- og foldebeltet, et resultat av kompresjon utløst av sidelengsbevegelser mellom Grønland og Svalbard i paleocen og eocen.

Geologer fra universiteter og industri har i mange år valfartet til disse blotningene. Hvorfor er dette så interessant? Det skyldes flere forhold.

Klinoformavsetninger representerer viktige reservoarer både på norsk sokkel og internasjonalt. På norsk sokkel er Sognefjordformasjonen på Troll-feltet, Garnformasjonen på midtnorsk sokkel og Kobbeformasjonen i Barentshavet eksempler på produserende eller prospektive reservoarer i klinoformbergarter.

Blotningene sentralt på Spitsbergen er ideelle for å øke forståelsen for sammenhengen mellom seismiske fasis og litologi – nettopp fordi blotningene er av en størrelse som tåler sammenligning med tilsvarende geometrier identifisert fra seismiske data.

Flere artikler har tatt for seg seismisk modellering av blotningene for å sammenligne med klinoformer i seismikken, og de siste par årene har det blitt lagt inn mye arbeid i å forstå den 3-dimensjonale arkitekturen av systemet.

I tillegg er klinoformer viktige for å forstå hvordan sand blir transportert fra grunt vann og videre ned til bassenggulvet. Når Svalbard-blotningene stedvis demonstrerer tykke bassenggulvvifter ved foten av klinoformene, sier det seg selv at dette har stor interesse for akademia og industri. Så interessant er dette at Statoil i samarbeid med Det norske, Universitetet i Bergen, Store Norske Spitsbergen Kulkompani, Oljedirektoratet og NGU har boret en ren forskningsbrønn og skutt 48 km seismikk på breer nord for Van Keulenfjorden.

I motsetning til den senpaleozoiske og mesozoiske lagrekken på Svalbard, kan ikke de paleogene lagrekkene korreleres direkte til Barentshavet, rett og slett fordi så godt som alt av tilsvarende bergarter ble erodert vekk fra Barentssokkelen som følge av sen neogen oppløftning og kvartære glasiasjoner.

Derimot ble både paleogene sedimentkiler og neogene erosjonsprodukter fra Barents-sokkelen avsatt fra øst mot vest langs den unge nord-atlantiske kontinentalmarginen. Disse bergartene har således en annen dreneringsretning og provenans enn Svalbard-lagrekken. Men til tross for manglende tidsekvivalenter i Barentshavet, har de paleogene bergartene på Svalbard mer enn nok relevans, og de har vist seg å være et av de mest populære ekskursjonsmålene for «undergrunnsgeologene».

Eksempel på seismisk modellering av Svalbardklinoformer fra Litledalsfjellet i Reindalen.

Eksempel på seismisk modellering av Svalbardklinoformer fra Litledalsfjellet i Reindalen.

 

Også kull

Tilbake til kullet, ressursen som har vært viktigst for bosetting og aktivitet på Svalbard. Forekomstene i Todalenleddet (paloecen alder) er det viktigste kullførende nivået med omfattende produksjon, spesielt i Svea, men også i Longyearbyen (Gruve 7) og i Barentsburg.

Blotningsstudier av denne delen av lagrekken, i tillegg til undersøkelser av kjerner boret i forbindelse med kullprospektering, er avgjørende for å forstå avsetningsmiljøet, utholdenhet og tykkelse av kullagene. Slike studier blir ikke mindre viktig når produserende gruver etter hvert tømmes, og nye ressurser må tilføres for å sikre langsiktig drift.

Den korte varmeperioden på overgangen mellom paleocen og eocen kan studeres i bergarter på Svalbard.

Den korte varmeperioden på overgangen mellom paleocen og eocen kan studeres i bergarter på Svalbard.

X