I fjellveggene langs kysten av Øst-Grønland finnes det spektakulære bergartsformasjoner som kan fortelle om hvordan sedimentologien påvirker magmatiske intrusjoner i sedimentære bassenger.
Figur 1 – Magmatiske intrusjoner i sandstein og skifer fra jura på Øst-Grønland. Foto: www.SafariDB.com / Christian Haug Eide
Magmatiske gangbergarter oppstår når magma trenger opp gjennom jordskorpen og størkner. Mafisk magma er lettflytende og danner ofte mørke gangbergarter som er vertikale eller parallelle med den geologiske lagningen, se bildet over.
Det er viktig å undersøke og forstå gangbergarter fordi de kan fortelle oss mye om prosesser som skjer under vulkaner i dag, magmaen må nemlig gjennom slike «rørsystemer» for å komme seg til overflaten.
Gangbergarter har også stor påvirkning på hydrokarbonsystemer. De kan blant annet fremskynde modning av omliggende kildebergarter, skygge for underliggende oljefelt i seismiske data, og påvirke oljefeller.
Gangbergarter som har trengt seg inn i ikke-sementerte avsetninger grunnere enn ca. 1,5 kilometer, vet vi ganske mye om.
Disse kan vi se godt på 3D-seismikk, og vi har også mange godt eksponerte eksempler, som på Svalbard og i Karoo i Sør-Afrika. Men intrusjoner som legger seg dypere enn dette, i godt sementerte bergarter, vet vi dessverre fortsatt lite om.
|
Startet med sedimentologi
Fire sedimentologer fra Bergen gjorde feltarbeid på Jameson Land på Grønland for å undersøke tidevannsdominerte grunnmarine systemer fra jura.
Allerede etter første i dag i felt skjønte de at dette måtte bli starten på et samarbeid med vulkanologer, for i klippene er det spektakulære intrusjoner som viser tydelige tegn på å ha blitt styrt av de sedimentene de trengte seg inn i.
Dette ble starten på et prosjekt som undersøker hvordan sedimentologi påvirker magmatiske intrusjoner i sedimentære bassenger.
Sedimentologene i felt var:
Deltakende vulkanologer: |
I en open access-artikkel som nylig ble publisert i Journal of the Geological Society, beskrev vi resultatene fra en storskala undersøkelse av intrusjoner på Jameson Land på Øst-Grønland.
Langs fjordarmen Hurry Inlet i Scoresby Sund-fjorden finner vi 30 kilometer med 400 meter høye klipper som består av sedimentære bergarter (figur 2) av jura alder.
De ble avsatt av et stort tidevannsdominert delta, svært likt deler av kysten i Bangladesh og Burma i dag, i en smal havarm mellom Norge og Grønland.
Avsetningene tilsvarer Båt-gruppen som utgjør store olje- og gassreservoarer på Haltenbanken utenfor Midt-Norge.
I utgangspunktet kom vi kun hit for å undersøke disse avsetningene, men det ble raskt klart at intrusjonene som vi flere ganger slet med å klatre over, også var verdt et studium.
Figur 2 – Utsikt nordover i Hurry Inlet. Legg merke til intrusjonene som står frem som mørke lag i fjellsiden. Foto: Christian Haug Eide
Omtrent 150 millioner år etter at sedimentene ble avsatt, like etter åpningen av Norskehavet – Grønlandshavet i eocen, ble nemlig store mengder magma intrudert inn i bergartene på tre kilometers dyp.
Etter dette har landet hevet seg omtrent tre kilometer, og i klippene ser vi nettopp disse intrusjonene i dag (figur 2).
Foruten lav og noen små arktiske blomster, er klippene uten vegetasjon. Hurry Inlet er derfor et ideelt sted å undersøke intrusjoner i sementerte sedimentære bergarter.
Blotningene er så store at de kan sammenlignes med seismiske data. Vi brukte derfor laserskanning fra helikopter til å lage en 3D-modell av blotningene (figur 3).
Slik kunne vi se hele klippene i sammenheng, og relatere intrusjonene til den sedimentære lagningen. I tillegg brukte vi to uker for å undersøke bergartene ved hjelp av godt gammeldags feltarbeid.
Etter å ha analysert og forstått sedimentene, kunne vi gå i gang med å undersøke hvordan de sedimentære bergartene har påvirket dannelsen av gangbergarter. Det første som slo oss var mengden av intrusjoner.
De sedimentære bergartene har blitt delt inn i blokker som er ca. 2 kilometer lange og 50 meter høye av horisontale og vertikale ganger (figur 1), noe som ville ha bydd på store problemer om de skulle opptrådt i et oljereservoar!
Figur 3 – Intrusjoner, helikopter og utstyr brukt til laserskanning. Foto: Christian Haug Eide
Vi ser tydelig i dataene at gangbergartene for det meste har lagt seg inn i tykke lag av marin skifer.
Flere steder kutter de stegvis gjennom sandige bergarter på vei mot de tykke skiferne. (figur 1). Dette er fordi sprekker i skiferlag lett kan åpnes langs lagningen, mens gjennomgående sprekker er vanskelig å danne i sementerte sandsteiner.
At intrusjonene foretrekker å legge seg i skiferlagene ser vi også på småskala: tynne intrusjoner som gikk gjennom tykke sandsteinslag har orientert seg langs kryssjikt med cm-tykke slamdraperinger.
I ett nivå i området finnes det sandlag som ikke var sementert av kvarts når magmaen trengte inn. Disse sandkornene var omsluttet av kloritt, noe som hindrer kvartssementering. Også dette har påvirket formen på intrusjonene.
I godt sementert sandstein viser intrusjonene skarpe og plane grenser til de sedimentære bergartene rundt, men i de usementerte sandsteinene dannes det kaotiske klumper og strimler av magma. Det er typisk for magma som blandes med våte, ukonsoliderte sedimenter.
Det er også verdt å merke seg at selv om 10 prosent mer masse i form av magma har blitt presset inn i de sedimentære bergartene, er bergartene så og si fri for sprekker og forkastninger.
Fjerner vi intrusjonene på et bilde tatt vinkelrett på intrusjonene og setter bildet sammen igjen, ser vi at stratigrafien på hver side av intrusjonen passer perfekt sammen (figur 4).
Dette viser at det dannet seg et magmafylt sprekkenettverk i bergarten på grunn av intrusjonene, som så utvidet seg til å bli mange meter tykke. De løftet 3 kilometer med overliggende bergarter rett opp!
De ulike blokkene skled i forhold til hverandre langs vertikale ganger fulle av magma, og bergarten sprakk derfor ikke opp i stor grad.
Figur 4 – Legg merke til hvor lite deformasjon det er i de sedimentære bergartene rundt intrusjonen (A). Legg også merke til at stratigrafien passer sammen etter at intrusjonen er fjernet fra bildet (B). Dette viser at deformasjonen som skjer når 10 prosent magma blir intrudert i sementerte bergarter, blir gjort ved å løfte bergarten rett opp over ganger som utvider seg. Figur: Christian Haug Eide
Vi kan konkludere med at magmatiske intrusjoner i stor grad blir kontrollert av bergartene de intruderer inn i, og spesielt om disse består av sandstein eller slamstein, og i hvor stor grad disse er sementert.
Studien viser derfor at for å forstå mafiske intrusjoner, er det viktig å vite bassengutviklingen og sedimentologien til bergartene de intruderte inn i, og spesielt tidspunktet bergartene ble sementert på.
Samarbeid mellom fagdisipliner som sedimentologi, vulkanologi, bassenganalyse og geomatikk er derfor svært viktig.
Forskningsartikkelen i Journal of the Geological Society kan du lese her.
