Karstgrotter kan gi verdifull informasjon om hvordan landskapet vårt har sett ut flere hundre tusen år tilbake i tid.
Stein-Erik Lauritzen er Norges fremste ekspert på grotter. Foto: B. Stav
– Dryppsteiner i kalksteinsgrotter er viktige klimaarkiver. De kan hjelpe oss å bestemme når vi har hatt istider og mellomistider, samt til hvilke tider landskapet vårt har blitt erodert og hvor mye, fortalte Stein-Erik Lauritzen, professor ved Institutt for geovitenskap ved Universitetet i Bergen under konferansen Arctic Days i Tromsø i juni.
Lauritzen er Norges fremste ekspert innen speleologi, som er den vitenskapelige betegnelsen på læren om grotter.
Karstgrotter, eller kalksteinsgrotter, kan dannes i berggrunn bestående av kalkstein eller dolomitt. Dette skjer ved at vann med CO2 trenger inn i sprekker og løser opp svake og vannløselige mineraler. Det bidrar til at sprekkene utvides og danner et nettverk av kanaler som kan gå i gjennom hele bergmassen.
Dannelsesprosessen foregår under grunnvannsspeilet. Over tid kan (glasial) erosjon føre til at grottene på et senere tidspunkt ligger høyere i terrenget.
– Først når grotten er tømt for vann, kan dryppsteiner (speleothemer) begynne å dannes. Datering av disse kan dermed gi oss en minimum alder for når grotten først ble brakt over grunnvannsspeilet og terrenget rundt ble utsatt for erosjon, forklarte Lauritzen.
Skissen viser to grottesystemer. Den nederste er fylt med vann, og kan potensielt være under utvidelse. Den øverste grotten ble dannet da den lå under grunnvannsspeilet, men har siden blitt hevet relativt til terrenget rundt. Illustrasjon: Atkinson & Rowe (1992)
Dryppsteiner minner om istapper både i utseende og dannelse. Mineralholdig vann som drypper fra taket i grotten feller ut små mengder mineraler som over tid kan vokse seg store.
Stalaktitter er tappene som henger fra taket, mens stalagmitter er tappene som står opp fra gulvet. Disse kan også vokse sammen til en søyle om prosessen får virke uforstyrret.
Dryppsteinene kan dateres ved at de inneholder små mengder av uran og thorium. Den øvre grensen for slik aldersdatering er ca. 600 000 år.
Speleothemer gir kun minimumsaldre for når grotten ble tømt for vann fordi dannelsen ikke alltid starter umiddelbart, men en viss tid etterpå.
– Når vi klarer å estimere minimumsalderen for en gitt speleothem, vil vi også kunne beregne gjennomsnittlig maksimale erosjonsrate for området, sa Lauritzen.
Denne beregningen tar utgangspunkt i at en grotte med en gitt alder ligger i en viss høyde over dalbunnen (erosjonsbasis). Tiden det har tatt å heve punktet i grotta relativt til dalbunnen med en viss antall meter, gir erosjonsraten.
Grottevegg dekket med dryppstein, Nord-Norge. Foto: Stein-Erik Lauritzen
Denne metoden for datering og beregning av erosjon virker komplementært med en annen velkjent metode for beregning av erosjon, «source-to-sink». Med dette begrepet menes en forståelse for hvor sedimentene har blitt transportert fra (source), hvor de har blitt avsatt (sink), og over hvor lang tid dette har foregått.
– «Source-to-sink» gir minimumsestimater for erosjon. Det er fordi deler av sedimentene som blir avsatt i et basseng vil bli retransportert gjennom suspensjon, samt at enkelte mineraler vil utsettes for kjemisk oppløsning, forklarte Lauritzen.
Det kommer også usikkerheter i forhold til beregning av arealene til både «source» og «sink».
Ved å kombinere de to metodene, kan forskerne få en nokså god pekepinn på hvor høy den gjennomsnittlige erosjonen har vært i et visst område. Dette forutsetter at det finnes grotter i området, noe Nord-Norge er rikt på.
