Selv om jordskorpen under Varangerhalvøya er uvanlig tykk, preges landskapet av lave, avrundede former uten høye fjell. Foto: Christian Schiffer
Varangerhalvøya. Landskapet på Norges største halvøy i Finnmark er goldt, og preget av et lett kupert fjellterreng med sparsom vegetasjon, endeløse blokkhav og unike moreneavsetninger. Langs nordøstkysten endrer landskapet seg fra flate fjellplatåer til bratte skrenter som stuper ned i havet.
Berggrunnen på Varangerhalvøya består hovedsakelig av neoproterozoiske (senkambriske) sedimentære bergarter fra for rundt 700–540 millioner år siden. Det er særlig sparagmitt – en næringsfattig, feltspatrik sandstein – som preger området, sammen med skifer, konglomerat, turbiditter og tillitter (glasiale avsetninger) fra Varangeristiden.
Ikke minst byr halvøya på en av de svært få kjente blotningene av bergarter som har blitt deformert under den timanske fjellkjededannelsen i denne delen av verden – en fjellkjede som for 600–540 millioner år siden strakte seg mer enn 3 000 km fra Uralfjellene i Russland og vestover mot Varangerhalvøya og Barentshavet.
Men det kanskje mest oppsiktsvekkende aspektet ved berggrunnen kan ikke sees med det blotte øyet, men ligger skjult dypt under overflaten. Varangerhalvøya har en av de tykkeste kjente jordskorpene i verden som ikke er knyttet til en fjellkjede.
En ny studie publisert i tidsskriftet Precambrian Research avslører at skorpetykkelsen er ca. 65 km, langt tykkere enn de typiske 40-45 km vi kjenner ellers i store deler av Fennoskandia.
Det er et internasjonalt forskerteam, med bidrag fra blant annet Norges geologiske undersøkelse (NGU), som står bak oppdagelsen.
– Det kom som en overraskelse på oss. Tidligere studier hadde antydet tykkere skorpe, men ikke i denne størrelsesorden, og mange trodde den burde tynnes ut mot Barentshavet. Nå viser dataene at den tykke skorpen ser ut til å fortsette nordover, sier Christian Schiffer, førsteamanuensis innen geofysikk ved Uppsala Universitet, og førsteforfatter bak artikkelen.
Dataene ble samlet inn gjennom SCARCE-prosjektet (Scandinavian Arctic Continental Experiment), som i 2022-2024 satte ut et tett nettverk av bredbåndsseismometre på kryss og tvers av Nord-Finland og Finnmark.
Instrumentene stod utplassert i rundt to år og registrerte jordskjelvbølger fra hele verden. Ved å analysere tidsforskjellen mellom kompresjonsbølger (P-bølger) og bølger som konverteres til skjærbølger (S-bølger) ved Moho – grensen mellom jordskorpen og mantelen – kunne forskerne beregne skorpens tykkelse.
Analysene avslørte en dramatisk fortykkelse nordover i fylket. Fortykkelsen skyldes nesten utelukkende en svært tykk og tett nedre skorpe på 30-35 km, med høye seismiske hastigheter.
– Det må være noe tungt materiale i dypet som trekker hele skorpen ned, ellers ville vi sett høyere topografi, forklarer Schiffer.
– Den klassiske modellen med en enkel, lett skorpe over en tyngre mantel er ikke tilstrekkelig her. Tetthetsfordelingen er mer kompleks, legger Sofie Gradmann, forsker ved NGU, til.
Vanligvis fungerer tykk jordskorpe litt som et isfjell: jo tykkere og lettere roten er, desto høyere reiser den seg. Under Varangerhalvøya er roten ikke bare tykk, men også usedvanlig tett og tung. Derfor synker den dypere ned i mantelen og holder landskapet relativt lavt og flatt. Uten pågående tektoniske prosesser vil skorpen holde seg nær en generell likevekt.
Ifølge Schiffer kan den tette nedre delen av skorpen representere eklogitt eller liknende bergarter som har vært utsatt for episoder med høyt trykk og høye temperaturer. Han understreker at dette fortsatt er usikkert og at mer data kreves for å fastslå skorpens oppbygning. En liknende modell er foreslått for Sentral-Finland, som også har en svært tykk skorpe.
En to milliarder år gammel arv
Artikkelforfatterne påpeker at de svakt deformerte sedimentære bergartene på overflaten utelukker at fortykkelsen skyldes yngre fjellkjedefolding under timansk eller kaledonsk tid.
De tolker derfor Varangerhalvøyas skorpe som restene av et kraton – en solid og stabil del av en kontinentalplate som ble dannet for 2,0-1,8 mrd. år siden. Forskerne foreslår at denne blokken ble til under en fjellkjededannelse som de kaller Varanger-orogenesen, en mulig parallell til den velkjente svekofenniske orogenesen lenger sør i Finland.
Begge områdene peker mot at kraftige kontinentale kollisjoner for rundt to milliarder år siden skapte tykk og tett skorpe som har vist seg ekstremt motstandsdyktig gjennom senere tektoniske episoder og erosjon.
Schiffer poengterer at det er rundt 1 000 km som skiller Varangerhalvøya og Sentral-Finland, og at det derfor er lite sannsynlig med en direkte tektonisk kobling. I stedet kan de to områdene ha blitt dannet gjennom liknende prosesser, som kan være karakteristiske for denne tidsperioden.
Varanger-blokken er skilt fra det enda eldre Kola-kratonet (mer enn 2,7 mrd. år gammelt) av en dyptliggende svakhetssone kalt Varanger-suturen. Denne grensen er et arr i jordskorpen etter den store kollisjonen under den foreslåtte Varanger-fjellkjededannelsen.
Senere har den samme svakhetssonen blitt reaktivert, muligens flere ganger – og det er denne sonen vi i dag ser som Trollfjorden–Komagelva-forkastningssone (TKFZ), den markante forkastningen som deler Varangerhalvøya i to ulike geologiske regioner (se kartet).
Åpner for diskusjon og nye ideer
Funnene understreker hvor mye av dagens jordskorpe i nord som fortsatt er preget av prosesser som fant sted for nærmere to milliarder år siden. Den uvanlig tykke og tette skorpen under Varangerhalvøya ser ut til å ha overlevd både senere fjellkjededannelser, perioder med rifting og erosjon.
Samtidig reiser resultatene en rekke nye spørsmål – både om hva slags bergarter som faktisk finnes i dypet, og om hvordan denne typen skorpe henger sammen med strukturer videre nordover under Barentshavet.
Mer forskning må til, er det klare budskapet fra forskerne. Et naturlig neste steg kan ifølge Schiffer være tilsvarende seismiske profiler i vest, på Nordkinnhalvøya og Magerøya, for å få en bedre forståelse av hvor utbredt den tykke skorpen er. I tillegg mener artikkelforfatterne at en regional studie som kombinerer alle eksisterende geofysiske data kan være et steg i riktig retning.
Direkte observasjoner er derimot vanskelig å få til.
Ideelt sett skulle de gjerne undersøkt dette ved boring, men med over 60 kilometer tykk skorpe er det i praksis urealistisk. Derfor blir videre geofysiske undersøkelser og modellering avgjørende for å forstå hva slags bergarter som finnes i dypet.
Gradmann påpeker imidlertid at det finnes bergarter på overflaten som kan være til nytte.
– Vi kjenner til flere svermer av gangbergarter (vulkanske intrusiver) på Varangerhalvøya. Disse har åpenbart sitt opphav i dypet, og geokjemiske analyser kan gi viktig informasjon om hva som finnes lenger nede.
De to forskerne håper at forskningsartikkelen kan bidra til å starte en bredere diskusjon i fagmiljøet, som igjen kan generere nye ideer og prosjekter. Resultatene er altså ikke et endelig svar, men et utgangspunkt. Varangerhalvøyas dype hemmeligheter er med andre ord langt fra løst.
