Øvelser GEO1010 Naturgeografi Bakgrunnsteori: 4 Berggrunn og landformer NORGES BERGGRUNN I det følgende blir det gitt en kort forklaring til kartet "Berggrunn - Norge med havområder" (Sigmond 1992), og "Asker" (Naterstad et al. 1990). Kursoppgavene vil bli knyttet til disse to kartbladene. Bergartene på kartet Norge med havområder spenner i tid fra prekambrium; jordas urtid og fram til vår tid. Berggrunnen viser seg å ha en klar regional fordeling idet bergarter fra prekambrium til perm skilles fra de yngre bergartene fra jordas mellomtid og ny tid yngre (Fig. 1, trias - kvartær). Denne grensa følger omtrent kysten av fastlands-norge, slik at de eldste bergartene finnes på fastlands-norge og de yngste bergartene finnes på sokkelen og utover i Norskehavet. På fastlands-norge er det også en klar regional fordeling av bergartene. Den eldste berggrunnen er de prekambriske bergartene, deretter følger de sedimentære bergartene, blant annet i Oslofeltet (se senere). Bergarter knyttet til den kaledonske fjellkjededannelsen (se senere) utgjør berggrunnen i store deler av Norge, og de yngste bergartene er de permiske magmatiske bergartene i Oslofeltet. Svalbard skiller seg ut ved å ha en ganske kontinuerlig rekke av bergarter, fra prekambrium og helt til tertiær. De aller yngste bergartene finner vi i en langstrakt sone ved Jan Mayen og i en bue vest for Svalbard. Denne sonen er en del av den midtatlantiske rygg, og består av nydannet havbunnsskorpe. Her er det vulkansk aktivitet, og Beerenberg på Jan Mayen er en aktiv vulkan. Bergartene på sokkelen og havbunnen forøvrig er sedimentære bergarter, dannet ved at erosjonsproduktene fra fastlandet gjennom lang tid er ført ut i havet og avsatt. Under de sedimentære bergartene, i dyphavet, finnes en basaltisk havbunnsskorpe. Dette kan vi se av geologiske snitt som finnes på kartbladet. Fig. 2 viser et geologisk oversiktskart over fastlands-norge. Det er naturlig å starte med de eldste bergartene. Disse inngår i det som kalles grunnfjellet og er av prekambrisk alder. De prekambriske bergartene, vesentlige gneiser og endel granitter foruten en rekke andre magmatiske og metamorfe bergarter, dominerer i sør og sørøstlige deler av Norge, bortsett fra Oslofeltet, og på Finnmarksvidda (Fig. 2). Vinduer av prekambriske bergarter finnes også innenfor den kaldeonske fjellkjedes bergarter, for eksempel i Nordland. Bergarter opprinnelig av prekambrisk alder finnes også på Nordvestlandet og i Lofoten - ytre Troms (Fig. 2). Disse har vært påvirket av den kaledonske fjellkjedefoldingen, og er tildels videre omdannet eller overskjøvet. De prekambriske bergartene, er rester etter gamle fjellkjeder. Den prekambriske berggrunnen i sørøst og nordøst Norge er den vestlige del av det som kalles det baltiske skjold.
Den norske delen av det baltiske skjold er et puslespill av magmatiske og metamorfe bergarter, dannet ved fjellkjededannelser i jordens urtid. Dannelsen av fjellkjedene har skjedd ved kollisjoner av større eller mindre landplater. Fjellkjedene er så nedtært slik at det i dag er røttene til fjellkjedene som utgjør berggrunnen i det baltiske skjoldet. Røttene fra de eldste fjellkjedene dannet for 2800-3400 millioner år siden, finnes i Lofoten - Vesterålen og på Finnmarksvidda. Mye av den prekambriske berggrunnen i Sør-Norge er dannet for 1200-1600 millioner år siden. Den yngre delen utgjøres av røttene til den svekonorvegiske fjellkjeden, dannet for omlag 1000 millioner år siden, som utgjør berggrunnen for eksempel fra Østfold og nordover. Magma trengte seg inn i disse røttene og størknet engang for omkring 900 millioner år siden og ble til Østfoldgranitten. Samtidig med dannelsen av Østfoldgranitten nede i dypet startet nedtæringen av fjellkjeden. Landoverflaten ble formet til et sletteland, en nesten flat slette, et peneplan, det subkambriske peneplan (sub = under). I begynnelsen av senprekambrium var fortsatt det baltiske skjoldet og det kanadiske skjoldet samlet i et kontinent. Jordskorpa delte seg og de to skjoldene drev fra hverandre. Randen av det baltiske skjoldet sank inn og havet trengte inn over slettelandet i store havbukter. I disse havbuktene ble det ble det avsatt sedimenter; leire, sand og grus. Disse sedimentene ble senere herdet til skifre, konglomerater, kalkstein og forskjellige typer sandsteiner, blant annet en arkose; en feltspatrik sandstein som tidligere omtalt som sparagmitt. I forbindelse med den kaledonske fjellkjeden ble disse sandsteinene skjøvet, som en stor berggrunnsmasse; et skyvedekke, mot sørøst. Disse skjøvne bergartene finnes i Finnmark og i de sentrale deler av Østlandet (Fig.2). Den prekambriske berggrunnen er kalkfattig og preget av sure magmatiske og metamorfe bergarter som ved forvitring gir en næringsfattig, skrinn jord, som er svært sårbar for sur nedbør. Bare der det er bergarter som inneholder kalk eller innslag av basiske bergarter som gabbro vil jordarten innholde mineraler som kan nøytralisere syreinnholdet i den sure nedbøren. I de neste periodene - kambrium, ordovicium, silur (Fig 1), til sammen ofte benevnt som kambrosilur - trengte havet videre inn over det baltiske skjold fra nordvest mot sørøst og fra sør mot nord. I havet fortsatte akkumulasjonen av løsmateriale, som ved herdning ble til leirskifre, sandsteiner, konglomerater og kalksteiner. Leirskifrene og alunskiferen forteller med sitt fossilinnhold at livet i havet blomstret opp i kambrisk tid, mens kalkstein som er vanlig i den øvre delen av de ordoviciske bergartene indikerer skjellbanker og korallrev. De siste forteller om et varmere hav, og kanskje lå land- og havområdene nærmere ekvator. I silur fortsatte akkumulasjonen av kalk som senere ble til kalkstein. Havbunnen sank inn som følge av sedimentenes tyngde og jordens indre krefter slik at de kambrisiluriske bergartene i Osloområdet i dag forteller om en mektighet på de kambrosiluriske lagene på omlag 1500 meter. Utover i silur slutten innsynkning og en hevning startet som ga opphav til store ferskvannssjøer langs kanten av det baltiske skjoldet. I disse ferskvannssjøene ble det avsatt store mengder sand som senere ble herdet til en sandstein; den røde Ringerikssandsteinen som foruten på Ringerike også finnes i Osloområdet.
Store deler av Norge er dekt av de kambrosiluriske bergarter. De kambro-siluriske sedimentære bergartene (Fig. 2) på Hardangervidda og nord for Drammen i Oslofeltet.er lite eller ikke omdannet men de er tildels sterkt omdannet der de inngår i den kaledonske fjellkjedens skyvedekker. I Osloområdet er de kambrosiluriske bergartene foldet, mens fra sør for Drammen til Grenland i sørvest er de bare stilt svakt på skrå under den permiske uroen i Oslofeltet. I havområdene mellom det baltiske skjold og det kanadiske skjold og innover på det baltiske skjold der sedimentene ble avsatt, var det i ordovicium og silur også vulkanisme. Derfor finnes også magmatiske bergarter fra denne perioden. Mot slutten av silur og særlig i devon, lukket dette havområdet seg. De to skjoldene ble ved platedrift skjøvet mot hverandre. Den kaledonske fjellkjeden ble dannet. Bergartene i fjellkjeden (Fig. 2), både eldre prekambriske og de nydannede sedimentære, ble foldet, skjøvet og omdannet ved fjellkjededannelsen slik at de kan betegnes som kaledonske bergarter. Disse kaledonske bergartene inneholder også vulkanske bergarter dannet av magma som trengte inn mellom de andre bergartene under fjellkjededannelsen. Berggrunnen på Svalbard og langs Norges kyst tilhører sentralsonen i fjellkjeden og har derfor magmatiske og de mest metamorfe bergartene. Fra Bergen til Namsos er de opprinnelige prekambriske berggrunnen sterkt omdannet. Flere steder finnes grunnfjellsbergarter over yngre sedimentære bergarter. Disse bergartene ble som store bergartskompleks skjøvet ut av foldegrøften mot sørøst, som store skyvedekker. Skyvedekkene kan være kilometertykke plater som er skjøvet mer enn 100 km. I og med at fjellkjeden strekker seg nord-nordøst - sør-sørvest er skyvedekkene i Norge skjøvet mot øst og sørøst. Prekambriske og kambrosiluriske berggrunn, metamorfe og magmatiske bergarter, inn- går i skyvedekkene. Fra Hordaland til og med Jotunheimen består skyvedekkene av magmatiske og metamorfe bergarter, som for eksempel anortositt og Jotungabbro, mens fra Dovrefjellområdet til svenskegrensen er det sedimentære kambrosiluriske bergarter som er omdannet og skjøvet. Nordover fra Mjøsa til og med Rondane er det senprekambrisk sandstein som er omdannet og skjøvet og disse bergartene utgjør også skyvedekkene i Finnmark. Under bevegelsen av skyvedekkene foldet disse de kambrosiluriske bergartene under seg. Med den kaledonske fjellkededannelsen ble det som i dag er fastlands-norge tørt land. Nedtæringen av fjellkjeden startet med en gang, noe de flere tusen meter mektige konglomeratene og sandsteinene fra devon i Ålfotenområdet vitner om (Fig. 2) og i Solund i munningen av Sognefjorden. Magmatiske bergarter forteller om vulkanisme i denne sene fasen av den kaledonske fjellkjededannelsen. Den kaledonske fjellkjeden gjenfinnes på Svalbard, langs østkysten av Grønland, langs kysten av Norge fra Vest-Finnmark til Stavangerområdet, i Skottland (Caledonia), Nord- England og Wales. Lenger sørvest utgjorde New Foundland og østkysten av USA fortsettelsen av den kaledonske fjellkjeden. De yngste bergartene på fastlands-norge, bortsett fra et lite felt på Andøya med sedimentære bergarter fra jura og kritt, er av permisk alder. Disse bergartene finnes i Oslofeltet (Fig. 2).
Oslofeltet er et innsynkningsområde som strekker seg fra Langesund til Hamar. I forbindelse med denne innsynkningen var det forskjellige typer vulkansk aktivitet, og de permiske bergartene er stort sett av vulkansk opprinnelse. Smeltemasser størknet i dypet, som dypbergarter, på ganger og tilførselsrør til vulkaner og på jordoverflaten som dagbergarter. Dagbergartene er dannet ved størkning av lavastrømmer, et utall lavastrømmer, noen få som basalter de fleste som rombeporfyrer. Dessuten finnes det flere lange ganger av rombeporfyr, blant annet inn i den prekambriske berggrunnen omkring Oslofeltet, noe som forteller oss at permiske lavabergarter har hatt en større utstrekning enn i dag. Dypbergarter som Nordmarkitt eller Larvikitt er senere kommet i dagen ved erosjon, nedtæring av den overliggende berggrunnen. Den svært varierte og tildels sjeldne berggrunnen i Oslofeltet vil bli omtalt nærmere i det følgende; med referanse til kartbladet Asker (Naterstad el al. 1990). De eldste bergartene på kartbladet finnes i sørøst på Nesodden og sør for Slemmestad. Dette er prekambriske bergarter. På kartbladet er de prekambriske bergartene skilt fra yngre kambro-siluriske bergarter på to forskjellige måter. Ved Slemmestad ligger det et lag med konglomerat umiddelbart over grunnfjellet. Dette etterfølges av bergarter fra mellomkambrium. Disse bergartene har vært noe skjøvet i forbindelse med den kaledonske fjellkjedefoldningen, men ligger allikevel omtrent slik de ble avsatt. Det er tydelig at havet her trengte inn over grunnfjellet slik at sedimentasjon kunne begynne. Langs vestsiden av Nesodden er kambrosiluren skilt fra grunnfjellet ved en forkastning. Denne forkastningen er en del av innsynkningen som har skjedd i Oslofeltet. Bergartene i vest har sunket ned i forhold til grunnfjellet i øst. Bergartene i den sentrale delen av kartbladet er av kambrosilurisk alder. De består av forskjellige skifre, sandsteiner og kalksteiner. Karakteristisk er foldingene i disse lagene. De har retning fra sørvest mot nordøst og dette ses tydelig på landformene i området. Foldingene skjedde i forbindelse med dannelsen av de store skyvedekkene under den kaledonske fjellkjedefoldningen. Dette området lå så langt borte fra det sentrale foldeområdet, at grunnfjellet under ikke har blitt påvirket. De svakere bergartene som forskjellige leirskifre, over grunnfjellet er småfoldet omtrent som et teppe på et bord, mens bergarter som massive sandsteiner og kalksteiner, mer motstandsdyktige mot foldning, bare ble foldet i større folder. Forøvrig finnes mange typer magmatiske bergarter (Fig. 2). Dagbergarter i form av store lavadekker med de forskjellige formene for bergarten rombeporfyr finnes fra Kolsås og nordover i Bærumsmarka og Krokskogen foruten i Vestmarka, mindre områder i Lillomarka og større områder i Vestfold. De kambro-siluriske sedimentære bergarten rundt indre Oslofjord gjennomsettes av en rekke forskjellige permiske gangbergarter. I dypet størknet magma som store batolitter/plutoner. Disse er senere kommet fram i dagen ved at de overliggende bergartene er tært bort. Dypbergarter som Nordmarkitt, Drammensgranitt og Larvikitt utgjør vesentlige deler av de permisk magamatiske bergartene i Oslofeltet. Store og små forkastninger finnes over hele kartbladet Asker.
Vi skal se spesielt på profilen fra Sandvika og over Kolsås. Ved starten i Sandvika er det Engervannet og Løkkeåsen som dominerer landformene som klart er styrt av berggrunnsforholdene. Massiv motstandsdyktig kalkstein står i Løkkeåsen, mens dalsenkning nordøstover i utgangspunktet er bestemt av forvitringen i den kambrosiluriske berggrunnen. I området mellom Sandvika og Gjettum passerer en lag av samme alder flere ganger. Dette skyldes foldingene og forkastninger. Disse bergartene er fra sen-ordovicium og tidlig silur. Omtrent fra Gjettum og oppover og innover mot Kolsås blir bergartene stadig yngre; og innerst mot Kolsås finner vi Ringerikesandstein fra sen silur. Denne sandsteinen er avsatt i ferskvann. Etter Ringerikesandsteinen er det et stort tidssprang i sedimentpakken. Like under Kolsåstoppen finnes sedimentære bergarter fra mellom- til senkarbon. Disse lagene finnes bare som små rester i dagen; men kan følges over større områder på det geologiske kartet. I skråningen opp til Kolsås finnes underst en rød, løs slamstein. Over denne kommer kalkrik sandstein og så et grovt kvartskonglomerat. Over det senkarbonske kvartskonglomeratet kommer de permiske dagbergartene; først et basaltlag (B1) og så et lag rombeporfyr (RP1). Flere vulkanske lag, eller lava enn disse to lagene er ikke bevart på Kolsås. I fortsettelsen av Kolsås nordover; Bærumsmarka og Krokskogen, finnes de andre, yngre lavastrømmer av rombeporfyrer og basalt. Nord for Kolsås kan vi se en ringformasjon på det geologiske kartet. Bergartene innenfor denne ringen er yngre enn bergartene på Kolsås. Ringformen er en kalderadannelse; et innsynkningsområde der området innenfor har sunket inn i forhold til det omkringliggende. Eldre geologiske lag (RP1) ligger derfor i samme nivå som yngre (RP11) i områdene rundt. Bergarter yngre enn perm finnes bare i et lite felt på nordøstsiden av Andøya der sedimentære bergarter fra jordens mellomalder, (jura og kritt, Fig. 2) ligger som en rest som er nedforkastet.
Urtid Oldtid Mellomtid Nytid Tabell 1. Utviklingen av Norges berggrunn og landformer Kvartær Tertiær Mill. år 2 66 Utvikling av berggrunnen Norges løsmasser kommer på plass. Veksling i klima, gir veksling mellom istider og mellom-istider. Det baltiske og kanadiske skjold skiller lag. Atlanterhavet åpner seg. Den norske landoverflaten blir stilt på skrå; ved forkastninger / fleksurer; landhevningen, størst i vest. Forekomster av olje og gass utenfor kysten Kritt 140 Andøya: Sandstein, skifer, kull. Det baltiske og kanadiske skjold er fortsatt sammensveiset, men med et Jura 210 grunnhav mellom disse: Kontinentalsokkelen. Nedtæring av landblokken, avsetninger utenfor norskekysten på kontinentalsokkelen: sand, Trias 250 leire og organisk materiale. Ørkenklima som endres til fuktig varmt klima Perm Karbon 290 Vulkanisme og forkastninger: Oslofeltet dannes; magmatiske bergarter Saltlag i grunne havbassenger i Nordsjøen 360 Sumpskoger i Nordsjøen Erosjon av den kaledonske fjellkjede Utviklingen av landformene Utviklingen av det unge landformene: Alpine fjellformer, botner, u-daler og fjorder dannes Elvene utformer der det var stort fall V-daler. Frostforvitring begynner Landhevningen for ca 35 mill. år siden Klimaet endrer seg, fra varmt til kjølig Utvikling av paleisk overflate / landformer Nedtæring av landblokken Nedtæringen foregår i et tropisk varmt fuktig til vekselfuktig klima med kjemisk forvitring og rennende vann I Oslofeltet: nye landformer dannet ved vulkanisme og forkastninger; grabendannelse Nedtæring av landblokken Devon 410 Sandstein, konglomerat og steinblokker avsettes i bassenger i fjellkjeden Fjellkjededannelsen avsluttes utover i devon Silur Ordovicium Kambrium Senpre- Kambrium 440 500 600 Kaledonsk fjellkjedes andre hovedfase: Skyvedekker fra nordvest mot sørøst, Dypbergarter gjennomsetter yngre bergarter Metamorfose: av de sedimentære bergartene Nedtæring gir sand til: sandstein i silur Kaledonsk fjellkjedes første fase: Det baltiske og kanadiske skjold kolliderer Diagnese: leirskifer, sandstein, kalkstein I ordovicium: kalkslam avleires Avsetninger: sand - leire i det kambriske hav 900 Havet trenger inn over land fra nordvest, istid Avsetninger herdes til sandsteiner, kalkstein Den geologiske kaledonske fjell kjeden heves fra dypet til: en geografisk fjellkjede: den kaledonske fjellkjeden Landoverflaten utformes til et lavt, flatt sletteland: peneplan; det subkambriske peneplan
Prekambrium 900 950-1100 Østfoldgranitt, Grimstadgranitt, Eidfjordgranitt (900) Svekonorvegiske fjellkjededannelse; Sørøst-Norges gneiser Prekambrisk berggrunn i Sør-Norge dannes ved utviklingen av flere fjellkjeder Gjentatte fjelkjededannelser og etterfølgende nedtæring av fjellkjedene slik at det dannes et lavt sletteland, med andre ord oppbyggingen av det baltiske skjold 2500 2800 De eldste bergartene i Norge i Lofoten og Finnmark 7
Fig. 1 Norges berggrunn 8
NORGES LANDFORMER Dagens landformer i Norge er et produkt av landformdannende prosesser gjennom hele den geologiske historie. I enkelte perioder har oppbygningen av landet dominert (sedimentasjon, fjellkjedefolding, vulkanisme, landhevning), i andre har nedtærende krefter virket (forvitring, erosjon). Enkelte perioder har hatt større betydning for dagens landformer enn andre, og disse har etterlatt seg distinkte landformelementer. Disse elementene vil bli omtalt under. DET SUBKAMBRISKE PENEPLAN Store deler av berggrunnen i Norge og resten av Skandinavia ble dannet i forbindelse med flere fjellkjedefoldinger i jordas urtid - Prekambrium. I løpet av prekambrium ble disse fjellkjedene høvlet ned til det subkambriske peneplan; et lavt sletteland omtrent i havnivå. Dette peneplanet har siden vært dekket av yngre bergarter. Når peneplanet trer fram i dagens landskap er det fordi disse dekkbergartene senere er erodert bort. Det subkambriske peneplan kalles derfor et geologisk peneplan. Det subkambriske peneplan trer fram som et geomorfologisk peneplan på Hardangervidda, Finnmarksvidda og muligens i Østfold. Grunnfjellområdene forøvrig er erodert videre ned. DEN PALEISKE OVERFLATE I periodene etter Perm har det i liten grad blitt dannet bergarter på fastlandet i Norge. I stedet har forvitrings- og erosjonsprosesser tæret landet ned. Fram til starten av Tertiær var klimaet i Norge vesentlig varmere enn i dag; med veksling mellom fuktige og tørre forhold. I fuktige perioder ble berggrunnen utsatt for dypforvitring. I tørrere perioder kunne de fluviale prosessene virke på hele overflaten. Som følge av disse forholdene ble landskapet til slutt preget av rolige, avrundede former. Denne landoverflaten kalles den paleiske (gamle) overflate, og står i skarp kontrast til de unge formene dannet i kvartær. Utformingen av den paleiske overflaten med de paleiske landformene fortsatte gjennom mesteparten av tertiær. Den paleiske overflaten har senere ikke vært dekket av yngre bergarter; og dette skiller den paleiske overflaten fra det subkambriske peneplanet. 9
TERTIÆRE ELVEDALER I Tertiær foregikk en landhevning. Denne var størst i vest, slik at landområdene i Skandinavia ble skråstilt. Mot slutten av Tertiær ble klimaet kaldere og fuktigere. Landhevningen sammen med et kaldere og fuktigere klima gjorde at fluviale prosesser nå var spesielt aktive i smalere soner. På denne måten ble elvedaler dannet. STRANDFLATEN I Kvartær medførte regelmessige klimasvingninger gjentatte nedisninger. Havnivået endret seg stadig, og likedan landområdenes posisjon i forhold til havninvået (forholdet mellom eustasi og isostasi). Under en nedisning ble områdene utenfor iskappen gjentatte ganger utsatt for kaldt klima, eventuelt med permafrost. I områdene nær havflaten kunne frostforvitret materiale fjernes med havis og bølgeaktivitet. Forvitret materiale kunne evt også fjernes av en iskappe som nådde langt ut. Den kombinerte effekt av havets aktivitet over et stort høydenivå, forvitring i kaldt klima og evt breerosjon dannet et flatt landskap (peneplan) omtrent i havnivå. Dette landskapet kalles strandflaten. GLASIALE STORFORMER Fjorder og glasiale daler En fjord er en "druknet" glasial dal. Stikkord for glasiale daler er dalender, overfordypninger og terskler i lengdeprofilet, og U-form, dalskuldre, dalhyller og hengende daler i tverrprofilet. De glasiale dalene/fjordene er resultat av intens breerosjon; som følge av at store brestrømmer har vært kanalisert ut i gjennom tidligere etablerte tertiære elvedaler. Alpine former Stikkord for alpine former er skarpe egger og tinder. De er dannet ved at botnbreer har skåret seg inn i et fjellparti fra flere kanter. De alpine formene hører dermed ikke til formene dannet av innlandsisen; de er mer et resultat av mindre breers virksomhet når området ikke har vært dekket av en innlandsis. ANDRE UNGE FORMER Viktige former her er spesielt knyttet til deglasiasjonen og den postglasiale utviklingen i glasialt avsatt løsmateriale; morener, israndavsetninger og deltaer, terrasser og elvesletter, leirsletter og raviner, og kysttyper dannet i løsmateriale. Disse formene er gjennomgått tidligere og blir ikke omtalt videre i denne kursrunden. 10
Forskjellige typer fjellformer. Øverst; paleiske fjellformer, i midten; glasiale fjellformer, nederst; alpine fjellformer (Klemsdal, 2000) 11
12
Norges landformer (Klemsdal 2000) 38