billefjorden - NP-Geonet - Norsk Polarinstitutt

Svalbard: geologisk utvikling og oppbygning
av Winfried K. Dallmann, Norsk Polarinstitutt
I over hundre år har Svalbard fascinert mennesker med interesse for jordas
tidligere historie. Mange som har besøkt Svalbard er blitt fenget av øygruppas
vidstrakte, kalde villmark med vakre fjellformasjoner og fjellgrunnens
mangfoldighet. Landskapene er vidt forskjellig om man seiler inn i
Hornsund med bisarre kalksteinsegger, langs østsiden av Spitsbergen med
tavleformete nunatakker, eller inn i Woodfjorden med uvirkelige, røde
fjellfarger. Ingen andre steder i Nord-Europa finnes et slikt mangfold av
geologiske formasjoner, og ingen andre steder er så mange geologiske
tidsepoker bevart i stein.
Samtidig er fjellet for det meste nakent, uten jordsmonn og vegetasjon,
og berggrunnen kan derfor studeres sammenhengende over store arealer.
Selv om mesteparten av landområdene er bredekket, er Svalbard et av de få
stedene i verden hvor man har et utmerket innsyn i de fleste avsnitt av jordens
utviklingshistorie. Alt dette gjør at Svalbard er et unikt sted for å studere
geologiske prosesser, et naturlig geologisk arkiv og et laboratorium hvor
fortidens og nåtidens geologiske prosesser blir særlig tydelig demonstrert.
Utvikling gjennom tidsaldrene
Mange har merket seg påstanden at Svalbard en gang har ligget ved ekvator.
Dette er bare betinget riktig. På Svalbard, som også i Norge og resten av
verden, finnes det bergarter som ble dannet i andre klimasoner, bl.a. i tropene
i devontiden. Det er mange faktorer som spiller inn når man skal forklare
hvordan disse har kommet til Arktis. Kontinentalforskyvingen (drevet av
varme strømninger i den dypere jordmantelen) og forskyvninger av jordoverflaten
i forhold til jordas rotasjonsakse (og dermed nord- og sydpolen) er
hovedmomentene.
Men Svalbard var ikke Svalbard den gang. Da Svalbards bergarter fra
devontiden, for ca. 400-360 millioner år siden, ble avsatt, var mye av Svalbards
berggrunn ikke ennå blitt til, mens resten av det som kan sees på
Svalbard i dag lå dypt inne i jordskorpen. Vi kan derfor ikke snakke om at
Svalbard har vandret gjennom klimasonene – dette gir uriktige assosiasjoner.
Selv om den dype sokkelen av Svalbard har vært den samme helt siden
devontiden, så har tektoniske prosesser som innsynking og heving, avsetning
og erosjon etter hvert endret de geografiske forholdene (fordeling av land og
hav, topografi og relieff) grunnleggende. Noen ganger var Svalbard del av en
enorm landmasse, noen ganger lå det på bunnen av havet.
Historien før devontiden er ennå mer komplisert, fordi grunnfjellet
består av flere jordskorpedeler som har sin opprinnelse tusender av kilometer
fra hverandre. Disse ble skjøvet sammen under mangfoldige fjellkjededannelser
gjennom urtiden og den tidlige oldtiden.
Svalbards geologiske lagrekke kan deles inn i tre hovedenheter: det
gamle grunnfjellet (urtiden og tidlig oldtid), ikke omdannete avsetningsbergarter
(sen oldtid til tertiær), og unge, løse avsetninger (kvartær).
Grunnfjell (urtiden til silur)
Grunnfjellet utgjør det eldste fjellet. Ordet brukes forskjellig i forskjellige
land. På Svalbard betegner vi ”grunnfjell” som bergarter med en alder opp til
silurtiden som sluttet for ca. 410 millioner år siden. Den siste gjennomgripende
fjellkjededannelsen hendte i silur. Den skapte Kaledonidene, en
fjellkjede som strekker seg fra Svalbard gjennom Skandinavia til Skotland og
videre gjennom Appalachene i Amerika. Motparten ligger langs Grønlands
østkyst som dengang hang sammen med Nord-Europa.
Disse grunnfjellsbergarter har altså for det meste gjennomgått sterke
bevegelser og forandringer; de ble foldet, forskjøvet, og tildels kjemisk
omvandlet under høyt trykk og høy temperatur i dypet. Det som ligger i
overflaten i dag lå opp til 20 km dypt den gang. I silur- og devontiden, da
den kaledonske fjellkjeden ble hevet, kom mye av dette grunnfjellet opp til
overflaten, mens de overliggende bergartsmassene ble erodert bort.
Grunnfjellet består mest av omdannete bergarter som gneis, metamorf
skifer, kvartsitt, marmor, men også av noen størkningsbergarter, som f.eks.
granitt, som trengte inn i jordskorpen under hevingen av fjellkjeden. Det
høyeste fjellet på Svalbard, Newtontoppen, består av denne motstandsdyktige
granitten. Noen av de yngre grunnfjellsbergartene lå ikke så dypt at
de ble omdannet og de har bevart sine opprinnelige former som avsetnigsbergarter
og vulkanske bergarter.
De sterkest omdannete bergartene finnes på Nordvest-Spitsbergen og på
nordsiden av Nordøstlandet. De eldre delene av grunnfjellet har gjennomgått
flere tidligere perioder med foldning og omdanning, og sporene etter de
eldste hendelsene er nesten utvisket av de senere.
Avsetningsbergarter fra devon til tertiær
Det nedtærede fjellet endte opp som store mengder sand, grus og slam som i
devontiden, for ca. 410-360 millioner år siden, ble avsatt på elvesletter og i
havet. De røde og grønlig-grå sandsteinsmassene i Andrée Land på nordre
Spitsbergen stammer derfra.
Senere fulgte nye perioder med havoverdekning og dannelsen av marine
avsetningsbergarter, avbrutt av kortere intervaller hvor landet ble midlertidig
hevet ut av havet. Slike avsetningssykluser gir et tydelig utslag i de bevarte
bergartslagene. Disse kan være svært forskjellige fra gang til gang, fordi
omstendigheter som klima, geografi, relieff, o.s.v. endres med tiden.
Så oppleves de tydelig lagdelte, fossilrike kalk- og dolomittsteinene med
mellomlag av gips og anhydritt fra karbon- og permtiden (360-245 mill. år) i
nordlige og østlige deler av Isfjorden som spesielt naturskjønne. De ble
avsatt på en kontinentalsokkel som etter hvert utviklet seg i store deler av
Svalbard etter at den Kaledonske fjellkjeden var erodert ned. De ulike bergartene
gjenspeiler de forskjellige landskapselementene og hvordan de endret
seg i tid og rom. De hvite gips- og anhydrittlagene, for eksempel, stammer
fra kortvarige saltvannslaguner som etter hvert tørket inn i det fortsatt varme
og tørre klimaet slik at sulfatsaltene ble felt ut av havvannet. I slutten av
oldtiden foregikk det globale tektoniske omveltninger, hvor Svalbard og
Barentshavet ble fastland i noen millioner år, og var fortsatt en del av det
sammenhengende kontinentet som Nord-Europa, Grønland og Nord-
Amerika var deler av.
Avsetninger fra jordas middeltid (245-65 mill. år) gir uttrykk for et mer
moderat klima. Klimaforholdene og vegetasjonen var først mediterrane og
ble etter hvert boreale. Fortsatt var det meste av Svalbard dekket av hav, men
med flere kortere opphold. Det kom imidlertid aldri til noen ny fjelldannelse.
Svalbardområdet var ofte et grunt hav. Havets nærmeste kyst lå i vest
hvor det ennå var rester av Kaledonidefjellene. Bak fjellene lå det gamle
grønlandske urkontinentet. Elver kom fra dette landet og fraktet med seg
mye erosjonsmateriale som ble avsatt på havbunnen, oppå det som senere ble
Svalbard, i store elvedeltaer. Sand, grus og slam ble liggende på havbunnen
og ga opphav til sandsteiner og leirskifer. Disse ligger nå i dagen i store deler
av sentrale og østlige Svalbard.
I perioder dukket øyer opp av dette havet, hvor det levde bl.a. svaneøgler
og iguanodon, mens havet var befolket av fiskeøgler.
I krittiden sprakk jordskorpen opp; et riftsystem var i ferd med å dannes
helt fra den sørlige til den nordlige halvkulen. Dette skulle senere bli Atlanterhavet.
Magma trengte inn i de oppstående sprekkesystemene. Denne
ligger i form av den harde størkningsbergarten doleritt mange steder, mest i
lagparallele ”ganger” på Svalbard hvor det gjerne danner fjellplatåer, rygger,
øyer o.l. På Kong Karls Land kom det til vulkanutbrudd som basaltlava fra
denne tiden viser. Slike begynnende riftsystemer står gjerne i sammenheng
med heving av jordskorpen, og etter hvert, i senkritt, ble hele Svalbard
fastland.
I tidlig tertiær tid (for 60-40 millioner år siden) begynte havbunnsspredningen
for godt. Det nordvestlige hjørnet av det europeiske kontinentet,
med Barentsshelfen og Svalbard, ble sakte skåret av fra nordøstre Grønland
langs en enorm transformforkastning. Under denne prosessen ble den vestlige
delen av Spitsbergen foldet opp til en ny fjellkjede – mye mindre enn den
gamle kaledonske, og uten kjemisk omdanning av bergarter, men med folding
og skyving av store bergartsflak (”skyvedekker”). Slike skyvedekker
kan sees i mange fjellsider i Wedel Jarlsberg Land og Oscar II Land, f.eks.
Mediumfjellet i Isfjorden, Berzeliustinden i Bellsund og Scheteligfjellet ved
Ny-Ålesund.
Øst for den nye fjellkjeden, fra Isfjordområdet sørover, sank landet inn
for å danne en stor nord-sørgående havarm. Den tok opp mye forvitringsmateriale
som nå er sandstein og leirskifer. Men det var til tider også gode
forhold for dannelsen av kull, hvor tektoniske bevegelser sørget for en
periodisk oversvømmelse og tilbaketrekking av havet. Denne innsynkningen
er i dag det Tertiære sentralbassenget, en trauformet struktur med de yngste,
tertiære lagene i midten, og de eldre lagene i utkanten.
I midtre tertiær foregikk en ny vulkansk aktiv fase i hele Nord-
Atlanteren, som også Svalbard fikk sin del av. Lavastrømmer ligger bevart i
Andrée Land, hvor den harde basaltlavaen i dag danner fjelltopper og fjellplatåer.
Den gang rant imidlertid lavastrømmene langs daler og fylte opp
lavlandsområder, mens den senere erosjonen har pga. hårdhetsforskjeller i
bergartene sørget for at det opprinnelige landskapsrelieffet ble snudd på
hodet.
Løse avsetninger (kvartær)
Yngst er avsetningene fra kvartærtiden som strekker seg helt til vår tid (2-0
millioner år). Dette er mest løse avsetninger dannet under og etter siste istid:
morener, elveavsetninger, strandavsetninger, urer, ras og blokkmark.
Under hele kvartærtiden har Svalbard ligget i polarområdet og har flere
ganger vært utsatt for nedising. Kvartær er første tidsalder siden perm (>245
mill. år), hvor det har vært virkelige istider, dvs. at det ble dannet iskapper på
store deler av nord- og sørkontinentene. I alt seks istider som varte mellom
30 000 og 300 000 år hver har berørt Arktis samt alpine fjellområder i Europa.
Under mellomistidene som varte omtrent like lenge var Svalbard delvis
isfritt og tydelig varmere enn i dag. Men også under istidene var det isfrie