Hva kan landhevningen etter siste istid på Svalbard fortelle oss om Jordas egenskaper der?
Figur 1. Modellert tykkelse av isen på Svalbard for 11 000 (venstre) og 9 000 (høyre) år siden. Konturintervall er 100 meter.
Denne saken ble først publisert april 2015.
I dag er 60 prosent av Svalbard dekket av is; isens tykkelse kan enkelte steder være mer enn 500 meter. Det er nå mer enn 2 000 isbreer på Svalbard; mange av dem er antakelig bare 3 000 – 4 000 år gamle.
Under siste istids maksimum (LGM; 20 000 år siden) lå Svalbard antakelig under et nesten to kilometer tykt isdekke.
På den tiden var det et sammenhengende isdekke over Nord-Europa og Barentshavet (inklusiv Svalbard, Franz Josefs Land og Novaya Zemlya). For 15 000 år siden hadde mye av isen smeltet vekk, og Barentshavet begynte å bli isfritt.
Et par tusen år senere gjenstod bare fire mindre isdekker – over Skandinavia, Franz Josefs Land, Novaya Zemlya og Svalbard.
LES OGSÅ: Landhevningen og litosfærens tykkelse
I modelleringen har vi måttet gjøre noen antakelser om avsmeltingshistorien, blant annet at utbredelsen av isen på Svalbard for 11 000 og 9 000 år siden var omtrent slik som vist med grå tykk linje i figur 1 over.
For å beregne landhevningen etter siste istid (glasial isostasi) trenger vi kunnskap om istykkelsene. Disse er imidlertid ikke gjenstand for direkte observasjoner, men må basere seg på modellering.
Det er selvsagt store usikkerheter forbundet med slik modellering, men kunnskapen om dagens isbreer på Grønland og i Antarktis kan bidra til realistiske anslag. Metoden som vi bruker til å beregne istykkelsen består av følgende elementer (Amantov & Fjeldskaar, 2013):
1. Lage estimat av istykkelsen basert på visko-plastiske egenskaper ved isen, slik vi kjenner fra dagens isbreer.
2. Modifisere istykkelsene på grunn av topografien under isen.
3. Korrigere istykkelsene i 2) med henblikk på mulige isstrømmer, områder med ulik avsmelting, og annet.
Avsmeltingshistorien som vi har brukt i modelleringen av glasial isostasi på Svalbard starter ved LGM (20 000 år siden) og består av mange tidssteg med 1 000 års intervaller. Eksempler på beregnet istykkelse for Svalbard for et par utvalgte tidspunkt er vist i figur 1 (over).
Forskjellige steder på Svalbard er det gjort funn som viser hvordan havnivået har endret seg etter siste istid.
Basert på disse observasjonene har forskere konstruert en mengde havnivåkurver etter siste istid. Forman m.fl. (2004) har en sammenstilling som viser hvor høyt over dagens havnivå strandlinjen fra 10 500 år (9000 14C år) ligger ulike steder på Svalbard. Dette er vist til venstre i figur 2 (under).
Som vi ser ligger den 10 500 år gamle strandlinjen omtrent ved dagens havnivå lengst i vest, mens den i øst (Kong Karls Land) ligger 70 meter over dagens havnivå.
Det må legges til at det er stor usikkerhet i disse dataene. De sikreste data om tidligere tiders havnivå stammer fra dateringer av borekjerner fra tjern eller innsjøer. Da kan en finne nøyaktig høyde på tidligere strandlinjer.
På Svalbard må en imidlertid basere seg på dateringer av drivved, hvalbein, skjell eller tang. Det er ikke sikkert at for eksempel aldersdatert drivved gir et korrekt bilde av tidligere tiders havnivå.
LES OGSÅ: Svalbard reiser seg
Figur 2. Observert (til venstre; fra Forman m.fl., 2004) og beregnet (høyre) nivå på den 10 500 år gamle strandlinjen. Konturintervall for beregningene er ti meter.
Vi antar, tross usikkerheten, at de nevnte dataene gir et godt bilde av hva som har skjedd på Svalbard de siste ti tusen år. Observasjonene tyder altså på at det er en helning av strandlinjene fra vest til øst fra 0 til 70 meter.
En så stor helning på gamle strandlinjer kan bare skyldes bevegelse av den faste jord, og må i hovedsak være forårsaket av glasial isostasi.
LES OGSÅ: Istidene og glasial isostasi
LES OGSÅ: Landhevningen og litosfærens tykkelse
Vi har beregnet glasial isostasi (justert for eustasi) basert på avsmeltingshistorien nevnt ovenfor og med ulike jord-parametre. Vi har dermed testet hva slags elastisk litosfæretykkelse og mantel-viskositet som kan gi en slik skråstilling på strandlinjene på Svalbard.
Beregningene viser at ulike jord-parametre gir svært forskjellige resultater, noe som gjør det mulig å si noe om Jordas beskaffenhet på Svalbard.
Best overensstemmelse med observasjonene blir det med en astenosfære-viskositet lavere enn for Skandinavia (1019 Pa s), mens elastisk litosfære er dobbelt så tykk som for Skandinavia – omtrent 80 kilometer. Da blir helningen på den 10 500 år gamle strandlinjen som vist til høyre i figur 2.
Vi kan også få overensstemmelse med observasjonene om vi reduserer istykkelsene vi har brukt i modelleringen.
Det er forskning som viser at isen ved yngre dryas var tynnere enn i dag. Dette kan vi ta hensyn til ved å redusere de modellerte istykkelsene på Svalbard med 25 prosent. Da vil vi få overensstemmelse med samme astenosfære-viskositet, men med en tynnere elastisk litosfære (60 kilometer).
Det ser ikke ut til at det er mulig å få overensstemmelse mellom observert og teoretisk strandlinjehelning ved å bruke så tynn elastisk litosfære som vi har fått for Skandinavia (30 – 40 kilometer).
Med forbehold om feil i avsmeltingshistorien (både utbredelse og tykkelse av isen til forskjellige tidspunkt) og i de observerte strandlinjedataene, så er konklusjonen at den elastiske litosfæren er noe tykkere på Svalbard enn i Skandinavia, mens astenosfære-viskositeten er noe lavere enn for Skandinavia.
Dette studiet er del av prosjektet ”Neogene Uplift of the Barents Sea” som var støttet av Norges Forskningsråd og oljeselskapene ConocoPhillips, Total, OMV, Wintershall, GdF Suez, E.ON, Noreco og Det Norske.
Referanser
Amantov, A. & W. Fjeldskaar, 2013. Geological – geomorphological features of the Baltic region and adjacent areas: imprint on glacial – postglacial development. Regional Geology and Metallogeny, No. 53, 90-104, St. Petersburg.
Forman, S.L., Lubinski D.J., Ingolfsson, O., Zeeberg, J.J., Snyder, J.A., Siegert, M.J. & G.G. Matishov, 2004. A review of postglacial emergence on Svalbard, Franz Josef Land and Novaya Zemlya, northern Eurasia Quaternary Science Reviews 23, 1391–1434.
