«Geologiske gigantklabber» etter istidens breer på norsk sokkel

Klabber under sokkelens isbredekker skaptes på lignende vis som under ski, men i løsmasser eller svake bergarter istedenfor snø. De kan ha utstrekning på mange kvadratkilometer. Studie av dannelsesmekanismene har gitt ny forståelse av grunnforhold og bevegelse av isstrømmer.

En skitur i klabbeføre kan hjelpe deg til å forstå hvordan istidenes breer skapte landskap og grunnforhold på kontinentalsokkelen. Samspill og tilbakekoblinger mellom is og sedimentene under bresålen var viktig.

Friksjonsvarme, frysing, tining og tilgang på løsmasser påvirket breenes bevegelse og var avgjørende for de grunnforhold som de skapte. De samme faktorene påvirker dagens isstrømmer i Antarktis.

Skiklabb i Kjell Aukrusts fabelaktige strek. I finkornig snø med rette temperaturforhold kan tykke klabber bygge seg på selv under mer moderne ski og smøring. Krefter og bevegelse fra skia endrer snøens egenskaper radikalt i det som danner en klabb. Finkornige sediment under isbreer kan danne «klabber» med utbredelse på flere kilometer. Gjengitt med tillatelse.

Istidenes breer på kontinentalsokkelen gled over leire og bergarter som dels var bløtere enn isen selv. Flere steder kan vi observere at sedimentene lett lot seg deformere. Slik deformering kalles i geologien for glasitektonikk.

Når en isstrøm tapte fart eller stoppet opp, frøs den enkelte ganger som «limt» fast til underlaget. Når kreftene som drev isen ble store nok, var «limet» noen ganger sterkere enn undergrunnen, og dermed var «klabben» skapt.

Glasitektoniske strukturer på havbunnen ble først dokumentert i 1989 under et norsk forskningstokt i Barentshavet, da kjerneprøver påviste bergarter fra krittiden innesluttet i istidsavsetninger på 430 m vanndyp. Tolkning av seismiske data tyder på at dette er en «klabb» med utstrekning på 600 km².

I samme område ble fast leire funnet over en bløtere leire med høyere vanninnhold. Var den faste leira også en «klabb», eller var bare vannet blitt presset ut? Hvor hadde i så fall vannet blitt av, og hvordan kunne leira være bløt under?

En studie av sjøbunnslandskap lengre sør i Barentshavet publisert i Norsk Geologisk Tidsskrift (NJG) i 1990, hadde konkludert med at en isbre der hadde skapt en 100 m dyp grop ved å rive løs en «klabb», sannsynligvis av leire. Området er senere kartlagt med multistråle ekkolodd som gir et fantastisk bilde av disse formene.

Observasjonene var del av en doktorgradsstudie ved NTNU, som også utviklet en ny modell for hvordan harde lag av leire kan dannes under isbreer samtidig som underliggende masser forblir bløte. Isbreer som hviler på leire, kan ved temperaturer ned til flere minusgrader trekke porevann opp til bresålen der det fryser på akkurat slik vann samles i islinser ved telehiv.

Dette skjer selv om isen med sin vekt trykker nedover. Breen klarer altså det kunststykket å presse underlaget sammen samtidig som den trekker ut porevann.

Porevannet kan bevege seg noen meter rett opp istedenfor kilometre og mil sideveis, og det øverste sedimentlaget presses sammen uten at bløte lag lengre nede i grunnen blir påvirket. Varigheten av prosessen styrer hvor tykt lag som påvirkes.

Multistråle ekkolodd dybdedata og lengdesnitt fra Steinbitryggen (rygg) – Sopphola (grop) på Tromsøflaket. Disse formene ble i et doktorgradsarbeid publisert i Norsk Geologisk Tidsskrift Vol. 70(1990)tolket på grunnlag av dybdekart og seismiske data, og er med de moderne dybdedataene vist på figuren, et av de tydeligste eksempler på glasitektoniske grop og haug -par (eng. hill – hole pair). Den langstrakte ryggen består av masser som isbreen rev løs i nordvestlig retning og senere dro med videre mot vest. Gropa ligger igjen som et sår på sjøbunnen med en utstrekning på over 50 km² og volum på omkring 1,7 km³. Deler av massene er dratt mer enn 30 km med isstrømmen. Dybdekartet viser også noen mindre groper og antydning til hauger. Takk til Kartverket for tillatelse til å presentere data innsamlet i MAREANO-prosjektet (www.mareano.no).

Temperaturbalansen ved bresålen styres i stor grad av jordvarmen, friksjonsvarmen fra brebevegelsen, og de nevnte fryse-tineprosessene. Friksjonsvarmen er et produkt av brebevegelsen og friksjonsmotstanden.

Hvis isen taper fart, reduseres friksjonsvarmen, og bresålen kan fryse helt fast. Når isen igjen kommer i bevegelse, kan den nappe løs en «klabb».

Men dermed flytter den varmeproduserende friksjonssonen seg nedover, vekk fra bresålen, og før friksjonsvarmen derfra igjen får kontakt med breen, rekker isen å trekke «klabben» kilometervis av gårde – akkurat slik skiklabber under gitte forhold kan være forbløffende/fortærende vanskelige å bli kvitt.

Hva om bresålen smelter istedenfor å fryse på? Da tilfører breen vann til undergrunnen istedenfor å drenere den, og resultatet blir en bløtere, deformerende sone av leire under bresålen. Horisontale skjærflater er observert i kjerneprøver av leire som antas å ha vært i en slik deformasjonssone.

Deformasjonssonen kan med passende tilgang av vann og leire bli flere meter tykk og derved fungere som en effektiv transportsone. Dette er en del av et større system der bre og underlag svinger rundt en likevekt styrt av vekst og fall i breens strømningshastighet, av varmebalansen ved bresålen, av tilgang på vann fra is eller underlag og av tilgjengelige løsmasser.

Balansen kan svinge fra «klabbeføre» der breen limer seg fast til underlaget og til den motsatte situasjonen der isstrømmen smører seg selv. Den ytre drivkraften er klima.

De fenomenene som er beskrevet her, forutsetter en deformerbar undergrunn og finkornige løsmasser. De har konsekvenser både for grunnforhold og for isbrebevegelser. I en studie av grunnforhold på Haltenbanken publisert i Global and Planetary Change i 1996, kunne kompliserte grunnforhold forklares med frysing og konsolidering under en aktiv isbre.

Viktige arenaer for slike prosesser nå, er isstrømmene i Antarktis. Få områder i verden har imidlertid så gode data for geologisk studie av disse fenomenene som norsk sokkel.

Takk

Takk til gode kolleger på IKU, senere SINTEF Petroleumsforskning og medforfattere som var til hjelp og inspirasjon i forskningsarbeidet som ligger bak denne artikkelen. Leif Rise har gitt gode innspill til artikkelen.