BACK to SVALBARD
Geologisk tidsskala


Svalbards geologiske utvikling

Winfried 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.

Foldete, granittiske gneiser og amfibolitter av paleoproterozoisk alder i grunnfjellet i Ny Friesland.

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.

Røde devonske sandsteiner ved Woodfjorden, den kaledonske fjellkjedens molassesedimenter. Miocene (sentertiære) basaltstrømmer ligger på fjelltoppene.

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.

Flatliggende kontinentalsokkelavsetninger fra karbon of perm ved Billefjorden. Gips og anhydritt (hvit) synes i den midtre delen av fjellsiden.

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.

Hyrnefjellantiklinalen i Hornsund, med avsetningsbergarter fra karbon til trias, foldet under den tidligtertiære tektoniske fasen.

Stor décollementfold i triassisk sandstein og leirskifer ved Midterhuken, Bellsund, foldet under den tidligtertiære tektoniske fasen.

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.

De underste tertiære lagene ved Longyearbyen, med inngangen til en nedlagt kullgruve.

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 fjelltopper og stedvis isfrie kystområder. Mye tyder på at vi nå befinner oss i en mellomistid, dvs. at den naturlige trenden vil i løpet av noen titusener år føre jorda inn i en ny istid, mens den globale oppvarmingen som vi dag opplever er et midlertidig og delvis menneske­skapt fenomen.

Tunge ismasser på land fører til at jordskorpen presses ned isostatisk og havnivået stiger. Etter isavsmeltningen stiger landet igjen opp av havet. På Svalbard ligger kystlinjen nå 40 til 80 m lavere enn ved slutten av siste istid. Tilbaketrekningen av kysten skjedde i etapper, og mange steder er det bevart gamle strandliner og –terrasser med fossiler og annet avsatt materiale som gir oss opplysninger om klimautviklingen siden istiden.

Så vet vi bl.a. at isavsmeltnigen for ca. 10 000 år siden gikk forholdsvis fort for seg, og allerede 2000-3000 år senere hadde Svalbard et mye varmere klima enn i dag (3-4° høyere temperatur i årsgjennomsnitt). Vegetasjon og fauna lignet den nåværende i Nord-Norge. Etterpå ble det gradvis kaldere igjen, og det toppet seg i den såkalte ”Lille istid” for bare 450-250 år siden. Den påfølgende oppvarmingen var en naturlig klimaendring, mens menneskelig påvirkning neppe kan regnes med før slutten av 1800-tallet.

Nåværende geologiske prosesser på Svalbard er sterkt preget av permafrost og tilstede­værelsen av isbreer. Mye av sedimentasjonen som skjer i dag er knyttet til transport av erodert materiale i breelver, og den bærer preg av varierende isavsmeltning gjennom året. Videre bevirker permafrosten at det finnes typiske arktiske landformer:

Steinbreer er masser av stein, grus og sand som stammer fra forvitringen av fjellsider, og som er fylt med vann som er frossent hele året. Disse siger sakte nedover skrentene i mange av Svalbards daler og kystområder og kan kjennes igjen ved sine typiske bøyde landformer.

Polygonmark finnes ofte i flatmark i form av sekskantede steinringer eller jordsprekker som oppstår ved at det øvre jordlaget vekselvis fryser og tiner.

Pingoer er issvulster som oppstår i permafrosten i mange dalfører i sammenheng med vannkilder. De ser ut som grushauger, noen ganger med en tjønn på toppen eller med en periodisk aktiv vannkilde. De er innvendig full av frossent vann.

Termokarst er systemer av kanaler i permafrosten, hvor vannet kan sirkulere. Der vaskes det gjerne bort løsmasse, slik at det oppstår hullrom og søkk på overflaten hvor det danner seg tjønner i. Dette sees best på Vardeborgsletta ved Isfjorden.

Men det har i en periode i kvartær også vært aktiv vulkanisme på Nordvest-Spitsbergen. Den best bevarte vulkanen, Sverrefjellet, er et sted mellom 100 000 og 250 000 år gammel. Fremdeles tyder varme kilder ved Bockfjorden på at jordvarmen i området ennå er høy.

Halvdanpiggen ved Woodfjorden, ruinen av et kvartært vulkanrør i devonske røde sandsteiner.

Trollkjeldene, aktive termalkilder ved Bockfjorden, med sinterterrasser.

I lyset av de globale klimaendringene og et generelt politisk fokus på Arktis er det kvartærgeologien som er med i mange internasjonale forskningsprogrammer. Berggrunnen derimot får mest oppmerksomhet i forbindelse med ressursleting som f.eks. etter olje og kull. I en tid hvor det nesten bare finansieres forskning som har en forut dokumentert anvendelsesverdi glemmer man ofte at det alltid har vært den frie grunnforskningen – å se hva som finnes og prøve å forklare det – som har oppdaget nye ting og økt vår viten om naturen mest. Svalbard byr ennå på utallige muligheter.