Jordens overflate [3] 8290388993, 8290388284 [PDF]

Zitiervorschau

VITENSKAPENS VERDEN

JORDENS OVERFLATE Redaksjon: Dr. Peter J. Smith Norsk oversettelse og bearbeidning: Inge Bryhni og Randi Emaus

ILLUSTRERT VITENSKAPS BIBLIOTEK

Innhold Forord

3

Overflaten dannes 1 2 3

Klima og klimaforandringer Bergartene og deres kretsløp Forkastning og foldning

5 17 29

Overflatens forskjellige miljøer

4 Sedimentære miljøer 5 6

Utvikling av jordsmonn Landskapstrekk

33 49 57

Geologien og mennesket 7 Naturrikdommer 73 8 Landskapsforandringer 89 9 Ingeniørgeologi 105 10 Varsling av naturkatastrofer 117 11 Jordskj elv skapt av mennesker 121

Ordliste Register

125 126

VITENSKAPENS VERDEN □ «Jordens overflate» □ Norsk utgave © Norsk Fogtdal A/S 1987 □ 3. oplag 1989 □ Norsk redaksjon: Unni Høegh og Inge Bryhni □ Engelsk originaltittel: «Encyclopedia of the Earth» □ © Equinox (Oxford) Ltd. 1985 [ Redaktsjon: Dr. Peter J. Smith □ Forfattere: Dr. Philip Allen, Professor Jerry van Andel, Dr. John Catt, John Downes, Dr. Stephen Drury, Professor Andrew Guodie, Dr. John Gribbin, Dr. P. M. Kelly, Professor J. L. Knill og Dr. Peter J. Smith □ Sats: Laursen Tønder □ Trykk: Dansk Heatset Rotation I/S, Odense O ISBN 82-90388-99-3 (24 bind kom­ plett) □ ISBN 82-90388-28-4 (bind 3, «Jordens overflate»)

Forord Jorden er en aktiv, levende klode. Det skjer stadig noe på overflaten og nede i dypet. Når vi ser på bilder av jordkloden fra verdensrommet, får vi inntrykk av hvite skysystemer i flukt, blått hav, brunrød jord og grønne skoger på kontinenter som brytes opp langs rifter, glir fra hverandre og kolliderer i fjellkjeder. Læren om berggrunnen og hvordan den formes og påvirkes av indre og ytre krefter i jordkloden, kalles for geologi. I dette faget må en rekke andre vitenska­ per som klimatologi, oseanografi, biologi, fysikk, kje­ mi, geografi og tekniske fag trekkes inn ved forståelsen av naturprosessene og samspillet mellom dem. Ordet geologi ble brukt første gang i sin nåværende betydning av en norsk prest, Mickel Pedersøn Escholt i boken «Geologia Norvegica» fra 1657, hvor han bl a fortalte om et sterkt jordskjelv som rammet søndre de­ ler av landet 24. april samme år. Boken ble oversatt til engelsk, og geologi ble etter hvert anvendt for læren om berggrunnen og de prosessene som virker i dypet og på jordoverflaten. Det er vanlig å tro at vi er blitt så mye klokere og rikere på kunnskap i dag enn man var i gamle dager. Dette er vel riktig, men det er ikke sikkert at det gjel­ der på alle felter. Allerede lenge før Escholt og senere geologiforfattere må folk her i landet ha hatt betydeli­ ge kunnskaper som nå faller inn under geologifaget. Stedsnavnene viser at de hadde et særlig øye for ter­ rengformasjoner og et rikt ordforråd til å beskrive dem. De fant frem til boplasser som var tryggest mulig for skred, flom og andre farlige geologiske prosesser, og de allierte seg med terrenget når det gjaldt forsvar mot fiender utenfra. Allmennkunnskapen når det gjelder stein og de egenskapene den har, var sikkert vel så høy den gan­ gen som hos folk flest i dag. Stein var materiale for redskap, men det var bare helt spesielle slag som kun­ ne benyttes; hvert til sitt formål. Steinaldermannen fant frem til det aller beste for sine redskap, i første rekke flint som han fant som løse stykker langs kysten. Fra den faste berggrunnen fant han frem til de ytterst få forekomstene vi hadde av likeverdig stein: tett grønnstein fra en liten holme vestenfor Bømlo, diabas fra øyene ved Florø, kalsedon fra Horningdal eller kvarts og kvartsitt fra Hardanger­ vidda. Kleberstein var tidlig en ressurs. Allerede flere år­ hundrer før Kristus hadde det vokst opp en bergindustri i Norge med produksjon av klebersteins varer,

kanskje til og med for eksport. Det finnes knapt en eneste skikkelig forekomst i landet som ikke viser spor etter uttak av gryteemne eller materiale for annet nyt­ tig bruk. Kunnskap om hvor man finner myrmalm må ha vært alminnelig utbredt gjennom jernalderen og helt frem til bergverkene med sine smeltehytter begynte å gro opp på 1600-tallet. Man klarte seg selv, den gan­ gen. Hvor mange ville være i stand til å påvise brukbar myrmalm i terrenget i dag, enn si gjøre den om til jern som kunne motstå tidens tann i tusen år? I dagens norske skole har ikke geologien stor plass. Så merkelig det enn kan høres, blir den ikke regnet under naturfagene i det hele tatt, men kommer inn som en liten del av geografien. Geologien er simpelt­ hen definert vekk som naturfag i skolen, og det i en tid da landet vårt har større behov for geologisk kunn­ skap enn noengang før! Kanskje geologifagets svake stilling i skolen er en av årsakene til at faget blomstrer opp som amatørvitenskap? Tusenvis av entusiaster samler seg i de over 30 amatørgeologiske foreningene som finnes i Norge, og møter opp ved steinkurser, messer, ekskursjoner og forelesninger. Kunnskapstørsten er der, tydeligvis. I dag er landets fremtid avhengig av at man tar seg skikkelig av naturrikdommene på kontinentalsokke­ len. Tunneler drives gjennom fjell og under fjorder som aldri før, og norske dambyggere engasjerer seg sterkt hjemme og ute. En strøm av nordmenn er entu­ siastisk opptatt med hjelpetiltak i u-land, hvor grunn­ vann, jorderosjon, avskoging og forørkning ofte byr på grunnleggende problemer av geologisk art. Mennesket er i dag en aktiv agens i geologien, med makt til å forandre jordoverflaten. Et landområde på størrelse med India avskoges nå i løpet av en 30-årsperiode, med vidtrekkende følger for erosjonen, elvelø­ pene og klimaet. Naturen er sårbar, og vi må lære å behandle den skånsomt. For å bidra til en bærekraftig utvikling trengs det en dypere forståelse for samspillet mellom prosessene på jordoverflaten i global skala. Men også for de lokale, små miljøene vil geologisk kunnskap væ­ re av vital betydning. Vi trenger å skjerpe sansene for hva som foregår på jordoverflaten og hvordan proses­ sene henger sammen. Inge Bryhni Førstekonservator Mineralogiskgeologisk museum

nz Klima og klimaforandringer Atmosfæresirkulasjonen - klimaskaperen... Kompliserende faktorer... Fortidsklima - istidene... Årsakene til klimaforandringer - atmosfærisk støv og en ustabil sol... Menneskelig innflytelse luftforurensning... PERSPEKTIV... Årstider... Hvorfor klimaet forandres... Vikingferdene... Støvslørforholdet... Radioaktiv vinter

Hvorfor er den planeten vi lever på, Jorden, annerledes enn sine nærmeste naboplaneter, Venus og Mars? Svaret er innlysende Jorden er en livbærende planet mens Venus og Mars er sterile. Og hvorfor er det liv på Jorden? Jo, fordi den har store mengder fritt vann, hav, som er typisk for vår planet. Alle de tre planetene, Venus, Jorden og Mars, har atmosfærer. Det kan godt tenkes at deres atmosfærer har opptått på samme måte, muligens ved gassutbrudd fra vulkaner. I alle fall må den opprinnelige atmosfæren ha bestått av en blanding som inneholdt mye karbondioksid og vanndamp. På Venus, som befinner seg nærmere Solen enn Jorden og er varmere, ble ikke vanndampen fortettet. Sammen med karbondioksidet oppfanget den varme fra solen. Det ga drivhuseffekt, og temperaturen på overflaten steg ytterligere. På Mars, lengre borte fra solen enn Jorden, er vannet frosset og har etterlatt en tynn, livløs atmosfære av karbondioksid. På Jorden kunne imidlertid vannet samles i hav, elver og innsjøer hvor det var mulig for liv å oppstå. Livet medførte at atmosfæren ble forandret ved tilskudd av oksygen, som var spaltet ut fra vann og karbondioksid. På den måten ble forholdene lagt til rette for at liv kunne oppstå også på land. I verdenshavene, livets opprinne­ lige hjem, er det man må ta utgangspunkt for å forstå klimaet på Jorden. Havene dominerer «værapparatet». De avgir fuktigheten som danner skyer og nedbør i form av regn og snø, og de fører i tillegg med seg varme fra ekvator til polene. ► Klimaet på Jorden varierer mye. Landområdene varmes opp raskere enn havene, og forskjellige deler av kontinen­ tene opptar og avgir varme i ulikt tempo. Luftmassene beveger seg hele tiden fra høytrykks- til lavtrykksområder. Fuktigheten i atmosfæren varierer fra sted til sted og føres omkring med luftstrøm­ mene. Alle disse faktorene skaper vær. De gjennomsnittli­ ge værforholdene i et område over en lang tidsperiode er bestemmende for hvilket klima området har.

▲ Været på Mars kan avleses av de skiftende iskappene og vindene som fremkaller sand­ stormer.

▼ Klimaet på Venus er vanskelig å forestille seg fordi trykket og varmen er så for­ skjellig fra Jordens.

6 Luftsirkulasjonen bestemmer været og klimasonene på Jordens overflate

▲ Klimaet i polarområdene kjennetegnes av konstant kaldt vær. Ved polene er det ofte høytrykksområder hvor tørr luft synker og spres til alle sidene. På polare bredde­ grader gir ikke solen mye varme, da hver solstråle som skinner der, har måttet tilba­ kelegge en svært lang vei gjennom atmosfæren. ◄ Tempererte klimaer derimot er, som navnet sier, hverken spesielt kalde eller spesielt varme. Årstidenes forandring ligger her i det faktum at vinterværet er preget av den kalde værtypen som kjenne­ tegner polene, mens sommer­ været blir påvirket av luftmas­ sene fra tropiske strøk.

► Ørkenklimaer er tørre og vanligvis varme. De oppstår på breddegrader hvor global sirkulasjon bringer tørr luft ned fra øvre deler av tropo­ sfæren, i landområder som ligger langt fra sjøen eller hvor vindene har mistet fuktigheten sin pga. høye fjellrekker som de måtte passere underveis.

► ► Ekvatoriale klima er varme og fuktige. En konstant sol som skinner på de tropiske delene av kontinente­ ne, får den varme luften til å stige og danne lavtrykk, mens fuktige vinder suges inn fra nord og sør. Det er den ubarmhjertige varmen og regnet som sammen fremkaller de store, frodige og tette tropeskogene.

KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER

Vindsirkulasjon

7

Den tempererte cellen

Den tropiske cellen

A Vindene på Jorden blåser ikke direkte nordover eller sørover, men avbøyes derimot av corioliskraften. På grunn av formen som Jorden har, vil et punkt som ligger på ekvator bevege seg raskere østover enn et punkt som ligger på en høyere breddegrad. En vind som blåser fra ekvator vil derfor alltid bli trukket østover på veien sin mot nord eller sør. Det motsatte er tilfelle for vindene som blåser mot ekvator. ◄ Jordens vindmønstrer dannes av strømmer i nord-sør retning som avbøyes østover og vestover av corioliskraften.

8 Årstidene bestemmes av Jordens stilling i forhold til Solen

Årstidene La oss forestille oss en linje fra Jordens sentrum til Solens sentrum og en annen linje gjennom Jorden fra pol til pol. Vinkelen mellom disse to linjene er ikke rett (90 grader), men ca 23,5 grader mindre. Ved et av ytterpunktene i Jordens kretsløp rundt Solen vil derfor nordpolen være bikket akkurat så mye over mot Solen: den nordlige halvkule vil ha sommer. Fletningen for denne skråstillingen holder seg konstant i rommet etter hvert som Jorden kretser rundt Solen. Seks måneder senere vender derfor den nordlige halvkule bort fra solen. Her er det nå midtvinters. / sør er det midtsommer. Mellom de to yttertllstandene ligger vår og høst. Da er Jorden hverken vippet mot eller fra Solen, og alle områdene får samme mengde lys og varme. På grunn av årstidsveksllngene vil klimagrensen mellom den nordlige og den sørlige halvkule skifte i løpet av året. Denne meteorologiske ekvator den intertropiske konvergenssonen - er området hvor passatvindene nord og sør for ekvator møtes. Etter hvert som denne sonen beveger seg, presses klimasonene på den ene halvkulen sammen, mens de utvider seg på den andre. ▼ Solstrålene bestemmer den generelle vindsirkulasjon på Jorden. Ettersom jordhellingen varierer fra én årstid til en annen, kan det se ut som Jorden beveger seg opp og ned i dette vindsirkulasjonsmønsteret og viser forskjellig side mot Solen ved hver årstid. På denne måten utsettes alle deler av jordoverflaten for forskjellige vindsystemer til ulike tider på året.

Polarklima Kaldt hele året

Temperert klima Påvirkes av værfrontsystemer hele året

Klimaet er uttrykk for «gjennomsnittsværet» i et hvilket som helst område på Jorden. Er det sannsynlig at det regner i mai eller i september? Vil sommeren bli varm og tørr? Vil vinteren bli kald eller mild? Hvis den samme værtype gjentar seg de fleste årene til omtrent samme tid, blir dette typisk for klimaet i området. Klimaet selv kan forandre seg. I løpet av den siste istiden var for eksempel klimaet i Storbritannia, på det europeiske kontinent og i Nord-Amerika mye kaldere år etter år enn det er i dag. En oversikt over klimaet i dag kan fås ved å betrakte det som skjer med den luften som settes i bevegelse i nærheten av ekvator på grunn av soloppvarmingen. Luftsirkulasjonen Sirkulasjonsmønstrene som avgjør vær og klimasoner, beveger seg nesten utelukkende i de nederste 11 km av atmosfæren, dvs. i tro­ posfæren. Varmestrømningene begrenser seg til dette atmosfærelaget fordi laget ovenfor, stratosfæren, er varmere enn den øvre delen av troposfæren. Dette er fordi oksygenet i stratosfæren oppfanger ultrafiolett stråling fra Solen. Varm luft stiger bare hvis luften oven­ for er kjøligere. En stor del av solvarmen nær ekvator går ikke bare til oppvarming av luften like over jordoverflaten, men også til fordamping av vann fra havene. Derfor er de varme, oppstigende luftmassene fra tropene så fuktige. Etter hvert som luften stiger, avkjøles den og avgir fuktigheten i form av regn. Derfor blir trope­ ne fuktige og rik på vegetasjon. Den tropiske klimasonen strekker seg fra ca. 5 grader sør til 10 grader nord for ekvator. Når klimaso­ nen strekker seg lengre nordover enn sørover, kommer det av at landområdene er ujevnt fordelt mellom de to halvkulene.

Kald ørken Langt fra havet

Middelhavsklima Fuktige vestvinder om vinteren

Kystklima Fuktige passatvinder om sommeren

KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER

Luften som stiger opp fra områdene rundt ekvator på grunn av varmestrømning, blir skjøvet til side av ny oppadstigende luft og synker tilbake til jordoverflaten igjen i en sone som ligger ca. 20 breddegrader nord og sør for ekvator. Denne luften vender så tilba­ ke til ekvator langs overflaten og utgjør de nordøstlige og sørøstlige passatvindene, som blåser inn i den tropiske sonen fra ca. 20 grader nord for eller sør for ekvator. Dermed er kretsløpet fullført. Bortenfor passatvindbeltet er værsystemet dominert av synkende luft som har steget opp fra tropene, avgitt fuktigheten sin etter hvert som den er blitt avkjølt og er blitt skjøvet til side av ny, stigende luft. Når denne luften synker, er den allerede tørr. På vei ned, varmes den opp fordi trykket øker - på samme måte som en sykkelpumpe blir varm når vi pumper. Oppvarmingen øker luf­ tens evne til å oppta fuktighet. Derfor er områdene på den andre siden av passatvindbeltene på begge halvkuler dominert av varm, tørr, synkende luft som danner grunnlaget for det subtropiske høytrykkssystemet. Disse områdene er dominert av ørkener, som f.eks. Sahara og den sentral-australske ørken. Været i tropene er forutsigbart og ensartet - varmt og fuktig. I ørkenstrøkene er det også mulig å forutsi det - det er varmt og tørt. Men innimellom er det variasjoner fordi hele klimasonemønsteret veksler nord- og sørover med årstidene. Det finnes derfor områder, f.eks. de nordvestlige delene av India, hvor det regner med tropisk styrke, men bare en del av året. Disse sesongbetonte regnperiodene kalles monsuner. Forholdsvis små kli­ maendringer kan forvandle et fruktbart monsunområde til ørken og få katastrofale følger for innbyggerne. Det er dette som i dag synes å skje i Afrika, i områdene sør for Sahara.

Tropisk ørken Tørt det meste av året

Tropisk gressland Fuktige somre, tørre vintre

Tropisk regnskog Fuktige passatvinder det meste av året

▲ Jorden heller konstant 23,5 grader. Da Jorden går rundt Solen, heller nordpolen (jordaksen ved nordpolen) så mange grader mot Solen ved sommersolverv og fra Solen ved vintersolverv.

▼ Som en følge av dette forholdet oppleves Solens bane forskjellig på Jorden. Ved polene er banen parallell med horisonten, mens den derimot er loddrett ved ekvator.

9

10 Selv om Jorden kan inndeles i klimasoner, vil ekstreme værforhold ofte bryte mønsteret

Vestvinder dominerer været i den første klimasonen som ligger nord eller sør for det varme ørkenområdet. Denne sonen kalles middelhavsklimasonen nettopp fordi været i Middelhavsområdet er karakteristisk for denne klimatypen. Sonen befinner seg mellom 30. og 40. breddegrad og kjennetegnes av varme, tørre somre og vintre med varme, fuktige, vestlige vinder. Middelhavsklima opptrer bare på vestsiden av et kontinent fordi vindene er for tørre til å gi mye regn når de når den østlige delen av kontinentet. Foruten ved selve Middelhavet kan man oppleve et klassisk middelhavsklima også i Nord-California. De beste vine­ ne kommer ofte fra områder med dette værmønsteret som danner et ypperlig utgangspunkt for druedyrkning. Lenger mot nord eller mot sør er forskjellen mellom vestvendte kyster og det kontinentale innland også markant. Sonen mellom 40. og 60. breddegrad på den nordlige halvkule og mellom 35. og 55. på den sørlige kaldes temperert. Men klimaet i innlandsom­ rådene på disse breddegradene blir ofte beskrevet som innlandsklima, med svært kalde vintre og svært varme somre på tross av at de ligger i den tempererte sonen. Sibir er et klassisk eksempel. I de tempererte områdene (Vest-Europa, New Zealand) bidrar gjen­ nomtrengende havvinder til at temperaturen ikke synker så lavt vinterstid eller stiger svært høyt om sommeren. Dette gjør at klima­ et egner sig spesielt godt for jordbruk. På enda høyere breddegrader ligger de subpolare områdene, som er dominert av snø og is. I likhet med de tørre, varme ørknene nær ekvator, er dette regioner som domineres av synkende, tørr luft og utgjør en del av et annet konveksjonssystem (varmestrømningssystem). Den tempererte sonen mellom polarkulden og det behagelige middelhavsklimaet befinner seg i en posisjon som til­ svarer monsunområdenes i og med at den befinner seg mellom to klimasoner. En liten forandring kan bringe enten subpolar kulde eller subtropisk varme til de tempererte klimastrøkene. Dette er grunnen til at de har sterkt skiftende værforhold. Kompliserende faktorer Værsystemet kompliseres ytterligere på grunn av jordrotasjonen. Istedenfor at vindene blåser rett fra nord mot sør eller fra sør mot nord, får de dominerende vindene på jordoverflaten en vri til siden. På breddegrader på høyde med Nord-Amerika og Europa bidrar dette til at de viktigste vindene blåser fra vest og bringer med seg fuktig luft over verdenshavene, for eksempel til De britiske øyene og til Oregon. Det indre av Nord-Amerika forblir imidlertid nokså tørt i le av Rocky Mountains. Lokale vær- og klimaforhold påvirkes også av den geografiske beliggenheten. Der hvor vindene blåser over en fjellkjede, må de nødvendigvis stige til værs. På den måten avkjøles de og avgir fuktigheten de fører med seg som nedbør. Områder som ligger i le av fjell, for eksempel slettene i Nord-Amerika, er vanligvis tørre­ re enn det man skulle vente på slike breddegrader. Storbritannia som domineres av vestavind, er mye fuktigere enn Sibir, som de samme vestavindene kommer fram til etter å ha blåst en svært lang vei over landområdene. Når man vet hvor mye som spiller inn, blir definisjonen av klima som et områdes «gjennomsnittsvær» nokså usikker. Vil en spesielt streng vinter eller en lang tørkeperiode være tegn på unormal værutvikling eller bare noe en må vente fra tid til annen? Når det oppstår ekstreme værforhold et eller annet sted i verden, vil noen eksperter se dette som bevis for at klimaet forandrer seg, mens andre sier at slike svingninger bare er normale og utgjør en del av værets langtidsmønster.

▲ ► Klimaet i et område er gjennomsnittet av de meteoro­ logiske forholdene der over lengre tid. Den vanligste klimainndelingen ble laget av den tyske klimatologen Wladimir Peter Koppen (18461940) i 1918. Systemet hans skiller mellom følgende klimatyper: Tropisk, regnfullt med gjennomsnittlig månedstemperatur på over 18 °C; tørre, klare værtyper uten nedbør; varme, tempererte klima med en gjennomsnitts­ temperatur i den kaldeste måneden høyere enn -3 °C og i den varmeste høyere enn 10 °C; kalde tempererte klima med en gjennomsnittstempe­ ratur i den kaldeste måneden på under -3 °C og i den varmeste på over 10 °C, og polarklimaet, med en tempera­ tur under 10 °C hele året.

Tropisk regnklima

Monsun

Tørt klima 2] Ørken Steppe

Varmt temperert klima Tørr sommer (middelhavsklima) Tørr vinter

Ingen tørre årstider Kjølig temperert klima Tørr vinter

Ingen tørre årstider Polarklima

KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER

mm Gjennomsnittlig månedlig nedbør (jan.- des.)

11

12 Istider har forekommet gjennom hele den geologiske tid

Fortidens klima - istidene Ser vi bort fra de svingningene som forekommer i løpet av et men­ neskes levetid, skjer det verdensomspennende klimaforandringer på Jorden, forandringer som alle eksperter er enige om. Tar vi for oss det lengste av alle perspektiver og ser 4,6 milliarder år tilbake i tiden, da solsystemet ble dannet, må klimaforholdene ha vært svært forskjellige fra vår tids. Solen var kaldere enn den er nå, og Jordens atmosfære hadde en annen sammensetning enn i dag - mye rikere på karbondioksid og dessuten inneholdt den kanskje en god del ammoniakkdamp. Begge disse gassene bidrar til å skape en drivhuseffekt som hindrer at varmen fra Jorden for­ svinner ut i verdensrommet. Sammen kan gassene ha motvirket den lave soltemperaturen og hindret vannet på Jorden i å fryse. Men vi vet svært lite om klimaet på Jorden i løpet av 4/5 av tiden den har eksistert. Detaljer - geologiske bevis - om klimaene har vi «bare» for de siste 500 millioner år. Bevismaterialet skriver seg fra rester etter dyr og planter, fra av­ leiringene og erosjonsmønstre under de forskjellige geologiske pe­ riodene. For eksempel hadde store deler av verden i juratiden for 213 til 144 millioner år siden - et kjølig, fuktig klima som dinosaurene trivdes i. Til andre tider derimot ble Jordens overflate skurt av isbreer. Det er ikke lett å finne alle brikkene for å sette sammen et puslespill som forklarer hvorfor istidene oppsto. Selv om det ennå mangler mye på at vi har full oversikt over hva det var som førte til istidene, kunne man i 1960- og 1970-årene øyne konturene av en forklaring i og med at teorien om platetektonikken da ble lansert. Jordens geografi forandrer seg stadig, og det som for oss fortoner seg som normalt - f.eks. kontinentenes beliggenhet - er faktisk temmelig uvanlig. For oss er det normalt at polene er dekket med is, men i løpet av de siste 4,6 milliarder år har det ikke engang vært vanlig at bare én av polene har vært isdekket. Årsaken har sammenheng med det mest dominerende trekket ved planeten vår, nemlig de store verdenshavene. Vann lagrer og leder varme mye mer effektivt enn luft. En havstrøm kan føre varme til høye bredde­ grader langt mer virkningsfullt enn vindene kan. Normalt vil det varme vannet fra tropene lett trenge seg opp til polene og fri dem for is. Men fra tid til annen beveger store landmasser seg over polene og blokkerer strømmen av varmt vann. Når dette skjer, blir situasjonen akkurat den samme som i Antarktis i dag. Det frosne landområdet vil være innesperret i is helt til kontinentaldrif­ ten beveger det til lavere breddegrader igjen og slipper vannet til for å tine polområdet. Vi kan si nesten sikkert at dette er den måten alle de store istide­ ne oppsto på. Isen dekket ikke hele Jorden med frost over landom­ rådene helt ned på lave breddegrader. Tvert i mot, landmassene beveget seg selv til de kaldeste delene på kloden hvor de førte til frysning og isdekke. Men det finnes også en annen måte for et polområde å fryse til på. Det dreier seg om et mye mer sjeldent geografisk mønster som har eksistert de siste par millioner år på den nordlige halvkule. Det er imidlertid godt mulig at dette ikke har inntruffet på Jorden tidligere. Nordishavet er omgitt nesten bare av landmasser. Selv om det fremdeles finnes et polhav, er det ingen muligheter for at det varme vannet fra havene lenger sør skal flyte inn i nordishavsbassenget. Som en følge av dette, forblir havet så kaldt at det dekkes av et tynt lag is. Den skinnende hvite overflaten på isen reflekterer bort varmen fra Solen og bidrar til å holde polen iskald. Den kalde virkningen fra isdekket strekker seg ut til de omkringliggende landmassene.

► Sekvenser av kalde og varme perioder i kvartærtiden (pleistocen) kan oppdages i avleiringene fra den gang. Noen mikroskopiske foraminiferer har venstrevridd skall i kalde perioder og høyrevridd skall i varme. Hyppigheten av de to skallformene i havavleiringene viser hvilke tempera­ turer det var. Forholdet mellom oksygenisotopene tyder på ca. 18 kalde perioder i løpet av de siste 1,6 mill år.

Den siste istiden

En modell for klimaforandring En hel serie klimaforandringer kan forklares ved hjelp av Milankovitch' modell. Navnet skriver seg fra den jugoslaviske vitenskapsmannen som i mel­ lomkrigstiden utviklet den første fullstendige versjonen av denne teorien. Hans beregninger og samtlige moderne utbedringer av dem - skriver seg både fra geometriske forhold i Jordens krets­ løp og fra jordaksens skråstilling. En tenkt linje trukket gjennom Jorden fra pol til pol gir ingen rett vinkel med en linje som er trukket fra ekvator til Solen. Dette er grunnen til at vi har årstider. Når en halvkule heller mot Solen, mottar den mer varme: da er det sommer. Heller halvkulen bort fra Solen, er det kaldt og mørkt på de høye breddegradene: da er det vinter. Men skråstillingen er ikke alltid den samme. Jorden slingrer i kretsløpet sitt rundt Solen som en snurrebass som går rundt på gulvet.

KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER

13

Kenozoikum

100

Mesozoikum

år

Karbon

▼ Den siste istiden hadde stor virkning på verdens klima og geografi.

Paleozoikum

400

nex°n

▲ James Croll som så den astronomiske sammenhengen.

500

O^°M'

600

Varanger'sK

700

prekamt>r'u,Tl

800

Sturtisk

900

Gnejso

1000

Istidssvingninger Svingningene mellom kulde og varme i løpet av de siste millioner år, vises i dyphavsavleiringen boret opp fra sørlige havområder. Små sjøkryp er følsomme for temperatursvingninger, og hyppighe­ ten av funn av kaldtvannstyper i forhold til varmtvannstyper i et avleiringsområde, gir en pekepinn på hvor varmt havet var på den tiden da avleirin­ gene ble dannet. Oksygen opptrer som to isotoper, O16 og O18. Forholdet mellom disse isotopene i molekylene av levende skapninger avhenger hovedsakelig av tem­ peraturen i omgivelsene. Isotopstudier av gamle skjell i sedimentære avleiringer kan vise klimasvingningene i eldre tider. Ut fra disse studiene antas at klimaene i sør var i takt med dem i nord, det vil med andre ord si at de stemte overens med Milankovitch' modell.

2000

rturonlsk

Istidsteoriens pionerer Skotten James Croll, født 1821, var den som først utviklet en detaljert astronomisk istidsteori, forløperen til Milankovitch ’ modell. Da han ikke hadde råd til universitetsstudier, arbeidet han som bygningshåndverker, men egentlig var han mye mer Interessert i å lese. Etter å ha mislykkes som forsikringsagent og deretter vært arbeidsløs en tid, fant han i 1859 et ideelt arbeid, nemlig som vaktmester på Andersonlan College og Museum i Glasgow. Her fikk han mye tid til å lese og hadde adgang til et førsteklasses bibliotek. Han sa selv at han hadde aldri trivdes bedre noe sted. Etter hvert som studiene hans ble mer intensive, begynte han i 1864 å publisere vitenskapelige arbeider om istidene. Dette førte til at han fikk en akademisk utnevnelse. I 1876 ga han ut boken «Klima og Tid», og medlemskap i Royal Society fulgte deretter. Kjernen i Crolls arbeid lå i erkjennelsen av at geometriske forandringer i Jordens kretsløp innvirker på varmebalansen mellom årstidene. Omfattende beregninger var nødvendige for å finne ut hvordan forandringene i Jordens slingringer i rommet endrer varmebalansen gjennom året. Dette krevde ikke bare beregninger av kreftene som påvirker Jorden, Månen og Solen, men også beregninger av tyngdekraftvirkningen fra andre planeter. Medlemskapet i Royal Society var riktignok ikke lett for Croll å oppnå, men velfortjent var det i alle fall.

3000

◄ Den pleistocene istiden som har vart i omtrent de siste to millioner år, blir ofte betraktet som den eneste istiden av betydning. Det har imidlertid forekommet istider gjennom hele den geologiske tidsrekken. Det var minst fire av dem i prekambrium, én i ordovicum og én spesielt viktig istid inntraff i karbon og perm. De har etterlatt seg spor i bergartene fra den tiden i form av tillitter, dvs. fossilifisert morenemateriale i tillegg til at underlaget er blitt skrubbet og polert av isbreene. Et klassisk eksempel på en slik morenebergart fra sen prekambrium finnes på Varangerhalvøya i Norge.

14 / 1683 var jorden i den sørlige delen av Storbritannia frossen ned til en meters dyp og Den britiske kanal hadde inntil 5 km vide belter av pakkis

Femti millioner år frem i tiden vil den stadige utvidelsen av Atlan­ terhavet, 2 cm pr år, «åpne porten» til nordishavsbassenget slik at varmt vann kan trenge inn og tine Nordpolen. I mellomtiden må vi avfinne oss med den uvanlige geografien som har ført til det forholdet vi er vant til. Nøkkelen til forståelsen av forholdet er at en frossen pol som er omgitt av landmasser, vil samle snøen over store, hvite flater som reflekterer varme opp i rommet. Under slike forhold kan selv små forandringer i den varmemengden som når grunnen, ha store klimatiske virkninger, og det er disse spesiel­ le forandringene som driver frem istidsrytmen. Årsaker til klimaforandringer Man kan spørre hvorfor klimaforandringene inntreffer på tidsskala­ en over decennier og århundrer? Det finnes to hovedmuligheter, og begge kan være medvirkende til forholdet. For det første forårsa­ ker store vulkanutbrudd sikkert en korttidskjøling av hele jordklo­ den. Under utbruddene slynges støv og svoveldioksidgass helt opp i stratosfæren hvor de danner et slør eller en dis som blokkerer for noe av solvarmen og hindrer at denne når jordoverflaten. I 1815 forårsaket for eksempel et stort vulkanutbrudd i Indonesia så mye dis at det et år senere nesten ikke ble skikkelig sommer i New England og Vest-Europa. I deler av England var temperatu­ ren hele 3 grader under det normale. I New England snødde det

▲ Det finnes mange øyenvitneberetninger som viser at klimaet har forandret seg. «Den lille istiden» i Europa, som begynte i det 13. århundret, viste seg å bli spesielt hard i det 17. Malerier fra Alpene fra den tiden viser at isbreene gikk mye lenger ned i dalene da enn de gjør nå. Tilising av Themsen var vanlig, og isen på elven var så tykk at det ble holdt markeder der.

Vikingferdene Oksygenisotoper fra Grønlandsisen avslører i detalj klimavariasjonene gjennom de siste to tusen år og forklarer skjebnen til vikingferdene i det nordlige Atlanterhavet. Det første forsøket på å befolke Island mislyktes på grunn av kaldvær. Det var i år 865, da iskjernene viser at det var særlig kaldt. Men det mislykkete forsøket førte til navnet Island. Ni år senere, da klimaet hadde forbedret seg, lyktes det å opprette en koloni. I år 985 sendte den de første innvandrerne til Grønland. Oppmuntret av en behagelig klimasvingning, døpte de landet. Klimaforbedringen var imidlertid ikke varig. I det 13. århundret satte kaldværet i forbindelse med «den lille istiden» inn. Ved begynnelsen til det 14. århundret falt grønlandskolonien sammen, mens kolonien på Island overlevde på grunn av sin verdi som hvalfangstbase.

KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER

15

Støvslørsindeksen Professor Hubert Lamb ved University of East Anglia i Norwich, England, har satt sammen en formel, den såkalte støvslørsindeksen, som setter vulkanenes innflytelse på klimaet gjennom århundrer i sammenheng med stoffmengden som utbruddene har blåst opp i stratosfæren. Det han gjør er å dele vulkanene Inn i to kategorier: de som sender støv til den lavere stra­ tosfæren, dvs. 20-27 km over jordoverflaten, og de som sender støv opp i større høyder, opp til 50 km. Den første gruppen er den viktigste. Svært store stoffmengder kan bli sendt opp til slike høyder under store vulkanutbrudd, som for eksempel utbruddene i Karakatoa i Ost-lndia i 1883 og El Chichon i Mexico i 1982. Slike utbrudd gir et tett og langvarig slør både av støv og små svovelsyredråper som dannes når svoveldioksiden reagerer med fuktigheten i atmosfæren. Professor Lambs studier viser at etter to store utbrudd i 1783 falt gjennomsnitts-temperaturen på den nordlige halvkulen med nesten 1,5 grader Celsius. Utbruddet i Krakatoa betraktes som et fikspunkt i støvslørsindiksen, med en skjønnsmes­ sig verdi på 1000. Alle andre utbrudd måles ut fra dette. Skalaen viser at den relative varmen tidlig og midt i det 20. århundret, i alle fall delvis kom av at atmosfæren klarnet I en vulkansk rolig periode. Det er imidlertid tegn på at denne perioden nå er over, og at man kan vente synkende temperatu­ rer som en følge av den nye økningen i aktiviteten til vulkanene.

◄ Støv som sprenges til himmels under vulkanutbrudd, kan være årsaken til korte klimaforandringer. Utbruddene fra kraterne til El Chichon i Yucatan i 1982 slynget 16 millioner tonn pulveriserte bergarter opp i atmosfæren. Støvsløret som ble dannet, absorberte noe av solvarmen og førte til at temperaturene falt.

▲ I 1982 forstyrret utbruddet til vulkanen El Chichons passatvindene og hindret oppvelling av kaldt vann langs vestkysten av Amerika. Dette utbruddet bidro til unormale værforhold i området. Den grønne fargen på bildet viser normalt kaldt vann utenfor kysten av Sør-California i januar 1982 (til venstre). I januar 1983 var vannet derimot unormalt varmt, det kommer tydelig frem her vist med den røde fargen (til høyre).

sogar i juni, og det forekom frost hver eneste måned i året. Det trenges minst ett meget stort eller en serie mindre vulkanutbrudd for å få en slik virkning på været over hele verden. Den britiske klimatologen, Hubert Lamb ved University of East Anglia, gjorde et livslangt studium av forholdet mellom vulkansk aktivitet og kli­ ma. Han viste at mye av det verste været i «Den lille istiden» (16451715) faktisk kan ha hatt sammenheng med endringer i det vulkan­ ske støvlaget. Og det forholdsvis varme været i det 20. århundret faller sammen med en periode med rolige vulkaner overalt i ver­ den. Vulkanutbruddene begynte imidlertid å melde seg igjen i 1960-årene og har siden gjentatt seg, noe som er sammenfallende med en svingning mot kaldere vær. Den andre muligheten gjelder svingningene i selve Solen. En endring på bare én prosent i solvarmen som når frem til Jorden, kan føre til en forandring av gjennomsnittstemperaturen på en grad Celsius. Astronomene har i det siste vært nødt til å ta denne mulig­ heten alvorlig. Av eldre astronomiske noteringer, fremgår det at Solen faktisk forandrer størrelse, at den «puster» litt ut og inn i en rytme som gjentar seg hvert 180. år. Rytmen er også fastslått ved observasjoner av klimaforandringer. Slike studier stemmer ikke helt overens med mye av dagens forskning og kan ikke betraktes som bevis, men de peker tross alt mot en avkjøling av kloden idet vi står på terskelen til det 21. århundret.

16

Menneskelig innflytelse på klimaet For første gang kan det nå hende at menneskenes aktiviteter be­ gynner å endre de klimatiske forholdene på Jorden. Problemet har sammenheng med oppbyggingen av karbondioksid-gass i atmosfæ­ ren. Dette har direkte sammenheng med at vi bruker fossilt brensel og ødelegger tropeskogene. Karbondioksid finnes i atmosfæren bare som spormengder på ca. 0,03 prosent eller 300 deler pr. million (ppm). Siden den indu­ strielle revolusjonen i det 19. århundret, har denne andelen steget fra 180 ppm til opp mot 350 ppm. Det er viktig fordi karbondioksid er meget god til å oppta infrarød stråling. Når solstrålene (som ikke absorberes av karbondioksid) varmer jordoverflaten (land eller hav), vil denne utstråle varme med infrarøde bølgelengder. De in­ frarøde bølgelengdene som opptas av ekstra karbondioksid i atmo­ sfæren, vil bidra til å holde jordoverflaten varmere enn den ellers ville ha vært - derfor navnet «drivhuseffekt». Det er ikke tvil om at det vil oppstå drivhuseffekt ettersom karbondioksidmengden øker, men det er tvil om hvor stor drivhuseffekten vil bli og hvor fort vi vil merke den. De fleste klimatologene enes imidlertid om at når den naturlige karbondioksidmengden i luften er blitt fordoblet, noe som kan være tilfelle mot slutten av det 21. århundret, vil temperaturen i verden stige med gjennomsnittlig 2 grader C. Dette høres ikke så mye ut, men gjennomsnittsverdien kan skjule en liten forandring i tro­ pene og en økning på opp til 8-10 grader C i nærheten av polene. Dette er bakgrunnen når avisene skriver om at drivhuseffekten tru­ er med å smelte polområdene og forårsake oversvømmelse av kys­ tene. Mange er imidlertid uenige. For det første ligger drivhuseffekten mer enn en generasjon frem i tiden, noe som gir oss tid til å sette i gang aksjoner for å eliminere skadevirkningene og forbedre situasjonen. For det andre kan mye tyde på at «Den lille istiden» er i ferd med å komme tilbake med full styrke, og i lys av dette vil litt drivhuseffekt kanskje ikke være av veien. Endelig har bøndene pekt på at karbondioksid har god virkning på avlingene, plantene vokser bedre og gjør bedre bruk av fuktigheten. Studier viser at klimaene virkelig alltid er i foran­ dring. Det beste menneskene kan gjøre er å håpe på å bli i stand til å forutsi forandringene og innrette seg etter dem.

▲ Det stiger uavbrutt forurensning opp i atmosfæren.

A Balansen mellom innfallende og reflektert solstråling kan bli forstyrret kunstig ved øket karbondioksid i atmosfæren som gir «drivhuseffekt», eller ved støv og røyk av atomkrig som kan gi «radioaktiv vinter».

Atomvinter En atomkrig ville få spesielt drastiske følger for klimaet. Dersom supermaktene drev krigføring mot hverandre med raketter, ville et dekke av røyk og støv fra eksplosjonene kunne avkjøle Jordens overflate og fremkalle det fenomenet som viten­ skapsmenn betegner som «radioaktiv vinter». Et slikt dekke ville bestå av støv fra selve eks­ plosjonene og av røyk fra byer og skogområder som sto i brann. Det lyse støvet ville reflektere solstrålene, mens røyken og soten ville oppfange en stor del av solvarmen. Resultatet ville bli et temperaturfall under skydekket på 10-20 grader C i flere måneder. Kyst­ strøkene ville bli varme på grunn av vannets påvirkning, og tåke og sterk vind ville oppstå når varmen fra havet støter sammen med kulden fra de halvmørke kontinentene. Den påfølgende kulden og mørket ville ta knekken på de fleste avlingene. For befolkningen ville virkningen av værforandringen bli større enn den direkte virkningen av krigsødeleggelsene.

Bergartene og deres kretsløp Bergarter - skorpens råmateriale... Bergartenes kretsløp - nedbrytning og nydannelse... Forvitring - smuldring... Steindannelse - fra avleiringer til sedimentære bergarter... PERSPEKTIV... Magma... Eruptive bergarter og strukturer... Metamorfe bergarter og deres opprinnelse... Sedimentære bergarter og deres råmateriale

Moderne geologer betrakter Jordens ytre lag som deler av et dyna­ misk system hvor kontinenter driver omkring, havene utvider seg og store jordskorpeplater påvirker hverandre. Men lenge før oppda­ gelsen av disse fenomenene - faktisk så langt tilbake som tidlig i det 19. århundret - begynte geologene å erkjenne at materialet i jordoverflaten var del av et dynamisk system av spesiell karakter. Bergarter blir hele tiden dannet, forandret, nedbrutt og resirkulert. Miljøet på jordoverflaten forandrer seg uopphørlig, og gjennom he­ le det veldige geologiske tidsrommet har det aldri vært helt det samme over to år, ja, selv ikke over to dager. Geologene definerer bergarter som enhver mineralsk masse dan­ net på naturlig måte. Under denne definisjonen kan også løse mas­ ser som sand og leire betraktes som bergarter, men det er mest naturlig å begrense dem til de faste massene som vanligvis består av flere sammenføyde eller sementerte mineraler.

Magma - smeltet stein Magma er smeltet steinmasse som finnes i deler av Jordens øvre mantel og lavere skorpe. Siden dette materialet er det som bryter til overflaten i vulkanene og størkner til vulkanske eruptivbergarter, er det fristende å oppfatte magmaet som det flytende motstykket til de vulkanske bergartene. Men slik er det ikke fordi magmaet gjennomgår en rekke forandringer i sammensetningen idet det avkjøles til en fast bergart. Selv om magmaene er smeltet, er få helt flytende. For det første kan de inneholde opptil 14% oppløste gasser, f.eks. vanndamp og karbondioksid. Mange inneholder også faste stoffer. Magma er nemlig ikke en ren substans med ett bestemt smeltepunkt, men en blanding av silikater og oksider med forskjellige smeltepunkter som ikke vil være helt flytende før temperaturen overstiger det høyeste smeltepunk­ tet. Magma er sammensatte blandinger av faste, flytende og gassformige stoffer og har forskjellig sammensetning, temperatur og bevegelighet. To hovedtyper- basaltisk... Basaltisk magma er dannet ved delvis oppsmelting av peridotitten som utgjør astenosfæren. Det beste eksemplet er magma som stiger opp ved havbunnsryggene, hvor det danner ny oseanisk jordskorpe. Materialet fra astenosfæren som allerede er delvis smeltet, begynner å stige under havbunnsryggene, og på veien opp smeltes det ytterligere på grunn av trykkreduksjonen. De første mineralene som smelter (dvs. de som har lavest smeltepunkt), er de som inngår i basalt. Og da basaltisk magma er lettere enn peridotitten som det er smeltet ut fra, vil det stige raskere og lettere. Basaltiske magma kan inneholde omkring 50% silisiumdioksid (SiO^ og ha en temperatur på 900-1200 grader celsius.

... og granittisk Granittisk magma danner seg derimot i områder med platekollisjoner. Under fjellkjedene dannes de ved kontinent-kollisjoner og i subduksjonssonene ved kollisjonsgrensene hvor havbunnsplater støter sammen med kontinenter. Her begynner øvre del av platen å smelte idet den beveger seg nedover mot Jordens indre. Noe av magmaet stiger til overflaten, hvor det fører til vulkansk aktivitet. En del av det rekker aldri helt opp, men avkjøles Inne i jordskorpen, hvor det danner granittiske masser. Den magmatiske aktiviteten i subduksjonssonene er mer kompleks enn ved havryggene og er ennå ikke helt forstått. Ikke desto mindre er det klart at granittiske magma er rikere på SiO2 (60-70%) og har lavere temperatur (under 800 grader celcius) enn basaltmagma. Det er grunnene til at granittiske magma er mye mindre bevegelige enn basaltiske. •< Jordskorpen er sammensatt av bergarter - aggregater av mineraler. De langsomme prosessene i bergartdannelsen er vanskelig å registrere, som for eksempel størkning av en smelte i dypet, sammenpakning av en sedimentmasse eller omdannin­ gen ved høye trykk dypt inne i en fjellkjede. Enkelte eruptivbergarter eller størkningsbergarter dannes imidlertid på minutter i løpet av vulkanske utbrudd.

Eruptive bergarter 100

80

Kalifeltspat

60

Granitt Med lett synlige krystallkorn bestående av kalifeltspat (mikroklin, ortoklas), plagioklas (natrium-kalsiumfeltspat) og kvarts, med mindre mengder mørke mineraler som biotitt (svart glimmer) og amfibol. F grå, vanligvis lyserød mellom avhengig av f alifeltspat er minerale lyser og plagioklas hvit, s kvartsen er klar lysegrå.

40

Ryolitt Med synlige mineralk kke til gjeme men dannet som lava på overflaten. Ikke så vanlig, da granittiske magma er seigtflytende og sjelden flyter utover som hurtigstørknende rgger den opp ' lava. domer, som sakte avkjøles.

Å De eruptive bergartene kan klassifiseres både etter sin struktur - grovkornet eller finkornet - og etter sin mineralsammensetning. De fleste av dem inneholder vekslende mengde av vanlige mineraler som kalifeltspat, plagioklas, kvarts, amfibol, pyroksen og, i enkelte tilfelle, olivin. Forholdet mellom de forskjelli­ ge mineralene kan plottes på et skjema som det som er vist ovenfor, og en bestemt bergarts sammensetning kan deretter defineres ved hvor den plasserer seg langs den horisontale aksen på skjemaet. Granitt og ryolitt vil for eksempel kunne inneholde omkring 40% kalifeltspat, 28% kvarts, 20% plagioklas og noe biotitt og amfibol. Gabbro og basalt vil imidlertid ofte ha en sammensetning hovedsakelig av pyroksen og plagioklas sammen med mindre mengder olivin og amfibol.

Eruptivbergarter Eruptivbergartene har sjelden samme sammenset­ ning som det materialet de oppsto fra. Siden utgangsmaterialet var blandinger av silikater og oksider med ulike smeltepunkter, ville en tempera­ turstigning føre til at enkelte bestanddeler begynte å smelte før de andre. Magmaet, som etter hvert begynte å stige mot jordoverflaten, ville derved få en helt annen sammensetning enn utgangsmaterialet. Sammensetningen av dette magmaet vil være avhengig av temperaturen som det forlater opphavet sitt ved. Ytterligere forandringer i sammensetningen kan finne sted idet magmaet avkjøles igjen. Når tempe­ raturen faller, vil bestanddelene med de høyeste smeltepunktene krystallisere ut først. Noe av den gjenværende smeiten vil kanskje unnvike før kry­ stallisasjonen er fullført. De mineralene som krystal­ liserer ut først, kan endog reagere med den gjen­ værende smeiten og danne helt nye mineraler. Av dette følger at en bestemt type magma kan gi eruptivbergarter med vidt forskjellig sammenset­

Plagioklas

Biotitt

Amfibol

ning. I tillegg kan magmaene ha hatt meget fors­ kjellig sammensetning til å begynne med, så antallet mulige eruptivbergarter kan bli enormt. Endelig kan eruptivbergarter med samme sammen­ setning få helt forskjellig struktur, avhengig av hvordan de ble avkjølt. De fem hovedstrukturene hos eruptivbergartene Med struktur mener vi størrelse, form og karakteris­ tisk fordeling av bestanddelene i en bergart. En bergart med glassaktig struktur har ingen krystal­ linske korn, for magmaet ble avkjølt så fort at det ikke ble tid til å danne krystaller. Atomene, som nesten var vilkårlig orientert i magmaet, ble «frosset fast» i samme stilling i den endelige bergarten. Glassaktig struktur dannes f.eks. i en lavaoverflate som avkjøles og størkner raskt under vann og i små vulkanske fragmenter som slynges ut i den mye kjøligere atmosfæren. Et magma som avkjøles noe langsommere, gir bergarter med finkornet (afanittisk) struktur. Her har det vært nok tid for krystallene til å danne seg, men de er svært

Peridotitt Med synlige mineralkom består nesten bare av olivin og pyroksen. Sjelden i jord­ skorpen, men antas å være hovedbestanddelen i mantelen.

Dioritt Med synlige mineralkorn likner grå granitt, men består hovedsakelig av plagioklas og amfibol sammen med mindre mengder biotitt, kvarts og kalifeltspat.

Andesitt Erflinkornet, vulkansk utgave av dioritt. Finnes ved destruk­ tive platekanter hvor den antas dannet ved delvis smelting i subduksjonssoner. Navnet skriver seg fra Andes­ fjellene hvor denne typen er alminnelig. ...

Gabbro Med synlige mineralkorn -består av pyroksen og kalsiumrik plagioklasfeltspat sammen med mindre mengder olivin og amfibol. De mørke mineralene gir den en svart til mørkegrønn farge. Opptrer i enkelte større massiver på landområdene, men er sann­ synligvis hovedbestanddelen i det nedre laget av havbunnsskorpen og kanskje også den kontinentale jordskorpen.

Pyroksen

Basalt Finkornet, ekstrusivt (vulkansk) motstykke til gabbro. Den mest alminnelige vulkanske bergarten som dannes på havbunnen og i de fleste lavastrømmene.

små og kan kanskje bare ses under mikroskopet. Magma som avkjøles enda langsommere, gir en bergart med en struktur hvor mineralkornene danner lett synlige krystaller. En slik fanerittisk eller tydelig krystallinsk struktur er karakteristisk for store intrusivmasser - bergarter som er blitt avkjølt meget langsomt, dypt under overflaten. Derimot er afanittiske strukturer (tette, finkornete) karakteristiske for eruptivbergarter i overflaten (dagbergarter, ekstrusiver) som kom i kontakt med atmosfæren og derfor ble avkjølt langt raskere. Ved både de finkornete, tette (afanittiske) bergartene og de med klart synlige krystalIkorn (fanerittiske) er kornene omtrent like store innen én og samme prøve. Det betyr at avkjølingen fant sted på en ensartet måte for alle mineralene. Men i noen bergarter finnes det to forskjellige størrelser på mineralkornene - store korn som kalles fenokrystaller og små korn som utgjør en grunnmasse. Strukturen her kalles porfyrittisk og bergartene det gjelder, porfyrer (lyse) eller porfyritter (mørke). En porfyrittisk struktur viser at avkjølingen foregikk i

to stadier - først langsom avkjøling, muligens intruslv, da fenokrystallene ble dannet, deretter mye raskere avkjøling, kanskje ekstrusiv, da den omgivende grunnmassen ble dannet. Den femte gruppen strukturer finnes i de pyroklastlske bergartene utslynget fra vulkaner. De har ikke en homogen struktur, men består av fragmenter som ofte er brutt i stykker og deformert. De har dannet faste bergarter idet frag­ mentene enten ble sveiset sammen mens de var varme eller sementert etter at de var blitt kalde. Strukturen er viktig, for den sier noe om bergar­ tenes avkjøling. Den er derfor nødvendig ved klas­ sifikasjonen av eruptivbergartene. Strukturen er i seg selv ikke tilstrekkelig, fordi en bergart med en bestemt sammensetning kan ha flere forskjellige strukturer, avhengig av forholdene den ble dannet under. En fullstendig klassifikasjon må også om­ fatte mineralsammensetnlngen. Ved å bruke både struktur og sammensetning har geologene satt opp et dobbelt klassifikasjonssystem som viser forholdene mellom de viktigste eruptivbergartene.

Olivin

20 Bergartene er ikke permanente trekk ved Jordens overflate

Bergartenes kretsløp Eruptive bergarter (eller størkningsbergarter) dannes når magma fra det indre av Jorden kommer opp, avkjøles og hardner. Magma sprutes ut gjennom spalter og under vulkanutbrudd, hvor det leg­ ger seg over jordoverflaten og danner ekstrusive bergarter som for eksempel basalt og andesitt. Ikke før er slike ekstrusive bergarter oppstått, før de tar til å forvitre under påvirkningen av regn, is, oppløste stoffer og planter. De brytes ned i stadig mindre og mindre bruddstykker. Noen magma rekker aldri opp til overflaten, men beveger seg bare et stykke gjennom jordskorpen, der de størkner som intrusive dypbergarter som f.eks. granitt og gabbro. Så lenge de er under overflaten, kan ikke bergartene utsettes for forvitring, skjønt de kan forandres kjemisk p.g.a. væsker som siver ned i undergrunnen. Men dersom de overliggende bergartene eroderes bort - noe som ofte skjer -er intrusive dypbergarter ikke mindre utsatt for erosjon enn de ekstrusive og begynner da også å brytes ned ved erosjonen. Resultatet av forvitringen av eruptivbergartene er sedimentære partikler som ofte transporteres av elver eller strømmer og til slutt avleires i havene. Her blir de begravd av nye sedimentlag, gradvis sammenpresset, sementert og forsteinet til harde, sedimentære bergarter som f.eks. sandstein og leirskifer. En del av de sedimen­ tære bergartene vil bli særlig dypt begravet, og ved intens varme og trykk vil de bli forvandlet til en tredje gruppe av bergarter, nemlig de metamorfe, også kalt omdanningsbergarter, som f.eks. fyllitt og glimmerskifer. Dersom de nå utsettes for enda høyere temperatur og trykk, kan de godt smelte for deretter å bli til mag­ ma, som igjen kan danne nye vulkanske bergarter. Det som startet som en eruptivbergart ender på denne måten som vulkansk bergart etter først å ha gjennomgått to forskjellige stadier underveis. Det er forandringen fra vulkansk til sedimentær til metamorf og til vulkansk bergart som vi betegner som bergartenes kretsløp. Men ikke alt bergmaterialet gjennomgår et slikt fullstendig krets­ løp. Eruptivbergarter kan bli begravet og metamorfosert uten å gå gjennom det sedimentære stadiet. Som del av jordskorpen under verdenshavene kan de med eller uten metamorfosestadiet vende tilbake til kildeområdet for de fleste magma, til astenosfæren. Sedimentære og metamorfe bergarter kan (f.eks. når de er foldet opp i fjellkjeder) forvitres direkte til nye sedimentære avleiringer. På den annen side kan noen av de sedimentære og metamorfe bergartene, så vel som de vulkanske, presses sammen i fjellkjeder og bli metamorfosert eller gjentatt metamorfosert under prosessen og først deretter forvitres til sedimenter. Kort sagt finnes det mange forskjellige veier bergartene kan gå. I prinsippet burde bergartskretsløpet kunne finne sted selv om kontinentene, grunnen under verdenshavene og de litosfæriske pla­ tene ikke beveget seg. Men i praksis er det nettopp de globale, tektoniske prosessene som legger forholdene til rette for at kretslø­ pet opprettholdes. Dette var geologene i det 19. århundret ennå ikke klar over. Det er hovedsakelig platekantene, dvs. de svake sonene i jordskorpen, som tillater at magma kan komme opp til overflaten. Videre er de høye fjellkjedene der den største erosjonen finner sted, et resultat av at plater har kollidert med hverandre. I tillegg var det hovedsakelig forflyttingen av vann fra de nye spredningsryggene på havbunnen som gjorde at kontinentene ble oversvømmet nå og da og derfor dekket av sedimentære avleirin­ ger. Kort sagt, hvis det ikke var for den kontinuerlige landhevningen forårsaket av global tektonikk, ville kontinentene på Jorden forlengst ha vært slitt ned til en flate på høyde med havnivået.

Vindtransport

► Bergartene i jordskorpen blir stadig ødelagt og fornyet. Ikke før er en bergart blitt utsatt for elementene overflaten, før den bryt ved forvitring og smulde vaskes bort. Smulderet < løsmassen samler seg i senkningene og blir etter dekket av mer løsmasse og omdannet til en sedimentær bergart. Denne kan senere bli hevet og på nytt utsatt for vær og vind. Alternativt kan bergarten bli ført ned i store dyp, hvor den smelter og størkner igjen til en eruptiv­ bergart. Den kan også bli stuet og presset på en slik måte at mineralsammensetningen forandres og bergarten blir metamorf.

BERGARTENE OG DERES KRETSLØP

21

Metamorfe bergarter Fjellkjede

Noe rettet trykk

Kvartsitt Dannet ved regionalt utbredt metamorfose av sand og sandstein. Der den opprinne­ lige sanden var ren og bare besto av kvartssand, vil kvartsen bare rekrystallisere til en tettpakket mosaikk av korn. Dette blir en hvit sukkerkornet bergart. Dersom det var andre bestanddeler i den opprinnelige bergarten, vil kvartsitten få et stripet eller marmorert utseende. Noen steder, f.eks. i Telemark, finnes bevarte bølgeslagmerker og regndråpeavtrykk.

Leirskifer, fyllittskifer, fyllitt Dannet ved regionalt utbredt, forholdsvis svak metamorfo­ se (omvandling) av leire. Består av meget små korn av glimmer, kloritt og kvarts. Glimmer og kloritt er bladformige mineraler som legger seg parallelt og gir den ka­ rakteristiske kløven som bergarten lett splittes etter. Bergartens opprinnelige lagdeling kan være synlig, men har ikke noe å gjøre med kløven som er bestemt ved retningen av trykket. Det gror godt på slike bergarter. Meget sterkt ikke-rettet trykk

Skifer Dannet ved sterk, regionalt utbredt metamorfose av fin­ kornete bergarter. Mineralsammensetningen avhenger av den opprinnelige bergarts karakter og graden av bergartsomvandling. Høye trykk vil danne mineraler som granat, staurolitt og kyanitt. Bergarten vil være bladformig med flate mineraler liggende parallelt, avhengig av retningen av trykket under omdanningen. I Norge erglimmerskifer, kvartsskifer og grønnskifer viktige bergarter. Meget sterkt rettet trykk

Gneis Dannet ved sterk, regionalt utbredt metamorfose av mange bergarter. En grov til middels kornet bergart med uregelmessige bånd eller slirer, skiftevis anriket på kvarts/feltspat og glimmer. Betegnelsene paragneis og ortogneis brukes om gneiser dannet fra sedimenter og eruptivbergarter. Mange gneiser er så sterkt om­ dannet at det er umulig å si hva de opprinnelig var. I Norge utgjør gneisene de vik­ tigste bergartene i berggrunnen.

Sedimentær bergart

Ikke-rettet trykk

Magmatisk masse

Hornfels Dannet ved lokal varmemetamorfose av bergarter ved kontakten til en eruptivbergart på dypet. Dette er en hard, flintaktig bergart. Mineralene danner en finkornet mosaikk hvor det er vanskelig å se og gjenkjenne de individuelle mineralene. Den består vanligvis av mineraler som andalusitt, cordieritt, plagioklas, pyroksen, kalkrik granat osv, avhengig av sam­ mensetningen av bergarten som ble utsatt for varmepåvirkningen. Vanlig ved Oslo.

Metamorfe bergarter (omdanningsbergarter) Metamorfe bergarter er bergarter som har fått sine strukturer og mineralsammensetninger forandret ved endringer av trykk og/eller temperatur. De utgjør store deler av de veldige kontinentale skjoldområdene og grunnfjellet i de stabile kontinentale plattformene. Når metamorfe bergarter finnes, er de ofte sterkt deformerte. De fleste metamorfe bergartene er dannet i røttene av gamle fjellkjeder ved de intense kreftene som slippes løs, der store plater kolliderer og gir regionalt utbredt bergartsomvandling (regionalmetamorfose). Andre dannes ved varmepåvirkning i forbindelse med magmatiske intrusjoner (kontaktmetamorfose) eller i dype forkastnlngssoner hvor den viktigste påvirkningen kommer fra trykket (dynamisk metamorfose). Ved lav grads metamorfose, behøver ikke de opprinnelige bergartene å bli mer omvandlet enn at de blir tettere sammentrykket. Ved høyere grads meta­ morfose blir karakterer som lagdeling, fossiler, hulrom osv. fullstendig utvisket, og man kan ikke lenger bestemme hva den opprinnelige bergarten var. All metamorfose antas å finne sted ved mer enn 300 grader C. Den mest iøynefallende egenskapen ved mange metamorfe bergarter er den bladaktige eller båndete strukturen, kalt follasjon. Den er oppstått ved at mineralene har rettet seg inn i planet vinkelrett på trykkretningen. I finkornete, lavmetamorfe bergarter er ikke alltid foliasjonen synlig, men fremgår klart av den måten bergarten brytes I stykker på. Det klassiske eksempelet er fyllittskifer, som dannes ved metamorfose av leire og leirskifer. Fyllittskifer splittes lett i tynne plater langs tettliggende Indre kløvflater. Ved mer intense metamorfe forhold blir foliasjo­ nen lettere synlig, idet mlneralkornene langs planene blir grovere. Denne type foliasjon kalles skifrighet, og de dannede middels til grovkornete bergartene er kjent som skifere. Også de kan flekkes i tynne skiver langs kløvplanene. Skifere dannes fra flere typer bergarter, oftest fra leire, leirskifer og fyllitt. Ved høy grads metamorfose kan mineralene skille seg fra hverandre og danne alternerende mørke og lyse lag. Denne type foliasjon er kalt gneissisk lagdeling, og den metamorfe bergarten en gneis. Foliasjonen er her ikke knyttet til opp­ splitting av bergarten, men skyldes lag med for­ skjellig mineralogisk sammensetning. Gneis er ofte dannet fra bergarter som granitt og dioritt, men kan også være dannet fra andre bergarter. Metamorfosen behøver ikke føre til utvikling av foliasjon hvis den opprinnelige bergarten hovedsa­ kelig består av bare ett mineral. Små krystaller vil da kunne vokse og utvikle en grovkornet struktur kjent som granulær eller ufoliert. Eksempler er marmor dannet ved metamorfose av kalkstein, og kvartsitt av sandstein. -4 Metamorfe bergarter kan klassifiseres som termalmetamorfe dersom varme var den viktigste påvirkningen. Hvis både trykk og varme var av stor betydning, vil de kalles regionalmetamorfe Mens den første gruppen har få åpenbare strukturer i seg, har bergartene i den siste ofte folder og skjærplan som avspeiler kreftene de ble utsatt for.

24 Nye sedimentære bergarter dannes av ruinene fra de gamle

◄ ▼ Råmaterialet for de sedi­ mentære bergartene er vanligvis det smulderet som er blitt skilt løs fra eldre berggrunn. Forvitringen utfører dette arbeidet. Noen mineraler er ustabile når de utsettes for vær og vind, vann og is. Da forandres de eller brytes ned. Dette gjør bergarten svakere, og de mer motstandsdyktige bestanddelene faller ut og vaskes vekk med regnet. Granitt (til venstre) er et eksempel. Feltspaten nedbrytes til bløte leirmineraler, mens kvarts- og glimmerkorn løsner og blir til slutt transportert til havet, hvor de faller til ro som sandavleiringer. Disse kan senere bli til sandsteiner. Kalkspaten, som utgjør nesten hele massen av kalkstein (nedenfor), oppløses i karbonsyren i regnvannet og vaskes bort. Den kan senere felles ut fra oppløsningen et annet sted og danne nye lag av kalkstein.

Forvitring Alle bergarter som blir utsatt for atmosfæren gjennomgår en forvit­ ring som gradvis bryter dem ned til bruddstykker og til slutt til finkornete sedimenter. Dette skjer enten kjemisk eller mekanisk. Kjemisk forvitring foregår hovedsakelig med vann, både rent vann og vann som inneholder oppløste kjemikalier. Mange minera­ ler er delvis oppløselige i vann, skjønt en del er mer oppløselige enn andre. For eksempel er steinsalt eller natriumklorid fullstendig oppløselig og finnes derfor på jordoverflaten bare i svært tørre strøk. Selv om bare få bergarter er fullstendig oppløselige, innehol­ der mange av dem oppløselige bestanddeler som kan fjernes sær­ skilt. Prosessen betegnes som utluting. Regnvannet er nesten rent, men elvene fører hvert år med seg til havet rundt 4 millioner tonn oppløste stoffer. Selv om ikke alle mineralene i bergartene er oppløselige, kan urent vann øke antallet av dem på grunn av kjemiske reaksjoner. Vann som inneholder oppløst karbondioksid fra luften og plantene, er i virkeligheten en svak syre, en karbonsyre, som reagerer med mange mineraler. Mineraler med mye jern (som for eksempel olivin og pyroksen) er spesielt sårbare for vann som inneholder oppløst oksygen fra atmosfæren. Slike mineraler ruster. Det som skjer i denne prosessen er at jernet reagerer med oksygenet og danner det rødbrune jernoksidet, hematitt, eller i enkelte tilfeller det gulak­ tige jernhydroksidet, limonitt. Mekanisk forvitring omfatter nedbrytning av bergartene ved rene fysiske prosesser som vanligvis går ut på at bergartene angripes langs naturlige svakhetssoner. Hovedmekanismene er fryse-tineprossene med is, rotveksten til planter og avskallingen av lag når trykket av overliggende masser tas bort. Da blir det utvidelse og brudd. Det mest iøynefallende resultatet av tidlige stadier av meka­ nisk forvitring er steinurer, langs foten av bergskrentene.

BERGARTENE OG DERES KRETSLØP

▲ ▼ Fysiske så vel som kjemiske krefter spiller hver sin rolle ved dannelsen av sedimentært materiale. I tørre strøk, for eksempel i ørkener (ovenfor), vil fine sandpartikler som er fanget inn av vinden, sandblåse bergveggen og slite den ned. På steder hvor det er stor variasjon mellom dag- og natt-temperaturene, vil de stadige utvidelsene og sammentrekningene av berget svekke det (nedenfor). Disse prosessene arbeider sjelden alene, men en kombinasjon av fysiske og kjemiske effekter går sammen om å redusere et berg til smulder og støv som senere er med på å danne nye bergarter.

25

Ett forvitringsforløp er mer omstridt. Der temperaturen varierer mye mellom dag og natt (mer enn 30 grader C), skulle man tro at den raske vekslingen mellom bergutvidelse og sammentrekning burde føre til at bergartene stykket seg opp til fragmenter. Men selv nylige forsøk på å etterligne en slik temperatureffekt har mis­ lykkes. I ørkenene viser imidlertid småstein tegn på termal nedbryt­ ning fra større stykker. Forvitring, enten det nå er kjemisk eller mekanisk, utgjør første stadium i erosjonsprosessen. Topografisk høytliggende områder blir gradvis slipt ned, mens de lavtliggende områdene blir oppfylt med sedimenter dannet under forvitringsprosessen. Erosjon omfatter ik­ ke bare forvitringen, men også transporten av det forvitrete materi­ alet. I løpet av transporten kan forvitringen fortsette. For eksempel vil fragmenter som havner i en elv og blir ført bort med vann, bli slipt mot andre fragmenter og på den måten males opp til enda mindre partikler. Steinblokker som isbreene fører med seg, vil på samme måte bli slipt mot det harde bergunderlaget. Erosjon og forvitring går sammen om å oppnå det endelige resultatet, nemlig ørsmå sedimentære partikler. Hastigheten som berggrunnen forvit­ res med, avhenger av flere faktorer, bl.a. bergartstype, klima og høyde over havet. Fordi mekanisk forvitring hovedsakelig skjer i sprekker, forvitrer sterkt oppsprukne bergarter raskest. På samme måte vil bergarter med en stor del oppløselige mineraler forvitre raskt. Klimaet spiller her flere viktige roller. Det bestemmer hvor mye vann som er tilgjengelig, og dette innvirker på hastigheten av den kjemiske forvitringen og isens fryse-tine-syklus. For det an­ dre bestemmer klimaet temperaturen. Forvitring skjer raskere i varmt enn i kaldt vær. Temperatursvingningene er også viktige for fryse-tine-prosessen. For det tredje er klimaet avgjørende for vekst og vegetasjonstype. Planter gror i bergsprekkene og utvider dem, og når de råtner, avgir de karbondioksid, som forsurer vannet.

Sedimentære bergartei: Sedimentære bergarter (avleiringsbergarter) Betegnelsen sedimentære bergarter brukes om bergarter som er bygget opp av lag av materiale avleiret ved naturlige prosesser. Disse prosessene omfatter vanligvis strømmer som for eksempel kan gi avleiringer som sand- og mudderbanker. Varme har ikke spilt noen særlig rolle under tilblivelsen. Tre hovedprosesser fører til dannelsen av sedi­ mentære bergarter, og de sedimentære bergartene klassifiseres etter prosessene de ble frembrakt ved. Den første typen er de klastiske sedimentære bergartene. De er sammensatt av bruddstykker av eldre, nedbrutt berggrunn. Bruddstykkene kan være transportert vekk fra stedet hvor de opprin­ nelig hørte hjemme og avleiret annetsteds. I grove, klastiske bergarter, f.eks. konglomerater og breksjer, er stykkene av den opprinnelige bergarten tydelige. Men det er mer vanlig at sedimentet bare består av restene etter de opprin­ nelige mineralkornene i den bergarten de lå i tidligere. Et eksempel på dette er sandstein. Også den kjemiske sammensetningen av de opprinnelige mineralene kan bli forandret under prosessen. Et eksempel på dette er avleiringen av leire, som for en stor del skriver seg fra feltspaten i den opprinnelige bergarten. Den andre typen er de kjemiske sedimentære bergartene. Materialet i disse bergartene var Ikke slemmet opp i strømmende vann, men faktisk oppløst i det. Når dette vannet fordampet i et varmt, grunt hav eller kanskje en ørkensjø eller strandsjø, ble konsentrasjonen av de oppløste stoffene så høy at de ble utfelt fra oppløsningen og dannet et lag på bunnen. Slike avleiringer kalles evaporitter. Steinsalt og forskjellige former for kalkstein ble dannet på denne måten. Betegnel­ sen «kjemisk» er noe misvisende, da kjemikere og fysikere betrakter oppløsning og utfelling av oppløste stoffer som fysiske forandringer heller enn kjemiske prosesser. Den tredje typen sedimentære bergarter er de biogene. De er hovedsakelig sammensatt av restene etter levende organismer. De er vanligvis lett å gjenkjenne ved at de inneholder fossiler av de organismene som gikk sammen om å danne dem. Dette gjelder i høy grad de kalksteinene som består av sammenkittete skalldeler. Noen ganger er de enkelte skallrestene altfor små til å ses med det blotte øye. Dette gjelder f.eks. for kritt. I andre eksempler, som steinkull, vil strukturen av det opp­ rinnelige, levende materialet ikke være gjenkjenne­ lig fordi det er blitt forandret ved dannelsen av bergarten. Alle disse bergartene er ofte lette å kjenne igjen når de er blottlagt. Dette skyldes at de normalt danner tydelige avleiringer. Disse avspeiler den lagdelte naturen av de opprinnelige sedlmentene, samt strømmene og avleiringsprosessene som de ble dannet ved.

Sedimentære miljøer

Kortlivete strand- og ørkensjøer

Steinsalt Kjemisk sedimentær bergart dannet ved at havvannet fordamper og de oppløste stoffene felles ut. Dette skjer vanligvis ved at en havarm lukkes og tørker inn. Bevares en forbindelse med det åpne havet, vil det gi en løpende forsyning av saltvann. Da kan det utfelles meget tykke lag av steinsalt.

Konglomerat Klastisk sedimentær bergart sammensatt av sammenkittete, runde steinstykker. Fore­ komsten av konglomerater kan representere en fossilifisert rullesteinsstrand og ligger ofte over en gammel landoverflate. Sammensetningen varierer med berggrunnen som ga materiale til rullesteinene.

Strand med rullestein

Hav

Dypt havbasseng

► De tre typene sedimentære bergarter er de klastiske, kjemiske og biogene. Den første typen dannes av bruddstykker og partikler som er løsnet fra eldre berggrunn. Den andre typen dannes av stoffer som blir utfelt fra det vannet som de var oppløst i. Den tredje typen blir frembrakt av de harde delene som blir tilbake etter levende organismer.

Sedimentær breksje Grovkornet klastisk sedimen­ tær bergart, som konglomerat, men sammensatt av uregel­ messige, skarpkantete fragmenter. Dannet etter sam­ menbrudd av eldre berggrunn eller erosjon. Kan represente­ re en forsteinet ur, grus- og blokkvifte eller en sammenstyrtet grotte. Eks.: Devonavleiringen på Vestlandet. Ørkensandstein Middelskornet klastisk sandstein dannet av herdnet ørkensand. Mineralkornene er ofte velrundete og jevnstore. Gul eller rødlig i fargen på grunn av jernoksidet som ør­ kenklimaet fremkaller. Eks.: Brumundalssandsteinen.

Elvesandstein Klastisk sedimentær bergart dannet av sand avleiret på elvebunn, på sandbanker og i delta. Den mangler den røde jernfargingen ørkensandsteinen har. Derimot har den oftest flere ulike strukturer som viser at den er avleiret av strømmende vann. Den er ofte lagdelt med leirskifer eller skifer og konglomerat.

Skjell-kalkstein Biogen sedimentær bergart dannet av skjell fra organismer som levde i havet og som senere hopet seg opp på bunnen. Skjellene eller skallene kan være av en ensartet type, brutt i stykker og sementert sammen med anorganisk kalkspat.

Leirskifer Finkornet klastisk sedimentær bergart som er dannet av herdnet mudder. Kan stamme fra elvesystemer eller fra dyphavet. Inneholder ofte mye organisk materiale og fossiler. Leirskifer spalter seg lett langs avleiringsflatene.

28

Fra avleiring til sedimentær bergart Et sediment eller en avleiring er ikke noen fast sedimentær bergart. De løse avleiringene omfatter grus, sand, silt og leire eller mudder, mens de faste sedimentære bergartene oppstått av slikt materiale, er henholdsvis konglomerat, sandstein, siltstein og leirskifer. For å komme fra den ene gruppen til den andre, kreves forandringer. Den første prosessen som kommer i gang er sammenpressing. Når en avleiring er oppstått, f.eks. som en sandbanke eller et lag av leiraktig mudder på havbunnen, er det neppe det siste, fordi mer materiale stadig legges oppå. Slik fortsetter det helt til sedi­ mentasjonen er fullført. Etter hvert vil vekten av de øvre lagene presse de nederste sammen. Lagene på bunnen komprimeres, luf­ ten og vannet mellom de enkelte partiklene presses ut, og partikle­ ne trykkes og presses helt til de blir flate og kantene går delvis inn i hverandre. Sammenpressingen kan forsterkes av jordskorpebevegelser. Ved dem kan lagene foldes, forkastes og deformeres på mange forskjellige måter. Den neste prosessen er sementeringen. Grunnvannet som siver gjennom de åpningene som ennå måtte finnes i avleiringen, avgir mineraler fra stoffet som det fører med seg i oppløst tilstand. Det mest vanlige mineralet i denne sammenhengen er kalkspat. Det setter seg som små krystaller på hvert lite sedimentkorn og binder hele avleiringen sammen til en hard masse. Det er det samme som skjer når en betongblokk støpes av sand, grus og sement og blir et sterkt og varig bygningsmateriale. Det har faktisk hendt at av­ rundete betongfragmenter som er funnet langs strendene, er blitt forvekslet med konglomerater selv av erfarne geologer. Det forekommer at de individuelle mineralkornene krystalliserer om eller forandrer kjemisk sammensetning - kalsium i kalkspat kan f.eks. erstattes av magnesium og danne dolomitt. Mineralene i kalkmudderavleiringer kan atskilles og danne vekslende lag av kalkstein og leirskifer. Hele prosessen med dannelse av sedimentær bergart fra et sediment, betegnes som litifikasjon eller diagenese. ◄ A Et sediment blir ikke noen sedimentær bergart før det er herdnet eller konsoli­ dert. Sanden i forgrunnen (til venstre) vil f.eks. ikke bli en sandstein som den i bakgrunnen før den er blitt fast og sammenhengende. To prosesser spiller inn her (ovenfor). Sedimentet presses sammen (1) og partiklene støter sammen mens meste­ parten av porerommet blir borte. Deretter blir mineraler som kalkspat utfelt (2) fra gjennomsivende grunnvann i det som ennå er tilbake av porerommene. Dette sementerer sedimentpartiklene sammen til en fast masse.

Forkastning og foldning Deformasjon av jordskorpen - brekking og bøying av lagene... Foldefjell - det sammenkrøllete resultat av intense geologisketrykk... PERSPEKTIV... Forkastning og forkastningstyper... Foldning og foldetyper

Deformasjonen av jordskorpen i form av forkastning og foldning kan finne sted i enhver skala fra centimeter og oppover. Den viktig­ ste deformasjonen konstateres imidlertid i de største fjellkjedene. Ikke alle fjellene er primære deformasjonsstrukturer. For eksempel er deformasjonen minimal i isolerte vulkankjegler og høytliggende områder som er dannet av platåbasalter. Det finnes tre hovedtyper: blokkforkastningsfjell, oppskjøvne fjell og foldefjell. Blokkforkastningsfjell er resultatet av en strekning eller tensjon som frembringer en rekke normalforkastninger. Et av de beste ek­ semplene på blokkforkastningsfjell er Basin and Range-området mellom California og New Mexico. Oppskjøvne fjell er resultatet av en sammenpressing eller kom­ presjon som gjør at deler av jordskorpen løfter seg. Her kan nevnes den sørlige delen av Rocky Mountains og Black Hill i Dakota. Foldefjell, den største og mest sammensatte av alle fjellkjedetypene, er også sammentrykket med foldning, forkastning, metamor­ fose og eruptiv aktivitet. Disse fjellkjedene er oppstått ved kollisjon mellom litosfæriske plater - hav/hav, hav/kontinent eller konti­ nent/ kontinent. Himalaya er et strålende eksempel på en slik fjellrekke som er under utforming, mens Ural er et godt eksempel på en som sluttet å heve seg for lenge siden.

▲ ▼ Geologiske strukturer som folder og forkastninger er viktige for hvordan landskapet ser ut. Erosjonen bidrar imidlertid til det endelige utseendet Den viktigste deformasjonen konstateres imidlertid i de største fjellkjedene. En blokk som synker ned mellom to forkastninger danner en såkalt graben (1). Den kan se ut som en riftdal på overflaten, men erosjon av de høyere områdene og avleiringer i de lavere strøkene jevner ut topografi­ en, slik at landskapstrekkene ser beskjedne ut sammenliknet med dybden i de geologiske trekkene. Det samme er tilfelle med en horst som presses opp mellom to forkastninger og danner blokkfjell (2). Et typisk eksempel fra Oregon vises på bildet under.

30 Folder og forkastninger viser tidligere jordbevegelser og retningen av trykket som dannet dem

Forkastning og forkastningstyper En forkastning er et brudd i jordskorpen der det har skjedd eller skjer forskyvninger. Forkastningsplanet er den flaten som forrykningen skjer langs. Fallet er vinkelen mellom forkastningsplanet og horisontalplanet. En forkastning som er helt vertikal, har for eksempel et fall på 90 grader. Ser man bort fra vertikale forkastninger, finnes bergarter over forkastningsplanet, såkalt heng, og bergarter under, såkalt ligg. Strøket av forkastnin­ gen er horisontalretningen i forkastningsplanet eller retningen der den gir seg til kjenne som et spor i flatt terreng på overflaten. Strøket måles i henhold til vanlige geografiske koordinater, for eksempel øst-vest eller nordøst-sørvest. Med denne terminologien er det mulig å klassifi­ sere forkastninger i forhold til relativforskyvningene mellom de to blokkene. En forkastning hvor bevegelsen er oppover eller nedover langs fallretningen er en «dip-slip» forkastning. Hvis hengblokken beveger seg nedover i forhold til Uggen, er forkastningen en normalforkastning. Hvis hengblokken beveger seg oppover i forhold til Uggen, er forkastningen en reversforkastning eller oppskyvning. De fleste normalforkastninger er steile, med fall på 65-90 grader. Men reversforkastninger har mer varierende fall. Er fallvinkelen mindre enn 45 grader, snakker man om overskyvning. Ved de store overskyvningene I fjellkjeder som Alpene og Himalaya, kan en blokk ha blitt skjøvet mer enn 50 km over en annen. Reversforkastninger og særlig overskyvninger skyldes sammentrykning (kompresjon), mens normalforkastninger har sin årsak i strekning (tensjon). En forkastning hvor bevegelsen er horisontal (dvs. langs strøket), kalles en «strike-slip» forkast­ ning eller sidelengsforkastning. Hvis en observatør på den ene siden av forkastningen ser at den motsatte blokken har beveget seg til høyre, sier han at det dreier seg om en høyrelateral eller dekstral forkastning. Har den motsatte blokken beveget seg til venstre, vil forkastningen være venstre-lateral eller sinistral. Sidelengsforkastninger er vanligvis steile og opptil mange hundre kilometer lange. De fører sjelden til dannelse av reliefforskjeller da de ikke har noen vertikal bevegelse. Derimot vil normalforkastningene ofte føre til endringer i topografien, særlig når de er flere sammen. Ved to parallelle normalforkastninger vil f.eks. blokken mellom dem synke og gi en riftdal eller graben. Et annet sted kan blokken mellom to normalforkastninger stå igjen som et høydeparti, en horst. I naturen vil det selvsagt være alle mulige overganger mellom forkastningstypene. En forkast­ ning som har en bevegelseskomponent både i horisontal og vertikal retning, kalles en skjev for­ kastning. Virkelige forkastninger har ikke helt plane forkastningsplan som danner rettlinjete spor i terrenget. Hadde de det, ville det ha vært vanskeli­ gere for forkastningene å bli «fastlåst» ved friksjonen, og bevegelsen ville ha foregått mindre rykkvis. I praksis har det vist seg at forkastningsplanene vanligvis er ru flater og at sporene i terrenget ofte er uregelmessige.

-4 Hvis den øvre blokken har sklidd nedover forkastnings­ planet, snakker vi om en nor­ malforkastning (1). Har blokken derimot beveget seg oppover, er det en reversfor­ kastning eller oppskyvning (2). Ved sidelengsforkastning (3) har blokkene beveget seg nesten horisontalt i forhold til hverandre. En skjev forkast­ ning (4) har både vertikal og horisontal bevegelse. Horst (5) og graben (6) betyr henholds­ vis senkete eller hevete blokker.

▲ Når man kan se en forkast­ ning i en skrent, er det ofte mulig med ett blikk å fastslå hvilken type det dreier seg om. Dette lille eksemplet på fotografiet ovenfor, som stam­ mer fra Sør-England, er en normalforkastning. De to tynne kalksteinslagene øverst til høyre har beveget seg nesten en meter nedover til venstre. Det er også tydelig at lagene er blitt bøyd opp mot brudd­ flaten. På den måten tilkjenne­ gis den relative retningen de har beveget seg i.

FORKASTNING OG FOLDNING

31

▲ Folder som buer seg oppover, kalles antiklinaler mens de som kurver seg nedover, kalles synklinaler. De finnes sjelden enkeltvis, men danner vanligvis kontinuerlige sekvenser, som her i Wales.

▲ Folder opptrer når sammentrykte lag bøyer seg istedenfor å brekke. Akseplanet er den tenkte flaten som går gjennom «hengsellinjen» i hvert av flere etterfølgende lag. Et vertikalt akseplan gir en symmetrisk fold (1), et hellende gir en bikket fold (2). I en overbikket fold (3) heller begge flankene samme vei. En fold som er puffet så langt over at begge flankene er nesten horisonta­ le, kalles en liggende fold (4).

◄ Chevron-folder har spissvinklete buktninger, vanligvis mellom lag som er mindre deformert.

Foldning og foldetyper En fold er en bøy eller bue dannet ved sammen­ trykning av lagene i jordskorpen. De to sidene av en fold kalles flankene (eller lemmene), og vinkelen mellom dem er flankevinkelen. Planet som halverer flankevinkelen er kjent som akseplanet, og linjen der akseplanet skjærer en foldet flate, kalles foldeaksen. Aksen er vanligvis vinkelrett på retningen for trykket som forårsaket foldningen. Hvis akspn ikke er horisontal, sies folden å dykke eller stupe. Dykk- eller stupningsvinkelen er vinkelen mellom foldeaksen og horisontalplanet. Er lagene i folden bøyd oppover, kalles strukturen en «antiklinal». Buer lagene seg nedover, er strukturen en «synklinal». I en symmetrisk eller opprett fold heller begge flankene hver sin vei med samme

vinkel, og akseplanet er vertikalt. Heller derimot flankene med ulike vinkler, vil akseplanet ikke være vertikalt. Da heter det at folden er asymmetrisk eller bikket. En asymmetrisk fold kan sogar være overbikket slik at begge flankene heller i samme retning, men med forskjellig vinkel. Og er en fold bikket så sterkt over at akseplanet er nesten hori­ sontalt, kalles den liggende. Rettlinjete folder fortsetter ikke uendelig, men dør ut i begge retningene. Ikke alle folder er lineære. En «dome» er en svak oppbulning av lagene eller en antiklinal fold hvor aksen heller i alle retninger fra et punkt. I dens synklinale motstykke, «bassenget» heller lagene radialt innover mot et punkt. Domer og bassenger kan ha dlametre på flere hundre kilometer.

32

Foldefjell - de tre måtene fjell bygges på Når to havbunnsplater støter sammen, skubbes den svakeste inn under den sterkeste. Oversiden av den underliggende platen smel­ ter delvis, noe som resulterer i magma som stiger opp og danner vulkaner på overflaten. Gradvis bygger det seg opp fra havbunnen en bue av øyer. Etter som tiden går vokser denne på grunn av gjentatt vulkansk aktivitet. Erosjon begynner å gi avleiringer - sedimenter. Ytterligere sedimenter blir skrapet av den underliggende litosfæreplaten. Sluttresultatet er en moden øybue, dvs. en kjede av øyer med vulkaner og omdannete sedimenter. Som et eksempel kan nevnes Aleuterbuen som ligger nord i Stillehavet. På tross av at øyene i buen er omgitt av hav, befinner de seg vanligvis i nærheten av et kontinent og er bare atskilt fra det ved smale bassenger bak øybuen. Enkelte ganger er subduksjonssonen, øybuevulkanismen og kontinentkanten svært nær hverandre. Til­ standen er mer sammensatt enn i en øybue, til dels fordi det her finnes mye ekstra materiale i form av både kontinentalskorpe og sedimenter som er blitt nedbrutt på kontinentalsokkelen. Resultatet er en komplisert fjellkjede som er foldet, forkastet, metamorfosert og intrudert under vulkansk virksomhet. Det mest kjente eksemplet er Andesfjellene langs Stillehavssiden av Sør-Amerika. Det siste og mest sammensatte stadiet i prosessen begynner når spredningen av havbunnsplaten tvinger et annet kontinent inn i subduksjonssonen. Ettersom ingen av kontinentene kan bli trykket dypt ned langs subduksjonssonen, må ett av dem bli presset oppå det andre. Kanskje det beste eksemplet her er den måten India fremdeles blir presset tett inn i det asiatiske fastlandet på, som et resultat av spredningen i Det indiske hav. Det resulterer i opp­ byggingen av Himalaya-fjellene. ekstreme utviklinger av den liggende foldetypen. Vedvarende trykk i én retning folder lagene og bikker dem over. Ved fortsatt press skubbes den øvre foldeflanken over den nedre, og rives løs langs et nesten flatt forkastningsplan. Dette fører imidlertid ikke til jevnt rundete former på jordoverflaten fordi erosjonen på hvert trinn i prosessen angriper de høyere­ liggende delene av strukturen.

◄ En foldefjellkjede som Rocky Mountains har en slik masse av folder at det er nesten umulig å arbeide seg frem til begivenhetsrekken som førte til dannelsen av dem. Lagene er foldet, og foldene er selv foldet og foldet på nytt igjen. Dermed er disse foldefjellene blitt noen av de mest sammensatte geologiske trekkene som man finner på Jorden.

Sedimentære miljøer Erosjon og avleiring... Ørkener - der tørre sedimenter legger seg... Elver - aktive sedimenttransportører... Kystlinjer og delta - havranden... Rev - bergarter oppstått av livsformer... Havsedimenter - leire og slam... PERSPEKTIV... Utbredelsen av sedimentene... Tidlige teoretikere... Det store barriererevet... Forklaringer... Boringer på store havdyp

Jordens overflate bærer preg av et konstant vekslende mønster for nedbrytning og avleiring av materiale. Sedimenter oppstår på jord­ overflaten som et resultat av nedbrytning og forvitring av eldre bergarter. Nedbrytningsproduktene blir transportert av vind, vann og tyngdekraft og blir til slutt avleiret. Disse materialene kalles med en fellesbetegnelse «klastiske sedi­ menter». Det betegner nettopp at de er oppstykket eller oppbrutt fra eldre berggrunn. Til sedimentene hører også kjemiske avleirin­ ger fra innsjøer og havvann så vel som skallrester eller skjelettrester etter døde organismer. Erosjonsprosessene overfører hele tiden materiale fra landjorden til havet. Hastigheten for nedbrytningen veksler imidlertid etter hvor på jordoverflaten den foregår. I tropiske strøk med intens kjemisk forvitring, foregår for eksempel erosjonsprosessen raskt, mens den er relativt langsom i tempererte og kalde regioner. Meng­ den av materiale som nedbrytes på land, representerer en sammen­ satt funksjon av nedbøren, topografien og vegetasjonen på stedet.

Utbredelsen av sedimentene De globale avleiringsmønstrene kan sammenliknes med mengden av det materialet som ender i havet. Det er imidlertid klart at en betraktelig del av sedimentene aldri når frem til sjøen. Det er anslått at 33 prosent av sedimentmaterialet som Yangtsekiang i China fører med seg, avleires i elvedalen og at ytterligere 43 prosent avleires i deltaregionen. Det er viktig å huske at bare en liten del av elvesedimentene som fraktes frem til kystene, ender på havbunnen. Utbredelsen av sedimentene avslører enkelte for­ bausende kontraster. Det eurasiatiske området som grenser opp mot polarregionen, utgjør verdens største elvemunningsbasseng p.g.a. de mange, spesielt store elvene her. Området bidrar likevel bare med en forholdsvis liten mengde sedimenter (84 millioner tonn) årlig til Nordishavet. Derimot fører de kinesiske elvene og elvene som kommer fra Himalaya-fjellene, en sedimentmengde med seg som utgjør over 3 milliarder tonn årlig. Elvene mellom Korea og Pakistan, inkludert Mekong, Irrawaddy og Ganges, bidrar altså med omtrent halvparten av sedimenttilførselen til verdenshavene.

▼ Nedbrutt materiale blir hele tiden fraktet fra høylandet og avleiret i lavere strøk og i havene. Størrelsen av elvebassenget er imidlertid ikke noe tilstrekkelig mål for volumet av den sedimentmassen som elven fører med seg. De utstrakte elveslettene i Nord-Asia bidrar med lite sedimenter til Nordishavet, mens elvene som kommer fra Himalaya, hvor berggrunnen nedbrytes raskere, fører med seg atskillig større mengder.

34 Bare en liten del av Jordens ørkenflate består av sand

Å De største sanddynene i de tørre ørkenområdene på Jorden kan ses fra verdens­ rommet I dette Landsat-bildet av Liwa-senkningen i De forente arabiske emirater re­ presenterer riflene kjeder av halvmåneformete dyner av barkhantypen, mens stripene derimot er langstrakte dyner av seiftypen. Den fremhersk­ ende vindretningen er tydeligvis fra øvre venstre hjørne i bildet.

▼ Sanddyner er stadig på vandring fordi de er beveget av vinden. Luftstrømmene blåser individuelle sandkorn langs overflaten. Sandkornene ruller oppover sanddynen i vindretningen for så å rulle ned og samle seg på den beskyttede lesiden. På denne måten beveger sanddynen seg uopphørlig over ørkenen, hele tiden med nedbrytning på den ene siden og oppbygging på den andre.

Vindretning

Bevegelse av sandpartiklene

Ørkenene Ørkenene er spesielt dramatiske trekk på Jordens overflate. De opp­ trer både i arktiske strøk, hvor sedimenter kommer fra breene som sliter ned berggrunnen, og i tropiske strøk hvor det finnes store hav av sand med spredte oaser. Områder med lite nedbør finnes som to diskontinuerlige belter mellom 20 og 30 grader sørlig og nordlig bredde. Det henger sammen med vedvarende atmosfærisk høytrykk. Ørkener forekommer også midt på de store kontinentale landmassene. Sandhavene, eller ergs, som kan være 500 000 kvadratkilometer store, er hovedoppsamlingssteder for vindblåst sand. I de store ergs i Sahara og Arabia bygger vinden opp rygger av vandrende sand. Den største typen er kjent som draas og er overpreget av mindre sanddyner og enda mindre sandrifler. I enkelte ørkener hvor det er mindre sand, f.eks. i Australia, er draas et ukjent begrep. Størsteparten av sanden som farer av sted med vinden, beveger seg i form av små sandrifler. Disse kalles sammenstøtsrifler eller ballistiske rifler fordi sandkornene dunker mot hverandre, og kam­ mene er orientert på tvers av vindretningen. På fuktige sedimentflater dannes en annen type rifler.

SEDIMENTÆRE MILJØER

▲ ► Mindre sandrifler har her lagt seg oppå større dyner i sandrike områder som f.eks. i Algerie. Vekslende vinder gir forskjellige typer sanddyner. Barkhaner (1, 2) er den halvmåneformete typen. Stjerneformete dyner (3) er resultatet av uregelmessige vinder. Seifdyner (4) danner seg parallelt med vindretningen på bar berggrunn.

◄ Ørkensandstein med kryssjikt, karakteristisk for sanddyner, vitner om en fortidsørken. Denne ørkensandsteinen fra permtiden er fra Sørvest-England.

Sandkornene som er i bevegelse, fester seg til sedimentoverflaten i et uregelmessig, tredimensjonalt mønster. Under perioder med sterk vind forekommer det at ørkenen skrapes ned til grunnvannsnivået. Da danner det seg store sletter som er dekket med slike «fastklebingsrifler». Riflene legger seg oppå de større sandryggene som dyner eller draas. Sandryggene beveger seg med forskjellig hastighet; de min­ dre flytter seg raskere enn de større. En draas kan bevege seg med én cm i året, men kan trenge mer enn 10 000 år for i det hele tatt å bygge seg opp. Dyner og draas kan ha forskjellig form, fra langstrakte rygger på tvers av vinden og med steile rasskrenter på lesiden, til halvmåneformet, parabolsk, langstrakt i vindretnin­ gen eller seifformet. Dersom det er én dominerende vindretning, vil disse overflateformene ha karakteristisk, lett gjenkjennelige for­ mer. Der vinden varierer, vil det dannes sammensatte, tredimensjo­ nale dyner og interferensmønstre. I sanddyner og draas fra nyere tid, finner man kryssjikt eller indre diskontinuiteter som viser gam­ le rasskrenter. De stemmer overens med strukturene i avleiringene fra tidligere tider. Den indre strukturen i vindblåste dyner viser de stadig nye posisjonene av rasskrentene.

35

36 Elvene ligger ofte høyere enn elvesletten

▲ En elv som bukter seg (eller meandrerer), forandrer hele tiden lepet sitt på elvesletten. Når vannstanden er høy og elven går over sine bredder, sprer den sedimenter over hele sletten.

▼ Elvevoller som avgrenser et slynget elveløp, bygges opp under oversvømmelser. Flomvannet strømmer saktere her enn i elveleiet, og slam og silt avleires på den måten på flomsletten.

Verdens elver - sedimenttransport og avleiring Elvene ikke bare transporterer sedimenter, de spiller også stor rolle ved avleiring. Elvene varierer enormt i type med klima, topografi og vegetasjon. De kan inndeles grovt i to grupper: én som bukter seg mye og vandrer raskt frem og tilbake over elvesletten, og én som renner rettere og forgrener seg i små vannstrømmer eller fletter som hele tiden skifter leie. Avleiringene fra disse to elvetypene er forskjellige. Hovedsakelig skjer avleiringen i de normale elvekanalene og på slettene, det vil si på de flate moene som oversvøm­ mes når vannstanden er høy. Når sterkt buktete elver svinger seg i meandre, vil de avleire sedimenter, først og fremst sand, på tangene langs innersvingene. Samtidig eroderer de langs yttersvingene. Slik blir en sedimentbanke til, en såkalt innersvingstange («point bar»). Innersvingstangene er hovedavleiringsstedene i sterkt slyngete elver. En slik avleiring kan ha en indre struktur med flater skrånende ned mot den dypere delen av elveløpet. Flatene representerer eldre overflater i innersvingstangen som er blitt bevart gjennom tidene etter som elven har forandret leie. I og med at elvedaler vanligvis synker, vil avleiringene i elveleiet og innersvingstangen bli begravd som avlange linser av henholds­ vis grovere og finere sand under yngre avleiringer. Fordelingen av sandlinsene gir avleiringene en karakteristisk elvearkitektur eller «fluviatil» oppbygning. Nøyaktig tolkning av slike arkitektoniske mønstre i henhold til elveprosesser og bassengutvikling er i dag et viktig emne for sedimentologene. I elver som renner forholdsvis rett, forekommer ikke innersvingstanger. I stedet dannes forskjellige og sammensatte banker i og med at de tallrike elvekanalene deler seg eller løper sammen. Slike flettete elver fører vanligvis ikke med seg store, finkornete sedimentmengder suspendert i vannet, avleiringene utenfor kanalene er tynne og sandbankene er ustabile. Som et resultat «kjemmer» de seg på en måte gjennom elveslettene sine og etterlater seg et lag av sand og grus. Sandbankene er også ustabile. Gamle bergarter som er oppstått på denne måten, viser ofte lave sandtanger som er blitt gjennomskåret av kryssende elvekanaler. Deres tette, inn­ byrdes sammenholdte lag skiller seg vesentlig fra utseendet til av­ leiringene fra sterkt buktete elver. Elveleiemønstrene forandrer seg med tid og sted. I løpet av den siste istiden (senpleistocen), da tykke iskapper dekket store deler av kontinentene og havets overflate lå betydelig lavere enn i dag, trengte Mississippi dypere ned i dalen sin. Etter som isen smeltet og havnivået steg, avleiret elven et lag grovkornete sedimenter fra forholdsvis rette elveløp. Etter som havet fortsatte å stige, førte elven med seg mye større mengder av suspendert materiale og dannet dermed sammenhengende og solide banker. Det buktete elveleiet som vi kjenner fra Missisippi i dag, tok form. ◄ Den uopphørlige avleiringen fra en flettet, forgrenet elv danner et utstrakt, tynt sedimentlag og ikke tykke innersvingstangeavleiringer slik som i en sterkt buktet elv.

► En flettet, forgrenet elv er ganske ulik en buktet elv, da den opptar en hel elveslette til samme tid. Uavbrutt avleiring av sedimenter skaper grunne, midlertidige sandbanker som vannet renner rundt.

SEDIMENTÆRE MILJØER

▲ Strandsand og rullestein transporteres av strømmen langs kysten. Bølger har en til­ bøyelighet til å rulle skjevt innover mot kysten og skylle løsmaterialet skrått oppover. Når en bølge ruller tilbake, ruller materialet rett ned igjen, for å bli vasket opp diagonalt av neste bølge.

4 ► Løsmaterialet som elvene fører med seg, avleires normalt ved elvemunningene. I skjermete havbassenger kan sedimentene samle seg i et delta. Gjennom det baner elven seg vei videre til havet via mange kanaler. Hvordan et delta ser ut, avhenger av hav­ strømmene og tidevannet. Vi har kategoriene fuglefot-delta, (1) som ved Mississippi, bueformet (2), som ved Nilen, tidevannsdelta (3), som ved Mekong og sammensatt delta (4), som ved Niger.

▼ Mange steder er man nødt til å bremse kyststrømmen og holde på løsmaterialet. Det gjøres ved å bygge ut­ stikkere ut i sjøen. Resultatet av dette blir en tagget kyststripe hvor vannet huler sanden ut bak hver utstikker og gjenavleirer den foran den neste utstikkeren.

39

Kystlinjer og delta Verdens kyster er preget av delta som danner seg der hvor elvene munner ut i havet. Sedimenter fra deltaene angripes av havet og blir ført av strøm og bølger langs kysten, og avleiret der som sand­ strender, odder og banker. Hvilken form et delta har, avhenger av mange faktorer, men den viktigste er tidevanns- og bølgekraften i havbassenget som mottar sedimentene. Hvis tidevanns- og bølgeenergien er lav, kan elvelø­ pet, dvs. distribusjonskanalene for sedimentene, trenge seg frem helt ut i havet uten å bli hindret av erosjon. Dette fører til et typisk «fuglefot-mønster» som f.eks. det man har i Mississippi-deltaet i USA. Dersom bølgeenergien er sterk sammenliknet med kreftene i elven og i tidevannet, vil sedimentene som elven fører med seg, bygge seg opp i rygger på deltafronten mens en del vil fordele seg langs stranden som sandstrender og odder. Delta av denne typen, f.eks. Senegal (Vest-Afrika) eller Grijala (Mexicogulfen) er temmelig bueformet og vokser seg svært langsomt utover på grunn av den nedbrytende virkningen av bølgene som slår mot kysten. Delta som påvirkes sterkt av tidevannet, har renner eller tidevannskanaler som skjærer seg dypt ned i kystlinjen. Disse rennene er ofte fullstappet av sedimenter på grunn av tidevannets bevegelser frem og tilbake. Her kommer lange tidevannsrygger frem ved fjære sjø. Ganges-Brahmaputra-deltaet i Bengalbukten er et eksempel. Kystlinjer uten delta kontrolleres også av tidevannet. I områder med liten tidevannsforskjell, dvs. hvor det er mindre enn 2 m for­ skjell mellom flo og fjære, er barriereøyer parallelt med stranden svært vanlig. I områder med midlere tidevannsforskjeller (2-4 m) er øyene ofte oppdelt av renner for tidevannet. I makro-tidevannsområder (forskjell over 4 m) fremtrer mudderbanker og saltmarsker i store estuarier. I Vest-Europa ser man den gradvise over­ gangen fra små tidevannsforskj eller ved den nederlandske kysten med langsgående barriereøyer til makro-tidevannsområdet med tannete strender i Tyskebukten. Når bølgene ruller skrått inn mot kysten, vasker de sanden mot stranden i et sikksakkmønster. Dette fører til drift av sand langs kysten. I prosessen kan sanden fanges opp langs innretninger kon­ struert for å forhindre stranderosjon og tilgrunning av havene. Når bølgene nærmer seg kysten, topper de seg og bryter. De danner brenninger. Langs høyenergi-havkyster med høye bølger, f.eks. i California og i Oregon, tar kysten imot Stillehavs-bølger av full styrke. Utenfor kysten former sanden seg i rifler. Nærmere land danner den store sanddyner. Innenfor brenningssonen oppstår helt flate sandsletter. Kyster som utsettes for svakere bølger, f.eks. Kouchibougiac Bay, New Brunswick, Canada, har derimot velutvik­ lete rev og beskyttete forsenkninger parallalelt med kystlinjen, hvor silt og mudder hoper seg opp. Bølgene begynner å bryte mot revene og gjendannes så før de spiller sine siste krefter mot stranden.

Tidlige sedimentologer Store fremskritt innen sedimentologien To engelskmenn står frem som store bidragsytere innen sedimentologien. Henry Sorby (1826-1908) var banebryteren for moderne analysemetoder av sedimentære bergarter, mens Ralph A. Bagnold (født 1896) bidro til å gjøre avleiringsmekanismene mer forståelige. I hele sitt liv prøvde Sorby å benytte kjente, utprøvde, vitenskapelige metoder. Han målte strømningshastigheten i en liten elv på eiendommen sin i Yorkshire og jevnførte verdiene med formene på sandryggene på elvebunnen. Den første utredningen om sammenhengen mellom sandryggtypene og vannhastigheten kom i en avhandling i 1852, mens en grundigere redegjørel­ se, «On the Structures produced by Currents during the Deposition of Stratified Rocks», kom i 1859. Sorby viste hvordan strukturer som var blitt dannet av strøm, også kalt kryssjiktning, kunne være til hjelp ved rekonstruksjon av tidligere geo­ grafiske forhold. I arbeidet brukte han mikroskop. Dette var noe nytt og markerte begynnelsen på fagområdene krystallografi, metallurgi og marin biologi. Sorby mottok æresbevisninger fra mange vitenskapelige selskaper mens han levde. Det første foredraget han holdt som president i «Geological Society», i 1879, handlet om struktur og opprinnelse av kalkstein. Foredraget skulle vise seg å få stor innflytelse på senere studier av karbonatbergarter. Sorby undersøkte kalkstein i Stor­ britannia og merket seg spesielt forandringen den gjennomgår når den dekkes av nyere avleiringer. Ralph Bagnold er muligens best kjent for boken «The Physics of Blown Sand and Desert Dunes» som kom ut i 1941, like før han selv reiste som soldat til Midt-Østen. Bokens gjennombrudd kom først etter krigen. Bagnold har æren for å ha sam­ menfattet kunnskap og utvikling fra flere normalt uforenlige felter. Undersøkelsene hans satte sedi­ mentologer og ingeniører i stand til å besvare grunnleggende spørsmål bedre. Ørkener kjenneteg­ nes ved svært enkle former med en geometrisk orden som minner mer om krystallstrukturer enn om et hav av sand. ▲ Henry Clifton Sorby var britisk og en pionér blant sedimentologene. Han studerte avleiringsprosessene i nåtidens elver og hav og anvendte deretter de samme prinsippene på sedimentære strukturer fra tidligere geologiske tider.

Strømavleiringer

▼ ► Kryssjiktning i elvesedimenter dannes ved at sanden bygger seg ut i S-formete lag (1). I neste fase nedbrytes overdelen av S-laget og et nytt lag avleirer seg (2). De kurvete, kryssende strukture­ ne kan man se i gamle bergarter (3 og til høyre).

Fremskrittene innen sedimentologien banet vei for nye fagfelter

▲ Saltasjonen, dvs. at partikler spretter langs en overflate når de blir drevet av en strøm, hever kornene bare ca. en meter over bakken hvis den er tørr. Dette betyr kraftig sandblåst nær overflaten og dannelse av hattliknende bergformasjoner i sandholdige, vindblåste områder. -4 Hvilken avleiringsstruktur som dannes av en vannstrøm, avhenger både av styrken av strømmen og størrelsen på partiklene som elven fører med seg. I svake strømmer dannes først regelmessige rifler (1). Blir strømmen kraftigere, bryter riflene sammen og blir til større sanddyner (2). Er strømmen enda raskere, oppstår en plan lagdeling, en såkalt parallelllaminert struktur (3). Med grovere transporterte korn vil det imidlertid dannes sanddyner selv ved stor variasjon i strømhastigheten.

Det var Bagnolds mål å forstå bakgrunnen for denne strukturen. Fremgangsmåten han brukte bygget på eksperimentell fysikk. Han mente at en sandbevegelse som var drevet av en luftstrøm, hovedsakelig var avhengig av overflaten. Sandkorn som løftes opp i en strøm av luft, faller tilbake til bakken langs flate baner og kolliderer med sandkornene der. Den store ameri­ kanske geomorfologen K. K. Gilbert hadde kalt denne typen sandbevegelse i vannstrømmer saltasjon. Bagnold adopterte betegnelsen også for sandbevegelse i luft og fant at bevegelsen var langt mer effektiv i luft. Energien i de nedadgåen­ de sandkornene går dels med til å støte andre korn opp i luften, dels til å opprettholde en langsom bevegelse langs overflaten. Slik var det mulig å forklare riflene i ørkensanden. Senere rettet Bagnold oppmerksomheten mot sandbevegelser under vann og stilte opp en meget anvendt ligning for sedimenttransport.

▲ Bagnolds originale tegning viser her at den høyden en sprettende partikkel rekker ved saltasjon, er helt avhengig av hvilken type flate den støter mot. En grov, steinete flate (øverst) sender sandkor­ nene opp i en større høyde enn en jevn og vannrett flate gjør (nederst).

-4 Ralph Bagnold var fore­ gangsmann bak forskningen omkring saltasjon og liknende fenomener. Arbeidet hans ble i 1941 belønnet med Det britiske imperiums orden.

42 Øyene sør i Stillehavet består av skall og skjeletter av døde havdyr

Rev Mye av kontinentalsokkelen mellom 30 grader sørlig og 30 grader nordlig bredde er et område med høy organisk produktivitet. Det er ikke dekket av klastiske sedimenter fra elvene, men derimot av organisk karbonatmateriale. Det finnes to hovedkategorier av subtropiske karbonatsokler. De «beskyttete lagunesoklene» er inn­ rammet av korallrev, f.eks. ved Bahamas og Det store barriererevet ved Australia. Ytterkanten av sokkelen går her ofte ned til store havdyp. De «åpne soklene», f.eks. ved Yucatan, Vest-Florida og Nord-Australia, heller derimot slakt utover mot kontinentalskråningen og herjes av stormbølger og tidevannsstrømmer. Bahamasplattformen og sokkelen ved Sør-Florida er rester av en tidligere utstrakt og kontinuerlig innrammet kontinentalsokkel. Bahamasplattformen er nå avgrenset hele veien rundt av steile skrenter som går ned til flere tusen meters dyp, mens plattformen selv ligger på grunt vann. Ved kanten av plattformen er det rev og et belte med små, kulerunde kalkkorn, som ligner fiskerogn. Kornene kalles ooider og beveges uavbrutt rundt på havbunnen av bølgene og tidevannsstrømmene, slik at de ofte danner lange, undersjøiske vol­ ler. Disse barrierene eroderes under stormene og avleires på nytt som store, tungeformete flater («spillovers»). Innenfor ligger et roli­ gere område hvor det avleires karbonatslam. På Yucatan-sokkelen i Mexicogulfen finner man ikke den beskyt­ tende randen av barriererev. Kysten har her dynerygger og en skjellstrand som vitner om den store bølgeenergien som påvirker dette området. Dynene og skjellstranden gir ly for små laguner og tett bevokste og sumpete slamflater. Den indre sokkelsiden som vender ut mot havet, domineres av istykkerslåtte skjell, og lenger ute av slam dannet ved et uavbrutt dryss av organiske rester, hvor­ av skallene fra plankton (foraminiferer) er dominerende. De tre hovedtypene av rev som finnes i dag, er kystrev, barriererev og atoller. Kystrevet er direkte knyttet til kystsonen, barriererevet er skilt fra land ved en lagune, og atollene er runde rev på åpent hav.

▲ Koraller trenger spesielle forhold med hensyn til vannklarhet, dybde og temperatur for a kunne leve. I tropiske strøk ligger forholdene rundt øyene godt til rette. Her trives korallene utmerket. Her finnes ikke mange elver som fører med seg sedimenter ut i havet, og kystrevet kan utvikle seg som en sokkel av korallmateriale. Det vokser på grunt vann ut fra kysten av øyene. Levende koraller vokser i disse omgivelsene på et underlag av døde skjeletter fra tidligere generasjoner.

► I et barriererev er revet atskilt fra selve øya av en lagune med grunt vann. Det levende revet danner en ring rundt øya. Innenfor denne ringen eller sirkelen er lagunebunnen dekket med knuste fragmenter av døde korall­ skjeletter. Revet gror vanlig­ vis hurtigere og utvider seg mest nettopp i den retningen som vender mot hoved­ strømmen. Dette kommer av at næringsmaterialet som korallene lever av og er avhengig av, kommer denne veien med strømmen.

▲ Tropiske rev bygges opp av koraller

Det store barriererevet Dette er 2 000 km langt og ligger utenfor østkysten av Australia. De utallige enkeltrevene her består hovedsakelig av korallskjeletter som gir et reisverk som sveises sammen av koralliknende alger og mosdyr (bryozoer). Det er et mangfold av organismer, med 350 arter koraller og 146 arter sjøpinnsvin. I nord er sokkelskrenten steil, og revet er her sammenhengende og rettlinjet, mens det i sør, hvor sokkelskråningen er slakkere, erstattes av spredte ringrev. Her forekommer en tydelig sone­ inndeling. Området utenfor det voksende revet er ganske bart med sand som påvirkes av bølgene. Revskrenten reiser seg med ca. 30 graders vinkel opp til den takkete, hurtigvoksende revfronten. Innenfor ligger en 500 m bred sone med rødalger, som blottlegges ved lavvann, mens det lenger inn mot land er isolerte koraller og korallbassenger, områder med døde koraller og sandflater.

SEDIMENTÆRE MILJØER

▲ ► I en såkalt atoll danner korallrevet en ring uten at det finnes noen øy i midten. Rek­ kefølgen kystrev, barriererev og atoll kan være et resultat av at en øy synker inn. Et rev begynner som kystrev, og etter hvert som øya synker og blir mindre, bygger det seg opp et barriererev som, når øya forsvinner, blir en atoll. Når en vulkansk øy, på grunn av tektonisk aktivitet og platebevegelser, synker og glir bort fra havryggen hvor den ble dannet, kan resultatet bli en atoll.

43

44 Den kontinentale jordskorpen strekker seg langt utover kystlinjen

Havdypets sedimenter Kontinentalsokkelen er markert av dype innskjæringer som tjener som transportruter for sedimenter ned til havdypet. De undersjø­ iske gjelene fører sedimentene ned til avleiringskjegler eller dyphavsvifter. Disse dannes ved at sedimentene på sokkelen og kontinentalskråningen blir skyllet videre nedover med suspensjons- eller turbiditetsstrømmer, dvs. tette oppslemminger av sedimenter og vann i rask bevegelse. I nærheten av toppen av avleiringsviften er det undersjøiske landskapet ujevnt og oppstykket med store ka­ naler. Lenger nede splittes viften opp med flere fordelingskanaler, og ved utløpet av disse danner det seg tunger av sand. Suspensjonsstrømmene avsetter sedimenter hele tiden etter som de beveger seg nedover mot havbunnen. De groveste partiklene blir avsatt øverst på viften, mens silt og leire ender helt nede på dyphavsslettene. Typiske undersjøiske dyphavsvifter finner man i dag for eksempel utenfor kysten av Nord-Amerika. De varierer sterkt i størrelse. Utenfor California forekommer de med radius fra noen få mil helt opp til 300 kilometer. De store sedimentavleiringene som forekommer utenfor de store elvedeltaene, er dypvannskj egler. Sedimentene blir her ført med suspensjonsstrømmer som oppstår som en følge av elveføringen. Dypvannskjeglene ender på de store, flate havslettene, som f.eks. Nord-Atlanteren. Istedenfor å ha en utpreget spiss, har de en bred topp som går gradvis over i kontinentalskråningen. Kanaler strek­ ker seg utover det meste av overflaten på dypvannskjeglene. Men sedimentpartiklene er vanligvis svært finkornete fordi det hovedsa­ kelig er elvenes suspensjonslast som rekker så langt ut. Dypvanns­ kj eglenes overflate kan ha spor og rester av store sedimentmasser som har rauset ut som store skred. Slike masser kan omfatte hun­ drevis av kubikkilometer sedimenter, som f.eks. ved det 350 meter tykke Grand Banks-skredet i 1929. Dypvannskjeglene åpner seg mot dyphavsslettene og kan være hele 3 000 km vide, slik som ved Bengal-kjeglen. ▲ Kanten av kontinentalsok­ kelen er ofte vanskelig å bestemme. Det kommer vanligvis av at store mengder elvesedimenter er veltet utover sokkelen fra elvemunningerne og har spredd seg utover kontinentalskråningen helt ned til dyphavssletten. Bengal-kjeglen utenfor munningen av Ganges er et spesielt godt eksempel nettopp på dette.

▼ Det er velkjent at den konti­ nentale jordskorpen fortsetter utover i havet fra kystlinjen. Den undersjøiske delen av kontinentet, som er dekket av grunt vann og av avleiringer fra land, kaller vi kontinental­ sokkelen. Kontinentalsokkelen heller slakt utover fra de tørre landområdene. Ved kanten eller «eggen» skrår den imidlertid noe brattere nedover bakke og danner kontinental­ skråningen. Denne flater seg deretter ut og går over i en meget flat skråning som kalles, kontinentalstigningen, og er dannet av sedimenter som har hopet seg opp ved foten av kontinentalskrånin­ gen. Herfra flater det seg igjen gradvis ut mot selve dyphavssletten. I virkeligheten er alle disse skråningene som er nevnt her, temmelig slake helninger med bare noen få graders vinkel.

◄ Sedimentene beveger seg nedover kontinentalskråningen i strømmer, såkalte suspen­ sjons- eller turbiditetsstrøm­ mer. En tykk oppslemming av sand og bergartsfragmenter beveger seg nedover masse og samler seg på kontinentstigningen. Turbiditter, berg­ arter sammensatt av uensartete bergartsfragmenter, viser at dette også skjedde i tidligere geologisk tid.

100

200

SEDIMENTÆRE MILJØER 45

Forklaringer på sedimentasjonen Frem til i 40- og i 50-årene trodde man at avleirin­ gene i dyphavet var et resultat av konstant nedfall fra vannmassene ovenfor. Sandsteiner så man som på resultatet av avleiring på grunt vann. Teorien om suspensjons- eller turbiditetsstrømmene endret på disse oppfatningene. Den sveitsiske geografen Frangois Fore! (18411912) erkjente i sitt klassiske verk av 1879 at sedimentladete suspensjoner spredte seg fra Rhonedeltaet som understrømmer på bunnen av Genfersjøen. Førti år senere ble liknende forhold konstatert ved Colorados munning i Lake Mead, USA. Samtidig ble det hevdet at tunge, sedimen tladete understrømmer var ansvarlige for de under­ sjøiske gjelene langs kanten av kontinentalsokke­ len. De første laboratorieforsøkene ble utført av den nederlandske geologen Philip Kuenen (født 1902), og betegnelsen «turbiditetsstrøm» ble benyttet på sedimentladete suspensjonsstrømmer eller oppslemminger. I Kuenens senere forsøk i 1950-årene, ble det lagt vekt på å vise at turbidi­ tetsstrømmene ikke bare eroderte, men også var i stand til å transportere og avleire store sandmengder i dyphavet. Forsøk på å gjenkjenne turbiditetsstrømmenes avleiringer (slike bergarter kalles turbiditter) i sedimentære fortidsavleiringer, var deretter naturlig. Sist i 1950- og i 60-årene økte forskningen omkring gamle turbiditter voldsomt. Det mest kjente eksemplet på en naturlig turbidi­ tetsstrøm finner man i Grand Banks utenfor New­ foundland i Canada. Det tykke sedimentlaget som elven St. Lawrence hadde bygd opp, rauset ut etter et jordskjelv i 1929. Etter jordskjelvet ble fler­ foldige undersjøiske telefonkabler kuttet av - først på grunt og senere på dypere vann - noe som indikerte den nedovergående bevegelsen til et enormt skred som strakte seg over 100 km med en turbiditetsstrøm foran seg. Ved hjelp av de ødelagte kablene kunne man bestemme hastighe­ ten av turbiditetsstrømmen fordi forbindelsene ble brutt etter som strømmen rammet de enkelte kablene. Det viste seg at strømmen hadde en hastighet på opptil 70 km/t. Liknende kabelbrudd har også inntruffet andre steder, f.eks. utenfor kysten av Algerie, og man vet med sikkerhet at turbiditetsstrømmer kan bevege seg inntil 4 000 km før de faller til ro. ◄ ▲ Hastigheten til turbiditetsstrømmen ble målt på en dramatisk måte i 1929 da et undersjøisk jordskjelv utløste et ras av oppslemmet sand og mudder på kontinentalskråningen utenfor Grand Banks i nærheten av Nova Scotia i Canada. Raset førte til at en rekke undersjøiske telefonkabler ble kuttet, og etter som raset gikk nedover kontinentalskåningen, ble stadig dypereliggende kabler ødelagt. Tidspunktet for hvert enkelt kabelbrudd kunne imidlertid fastslås nøyaktig ut fra øyeblikket da telefonfor­ bindelsen ble brutt. Kabler som lå 500 km borte ble ødelagt, og hastigheten på turbiditetsstrømmen ble beregnet til hele 70 kilometer i timen. Strømmer som disse skjærer ofte ut dype gjel på flankene av kontinentalskråningene.

Kontinentalstigning

Dyphavsslette

Havbunnsskorpe ----------- 1------------------------------------------------------------- 1-------------------------------------------------------------- 1___________________________________ _1______ _ _____________________________ 300 400 500

46 Sedimenter fra land når sjelden frem til de store dypene

Å Gamle dyphavssedimenter kan finnes i den geologiske lagrekken. Svart leirskifer fra ordovicium er en gammel havbunnsavleiring med fossile overflateorganismer, for eksempel graptolitter.

▼ Radiolarer er et annet ord for mikroskopiske organismer med kiselskall. Enkelte steder på havbunnen utgjør avleirin­ gene ikke annet enn nettopp kiselslam med utelukkende slike skall.

► Mange avleiringer på havbunnen består av slam dannet av skallene og skjelet­ tene fra bittesmå organismer. I områder hvor alt organisk materiale oppløses, forekommer det en rød leire.

Den endelige sedimentfellen De flate slettene på havbunnen blir endestasjon ikke bare for mate­ riale som eroderes fra landområder og fra undersjøiske høydedrag, men også for restene av de planktoniske organismene som domine­ rer overflatevannet og som synker som et uopphørlig dryss. Den flate dyphavssletten er resultatet av avleiring av sedimenter på en opprinnelig uregelmessig havbunn. Sletten er bare avbrutt av un­ dersjøiske fjell som markerer bruddlinjene i jordskorpen. Havbunnsslettene varierer mye i størrelse, fra de åpne havenes store bunnflater til bunnen i mindre bassenger dannet ved forkastninger. De kan også oppstå der havbunnsplaten synker ned i dypet ved subduksjon. Her får havbunnen form som en dyp og svært avlang grøft. Turbiditetsstrømmene fører finkornete sedimenter til disse dype og fjerntliggende bassengene. Avleiringen på de åpne havene påvirkes ikke av kontinentale landmasser, men kontrolleres av to hovedfaktorer: fruktbarheten i overflatevannet og den såkalte kalkspat-kompensasjonsdybden (KKD). Under denne dybden vil karbo­ nat fra skjell eller skjeletter av marine organismer oppløses. Over denne dybdegrensen (KKD) er kalkslam med mikroorganismer, som f.eks. foraminiferer, fremtredende. Nedenfor KKD bidrar kiselskjeletter fra radiolarer (stråledyr) og diatoméer (kiselalger) til kiselholdig slam. Her finnes også mye rød eller brun leire som stammer fra vulkaner, meteoritter og støv som er blåst fra land. Avleiringer av organisk opprinnelse hoper seg raskt opp på bunnen bare dersom overflatevannet er særlig fruktbart.

SEDIMENTÆRE MILJØER

Strømmene i havdypet, som oppstår ved de polare iskappene og drives frem på grunn av tetthetsforskjellen mellom kaldt og varm­ ere vann, kanaliseres gjennom topografien på havbunnen og sørger for at vannmassene i havene blander seg. I perioder med utjevnet klima har disse dypvannsstrømmene vært svake, noe som har ført til at havet er blitt lagdelt med kaldt og oksygenfattig vann på bunnen. Dette kan, kombinert med økt organisk produktivitet i overflatevannet, ha forårsaket dannelsen og bevaringen av svart skiferleire. I nærheten av havryggene har man funnet knoller som er rike på metaller, spesielt jern og mangan. Man er kommet frem til at de er blitt dannet enten på grunn av væsker som har strømmet opp fra dypet nede i Jorden, eller på grunn av vekselvirkningene mellom havvannet og bergartene på bunnen. Et stykke unna midthavsryggene dekker slike knoller store områ­ der av havbunnssletten, f.eks. i den sørlige delen av Det indiske hav. Knollene finnes på de store flatene på havbunnen som dyphavsstrømmene har feid rene for finkornete sedimenter. Havbassengene blir hele tiden lukket og gjenskapt på grunn av bevegelsene og sammenstøtene av litosfæreplatene. Som et resultat av dette, er det i dag mulig å finne havbunnsavleiringer og havbunnsskorpe skjøvet opp på landjorden. Slike såkalte ofiolitter fo­ rekommer flere steder rundt omkring på kloden. Spesielt grundig studerte eksempler er Troodosmassivet på Kypros og den kaliforni­ ske kystfjellkjeden, Coast Ranges. Dyphavssedimenter forekommer også ofte atskilt fra sitt oseaniske berggrunnsunderlag.

▲ En betydelig del av havbunnen er dekket av et kalkslam som består av kalkspatskjell fra organismer som lever i havet. Orga­ nismene kan f.eks. være flytende havsnegler (pteropoder) eller, som på bildet, mikroskopiske foraminiferer. I noen deler av havdypet medfører høyt trykk og lav temperatur at kalkholdig materiale oppløses fullstendig. Her består bunnavleiringene ho­ vedsakelig av leire eller kisel.

47

48

Boringer på havbunnen Vitenskapelige undersøkeler av verdenshavene med dypboringer ble først foretatt i 1968 som et vågalt amerikansk forsøk under navnet «Deep Sea Drilling Project (DSDP)». Siden 1975 har også Stor­ britannia, Frankrike, Vest-Tyskland, Japan og USSP (til 1982) deltatt i prosjektet. De første ti årene ble det, ved hjelp av boreskipet Glomar Challenger, boret 460 hull. Glomar Challenger er ikke festet til havbunnen under borearbeidet, men flyter fritt på overflaten. Skipet holder seg i posisjon ved hjep av et datastyrt navigasjonssystem og kraftige trykkmotorer. Det vitenskapelige utbyttet av mer enn ti års dyphavsboringer har vært forbløffende og nyttig for nesten alle grener av geologien. For eksempel må Middelhavet for mellom 5 og 12 millioner år siden ha vært nesten uttørket, noe som er betegnet som Den messinske salinitetskrise. Tykke lag av solbakt steinsalt ble funnet i borekjerner flere steder i Mid­ delhavet. Av andre oppdagelser kan nevnes at At­ lanterhavet må ha vokst fra å være flere begrensede, stillestående bassenger til våre dagers kjempestore basseng, at Antarktis har vært iskledd i over 20 millioner år og at iskappen var mye større for omtrent 5 millioner år siden. Selv om man ved Deep Sea Drilling-prosjektet har oppnådd mye, er det bare blitt boret ett hull pr. 800 000 km2 av kloden, og fra kontinentalskråningene og de utrolig dype dyphavsgropene er det bare blitt tatt enkelte prøver. De vitenskapelige re­ sultatene fra den neste fasen av boringen, «Ocean Drilling Program (ODP)», kan utvilsomt bli Ilke over­ raskende og like spennende.

▲ «Glomar Challenger», skipet i dypvannsboreprosjektet, har et 43 m høyt boretårn midtskips. Kilometervis med borerør ligger klare for montering på akterdekket.

▼ Inntil 1982 hadde Glomar Challenger boret nesten 600 hull på havdypet og samtidig tatt svært mange prøver av dyphavssedimenter og av havbunnsskorpen.

▲ Det å bore et hull på 5 km dypt vann fra en båt på hav­ overflaten, er et vanskelig foretak. Båten holdes i posisjon av propeller på siden av skroget. De styres med sa­ tellittnavigasjon mens borestangen føres ned til hullet ved en slags radiostyring.

Utviklingen av jordsmonn Jordbunnen - det ytre laget... Levende organismers innflytelse - nedbrytning av bergarter, fordøyelse og oppblanding... Forsteinet jordsmonn - begravet og bevart... PERSPEKTIV... Jordprofilene... Jordtypene og deres utvikling... Planteveksten... Jordprofiler verden over... Forsteinete beviser

Jordsmonn dannes på overflater hvor løse avleiringer eller harde bergarter påvirkes av en rekke fysiske, kjemiske og biologiske pro­ sesser som er avhengige av atmosfærisk luft og vann. Prosessene i utviklingen er avhengige av hverandre innbyrdes, og de kan finne sted på samme tid. De kjemiske prosessene omfatter hydrolyse (opptak av vann og dannelse av nye sammensetninger med hydro­ gen og oksygen), karbonatisering (dannelse av karbonatmineraler gjennom reaksjon med karbondioksid fra luften) og oksidasjons-/ reduksjonsreaksjoner hvor oksygen blir tilført eller fjernet fra en mineralforbindelse. Enkle mineraler, som for eksempel kalkspat eller kvarts, opplø­ ses ofte helt, mens mange av de mer sammensatte aluminiumsilikat-mineralene derimot bare oppløses delvis og etterlater seg en fast rest. Karbondioksidet som inngår i disse reaksjonene, kommer spesielt fra oksidering av humus, det vil si det organiske stoffet som dannes ved delvis nedbrytning av plantemateriale. Omfanget av og hastigheten ved de fleste kjemiske forvitringsprosessene er avhengig av temperaturen og av hvor raskt de opplø­ selige stoffene fjernes ved gjennomstrømning av grunnvannet (ut­ vasking). Prosessene går raskest i varme, fuktige klima og langsom­ mere eller overhodet ikke under kalde og tørre forhold. De kjemiske forvitringsprosessene er annerledes enn de mekani­ ske eller fysiske hvor bergarts- og mineralpartikler blir gjort mindre, men ikke kjemisk forandret. Mekaniske forvitringsprosesser er van­ lige i arktiske strøk og i ørkener. Det bare og steinete materialet som prosessene resulterer i, blir også regnet som jordsmonn selv om det ikke egner seg for planter å vokse i. ► Jordsmonnet er en sammensatt blanding av friske og forvitrete bergarter og friske og delvis nedbrutte organiske materialer. Jords­ monnet er et produkt av forvit­ ringen av underliggende bergarter, et produkt av om­ formingen av det forvitrete materialet på grunnlag av gjennomsivende vann. Det er også et produkt av de biologiske prosessene som finner sted i det - fra trærnes vekst til meitemarkenes graving. Jordsmonn er det naturlige produktet av alle disse aktivitetene gjennom tusener eller kanskje millioner av år. I sin naturlige form re­ presenterer dette en fin balanse. Siden jorden er grunnlaget for landbruket, har den spesielt stor betydning for sivilisasjonen. Men uforsiktig landbruk kan lett føre til ut­ arming av jorden ved erosjon og til tap av næringsstoffer.

Jordprofiler Et jordprofil (over) er et loddrett snitt fra overflaten gjennom det omdannete materialet ned til den uforandrete berggrunnen eller avleiringene under. Det kan ofte inndeles i flere lag (horisonter) som er parallelle med overflaten, men skjærer tvers gjennom strukturene i berggrunnen som f.eks. en hellende lagdeling. Under det øverste humuslaget kommer muldlaget. Deretter kommer underjorden, som er fattig på organisk materiale, men rikere på mineraler. Med en horisont av stein og løse berg­ stykker atskilles dette fra den faste berggrunnen.

50 1 m2 jordbunn kan inneholde over en milliard forskjellige levende organismer

◄ Primitive alger som for eksempel den røde trentepohlia kan vokse på bart berg og dermed sette i gang en biologisk nedbrytning av det. ◄ ▼ De fleste organismene i jordbunnen er mikroskopiske, som for eksempel bittesmå midd, her sett gjennom et elektronmikroskop. ▼ Skolopendere regnes som jordbunnens små rovdyr. De spiser midd og også små insekter som lever av plante­ materiale.

▼ ► Muldvarpen er et større rovdyr som graver ganger gjennom jordbunnen og eter de meitemarkene den kan komme over.

UTVIKLINGEN AV JORDSMONN

Utviklingen av jordsmonnet Måten jordsmonnet får plantene til å vokse på, har vært gjenstand for interesse og vitenskapelig forskning helt siden romertiden. Bøndene ble tidlig klar over at ved å tilføre jorden gjødsel og deler av døde dyr, f.eks. blod og knuste beinrester, økte avlingene. Likevel trodde man tidligere at jordbunnens funksjon bare besto i å være et fysisk sted for planter å vokse på og å opptre som en «svamp» som holdt på den eneste helt nødvendige substansen for plante­ veksten, nemlig vann. Dette ble tilsynelatende bekreftet av det berømte eksperimentet til Van Helmont (15771644). Han lot et piletreskudd vokse i en beholder med en viss mengde tørr jord som han bare tilførte regnvann. Etter fem år veide treet nesten 34 ganger mer enn det opprinnelige pileskuddet hadde gjort, mens jordmengden var omtrent den samme. Han hadde imidlertid oversett tre prosesser: Atmosfæren ga karbon som karbondiok­ sid, jorden ga små, men nødvendige mengder av grunnstoffer, f.eks. kalium avgitt ved nedbrytning av mineraler, og mikroorganismene i jorden ga nitrogen hentet fra atmosfæren I en form som røttene til piletreet kunne oppta. Praktiske forsøk med dyrkning av avlinger, slik man begynte med i det 19. århundret, da jorden ble tilført møkk og uorganiske gjødselstoffer, viste at nitrogen, fosfor, kalium, magnesium, kalsium og natrium var viktige stoffer i plantenæringen. Senere har også små mengder av svovel, selen, jern, mangan, sink, bor, molybden og kobolt vist seg å være viktige. Men for store mengder, både av disse og andre ikke absolutt nødvendige grunn­ stoffer, kan være giftige for planteveksten.

51

Levende organismers innflytelse Biologiske prosesser er svært viktige for at det skal dannes jords­ monn. De første planteartene som kaster seg over en frisk overflate av stein eller avleiringer, er lav, alger og moser. Hoveddelen av materiale til veksten tas fra luft og vann. Mange planter er i stand til å trekke andre næringselementer direkte ut av mineralene i berg­ artene og omdanne nitrogenet i atmosfæren til protein. Når disse plantene dør, blir restene av dem til næring for stadig større planter - helt opp til trærne. Røttene av større planter gror nedover i de bløte avleiringene eller gjennom sprekker i de harde bergartene. Dette medfører at overflatelagene åpner seg langsomt og at vann, luft og dyr kan trenge ned i dem. Råtnende planterester (humus) kan blande seg med bruddstykker av bergarter og mineraler. Antallet dyr i jordsmonnet overgår dyreantallet i samtlige andre miljøer. De største dyrene som lever der er muldvarper, kaniner og grevlinger. De blander jorden og vender på den ved å grave ganger. De mindre jordbunndyrene er mer jevnt utbredt. Meitemark opptar små partikler i jorden og avsetter dem igjen på overflaten. På den måten kan det gjennom århundrer dannes centimentertykke overflatelag av fin jord. Termitter er sosiale insek­ ter som er vanlige i enkelte typer tropisk jordsmonn. De lever av planterester og bygger seg boliger enten under overflaten eller i form av store termitt-tuer. En rekke mindre dyr, som f.eks. midd og springhaler, skolopendere og tusenbein, utgjør den såkalte mesofaunaen i jordbunnen. På samme måte som meitemark og termit­ ter bidrar de til omdannelsen av blader og annet plantemateriele ved å ete det. De er derfor ikke så vanlige i dyrket jordbunn som i skogbunn og utmark. De enda mindre mikroorganismene i jords­ monnet omfatter forskjellige protozoer, virus, sopp, alger og bakte­ rier. De viktigste er bakteriene. De er ansvarlige for ytterligere ned­ brytning av organiske rester både i aerobe og anaerobe (oksygenholdige og oksygenfrie) jordmiljøer. Soppene bidrar også til å ned­ bryte plantematerialene.

52 Jordsmonnet er avhengig av flere faktorer som klima, bergartstype og topografi

▲ Tykkelsen av jordsmonnet varierer fra sted til sted og avhenger av flere faktorer. Klimaet (1) er viktig. Under varme, fuktige forhold nedbrytes bergartene mer effektivt og gir grunnlag for kraftigere plantevekst enn under kalde, arktiske forhold. Derfor har tropiske strøk tykkere jordsmonn enn polar­ strøkene. Bergartstypen (2) er også viktig. En hard, massiv berg­ art nedbrytes ikke så lett som en bløt, svak, oppsprukket og/ eller lagdelt bergart. Jordsmonn er tynnere i skråninger (3) enn under flate strekninger på grunn av mindre stabilitet og virkningen av jordsig nedover bakke.

Forskjellig jordsmonn De enkelte jordbunnstypene kjennetegnes ved sine forskjellige kjemiske sammensetninger i forhold til bergartene de stammer fra. Forskjellene ligger i at oppløselig materiale er blitt fjernet (utlutet) og at uoppløselige rester har hopet seg opp. Jordsmon­ net som oppstår, må også sammenholdes med vekst- og klimasonene. Vann er nødvendig for alle kjemiske forandringer i jordlagene. Når vannet siver gjennom jorden, vasker det ut overflatelagene eller de øvre horisontene (eluviasjon), og i enkelte typer jordsmonn etterlater vannet leirpartikler i underjorden eller i de nedre horisontene (illuviasjon). Kalsiumkarbonat (kalk) vaskes ut fra de øvre horisonte­ ne av vann som inneholder oppløst karbondioksid. En del av karbonatet utskilles i de nedre horisonte­ ne som små klumper av sekundært karbonat eller i form av et tynt belegg på sprekkeflatene. Det

meste føres imidlertid ut i grunnvannet. Utluting av jern og aluminium skjer i sandige og andre lett gjennomtrengelige jordtyper, såkalte podsoler. De forekommer især i kjølige strøk i skogbunn med nåletrær eller i lyngbevokste heier hvor nedbrytningsproduktene er sure og dermed kan oppløse jern og aluminium. B-horisonter er enten mørkerøde av jernoksidet eller svarte på grunn av at også humus gjenutskilles. Jern og aluminium kan hope seg opp som rester i de øvre jordhorisontene fordi silika og andre grunnstoffer vaskes ut. Det skjer især i tropiske og tempererte strøk og fremkaller rødlig jordsmonn farget av jernet, som laterittjorden i Afrika og India. Jern-lll-oksider reduseres til jern-ll-holdige sam­ mensetninger under anaerobe betingelser. De fremkalles ved vannmetning i jordbunn som er nær grunnvannsspeilet eller i tungt gjennomtrengelig

UTVIKLINGEN AV JORDSMONN

53

Verdens jordtyper Jordsmonn utsatt for leir-illuviasjon (luvisoler)

Jordsmonn med lite forvitret B-horisont (kambisoler), ofte steinete (litosoler) Jordsmonn med tykke, svarte A-horisonter (chernozemer)

Jernrik jordbunn, bl.a. lateritt (ferralsoler) Jordsmonn med sumpete B-horisonter (gleysoler) ofte på alluvium (fluvisoler) Jordsmonn med tykke, brune A-horisonter (kastanozemer, kastanjebrun jord) Jordsmonn med B-horisonter rike på jern og aluminium eller humus (podsoler)

Saltholdig jordsmonn (solonetz og solonchak jord) Torvholdig jordsmonn (histosoler) Vulkansk jordbunn med mørke horisonter med liten tetthet (andosoler) Mørk, leiret jordbunn som slår dype sprekker i tørre perioder (vertisoler)

Ørkenjordbunn med et svært tynt eller manglende humuslag (xerosoler)

jord hvor vannet samler seg nær overflaten. Dette kalles gleyjord eller sumpet jord. Den er enten grå eller spettet i de nederste horisontene.

Jordbunnsforhold og plantevekst En viktig forskjell mellom jordsmonntypene og det materialet de dannes av, er strukturene i dem. Porene og sprekkene i jorden er fylt med luft eller vann, noe som gjør dem mye lettere enn både bergarter og løse avleiringer. Sprekkene er viktige for utvekslingen av gasser med atmosfæren og påvirker også styrken og sta­ biliteten i jorden. Mineralsammensetningen av den opprinnelige bergarten, de pågående jorddannende prosessene og strukturen i jorden påvirker plantenes adgang til vann og næringselementer. For eksempel fore­ trekker de fleste plantene enten basiske, karbonat-

rike jordtyper eller sure, kalkfrie typer. Hvis planter av sistnevnte kategori vokser i karbonatrik jord, får de bleksott, dvs. en misfarging av plantens grønne deler på grunn av galt jernstoffskifte. Oksygenfrie forhold I vannmettet jord er ofte et dårlig utgangspunkt for plantene fordi sulfider og hydrokarboner fremstilt av anaerobe bakterier vil hindre røttene i å gro. Enkelte sporelementer (jern, mangan, bly og nikkel) er også lettere oppløselig under anaerobe forhold og opptas i giftige mengder. Det er viktig å være i stand til å bestemme de forskjellige jordtypene og vurdere hvor egnet de er til spesielle landbruksformål. Dette oppnås ved grundige undersøkelser av hver enkelt jordhorisont, laboratorieanalyser og praktisk erfaring med de forskjellige jordtypenes reaksjoner i ulike klima og forskjellige former for landbruk.

▲ Jordtypene er svært sam­ mensatte. Som for klimaene, har det vært gjort mange forsøk på å klassifisere dem. Klassifiseringen er basert på jordtypenes kjemiske innhold, farge, struktur og andre faktorer, for eksempel innholdet av organisk materiale. Den klassifiseringen som brukes her, er en forenklet utgave av en klassifi­ sering som benyttes av FAO, De forente nasjoners landbruks­ organisasjon, og er fra 1974. Den opprinnelige utgaven har 106 ulike kategorier. Mange av navnene er avledet av russiske ord og uttrykk som lenge har vært anvendt i jordbunnslæren. Russerne begynte tidlig å undersøke jordprofilene og dannelsen av jordartene.

Jordprofiler

Luvisol Leire vaskes ned fra overflatehorisontene og legger seg som et sjikt på steinene og i porene i de nedre lagene. Leirinnholdet hindrer drenering, og de nedre horisontene blir derfor våte. Kambisol Litt forvitring har funnet sted. Det har forandret strukturen i jordsmonnet ned til ca. 25 cm under overflaten ved at kalkspat er blitt fjernet eller ved at leire er blitt tilført.

Gleysol Et sumpjordaktig jordsmonn som ser fuktig og urent ut og som er dannet av løse avleiringer og samtidig vannmettet i de øvre ca. 50 cm. Fargen er som regel blå eller grå med rustne flekker.

Kastanozem Kastanjebrunt jordsmonn hvor overflaten utgjøres av en minst 15 cm tykk, brun horisont. Under denne finner man utfelt karbonat og sulfat, og i noen tilfeller en leirhorisont.

Histosol Torvholdig jordsmonn med en tykk, fuktig overflate rik på organisk materiale. Horisonten er minst 40 cm tykk og har over 20% organisk materiale. Underjorden består hovedsakelig av leire.

Ferralsol Jern- og aluminiummineraler er blitt forandret til sine respektive oksider ned til en dybde på over 30 cm. Dette gir typiske røde eller gule farger. Jordtypen finnes ofte i tropiske regnskoger.

Podsol Sandig jord med en ca. 2,5 cm tykk, hard horisont som ligger dypere enn 12,5 cm under overflaten. Horisonten er kittet sammen med gjenutfelt organisk materiale eller jern- og aluminiumoksider.

Solonetz Saltholdig jordsmonn med en underjordshorisont som er rik på leire og inneholder mye natrium. Søylestrukturer er ofte karakteristisk. Denne type jordbunn forekommer bare i tørre strøk. Chernozem En tykk, svart overflatehorisont som er rik på organisk materiale, ligger oppå en horisont med gjenutfelt karbonat eller sulfat. Den svarte, øvre horisonten er minst 15 cm tykk.

Andosol Vulkansk jordbunn. Den er lett og inneholder store mengder små vulkanske glasspartikler, som etter hvert forvitres til leire. Jordbunnen er typisk for Japan og fjellene i Sør-Amerika.

Vertisol Jordbunn i tørt klima med mer enn 50% leire i de øverste 50 cm. Dype sprekker som er blitt dannet i tørre perioder gjør det mulig for de øvre lagene å blande seg med de nedre. Xerosol Ørkenjord som nesten ikke har humus. Hvis det finnes noe organisk materiale, er dette bare nok til å gjøre overflaten litt mørkere, men ikke tilstrekkelig til å gjøre den fruktbar.

56

Fossile jordsmonn De store klimatiske endringene og det de førte til av forandringer i planteveksten på de midtre breddegradene i kvartærtiden, resul­ terte i dannelsen av mange svært forskjellige jordtyper. I de kalde­ ste periodene hadde områder som ikke var nediset, arktisk ørkenjordbunn. Den var sterkt påvirket av frost og fysisk forvitring, men viste ikke noen kjemisk omdanning. Derimot var enkelte av mellomistidene varmere enn nå. I godt drenerte miljøer ble det da dannet et surt, kalkfritt jordsmonn med betydelig forvitring av mi­ neralene, leirilluviasjon og til og med mindre opphopning av jern og aluminium, noe som ga jorden rødlig farge. Når det gjelder jordbunnen fra tiden før kvartærtiden, er vi i noen grad henvist til gjetninger. Tertiærtidens jordtyper var sann­ synligvis de fleste steder i verden, bortsett fra ved polene, lik den tropiske jordbunnen i våre dager, mens mesozoiske og senpaleozoiske jordsmonn antakelig var annerledes. Det kom av at gressartene, dvs. blomstrende planter og bredbladete trær, som er ansvarlige for mange av trekkene i dagens jordbunn, ikke dukket opp før mot slutten av krittiden eller i paleocen. Før de andre viktige landplantene utviklet seg mot slutten av silurtiden, kan jordsmonnet ha inneholdt enkelte mikroorganismer (bakterier, sopp og alger), men neppe dyr og nesten ikke humus. Da det var mindre oksygen i atmosfæren den gangen, var forvitring gjennom oksidering ikke så vanlig. Leire ble antakelig dannet ved karbondioksidomdannelse og kjemisk vannopptak da atmosfæren inneholdt karbondioksid og vanndamp. Sammenliknet med moderne jordtyper var de eldgamle typene svakt strukturerte og lett utsatt for erosjon.

▲ Rødlig, fossil jord er bevart innimellom de enkelte basaltlagene i berget ved Gianfs Causeway som ligger i Nord-lrland. Etter at de enkelte basaltstrømmene var avkjølt, begynte de å forvitre til jord i overflaten. Jorden ble senere dekket av nye basaltstrømmer og dermed bevart.

Forsteinet bevismateriale Vitnesbyrd om jordbunnen i gammel tid får man fra profiler som er begravd i sedimentære avleirin­ ger og fra frittliggende jordsmonn i eldre, flate deler av landoverflaten som ikke er blitt erodert (for eksempel elveterrassene). Begravde jordsmonn er nyttige i stratigrafien (forskning i lagdeling). De viser når det ikke var noen avleiring, men derimot forhold med erosjon. Ofte finnes de over diskordanser (erosjonsgrenser som skjærer skjevt gjennom eldre lag). De forekommer sjelden, fordi landoverflaten normalt er utsatt for erosjon og ikke for avleiring. De som finnes, er som regel bevart i kontinentale avleiringer. Mange er vanskelige å bestemme, da de har mistet sin typiske struktur og sitt organiske innhold etter å ha vært begravd så lenge. Jordsmonn fra tidligere perioder som finnes på overflaten (relikt jordbunn), inneholder ofte en blanding av trekk fra ulike klimatiske perioder eller vegetasjonstyper. I tempererte strøk har de ofte kiler, herdete og vridde lag, som har vært påvirket av frosten under istidene i kvartær, i tillegg til rødflekkete, leirrike horisonter dannet i varme mellomistider.

Landskapstrekk Skrenter - nøkkelen til landskapsutviklingen ... Massebevegelser... Strømmende vann - landets formgiver... Havet - den sterkeste kraften... Vinden - den mest slipende... PERSPEKTIV... Fysisk og kjemisk forvitring... Skrenter - et problem... Strømmer og ras... Elveløp... Fosser og slukter... Dalbreer... Bølge- og vindkraft... Magmatiske og sedimentære landskaper

Landskapet som vi ser rundt oss, er et resultat av mange forskjellige naturprosesser. Det grunnleggende ved alle landskapene er bergar­ tene som er dannet ved magmatiske, sedimentære eller metamorfe prosesser og brakt til jordoverflaten ved tektonisk aktivitet, konti­ nentale bevegelser og fjellkjededannelse. På overflaten blir bergar­ tene utsatt for alle naturelementene - regn, vind, frost, sol - og av den grunn nedbrytes de langsomt. De smuldrer seg opp på grunn av den kjemiske påvirkningen fra luften og sprekker på grunn av værets voldsomme angrep. Det nedbrutte materialet transporteres vekk av tyngdekraften, vinden eller strømmende vann og avleires et annet sted. Det er som om det skulle gis en bestemt høyde som intet fjell fikk lov til å overstige før naturkreftene samler seg om å minske det igjen. På alle stadiene i dette løpet ser jordoverflaten ut på én bestemt måte som avspeiler hvilken prosess som for tiden er i gang. Dette utseendet er det vi kaller landskapet.

Mekanisk forvitring Mekanisk forvitring nedbryter bergartene uten å endre sammensetningen som de har. Landskapsformer utvikler seg på to måter på grunnlag av denne formen for forvitring. Varmeutvidelse er den første måten. Den forekommer oftest i ørkenområdene hvor temperatursvingningene mellom dag og natt er store. Opp­ varmingen om dagen og avkjølingen om natten forårsaker utvidelse og sammentrekning av mineralene i bergartene. Det bidrar til at bergartene smuldrer. Dersom det danner seg sprekker parallelt med overflaten i bergarten, skaller den ofte av i lag som f.eks. på Sukkertop­ pen i Rio de Janeiro. Den andre måten er fryse-tine-effekten, og den finner man i kaldere strøk hvor vannet fryser i bergsprekkene og derved utvider seg. Når tempe­ raturen stiger, smelter isen, og det finner sted en sammentrekning. Disse skiftende påvirkningene fører til oppsplitting av bergartene. Utsatte tinder kan vise frostsprengte, nåleliknende tinder, såkalte «aiguilles». Oppbrutte steinstykker hoper seg opp i urer under slike oppsprukne fjell. ▼ Store mengder stein i urer ved foten av fjellet, som her i Caples Valley på New Zealand, vitner om frostens krefter. Vannet i bergsprekkene utvider seg når det fryser og bryter på den måten berggrunnen sund. Bruddstykkene hoper seg opp ved fjellfoten når de faller ned. Tindene som blir stående igjen, er nedbrutte, takkete og utsatte for ytterligere erosjon.

58 Kompliserte kjemiske reaksjoner finner sted både på og under overflaten

A En dryppsteinshule i kalkstein oppstår ved kjemisk oppløsning. Vann som er surnet av karbondioksidet i luften, løser opp kalkspaten i kalksteinen og danner hulrom. Hulrommene følger svakhetene i berggrunnen. Den oppløste kalkspaten kan bli felt ut av vannet på nytt igjen og danne forskjellige dryppsteinsformasjoner.

Trekk ved kalksteinsgrottene T'Ugjennomtrengelig bergart 2 Trakt 3 Stalaktitter 4 Oppløsningssprekker 5 Rassteln 6 Stalagmrtter 7 Galleri langs tidkgére grunnvannsspeil 8 Nåværende grunnvannsspeil 9 Gours-, kalkspatutfellinger 10 Underjordisk elv 11 Elven der den dukker frem i dagen

Kjemisk forvitring Kjemisk forvitring finner oftest sted når svakt sure oppløsninger trenger gjennom overflaten og reagerer med bergartene. Kalkstein er mest utsatt for kjemiske forandringer. Regnvannet inneholder karbondioksid og virker som en svak syre. Det omdanner kalsiumkarbonatet i kalksteinen til oppløselig kalsiumbikarbonat som kan føres bort av grunnvannet. Når regnvann trenger inn i kalksteinssprekkene, vil de bli litt videre på grunn av oppløsningsreaksjonene. Utvidelsen kan føre til en oppdeling i blokker som kan minne mye om brolegning. Et godt eksempel ses i Malham Cove i England hvor horisontale kalksteinslag fra karbontiden er utsatt for kjemisk forvitring. Dype trakter i overflaten og underjordiske huler oppstår ved at kalsiumkarbonat oppløses og forsvinner fra kalksteinsområdene. Slike trekk hører hjemme i det geografene kaller karsttopografi etter kalksteinsområdet Karst i Jugoslavia. Den mest storslagne landformen dannet ved kjemisk forvitring er trolig dryppsteinshulene. Det karbondioksidholdige grunnvannet som siver gjennom kalksteinen, løser opp kalkspaten eller kalsiumkarbonatet og fører til utviklingenen av store hulrom under overflaten. Dette forekommer som regel langs grunnvannsspellet hvor det danner seg horisontale tunneler, og langs sprekker og lagflater hvor det oppstår hulrom på skrå. Under­

Dannelsen av torer jordiske elver langs grunnvannsspeilet danner de karakteristiske tunnelene som tørrlegges når grunn­ vannet synker. Vann med oppløst kalkspat drypper fra huletaket og fordamper. Det felles ut kalkspat som danner stalaktitter. Stalagmitter oppstår på grottegulvet hvor dråpene avsetter kalkspat. Kjemisk forvitring bidrar til å nedbryte eruptiv­ bergartene når vann trenger inn i sprekkene og reagerer med den ustabile feltspaten og jernmagnesium-mineralene. Sprukne basalter og doleritter vil nedbrytes især ved hjørnene så de kantete blokkene blir forvandlet til mindre steinkjerner. Prosessen kalles kuleforvitring. Granitt-topografi er ofte kjennetegnet av knauser og søyler av oppsprukket stein, såkalte torer. De oppstår ved kjemisk forvitring langs sprekkesystemene under overflaten. Når de senere dukker opp på overflaten og det smuldrete materialet forsvin­ ner, står knausene eller søylene Igjen. En slik forvitring kan ha funnet sted tidligere under tropiske klimatiske forhold. Hvor sprekkesystemene A Kjemisk forvitring angriper ligger tett, vil forvitringen bli mer omfattende, og en eruptiv bergart som granitt bare noen få steinkjerner står igjen. Men forekom­ langs sprekkene. Utsatte mer sprekkene mer spredt, kan store blokker over­ materialer nedbrytes langs leve og danne søyler. Bismarck-klippen i Mwanze sprekkene, som utvides. Bergarten blir brutt opp i ure­ i Tanzania er et godt eksempel på en granitt-tor, gelmessige blokker. De minste men den er nå dels oversvømmet av Viktoriasjøen. blokkene smuldrer raskt og I Otago på New Zealand kan de også ses hvor etterlater større stykker som søyler, såkalte torer. de er utviklet i hardføre, skifrige bergarter.

LANDSKAPSTREKK

Skrentproblemet Den amerikanske geomorfologen William Morris Davis formulerte i 1903 prinsippet om at «et landskap er en funksjon av struktur, prosess og utvikllngsstadlum». Med det mente han at landskapsformene får sitt preg gjennom et samspill av bergartsstruktur, forvltringsprosesser og erosjon, og stadiet de er på i sin utvikling. Han lanserte også begrepet «erosjonssyklus», dvs. sekvensen av stadier som et landskap og dets helninger utvikles ved. Davis brukte betegnelsene «ung», «moden» og «gammel» for å beskrive landskapsutviklingen. Han viste at unge, trange dalfører blir bredere, og at dalsidene blir mindre bratte etter hvert som de trekker seg tilbake. Ved det modne utvikllngsstadiet er et opprinnelig høylandsplatå blitt redusert til flere smale skillelinjer mellom tilstøtende dalfører. Til slutt blir landskapet gammelt og slitt ned til et bølgende lavland som Davis kalte et «peneplan». En helt annen oppfatning av landskapsutviklin­ gen ble fremsatt av den tyske geomorfologen Walter Penck i 1920. Han reiste mye i tropene og la merke til de utstrakte og bølgende høyslettene med isolerte, steile høyder eller «inselberg». Ayers Rock sørvest for Alice Springs er et godt eksempel på et inselberg. De bratte sidene i denne landskapsformen hevdes å være oppstått ut fra jevn tilbaketrekning av skrenten parallelt med seg selv. Det betyr at de opprinnelige skrentene gradvis slites tilbake med samme helning. Ved foten av skrentene blir det vide, slakke skråninger, såkalte pedimenter. Prosessen med slik erosjon bakover ser ut til å dominere i tørre områder, mens fuktige klima derimot fører til vanlig nedslitning.

59

Skrentene utgjør en betydelig del av landskapet. Ser man bort fra de helt flate områdene som elvesletter og kystlavland, utgjør skrå­ ninger i virkeligheten mesteparten av landflaten. De hellende flate­ ne er imidlertid ikke bare trekk i landskapet. Formen deres og må­ ten de opptrer på gir en pekepinn med hensyn til utviklingen av landskapet over en lengre periode. I denne forbindelse skiller man mellom fire hovedelementer. «Konveks skråning» (convex slope) gjelder bakketoppene, og er vanligvis en avrundet bergskråning dekket av jord. «Fri flate» (free face) står for den nakne, bratte bergskrenten som er utsatt for aktiv forvitring. «Nedfallsskråning» (debris slope) oppstår ved foten av bergveg­ gen hvor det danner seg urer av stein som faller ned. Med mindre det renner vann der, vil nedfallsskråningen være jevn med en hel­ ning på ca. 45 grader. «Konkav skråning» (concave slope) er mindre bratt og blir stadig slakere etter hvert som den går over i dalbunnen. Den består av fint materiale som er vasket ned og fordelt av rennende vann. Hvordan skrentene har oppstått har vært mye diskutert. På den ene siden hevdes idéen om at skråningene bare blir lavere og slites ned med tiden. Andre mener at de heller rykker tilbake parallelt med seg selv, det vil si at de slites ned bakover.

◄ Å De fire elementene i en bakkeskråning. Den øverste er konveks. Materialet er begynt å skli. Den frie flaten er brattskrenten med nakent berg som eroderes. Nedfallsskrå­ ningen er dyngen med erodert løsmateriale ved foten av skren­ ten, mens den konkave skråningen er nederst der bak­ ken flater seg ut i dalbunnen.

En dal blir til

▲ Det er to teorier om hvordan en dal blir til. Den første hevder at dalsidene slites bakover. Det betyr at daldybden nås først, og at dalsidene deretter eroderes ut fra midten. Den andre teorien sier at dalen slites jevnt nedover. Slik erosjon skjer like raskt overalt.

60 Bevegelsen av materiale nedover skråningene varierer fra langsom krypning til plutselige skred

Alle former for landskapsdannelse er i noen grad avhengig av tyng­ dekraften. I enkelte prosesser ved utformingen av landskapet spil­ ler tyngdekraften hovedrollen. Massebevegelse er betegnelsen på forflytting av forvitret materi­ ale under innflytelse av tyngdekraften. Det finnes flere forskjellige typer av nettopp slik bevegelse. Den ene ytterligheten represente­ res av en langsom, nesten umerkelig bevegelse som bare kan obser­ veres ved hjelp av svært følsomme instrumenter og konstant over­ våkning. Den andre ytterligheten utgjøres av plutselige ras av land­ masser på millioner av kubikkmeter og kan få katastrofale følger i form av skader og tap av menneskeliv. Det er et skille mellom disse to hovedtypene av massebevegelse, mellom langsom utflytning og rask utglidning. Når det gjelder den førstnevnte kategorien, skjer bevegelsen raskest ved overflaten, mens den dør ut i dybden. I forbindelse med sistnevnte kategori er det imidlertid en klart definert skredflate. Over denne flaten beveger hele massen seg med samme hastighet.

Strømningsbevegelsen En langsom bevegelse nedover bakke av jord og forvitrete bergarter forekommer de fleste steder og merkes spesielt ved at staur og trær tippes over, og ved at murvegger som står i skråningene blir skjeve. Prosessen betegner jordsig og fører til dannelsen av terrasser som løper horisontalt langsetter bakkesidene. Overflatejorden blir holdt sammen av gressrøttene, og terrassene oppstår av parallelle skiver med fast jord som gradvis beveger seg nedover, den ene etter den andre. Solifluksjon kalles en type raskere jordforskyvnlng. Den inntreffer nær randen av isbreene. Når overflatejorden tiner om sommeren, kan ikke smel­ tevannet sive ned på grunn av frosten dypere nede. Da oppstår en langsom nedovergående bevegelse av det vannmettete overflatematerialet som er blitt smurt av sin egen fuktighet. Jord- og mudderstrømmer er raskere bevegelser som inntreffer når våte jordmasser glir nedover skrentene. De inntreffer oftest etter kraftige regnskyll som kan omdanne porøst og forvitret materiale til en plastisk masse av glidende jord. Jordras høyt oppe på skrenten vil utøve trykk på skrenten nedenfor og føre til at jorden der begynner å flyte. Svulmende tunger av løst materiale danner seg foran fronten av skredet etter hvert som det siger fremover. Dette skjedde i Colorado hver en kjempetunge av forvitret, vulkansk aske bevegde seg i alt 10 km nedover gjennom Slumgullion-kløften i San Juan-fjellene. Skredet demmet opp elven, og San Cristobalinnsjøen oppsto. Når en mudderstrøm veller ut av dalen den ligger i, sprer den seg ofte i vifteform og får kata­ strofale følger dersom området er bebodd. Den romerske byen Herculaneum ble f.eks. begravd av mudderstrømmer i år 79 da regnbyger omdannet vulkansk aske fra Vesuv til flytende mudder.

▲ ► Jordsig eller -krypning er langsom bevegelse av overflatemateriale nedover en skråning. Det oppstår ved at overflatepartiklene gradvis løsner fra underlaget. Bevegelsen fører til terrasser, det vil si til trinnliknende for­ masjoner av jord, og til hellende telefonstolper, oppsprukne veier og bøyde trær. Hellende bergartslag i skrå­ ninger vil kunne krumme seg på grunn av jordkrypningen.

◄ ◄ En mudderstrøm danner seg når jord eller annet løst materiale i en helning blir gjennombløtt for eksempel av et plutselig regnvær. Materialet henger ikke lenger fast på skråningen og glir nedover som en flytende masse. Bevegelsen starter som en utrasning, men mister så det indre holdet og ender deretter som en tungeformet masse som glir utover det flate landet nedenfor

LANDSKAPSTREKK

▲ ► Utsklidning forekommer når rasmaterialet holdes sammen som én stor eller flere mindre, sammenhengen­ de masser. Disse jordmassene sklir ut langs et indre svakhetsplan. Oftest er skredflaten kurvet, slik at de utsklidde blokkene roteres noe i løpet av fallet. En utsklidning fører til en rekke trinnliknende strukturer, hvor den opprinne­ lige overflaten fremdeles tydelig kan gjenkjennes.

◄ Landskred er en utsklidning i og med at store masser også her beveger seg langs en flate i form av sammen­ hengende blokker. I et land­ skred er skredflaten imidlertid en indre struktur i selve bergarten, for eksempel en avleiringsflate. Når sedimen­ tære bergarter heller nedover og under en klippe, kan det forekomme at et lag av mas­ siv sandstein sklir ut langs et glatt lag av leire eller leirskifer.

61

Skredbevegelsen Landskred er en vanlig massebevegelse. Det forekommer oftest på bratte skrenter i fjell- eller kyststrøk og omfatter en rask utrasning av store masser av jord og/eller berg. Skredmassene bevarer den indre sammenhengen, men sklir frem på en jevn flate. Utsklidning oppstår hvis det blir et brudd langs en bueformet eller rotert glideflate. Bruddet kan skje dersom massive, men likevel vanngjennomtrengelige masser ligger oppå ugjennomtrengelig leire eller skiferleire. Klassiske eksempler på rotasjonelle utsklidninger ses f.eks. langs sørkysten av Isle of Wight og ved Folkestone Warren i SørEngland. Her har massivt kritt sklidd ut langs en underliggende leire (Gault Clay). I 1915 ble et jern­ banespor flyttet mer enn 150 m på grunn av en utsklidning i undergrunnen i nærheten av kysten. Er overflaten plan, men berglagene bratte, kan det oppstå ras dersom grunnvannet trenger inn langs lagene og smører dem. Skredet i Gros Ventre Canyon i Wyoming i 1925, da ca. 50 millioner m3 bergmateriale raste ut fra Sheep Mountain, sperret elven som en naturlig demning og skapte en 8 km lang innsjø.

62 Elvene sørger for transport av erodert materiale over land og ut i havet

Landskap som er formet av rennende vann, dominerer på land­ overflaten. De mest iøynefallende landskapstrekkene er frembrakt av elveerosjon. Kraften i rennende vann, betegnet som hydraulisk virkning, bidrar til å fjerne løst materiale og gjør at vannet strøm­ mer inn i sprekker og tvinger bergstykkene fra hverandre. Når stein og grus føres nedover med strømmen, skures og utgraves elveleiet i en mekanisk erosjonsprosess. I noen elver danner det seg jettegryter ved strømmer som virvler steinene rundt og rundt, og på den måten virker som slipemateriale på de underlig­ gende bergartene. Dette er særlig markert under fossene hvor strømmen er turbulent. Men også steinpartiklene selv slipes i løpet av denne prosessen fordi de slås og gnis mot hverandre. En annen type erosjon er oppløsningen som utøves på berggrunnen når van­ net renner over den.

▲ Elveslyngene vokser på grunn av at strømmen alltid er sterkest langs yttersiden. Langs innersvingen flyter strømmen langsommere, og her vil en ny sandbanke (revle) bygge seg opp.

▲ De alltid skiftenede slyngene i et elveløp, frembringer hesteskoformete innsjøer (kroksjøer). Etter hvert som to tilstøtende elveslynger blir knappere, vil de nærme seg hverandre. Elven bryter seg til slutt gjennom den mellomliggende barrieren og danner et nytt løp. Den avbrutte elveslyngen blir etterlatt som et bueformet vann. En elveslette kan inneholde mange kroksjøer. De eldste fylles etter hvert opp med jord og vekster.

► Leiet til en slynget elv, som for eksempel til elven Couckmere i England, forandrer seg hele tiden. Somme tider ligger det på den ene siden av elvesletten, og somme tider på den andre.

< I den øvre delen er elven stri og turbulent. Den steile skråningen gjør at vannet bruser og går i stryk. Elvevannet fører med seg stein, og fossen skjærer seg ned i bunnen.

▲ Fossene trekker seg tilbake på grunn av den kraftige erosjonen ved fossefoten. Tur­ bulensen i fallbassenget tærer på bergskrenten under fossen, undergraver den og får den til å bryte sammen.

Elveløpet Nedbrytningen er størst i den øvre delen av elveløpet. Her skjærer elven seg rett ned og danner en steil V-formet kløft som snor seg gjennom de mer motstandsdyktige partiene av høylandet. Fosser og strie stryk er vanlig her. Lenger nede åpner imidlertid elvedalen seg med en elveslette hvor elven begynner å bukte seg langsomt. Midtveis i elveløpet øker elveerosjonen i sidelengs retning og blir mest virkningsfull, spesielt ved yttersvingene. På innsiden av elveslyngene avleires sedimenter som revier eller innersvingsbanker. Til slutt slynger elven seg over en vidstrakt elveslette som avgrenses av lave bakker, som er de nedslitte restene av dalsidene.

LANDSKAPSTREKK

Fosser og slukter Lengdeprofilet av en elv vil bli svært uregelmessig dersom det ligger motstandsdyktige berglag tvers over dalen. Hvis harde lag skråner slakt nedover i strømretningen, vil det utvikle seg en rekke stryk eller fosser. Et klassisk eksempel er Nilens katarakter hvor belter av harde, krystallinske bergarter stryker tvers over elveleiet. Dersom de motstandsdyktige lagene er horisontale eller skrår mot elvestrømmen og dessuten har bløtere bergmateriale under seg, vil det danne seg fosser. Ved utløpet fra Eriesjøen velter Niagarafossen seg ut over en 50 meter høy, hard kalksteinsavsats. Den underliggende, mindre motstandsdyktige leirskife­ ren og sandsteinen er blitt nedbrutt av strømvirvlene i fallbassenget. Her blir kalksteinen undergravd.

Elveterrasser En elv arbeider hele tiden med å oppnå et mest mulig ideelt lengdeprofil ved å avskaffe uregelmes­ sighetene i elveløpet. Arbeidet kan imidlertid bli forstyrret dersom landet stiger i forhold til havet, eller hvis havnivået synker. I begge tilfelle vil elven tvinges til å omstille lengdeprofilet sitt for å gjen­ opprette likevekten. Slik vil den måtte skjære en ny dal i den opprinnelige elvesletten. Denne foryngelsesprosessen kan føre til dannelsen av elveter­ rasser som da blir restene av den tidligere sletten. Gjentatte foryngelsesprosesser som skriver seg fra forandringer i erosjonsbasen, kan føre til terrasser som ligger parvis overfor hverandre på begge dalsidene. Terrassene ved Boyn Hill, Taplow og Flood Plain langs Themsen er eksempler.

63

▲ På et satellittfoto kan man se elvene i sin helhet - fra deres utspring, gjennom det turbulente «ungdommelige» stadium blant fjellrygger og tinder, gjennom de mildere midtstadier til «alderdommeli­ ge» stadier hvor de slynger seg og vandrer langsomt sidelengs over elveslettene mot havet. På dette utsnittet fra New Zealand, er elven Hurunui nummer to av de største ovenfra, mens den brede Rakaia-elven ses nederst på bildet.

64 Det er ikke bare polarområdene som har fått føle virkningene av isen - en eller annen gang i fortiden ble de fleste landområdene formet av frost og is

▲ Malaspina-breen i Alaska er et vidt utstrakt isdekke dannet ved at flere dalbreer fra fjellene har løpt sammen. På denne måten er is og stein blitt spredt utover vide lavere­ liggende områder.

▼ Flyttblokker er stein som breene har ført med seg og etterlatt da de smeltet. I Yorkshire finnes f.eks. blokker av grov sandstein fra silurtiden i et område med bergarter fra karbon.

I dag er omkring 15 millioner kvadratkilometer av jordoverflaten dekket av is, hovedsakelig i polar- og fjellområdene. Under den store istiden i pleistocen strakte ismassene seg sørover, over NordAmerika og Europa. Klimaet tok til å bli kaldere for ca. 1,7 millioner år siden. Det var da istiden begynte. Istiden var ikke én enkelt nedkjølingsperiode. Istiden var snare­ re en serie klimasvingninger som førte til atskilte istidsfaser avbrutt av varmere mellomistider. Isbreene som hadde sin opprinnelse i fjellene i Skandinavia og i Skottland, ga næring til de europeiske isdekkene som rykket frem eller trakk seg tilbake i overensstem­ melse med de vekslende temperaturforholdene. Hvor breranden befant seg under de sterkeste isfremrykningene, fremgår av en serie av morener. I tillegg til morenene etterlot imid­ lertid isen seg forskjellige avleiringslandformer da den for 10 000 år siden smeltet vekk fra lavlandet. I fjellområdene er det slett ikke uvanlig å se «arr» etter isbreene i form av U-formete daler, fjorder og fjellpartier som ble glattslipt av millioner tonn is som gled forbi. I lavlandet ser man fortsatt beviser fra istiden i de spesi­ elle avleiringslandskapene oppbygd av materiale som isen førte med seg. Vestlands-fjordene er imidlertid et av istidens særpreg på Norge.

LANDSKAPSTREKK

Drumliner, åser og blokkleire Bak en endemorene forekommer det ofte lave rygger av morenemateriale - såkalte drumliner. De ble dannet da isdekket smeltet og kan oftest ses som sand- og leirhauger på opptil 15 meters høyde. De er avlange i samme retning som isen beveget seg. Ofte opptrer de i grupper og danner et lett gjenkjennelig drumlin-landskap. Et eksempel er County Down i Nord-lrland, hvor det i innsjøen Strang ford Lough er flere øyer som egentlig er drumliner. Lange, buktete grusrygger - åser eller esker - ser man ofte i lave landområder som tidligere lå under isen. Åsene er «selvstendige» og henger ikke sammen med andre bakker og dalfører. De anses å være avleiret fra elver som strømmet i tunneler under isen. I Skandinavia er åser vanlige mellom sjøer og myrområder. Når et delta dannes av smeltevann som strømmer ut fra en isfront, oppstår det en brattsidet rygg lagdelt av grus og sand. Det kalles en kame. I enkelte områder er kamene atskilt av vannfylte fordypninger, såkalte grytehull eller dødisgroper. De er dannet ved at ispillarer og isblokker ble innesluttet i grusen og smeltet senere. Hovedmengden av de glasiale avleiringene består av blokkleire, dvs. isbreenes bunnmorene. Det er en ulagdelt blanding av sand og leire som inneholder blokker og stein av forskjellig størrelse og opprinnelse. For eksempel inneholder avleiringer i East Anglia i England steinstykker av kalkstein og eruptivbergarter fra Skandinavia. Slike istransporterte blokker som er havnet langt borte fra opp­ rinnelsesstedet, kalles flyttblokker. De største av dem er blitt stående på blokkleirbunn eller på høysletter som minnesmerker over at isen en gang gled over området. Den usorterte bunnmorenen bak isfronten står i skarp kontrast til de lagdelte avleiringene på smeltevannssletten som en gang lå foran breen. Her har smeltevannsstrømmene avleiret sand og grus som gir lette bølger i landskapet. Et eksempel er Luneburger Hede som ligger i Vest-Tyskland.

▲ Bunnmorenen kan utformes i lave, langstrakte rygger, drumliner, som kommer frem når isen smelter. I Europa og Nord-Amerika finnes det mange drumliner etter istiden.

Langs isdekket opptrer den periglasiale sonen hvor undergrunnen alltid er frossen. Denne sonen kaller vi på norsk for permafrost eller tele. Selve overflaten kan derimot tine om sommeren. Gjentatt frysning og tining fører imidlertid til sprekker og hiv, samt en for­ deling av sand og stein i et eget jordbunnsmønster. På horisontale flater ordnes steinen polygonalt, det betyr at den ofte ordnes i sekskantete mønstre, mens parallelle steinrenner ofte forekommer i skråninger. En pingo - det vil si en ishøyde - danner seg når en vannansamling fryser under overflaten og tvinger den opp som en liten haug. Innsunkne pingoer med en sentral forsenkning omgitt av voller, kan gjenkjennes i områder hvor det var permafrost i løpet av isti­ den. Et slikt område er for eksempel Walton Heath i Norfolk, Eng­ land. Solifluksjon forekommer også i periglasiale områder. Dette er en spesiell form for langsom jordflytning i skråninger hvor vannmettet jord ligger oppå telelaget. Etterlatenskaper etter solifluksjon bestående av frostsprengte stykker som er omgitt av leire, blir ofte funnet ved foten av bratte skrenter. Dette ses for eksempel i bun­ nen av tørre daler eller på kystslettene i Sør-England.

65

▼ Under siste istid i pleistocen (kvartærtiden) dekket isbreene halvparten av NordAmerika, Nord-Europa og NordAsia. Landformene skapt av breene ses ennå i områdene.

Nedisning j pleistocen (kvartærtiden)

66

Isbreen Dalbreene I fjellene snør det ofte mer enn det tiner. Det fører til opphopning av store snømengder. Snøen presses sammen til fim (dvs. kornet, gammel snø) og deretter til is og begynner etter hvert å flyte som en langsom elv. Isbreen er da en realitet. Selv om fremdriften ofte er langsom - 10-100 m pr. år - virker breen som en kraftig skrape på grunn av all steinen den samler opp underveis. Skarpe fjellkammer (artes) skiller bredalene fra hverandre, og møter hverandre i pyramideformete, høye tinder. Sedimen tene som isbreene fører med seg, kalles normalt for morener. Av dem finnes det flere typer. Bunnmorener blir trukket med under isen og bidrar til den skurende virkningen av isbreene. De fleste morenene transporteres imidlertid på eller nær breoverflaten. Sidemorenene samles etter hvert som dalen blir bredere og ras og skred avsetter nytt materiale på isen. Dersom to eller flere breer går sammen, fører det til at sidemorenene kommer midt i den forenete breen, og disse midtmorenene gir breene deres typiske stripete utseende. Ved enden av breen avsettes sedimentene som ablasjons- eller fremsmeltningsmorener når isen under dem smelter. Av og til kan det dannes et «isbord» hvor en stor steinskive blir liggende på en isolert sokkel av is. Isen flyter sjelden på en ensartet måte. Når isen beveger seg over uregelmessigheter, kan den enten sprekke eller bule opp og danne sammenpressete rygger. Lengst oppe på breen, hvor isen skyter ut fra en lenestolliknende fordypning («botn»), er isen atskilt fra bergveggen ved en stor kløft. En slik kløft kalles også en «bergschrund». Her sikrer steinsprang og frostforvitring stadig nye tilførsler til breens bunnmorene. Lenger nedover isbreen skjærer sprekkene hverandre, og ismassene danner tinder, søyler (seracs) og brefall. I de lavereliggende områdene begynner isen å tine. Av den grunn oppstår det her elvestrømmer som skjærer ut kløfter og huler i isen før vannet renner ut og frem foran breen.

LANDSKAPSTREKK

Isbreens kjennetegn 4 Pyramideformet tind 2 Bergschrund (breleppe) 3 Botn 4 Fim - sammenpresset, kornet snø 5 Tverrsprekker 6 Snøskred 7 Istinder (seracs) 8 Brefall 9 Nunatakker 10 Randsprekker

Sammenpressets rygger Sidemorener Midtmorener Bresnute Smeltevann Nedsmeltningsmorene Isbord Indre morene Bunnmorene Bretunnel

67

68 Havet som hever og senker seg og kraften i bølgene forandrer kystlinjene uavbrutt

Bølgekraften Mesteparten av all kysterosjonen skjer ved bølge­ kraften. Bølger blir dannet av vinden når den blåser over det åpne havet. Den får vannoverflaten til å knuse seg med serier av kammer og søkk, og driver kammene fremover. I løpet av denne prosessen beveger ikke de enkelte vannmolekylene seg spesielt langt. De beveger seg bare opp og ned og rundt i en sirkelbevegelse idet bølgene skyller fremover. Det er denne forstyrrelsen av molekylene som gjør at en bølge kan bevege seg tusenvis av kilometer, og virker som en transportør av energi langsetter havoverflaten. Bølgeenergien fører til erosjon av kystlinjen på to måter. Den ene er den hydrauliske virkningen bare ved vekten av det vannet som skylles mot utsatte holmer og skjær. Luften inni porene i bergartene presses sammen, og dette medfører trykk og sug som kan sprenge i stykker berggrun­ nen litt etter litt. Om vinteren forårsaker en gjen­ nomsnittlig bølge fra Atlanterhavet et hydraulisk trykk på 10 tonn pr. m2. Ved storm kan trykket bli tre ganger større. Den andre bølgevirkningen kalles korrasjon. Den er i funksjon når stein og bergstykker beveges rundt på havbunnen og slynges mot klippene. Dette skjer bare på grunt vann, hvor bølgenes sirkelbevegelser kommer i berøring med selve bunnen. Ganske store blokker kan beveges på denne måten, spesielt hvis de er overgrodd med tang. Lange tarekvaser virker som seil og trekker steinene rundt på bunnen. Fyret på Tillammock Rock på kysten av Oregon står mer enn 40 m over havflaten, men må likevel beskyttes spesielt mot store steinblokker (opptil 50 kg) som kan slynges opp til slike høyder under storm.

Kystlinjen der havet og landet møtes, er kanskje det mest opplagte området for observasjon av de landskapsdannende prosessene. En­ hver som har tatt seg en tur langs stranden, har sett hvordan van­ net uavbrutt er i bevegelse. Her kan man se tydelige beviser på hvordan landskapet forandrer seg. Man skiller i grove trekk mellom to typer kyster, senkningskyster og hevningskyster. Senkningskystene blir dannet hvor havflaten er stigende og/eller landet er syn­ kende. Havet angriper landområdene, oversvømmer sletter og dal­ fører og etterlater haugene som øyer. Øyene, bakkene og buktene omkring Rio de Janeiro er karakteristiske for en senkningskyst. En hevningskyst oppstår under motsatte betingelser. Her dukker lan­ det, som en gang var under vann, opp som en ny kystslette. Øster­ sjøen har en hevningskyst med typiske trekk: strandlinjer med ba­ kenforliggende bratte bergskrenter. Senkningskyster viser virkningen av haverosjon. Hvis det opp­ rinnelig var dalfører og høyderygger parallelt med kystlinjen, vil det nå ligge en rekke øyer på rad langs den. Hvis derimot strukture­ ne i landskapet står vinkelrett på kystlinjen, vil resultatet bli lange odder og havarmer som strekker seg langt innover i landet. Den sterkeste erosjonskraften i havet frembringes av bølgene. Den spil­ ler seg ut ved havnivået og slår mot foten av skrentene som undergraves og styrter sammen. Bølgene angriper fremstikkende, steile odder eller halvøyer (næringer) på begge sider og sliter dem smale­ re og smalere inntil de til slutt blir fullstendig erodert bort. Sprek­ ker, lagflater og bløte deler av berggrunnen angripes først, og rev­ nene utvides gradvis til hellere eller huler. Trykket som bølgene bygger opp her inne, kan føre til gjennomhulling av taket slik at vannet spruter opp som en fontene fra hullet hver gang bølgene drønner mot klippene nedenfor. Hellere som dannes fra hver sin side av en bergskrent, vil kunne møtes og danne en tunnel. Denne gjennomgangen kan gradvis utvide seg til en naturlig steinbro. Til slutt kan broen eller «overliggeren» styrte sammen. Man får et trangt skar eller en isolert stake som vil nedbrytes med tiden. -4 En senkningskyst gjør at tidligere daler blir til sund og bakkesidene til fremstikkende nes, odder eller øyer. En Uformet dal som er utformet av en isbre, vil, når den over­ svømmes av havet, bli en fjord som på Norges vestkyst. Fjordene her er dype med steile sider og med en for­ holdsvis grunn bergterskel ved munningen.

► En naturlig bro som f.eks. i Dorset i Sør-England, er et bemerkelsesverdig trekk dannet under en midtre fase av aktiv kysterosjon. Et smalt nes (næring) blir erodert fra to sider helt til det graves en tunnel tvers igjennom. Tunnelen utvider seg til en brobue. Til slutt bryter broen sammen og gir en frittstående stake (rauke).

LANDSKAPSTREKK

▼ Bølgene nærmer seg kysten som parallelt løpende fronter. Når de når et nes, nedsettes farten på de fremste bølgene. Dermed dreier bølgefronten seg slik at den angriper neset fra sidene. Dette gjør at erosjonen virker kraftigere ved nes og odder enn i buktene som ligger mellom dem.

69

▲ Når en dalfylt kystlinje senkes, vil resultatet bli en «riakyst». Utenfor en slik kyst, vil elvedalene fremdeles være til stede og utgjøre et nettverk av sund mellom opprinnelige fjell som nå er langstrakte odder og nes. Eksemplet som vises her er fra Maud Island på New Zealand.

Erosjon av bratte nes (næringer)

70 De hardeste bergartene har størst motstandskraft mot erosjon, noe som bidrar til de mest særpregete landskapstrekkene

Den geologiske strukturen i et område bestemmer topografien i overflaten. Et landskap som utvikles i et område med horisontale lag, vil f.eks. avvike vesentlig fra landskapet i områder med sterkt foldete bergarter. På samme måte vil de fysiske særpregene i et vulkansk område skille seg fra en bølgende slette utformet f.eks. i blokkleire. Landskapet utvikler seg ved forvitring og erosjon, men strukturen i de underliggende bergartene spiller en stor rolle i den­ ne forbindelse. De enkleste strukturene oppstår der sedimentære bergarter forekommer i horisontale lag. I tørre klima er planteveks­ ten sparsom, og overflaten utsettes både for vindens nedbrytning og elvenes aktive utgraving. Her kan det derfor utformes mange forskjellige landskapstyper. Colorado-platået i USA er dypt gjennomskåret av kjempestore gjel (canyons) og kjennetegnes ved tavlefjell (mesaer) og stakeliknende restfjell (buttes). Slike landskapstrekk er utviklet i motstandsdyktige bergarter i et platå som beskyt­ ter de underliggende lagene. Tavlefjellene er flattoppete fjellmassiver med svært bratte sider. Når tavlefjellene gradvis reduseres i størrelse ved jevn, tilbakeskridende erosjon av skrentene, blir de til smale restfjell eller buttes. De bløte lagene eroderes raskere enn de harde. En trappeformasjon oppstår. I horisontale lag med sterk vertikal oppsprekning kan erosjonen skjære ut tårnliknende former som f.eks. i Monument Valley i Utah, USA.

Erosjon av eruptivbergarter

Vulkansk plugg

▲ En gammel vulkansk tilførselskanal full av lava vil normalt være hardere enn bergarten omkring. Erosjonen vil utforme den vulkanske proppen til en høyde som reiser seg over terrenget. ◄ Når et terreng med eruptiv­ bergarter utsettes for erosjon, vil de harde bergartene bli spesielle trekk i landskapet. Eksempler er gjennomsettende ganger, lavapropper og lakkolitter.

gang

► Lagganger (sills) er lag av magmatiske bergarter som er blitt sprøytet inn (intrudert) mellom avleiringsflatene i se­ dimentære bergarter. I blotningene kan de ofte likne svært harde sedimentære lag.

Landskaper i eruptivbergarter Når eruptivbergarter er blottlagt på overflaten, vil de danne et karakteristisk landskap fordi de vanligvis er hardere og mer motstandsdyktige enn den omkringliggende berggrunnen. Batolitter er kjempemessige intrusjoner av grovkornete bergarter, for eksempel granitt, som ofte er forbundet med fjellkjedesoner. Rocky Mountains i British Columbia, Canada, ligger på en granittbatolitt som er ca. 1 000 km i utstrekning. Mindre batolitter er imidlertid vanligere. Dartmoor i England er med sitt myrplatå med steinete granittknauser i seg selv et monument nettopp over granittens uforgjengelighet. Gabbroer forekommer ofte som svært store tallerkenformete intrusjoner kalt lopolitter. De finnes f.eks. i det store Bushveld-komplekset i Sør-Afrika og ved Sudbury i Canada. Magmatiske kjempeblærer som har fått overliggende lag til å heve seg, kalles lakkolitter. Eksempler på landskapstypene dannet i slike bergarter finnes bl.a. i Henry Mountains i Utah. I mindre målestokk finnes bl.a. lagganger («sills») som er oppstått ved innsprøytning av magma langs horisontale lagflater i sedimentære bergarter. Et godt eksempel er Palisadeskrentene langs Hudson-elven i New Jersey. De gir et snitt gjennom en mer enn 300 m tykk laggang av doleritt eller diabas. Gjennomsnittende ganger («dikes») er steile intrusjoner som skjærer seg tvers gjennom eldre bergarter. De kan opptre i svermer, stråle ut fra gamle vulkanske sentre eller danne kjegleformete, tynne flak langs dem. Landskapsformer i nåtidens vulkanske områder spenner fra de lave skjoldvulkanene på Hawaii og på Island til de høye, spisse kjeglene som Fujiyama i Japan og Etna på Sicilia. Puylandskapet i Frankrike viser imidlertid brattsidete kupler, som er kjerner av gamle, utbrente vulkaner. Disse «lavaproppene» er dannet av særlig seige, kiselrike lavaer. I den spesielle Gianfs Causeway i utkanten av Antrimplatået i Nord-lrland, og i Fingaks Cave på kysten av den skotske øya Staffa, finnes det tykke, vidstrakte basaltstrømmer. Under avkjølin­ gen sprakk lavaen her opp i sekskantete søyler som er vakkert blottlagt langs kysten.

Landskaper i sedimentære bergarter Hvis sedimentære lag skråner regelmessig i bare én retning, sies de å ha en «uniklinal» struktur. Dersom de i tillegg har forskjellig motstandskraft overfor erosjon, vil de danne en serie av «cuestas» - rygger med en steil skrent hvor de harde berglagene er blottet, og en slakere skrent som følger lagflaten. Dreneringsmønstret i slike landskaper er avhengig av topografien. Større elver skjærer seg ned gjennom ryggene i kløfter, mens bielvene renner langs de bløtere lagene. Brattskrenten eroderes tilbake og etterlates ofte som rester i de mellomliggende dalene. Når en brattskrent eroderes tilbake parallelt med seg selv, vil grunnvannsspeilet senke seg etter hvert som ryggen blir mindre. Dette kan kanskje forklare de utallige, tørre dalene som forekommer i skrentlandskaper som er utformet i kritt og kalkstein. Heller

lagene bratt, vil ryggen bli temmelig smal og danne en såkalt svinerygg. I områder med symmetrisk foldete berglag, vil topografien være kjennetegnet ved serier av parallelle rygger og daler, som f.eks. i Jurafjellene. Her danner de antiklinale foldene rygger, mens synklinalene danner daler. Et hyppig foldemønster er en såkalt dome hvor berglagene skråner nedover til alle sidene fra et midtområde. Da en antiklinal er svak strukturelt på grunn av spennin­ gen forårsaket av hevningen, vil den øvre delen av kammen nedbrytes raskt, og de underliggende bergartene komme til syne. Skrenter som vender innover, omgir her de eldre bergartene i kjernen av folden. Dette relieffmønsteret kan ses i Black Hills i Dakota, USA, hvor en indre magmatisk dome er blitt synlig fordi de overliggende sedimentære bergartene er blitt skrellet bort ved elveerosjon.

▲ I enhver sedimentær lagrekke er det de bløteste lagene som eroderes først. Tavlefjell (mesaer) og smale, spirliknende restfjell, (buttes) som disse i Monument Valley, Utah, er utformet i en kappe av motstandsdyktig, massiv sandstein. Bløtere lag under og rundt dem er blitt slitt bort, og dette karakteristiske, hori­ sontalt lagdelte landskapet er blitt tilbake. Mesaer er flattoppete tavlefjell, mens buttes har smale topper. Enkelte av dem er blitt erodert fra flere sider slik at det nå er bare søyler som står igjen.

72

I de svært tørre områdene, som ørkenene, spiller vinden den viktig­ ste rollen for erosjonen. Den kan på forskjellige måter påvirke tørre og løse bergarter og fremkalle spesielle landskapstrekk. Deflasjon kalles prosessen som skjer når vinden fører av sted løst materiale som sand og småstein. Sandkorn og småstein kan rulle bortover bakken, drevet av vindkastene, eller hoppe og sprette (saltasjon). En av de mest typiske landskapsformene etter at sanden er blitt ført bort av vinden, er deflasjonsgropene eller senkningene. For eksempel er det vinden som har gjort at Qattara-senkningen i ørkenen i Libya er blitt slik den er. Senkningen er 300 km bred, og bunnen ligger 134 m under havflaten. Abrasjon er den nedslipende virkningen vinden har på berggrun­ nen. Sterk vind som fører med seg partikler av kvartskorn, har sterk erosjonsevne, spesielt innenfor de nederste 50 cm over bak­ ken. Vindslipte steiner får fasetter og blir blankpolerte som et resul­ tat av abrasjon. De forekommer på bakken i ørkenområdene. De forskjellige fasettene på steinen er dannet enten ved skiftende vind­ retninger eller ved at steinen har flyttet på seg. Dersom lag av bergarter med forskjellig hardhet ligger horisontalt, vil sandblåsten erodere de bløtere lagene under den harde kappen. Det resulterer i at en rekke riflete rygger eller søyler, såkalte zeugen, danner seg. Så fremt lagene heller bratt, vil det komme frem lave rygger i motstandsdyktige bergarter som er atskilt av furer i bløtere bergar­ ter. Et slikt landskap kalles yardang. Abrasjonen vil også søke seg ut strukturelle svakheter, f.eks. sprekkesoner og avleiringsflater, og utvide dem. Slik kan erosjonen føre til en lang rekke forskjellige overflateformer i berggrunnen. Bergveggene kan bli gjennomhullete og danne et nettverk som likner et bikakemønster, mens loddret­ te skrenter kan bli undergravd slik at det utvikler seg sokkel- eller soppformete steiner. Selv steinbroer kan vinden grave ut. Rainbow Bridge i Utah antas å ha hatt sin begynnelse som en slyng i Bridge Creek; elven skar seg inn på begge siden av ryggen.

Wadier og canyons Regne gjør det sjelden i ørkenen, men i ny og ne kan kraftige regnbyger i løpet av noen timer forvandle de tørrlagte elveleiene til brusende elver. Vannmengden som plutselig oppstår, transporterer store mengder av materiale ned gjennom dalene og igangsetter rask vertikal erosjon. Resultatet blir dype elvedaler med steile vegger, såkalte wadier. Hadhramaut-området i Saudi-Arabia er gjennomskåret av wadier dannet på denne måten. Der hvor elvene klarer å holde seg rennende gjennom ørkenen, vil det oppstå dype kløfter eller gjel (canyons). Grand Canyon i Arizona begynte å utvikle seg for 26 millioner år siden da Coloradoplatået langsomt hevet seg. Den største dybden fra toppen av platået til elven i bunnen av gjelet er 2 080 m. Ulik erosjon av bergarter med forskjel­ lig hardhet har gitt et vakkert, terrassert tverrsnitt av kjempegjelet som er 24 km bredt. Nedbrytnin­ gen fortsetter fremdeles, og elven strømmer nå over ørkensletten og opprettholder vannføringen sin p.g.a. snøsmeltingen i Rocky Mountains. Ørkenbassenger er ofte omgitt av fjellkjeder med bratte sider som trekker seg tilbake parallelt med seg selv. Ettersom erosjonsmaterialet blir fjernet, dannes det såkalte bergpedimenter som skråner svakt ned mot midten av bassenget. Her er det en sandig forsenkning med indre drenering hvor kortlivete ørkensjøer (playasjøer) av og til dannes og damper inn til saltsletter. Alluviale grus- og blokkvifter markerer hvor wadiene faller ut mot pedimentet. ▼ Ayers Rock i Sentral-Australia er et inselberg med resultatet av en «løkskallet» avskalling i overflaten. Kjemiske reaksjoner og daglig oppvarming og avkjøling får det ytterste laget til å skrelle av. Fjellet blir avrundet.

Naturrikdommer Magmatisk malm - metaller konsentrert av varme... Sedimentære malmer - utskilt og samlet av vannstrømmer... Fossilt brensel - olje, kull og gass... Vann - den viktigste ressursen... Bygningsmaterialer - stein og sement... Leting og utnytting... PERSPEKTIV... Økonomisering med vann... Leteteknikker

Metaller finnes i alle bergarter i jordskorpen. Det er likevel sjelden at konsentrasjonene er så store at det er umaken og kostnadene verdt å utvinne dem. Når malmer dannes, har naturprosessene vir­ ket sammen og ført til at metallene er blitt flere hundre- eller kan­ skje flere tusen ganger mer konsentrert enn de vanligvis er i bergar­ ten. Forekomstene er resultatet av hvordan disse prosessene har virket på de kjemiske forskjellene mellom grunnstoffene og ulik­ heten i tettheten, hardheten, oppløseligheten og smeltepunktet til de mineralene de befinner seg i. Ved magmatisk aktivitet er det flere faktorer som er avgjørende for om det skal danne seg malmer. Dybden, temperaturen og damptrykket når bergarter begynner å smelte, spiller en avgjørende rolle for sammensetningen av magmaet. Forholdene i jordskorpen som magmaet deretter passerer gjennom, er viktig for den kjemiske sammensetningen av det magmatiske materialet og for hvordan dette vil utkrystallisere seg. Hvert mineral som dannes i magmaet og faller ut, tar med seg bestemte bestanddeler og forandrer på den måten den kjemiske sammensetningen i det som blir igjen. De fleste magmatiske mineraler er silikater av noen få metaller. Noen av dem som for eksempel Olivin kan konsentrere mer uvanli­ ge metaller som nikkel. Men silikater er vanskelige å smelte og utgjør sjelden ertsmineraler i malmer.

▲ Den mest praktiske interessen en sivilisasjon har av geologien, er antakelig det a finne og utnytte naturrik­ dommene. Dette er inntrykket man får av forbruket av byg­ ningsmaterialer og brennstoff.

▼ Mineraler som kan utnyttes, er ujevnt fordelt. Fjellkjedene er vanligvis det beste utgangspunktet for å finne metalliske mineraler, da prosessene her har virket med til å konsentrere dem.

74 De verdifulle mineralene i en bergart kan bli konsentrerte ved naturlige prosesser

Magmatisk separasjon

◄ Noen konsentrasjoner av metalliske malmer, som f.eks. av nikkelsulfid i Thompsongruven i Manitoba i Canada, stammer fra magma hvor de forskjellige mineralene ble utskilt og sank til ulike tider.

Opprinnelsen av magmatiske malmer De økonomisk viktigste mineralene er de metallene som ikke inn­ går i silikatene. Noen av dem, for eksempel krom, opptrer som oksider ved høye temperaturer. På grunn av den store tettheten de har synker de gjennom magmaet og hoper seg opp i metallrike bunnlag. De store kromforekomstene i Sør-Afrika og i Zimbabwe ble dannet ved at tyngre materialer skilte seg ut og sank i enorme basiske intrusjoner. Svovelrik magma kan spalte seg i to væsker som ikke blander seg med hverandre. De danner henholdsvis sili­ kater og sulfider. Metaller som lett forbinder seg med svovel, for eksempel jern, kopper og nikkel, opptas i de flytende sulfidmassene. De tunge sulfidene hoper seg opp dypt nede i magmakamrene og danner nikkel- og kopperforekomster som dem i Sudbury i Ca­ nada. De fleste magmatiske silikater er vannfrie. Når de krystallise­ rer, stiger vanninnholdet i magmaet som blir igjen. Dette blir så anriket på alle de grunnstoffene som ikke så lett opptas av silikat­ ene. Når krystallisasjonen er nesten over, er det igjen en varm, vannholdig silikatvæske. Denne er ladet med alle grunnstoffene som ikke var forenlige med de magmatiske hovedmineralene. Egenskapene og sammensetningen av disse væskene avhenger av hva magmaet opprinnelig besto av. Et granittmagma gir restvæsker som er rike på kalium, beryllium, lithium, uran og tinn. De krystal­ liserer langsomt i lommer og sprekker i granitten og i de omkring­ liggende bergartene som grovkornete pegmatitter. Disse kan derfor inneholde mange komplekst sammensatte mineraler og ertser. Når det dreier seg om mer basisk magma, kan restvæskene inneholde kopper, molybden og gull. Høyt damptrykk sprenger opp sprekke­ ne i vertsbergarten, som blir forandret og får ertsmineraler i et nett av små årer. Alle bergartene blir mettet med vann. Hvis det inneholder klor, fluor og sulfat-ioner, og er surt og varmt nok, kan det oppløse og transportere metaller fra de bergartene det passerer gjennom. Normalt produserer dette bare en usunn væske som kommer opp til overflaten som varme kilder. Men hvis væsken i løpet av gjennomsivningen av berggrunnen, møter reduserende forhold, for eks­ empel bergarter med hydrokarboner eller havbunn med vrimlende liv, kan det skje bemerkelsesverdige kjemiske reaksjoner. Sulfat-ionene reduseres til hydrogensulfid-gass som feller ut de oppløste metalle­ ne som sulfider. Slik dannes en hydrotermal mineralavleiring.

▲ Når den smeltete massen størkner, kan de mineralene som dannes først, synke ned og danne et eget lag. Dette kan føre til en forekomst av ertsmineraler på bunnen av en magmatisk bergmasse.

Pegmatittganger og hydrotermale årer

▲ Verdifulle mineralforekomster kan finnes på havbunnen. De stammer fra havvannet som har sivet gjennom avleiringer og havbunnsskorpe til områder hvor det oppvarmes av underjordiske magmatiske masser. Det oppvarmete vannet stiger så til overflaten og opptar oppløste metaller fra bergartene på veien. De varme kildene på havbunnen, som er et resultat av dette, er så i stand til å gi fra seg metallene igjen, men nå som kon­ sentrerte masser.

Metasomatose

▲ ► Når en magmatisk masse er størknet, og bergarten kjøles ned, kan det sirkulere varmt vann gjennom den og inn i de omgivende bergartene. Herved vil det kunne avsettes årer av ertsmineraler langs sprekkene. Stofftilførsler av denne art kalles metasomatose. De fleste viktige metalliske malmer i verden er dannet ved metasomatose, bl.a. molybdenforekomstene som brytes i denne åpne gruven i Colorado (til høyre).

76 Mange verdifulle ertsmineraler er allerede blitt utvunnet naturlig fra den bergarten som produserte dem

Sedimentære malmer Før eller siden kommer de fleste bergartene i jordskorpen opp til overflaten hvor de eroderes. I tropiske klima skjer det en «råtning» av mineralene når overflatevann med rikelig organiske syrer siver gjennom berggrunnen. Silikater nedbrytes, og det blir igjen en uoppløselig leire hvor oppløselige bestanddeler, bl.a. kali og kisel, er blitt utvasket. Som regel er det overskytende materialet, dvs. det som blir til overs, en rød, jernholdig jordart som kalles lateritt. Aluminiumrike bergarter vil imidlertid gi en rest av aluminiumhydroksider, såkalt bauxsitt, den viktigste kilden for aluminium. På Ny Hebridene inneholder lateritten, som her er dannet fra eks­ tremt basiske bergarter, høye konsentrasjoner av nikkel. Dette me­ tallet fantes opprinnelig i olivin. Oppløste metaller ender til slutt i havene. Her bidrar de til metallinnholdet i havvannet, og holder seg som regel i oppløst til­ stand. Livet på grunnere vann har imidlertid blomstret i milliarder år. Under stagnerende forhold kan nemlig bakterier få organisk materiale til å råtne og utvikle hydrogensulfid som kan felle ut metallene igjen. Stinkende bassenger av denne typen var kilden til de store lagdelte avsetningene av kopper i Zambia og til blyog sinkforekomstene ved Broken Hill i Australia. Mekanisk forvitring løsner mineralene fra hverandre. De sorteres til forholdsvis rene fraksjoner ut fra størrelse, hardhet og tetthet og transporteres av vann, luft og is. De kan avleires der strømhas­ tigheten avtar, f.eks. i en elvesving eller på en strand. Verdifulle malmforekomster som har hopet seg opp på denne måten, kalles placer eller vaskemalm. Et tungt mineral som gull, som kan motstå findeling og tåle transport i oppslemmet tilstand, blir konsentrert i lommer. Slik oppstår vaskeavleiringer av den ty­ pen som utløste gullfeberen i Klondike. En større rolle spiller de tinnførende vaskeavleiringene som finnes i elvene i Malaysia og den titanrike, svarte strandsanden i Australia.

▼ Vasking etter metaller er den samme prosessen som opprinnelig bidro til å konsen trere dem i sanden.

▲ Tinnholdige sedimentære avleiringer hentes opp fra bunnen i Det indiske hav av flytende gravemaskiner.

▲ Når en bergart som inneholder metalliske mineraler, nedbrytes og bruddstykkene skylles bort, synker de tyngre metallholdige partiklene først ned på bunnen og samler seg på spesielle steder hvor de lett kan vaskes eller graves ut.

NATURRIKDOMMER

77

▲ Oljeforekomstene oppstår når oljen har beveget seg vekk fra det stedet hvor den opprinnelig oppsto, kildebergarten, og hopet seg opp i store mengder i en porøs bergart, reservoarbergarten. Reservoarbergarten må danne en struktur som virker som en felle som oljen ikke kan slippe ut av. Den enkleste fellen (1) er en antiklinal eller en dome hvor oljen samler seg øverst. I forkastningsfeller (2) er den oljeførende bergarten forkastet mot en annen bergart. Vinkeldiskordanser (3) kan også danne feller.

▲ Hydrokarboner - petroleum, dvs. olje og gass - representerer en av de mest verdifulle naturressurser i vår egen tid. Det er først i dette århundret at de er blitt utnyttet. Imponerende ingeni­ ørarbeid har vært nødvendig for å utvinne dem.

▲ Kalkrev er en annen form for oljefelle (4). Oljen har her samlet seg i den porøse kalk­ steinen i et fossilt rev. Størrelsen på selve revet setter grensene for forekom­ sten. Strategrafiske feller (5) forekommer når de oljeføren­ de formasjonene kiler ut oppover. Over en saltstokk (6) buler lagene oppover og danner en dome som kan oppfange olje. Oljen flyter imidlertid alltid oppover gjennom porevannet. Når re­ servoarbergarten overleires av en ugjennomtrengelig bergart, samler oljen seg til en forekomst øverst i strukturen.

Fossilt brensel - olje Olje er dannet ved prosesser under havbunnen etter at bittesmå, flytende planter eller planteplankton har representert et bindeledd mellom solenergi og fossilt brensel. Dødt plankton hoper seg opp i stillestående, oksygenfritt vann og begraves av leire. De viktigste oljedannende periodene var nettopp planteplanktonets storhetstider, fra ordovicium til devon, fra jura til kritt. Oversvømmelse av det kontinentale lavlandet ga grunne havområder rike på nærings­ stoffer som var tilført fra land. Marine livsformer blomstret opp. Opphopingen av restene etter dem på havbunnen ga hydrokarbonrike kildebergarter for olje. Omdannelsen av hydrokarboner i ugjennomtrengelige, leiraktige kildebergarter til olje- og gassfore­ komster i gjennomtrengelige, reservoarbergarter, er en prosess som foregår gjennom flere stadier. Ved lave temperaturer forbrenner bakteriene de organiske restene og danner metan og et seigt, kom­ plekst sammensatt hydrokarbon, kerogen. Temperaturen stiger mot dypet, og kerogenet spaltes ved ca. 100 grader C til enklere, lettere hydrokarboner. Nå dannes lettflytende olje. Oljen nedbrytes ved temperaturer på over 150 grader C og blir til gass og gjenværende rest-kullstoff. Varmestrømmen fra jordskorpen og mantelen vil sammen med takten i landsenkningen og overleiringen av yngre sedimenter, gi et «vindu» i tid og rom hvor olje dannes og bevares. Hvis kildebergartene kommer nedenfor dette «vinduet», eller ikke avgir oljen i rett tid, vil de ikke lenger by på oljemuligheter. Under gitte forutsetninger hender det at olje avgis til porøse og lett gjen­ nomtrengelige avleiringer som sand- eller kalkstein. Hvis bergarten er gjennomfuktet av vann, kan oljen bevege seg opp og bort fra de områdene hvor den ellers kunne nedbrytes. Men for at et oljefelt skal danne seg, må oljen vandre inn i en struktur hvor den fanges opp i en felle, og en tett, ugjennomtrengelig bergart må hindre den i å stikke av. Stoppes den ikke, vil den komme til overflaten hvor de lettere bestanddelene fordamper.

78 Den industrielle revolusjonen baserte seg på planter som vokste for 300 millioner år siden

Fossilt brensel - steinkull og gass Steinkull og naturgass representerer, på samme måte som olje, en liten del av solenergien. Biologiske og geologiske prosesser er gått sammen om å fange den i tidligere tider. Utgangsmaterialet er ufullstendig nedbrutt plantevev begravd under sedimentære avlei­ ringer og deretter langsomt forandret ved varme og trykk. Energi trenges for å utvinne og foredle alle typer produkter, og de fossile brennstoffene, kull, olje og gass, utgjør de viktigste ressursene for den moderne sivilisasjonen. Fotosyntese kalles prosessen som fører til at plantene kan om­ danne vann og karbondioksid til oksygen og energirik næring i form av karbohydrat. Energien kommer fra sollyset, og plantens grønne fargestoff, klorofyll, omdanner solenergien til en form som planten kan bruke. Ca. 30 ganger mer enn menneskehetens samle­ te energiforbruk trekkes årlig ut fra solstrålene og bindes i plantene. Men det er en balanse. Forråtnelsen av planteetende dyr, forbren­ ning og fordøyelse frigir omtrent den samme energimengden, sam­ men med vann og karbondioksid, som går inn i kretsløpet igjen. Siden livet oppsto, har det vært mange forstyrrelser i balansen, bl.a. når organisk materiale hopet seg opp i oksygenfrie miljøer og ble dekket av avleiringer før det kunne nedbrytes. Ubalansen gjorde at oksygen kunne hope seg opp i atmosfæren. Dermed lå veien åpen for utviklingen av dyrelivet. De kjente forekomstene av utvinnbart fossilt brensel utgjør min­ dre enn en tusendedel av den mengden organisk materiale som egentlig finnes. Kull-, olje- og gassforekomster representerer bare særlige sammentreff i tid og sted hvor takten i omdanningen og mengden av bevart materiale var særlig høy. Når det gjelder kull, inntraff dette i karbon- til trias-periodene. Kullavleiringene fra kar­ bon dannet et belte langs ekvator på den tiden superkontinentet Pangea besto. At avleiringene dannet seg i tropene bekreftes av

▲ ▼ Steinkull danner seg der hvor plantemateriale hopes opp og ikke kan brytes ned. Først oppstår tykke torvlag. Når de er blitt begravd og sammenpresset, blir de til brunkull (lignitt). Ytter­ ligere sammenpressing fører til såkalt bituminøst- eller fett kull, og en lett metamorfose omdanner dette til antrasitt. De fleste av verdens kullbelter ligger i avleiringsbassenger fra senere del av karbontiden (nedenfor).

NATURRIKDOMMER

▼ Ofte brytes kull på overflaten. Jorden fylles som regel på igjen når kull­ forekomstene er uttømt, men likevel forårsaker kullbryting ofte stygge sår i landskapet.

▲ Moderne kullbryting i dype, lukkete gruver omfatter blant annet bruk av store halvauto­ matiske oppkuttingsmaskiner. Maskinen på bildet beveger seg langs kullaget og skreller kullet løs.

79

mangelen på årstidsbestemte årringer i forsteinete trestammer fra kullforekomstene. Derimot opptrer kullene fra perm og trias på de sørlige kontinentene og i Asia, på daværende tempererte bred­ degrader. Disse kullene er dannet fra andre typer plantesamfunn enn tilfellet var i karbon. Oftest ble kull dannet av tykke torvlag som besto av materiale fra skoger i sumpstrøk. Det forekommer i lag og inneholder store treaktige fossiler. Over hvert lag ligger et mudderaktig, noen ganger marint, sediment som øverst går inn i en sandstein som vitner om skiftende delta-forhold. Toppen av sandsteinlaget er gjennomtrevlet av røtter og utgjør bunnen for det neste kullaget. Denne sekven­ sen representerer en syklus med senkning, opphopning av sedi­ menter, hevning over havets nivå og sumpdannelse, og gjentar seg mange ganger i hvert kullfelt. Det er to hovedteorier om hvordan denne syklisiteten er oppstått. Den ene peker på periodiske nivåen­ dringer i havflaten, kanskje forbundet med smelting og gjendannelse av isdekker og -breer. Den andre foreslår sporadisk senkning av avleiringsbassengene hvor kullsekvensene kunne hope seg opp. Kulldannelsen styres av temperatur og trykk og har sammenheng med hvor raskt avleiringen skjer. Det første trinnet i prosessen om­ fatter nedbryting av cellulosen i det bløte plantevevet. Da dannes metan (CH4), vann og karbondioksid, mens det etterlates en torvmasse anriket på tremateriale. Høyere trykk og temperatur driver ut mer vann og oksygen og øker karboninnholdet idet det dannes brunkull og til slutt bituminøst kull. I områder med høy varmestrømning eller i store dyp driver de høye temperaturene ut metan. Her blir det tilbake antrasitt, dvs. den kulltypen som har det høye­ ste karboninnholdet. En stor del av naturgassforekomstene på Jor­ den er dannet på denne måten, dvs. ved at metan er steget opp fra kullførende bergarter og fanget opp i passende feller.

80 Kunstig vanning er blitt brukt i mer enn 5000 år

Vann - den viktigste naturrikdommen Det viktigste behovet et samfunn har, er en pålitelig forsyning av drikkevann. Hvert menneske trenger cirka 2 liter vann pr. dag. I industrialiserte samfunn kan mengden komme opp i over 2 000 liter pr. dag pr. person. Av dette går det meste til jordbruket og industrien. På grunn av befolkningsveksten og bedret hygiensk standard, er vannforsyningen faktisk blitt et større problem enn forsyningen av andre naturressurser. Jorden har mye vann, men bare en liten del av det kan menneskene bruke. Mindre enn en milliontedel av vannet på jordoverflaten er ferskvann fra bekker og elver. En titusendedel av overflatevannet finnes i sjøer, herav 80 prosent i bare ca. 40 innsjøer, f.eks. i de store innsjøene i NordAmerika. Mer enn 20 millioner km3 vann er bundet i ismasser. Elvevann truer store befolkete områder med sykdom og oversvøm­ melse på samme måte som tørken truer med sine katastrofer. Ikke alt regn eller snø blir til vann. Noe oppfanges av plantene og en del synker ned i jordbunnen. Avhengig av temperatur, luft­ fuktighet og vindstyrke fordamper en viss mengde opp i atmosfæ­ ren eller transpireres av plantene. I tørre områder er den vann­ mengden som fordampes på denne måten, større enn nedbøren. I fuktige strøk er elvene svært effektive når det gjelder å lede den resterende nedbøren ut i havet. Men bortsett fra i områder hvor det regner mye, representerer ikke elvene alene noen stabil vann­ forsyning. Man er nødt til å regulere elvene med demninger som fanger opp vannet eller med kanaler som leder det til steder hvor det er behov for det. Anlegg av demninger eller dammer byr i seg selv på geologiske problemer og kan i ekstreme tilfeller frem­ kalle jordskjelv.

Forslag til vannoverføringsprogram i USSR 7"— Dam og kraftverk

-r-r Kanal

▲ Den forkastete planen om å snu elven Ob gikk ut på å bringe vann til Den kaspiske ørkenen for å forvandle den til dyrkbar mark.

Sørgrensen for permanente

► Romerne forsto nødvendig­ heten av en pålitelig vannfor­ syning. Det fremgår av akvaduktene fra romertiden flere steder i Sør-Europa.

Utnyttelsen av vannet En vanlig måte å finne vann på, er å bore brønner. Dersom det brukes mindre av grunnvannet enn den mengden som tilføres, er dette en ideell løsning. Det betyr konstant vannforsyning og oftest god kvalitet. Da grunnvannet beveger seg forholds­ vis sakte, kan grunnvannsspeilet senkes som en omvendt kjegle når vann tas fra brønnen. Jo mer vann som pumpes opp, desto dypere og bredere blir nedtrykningskjeglen. Andre brukere kan dermed oppleve at brønnene deres blir tørre. Det viktigste vannførende laget vest for Jordan-elven forsyner både Israel og Vestbredden med vann. I 70- og 80-årene økte vannforbruket på den israelske siden, og grunnvannnsspeilet trakk seg så langt nedover at den tidligere fruktbare Vest­ bredden ble nesten tørrlagt. En endring i hellingen av grunnvannsspeilet kan medføre at vannet begynner å strømme i en annen retning enn tidligere. Forurensning i et vannførende lag gjør ikke noe så fremt brønnen ligger mot strømmen av forurensningen. Men hvis brønnen har dannet en nedtrykningskjegle, kan det foruren sete vannet renne ned langs kjeglesiden og dukke opp i vannforsyningen. I kystområdene går grunnvannet normalt ut i havet. Stort vannforbruk kan imidlertid føre til at saltvann kommer inn i brønnen. Å miste vannforsyningen er bare én ting. Vannet i bergartene bidrar også til å bære det overliggen­ de materialet. Pumpes et leirlag tørt for vann, vil denne støtten ødelegges. Laget skrumper. Venezia synker for eksempel fordi industrien på fastlandet bruker for mye av grunnvannet. Etter hvert som vannforsyningen blir mer og mer

NATURRIKDOMMER

akutt, blir også løsningene mer og mer oppfinn­ somme. «Regnmakeri» som går ut på å spre kjemi­ kalier på skyene, ser ut til å virke bare dersom en regnbyge likevel ikke er langt unna. På grunn av rikelig og rimelig energi er avsalting av sjøvann satt i gang i Midt-Østen. Noen har også eksperi­ mentert med å føre isfjell fra Antarktis til MidtØsten så raskt at det der vil kunne dannes vann­ reservoarer i store tørrdokker. Romerne og perserne ledet vann i akvadukter og tunnelsyste­ mer fra kilder på landet til byene. I Storbritannia med vannmangel i sørøst, men rikelig med vann i vest, skjer vanntransporten i rørledning. Det planlegges også å utnytte mer elvevann ved hjelp av akvadukter og å benytte de vannførende lagene i undergrunnen både til å transportere og til å rense elvevannet som pumpes inn i dem. De mest vidtgående planene går ut på å føre vann tvers over kontinentene. Brahmaputra og Ganges renner ut i Bengalbukten uten å være helt utnyttet. I India har man lenge hatt planer om å temme flommene og lede en del av vannet til tørre områder. I NordAmerika og Sovjetunionen er det vidstrakte sletter av halvørken som kunne ha vært fruktbare. Men de store elvene MacKenzie og Ob renner gjennom tundraen til Nordishavet uten at vannet blir utnyttet. I begge tilfelle har det vært utarbeidet planer for å snu vannstrømmen for kunstig vanning lenger sør. Med det lave relieffet ville det være mulig, men følgene kunne bli dramatiske. I dag oppvarmes de nordlige områdene av elvene sørfra. Man kan ikke helt forutsi virkningen av en omlegging av elvene, men det er sannsynlig at kontinentenes klimatiske balanse ville bli forstyrret.

81

◄ Kunstig vanning og drikkevann avhenger av den naturlige vannsirkulasjonen gjennom jord- og berggrunnen, havene og atmosfæren. Vann fordamper fra verdenshavene og faller som regn på landom­ rådene. Her kan det samles opp før det renner tilbake til havene igjen.

Vannets kretsløp

82 Løsningen på vannproblemet ligger dypt under overflaten

▲ En oase er en fruktbar plett i ørkenen. Den oppstår når grunnvannet kommer til overflaten som her i Taghit i Algerie. Ved oasene bosetter folk seg. Her er vann å drikke og å vanne jordene med.

Her ligger kilder, brønner og oaser

Oase

Oase

Opptaksområde

NATURRIKDOMMER

A Vann stiger opp under trykk fra en artesisk brønn. Det vannførende laget kommer opp til overflaten i de om­ kringliggende fjellene, og vannstanden her ligger høyere enn selve brønnen.

▼ På steder hvor grunnvanns­ speilet når helt til overflaten, vil vannet stige opp av bakken og danne en vannkilde. Verdens største elver utvikler seg nettopp fra vannkilder som utvikles på denne måten.

83

En underjordisk oppsamling av vann begynner med at vannet siver ned fra overflaten. Når det først er kommet under overflaten, er det bedre beskyttet mot fordampning. I undergrunnen beveger det seg langsomt. Mye av det samles i feller. Grunnvannet utgjør det nest største vannforrådet etter verdenshavene. Dypt nede under overflaten blir det varmt nok til å oppløse salter, og dette gjør at bare ca. 8% av det er brukbart. Regnvannsmengden som siver gjennom bergartene, avhenger av topografi, plantevekst, bergart og dennes gjennomtrengelighet, jordbunnen, samt tiden som står til rådighet. Kraftige regnbyger metter jordbunnen og fører til rask avrenning på overflaten. Spredt regn er derfor best for opptaket i grunnvannet. Bratte, bevokste skråninger er lite effektive for å holde på vannet, så ironisk nok er det de flate ørkenene som har størst evne til å suge opp nedbør. Hvordan grunnvannet beveger seg, avhenger av gjennomtrengeligheten i grunnen. Mengden av grunnvann styres av porøsiteten, dvs. forholdet mellom hulrom og fast materiale i bergarten. En vannførende bergart, en aquifer, kan både lagre mye vann og tillate at det siver igjennom. Et lag som stopper vannet, en aquiclude, kan være vått nok, men tillater ikke gjennomsiving og virker som en barriere. De mest effektive vannførende bergartene er dårlig sementerte sandsteiner og kalksteiner som har fått utvidet sine sva­ ke punkter gjennom oppløsning med vannets hjelp. I enkelte tilfel­ le er oppsprukne og sprekkefylte, krystalliske bergarter også gode vannledere. De som stopper opp vannet, aquicludene, er leirrike typer, skifer og massive eruptive og metamorfe bergarter. Grunnvannsspeilet kalles den høyden som grunnvannet rekker opp til i borete brønner. Et vannførende lag blottet i overflaten, kan bare gi forsyning hvis vannet blir pumpet opp fra under grunn­ vannsspeilet. Hvis grunnvannsspeilet krysser en dalside, forekom­ mer vanlige kilder som kan tømme seg i tørt vær. Dersom det ligger et ugjennomtrengelig lag under det vannførende laget, kan det dannes et lokalt grunnvannsspeil høyere oppe enn det som ville være normalt. Der slike «hengende» grunnvannsspeil skjærer terrengflaten, oppstår det kilder. Forkastninger kan føre til at et vannførende lag butter mot en tett bergart. Det kan dannes en kjede av flere kilder langs en slik forkastning. I vannførende lag som heller nedover og er innesluttet i ugjen­ nomtrengelige bergarter, vil vannet stå under trykk. Trykket avhen­ ger av dypet og grunnvannsspeilnivået i opptaksområdet. Det artesiske trykket viser seg ved hvor høyt vannet rekker i brønnene. Ligger trykkoverflaten høyere enn terrengflaten, vil vannet stige opp i dagen. Vann som står under artesisk trykk, forekommer i nedfoldete (synklinale) eller nedforkastete bassenger. De danner oaser i ørkenene der vanntrykket fra opptaksområdene i fjellene fører til at vannet kommer frem fra de nedfoldete lagene. ■< Kilder blir til ved forskjellige geologiske og topografiske trekk. Regnet i opptaksområ­ dene, fyller vannførende lag i undergrunnen. Der lagene skjærer overflaten, vil det danne seg kilder og oaser. Kunstige brønner graves eller bores ned til grunnvannsspei­ let, til den øvre grensen for vannmetning i undergrunnen. Etter hvert som vannet tappes ut, senkes grunnvannsspeilet umiddelbart rundt brønnen. I nærheten av havet, vil tapping av ferskvannet fra vannføren­ de lag bevirke at dypereliggende saltvann tilføres.

84 Bygningsmaterialer, kunstgjødsel og kjemiske råstoffer er vanlige bergarter produsert ved enkle prosesser

◄ Den enorme mengden betong og stein som er gått med til å bygge en by som New York, sier noe om hvor viktige bygningsmaterialene er for den livsformen vi har. Nesten alle disse bygningsma­ terialene er oppstått geologisk og må brytes i steinbrudd eller utvinnes fra undergrunnen på en eller annen måte.

► Kaolinitt eller porselensjord dannes når granitt nedbrytes. Feltspatmineralene i granitten forvitrer sakte når de utsettes for atmosfærisk påvirkning, og da løsner også de andre mineralene og skylles bort som sand. Feltspatene nedbrytes til leirmineraler og fører til tykke avleiringer av hvit leire i dypforvitrete granittområder. Disse berømte leirbruddene ligger i Dartmoor i Sørvest-England.

Industrielle massematerialer - de mest kjente naturressursene De mest kjente av Jordens fysiske ressurser benyttes i bygningsin­ dustrien. De er alle vanlige bergarter som blir produsert ved enkle prosesser. Krystallinske silikatbergarter er harde og kan poleres. Den indre strukturen deres gjør dem velegnete til fasader og ut­ smykninger, og knuste, krystallinske bergarter er et nesten ideelt veiunderlag. Sedimentære bergarter egner seg ikke som overflater, men har vært mye brukt som bygningsmateriale. Imidlertid er de nå blitt så kostbare at utviklingen går i retning av formete eller støpte kunstige materialer som f.eks. murstein, betong, metaller og glass. I løpet av prosessene som skjer i overflaten, skilles de for­ skjellige bestanddelene av bergartene fra hverandre. Enkelte mine­ raler, f.eks. kvarts, er hardfør overfor forvitring, mens andre mine­ raler nedbrytes til leirmineraler og oppløselige forbindelser. De mest iøynefallende produktene er sand og grus. De er dominert av motstandsdyktige kvartskorn. Denne typen avleiringer brukes i bygnings- og glassindustrien. For å danne brukbare leirarter, kreves det mer omfattende naturprosesser. Felles for alle industrielle leirarter er at de er myke eller plastiske, dvs. at de lar seg forme lett. Det finnes tre viktige typer av slik leire: kaolinitt (kinaleire) fra nedbrutt feltspat, illitt fra nedbrutt glimmer og montmorillonitt som er et biprodukt av forvitrete jern-magnesium-mineraler. Leirarter som er rike på kaoli­ nitt og illitt dannes fra granittiske bergarter og er dominerende på eller i nærheten av kontinentene. Leiren konsentreres ved å slemmes ut fra sand og avleires i rolige bassenger skjermet fra «forurensende» iblanding av grovere materiale. Montmorillonitter oppstår av basaltiske bergarter og dominerer derfor havbassengene. Når man fremstiller murstein og keramikk, er det en betingelse at leiren holder formen under brenningen. Illitten og enkelte kaolinitter oppfyller denne forutsetningen. Den mer plastiske montmorillonitten opptar oljer og fargestoffer. Den varianten som innehol­ der natrium sveller når den blir våt, holder seg fast når den er i ro, men utvikler seg til væske når den er i bevegelse. Den er derfor et viktig smøremiddel ved boringer og pumpes inn i bergar-

▲ Kalkstein er en vanlig type bygningsstein og kan ses i kirker og andre gamle byggverk. Av den finnes det store forekomster som særlig skriver seg fra lavere karbon og juratiden. Kalkstein har vært brutt i århundrer.

NATURRIKDOMMER

A Guano er navnet på opphopninger av fugleekskrementer. Enkelte øyer utenfor Sør-Amerika er fullstendig dekket av slike og er en svært verdifull kilde for fosfater og nitrogenholdige kjemikaler som brukes i gjødningsindustrien.

▲ Oppløste salter utfelles i bestemt rekkefølge fra sjøvann som fordamper. Karbonater blir avleiret først og danner kalkstein. Større mengder natriumklorid (vanlig salt) dannes ikke før vannet er fordampet til en tiendedel av sitt opprinnelige volum.

85

tene for å forsegle eller fylle opp brudd. Kalsium holdes i oppløs­ ning i havvannet som sulfat eller bikarbonat. Mange organismer tar opp kalsium i sine harde deler som karbonat (kalkspat), og de fleste kalksteiner består nettopp av opphopninger av slike skje­ letter. De mest produktive områdene for slike biologisk dannete kalksteinstyper, er de klare havene i tropene. Sement, bindematerialet i betong, er opprinnelig en pulveraktig blanding av vannfrie kalsiumsilikater og kalsiumjern-aluminater. Når sementmineralene blander seg med vann, reagerer de og danner tette, sammenfiltrete, vannholdige aluminiumsilikater som kan binde sand og grus. Slike sementmineraler fremstilles kunstig ved å varme opp oppmalt kalk­ stein og leire eller leirholdig kalkstein. Der hvor tidligere innelukkete havbassenger har tørket inn, er det dannet salter som inneholder kalium, dvs. et viktig gjødningsgrunnstoff. I saltene inngår også natrium som brukes i kjemisk industri, samt kalsiumsulfat som brukes til fremstilling av brent gips. En utfelling ved fordampning er enkel. De kjemiske bestand­ delene utkrystalliserer seg i deres oppløsningsrekkefølge. Teoretisk er det derfor mulig å forutsi hvordan de enkelte følger etter hveran­ dre ved inndampning. I grunne bassenger er det nødvendig med stadig nye tilførsler av havvann for at tykke saltlag skal kunne felles ut. Derfor inneholder de fleste naturlige fordampningsbergarter (evaporitter) bare de mest vanlige og/eller de minst oppløselige forbindelser - natriumklorid, kalsiumkarbonat og kalsiumsulfat. De lettere oppløselige kalisaltene er sjeldnere til stede, og de aller let­ test oppløselige stoffene er ikke blitt avleiret i det hele tatt fordi havene aldri har tørket helt inn. Bare i de aller tørreste miljøene, f.eks. Atacama-ørkenen og Death Valley, forekommer det sjeldne salter som borater og nitrater av natrium. Andre viktige råstoffer til den kjemiske industrien og gjødselindustrien hentes fra jorden og atmosfæren. Svovel fremstilles nå som biprodukt ved oljeraffi­ nering, men ble en gang brutt på vulkanskrentene. Nitrogen utvin­ nes fra luften ved kombinasjon med hydrogen slik at det dannes ammoniakk. Fosfor fås fra fossile skjeletter av marine organismer på havbunnen og fra opphopninger av havfugleekskrementer.

Leteteknikker

▲ Det første stadiet i letingen etter en verdifull naturressurs, er å kaste et blikk på det området som skal utforskes. I dag brukes satellittbilder som kan avsløre større, lovende bergartsstrukturer. De avmerkes for nærmere under­ søkelser.

..

... ,.......... ....

..

"’1"" .................................*

»»»»»»»* Sa,:... . ..................... .... . ............ ............................................«— •....inc:;

,...••••

---"il

*h .... w—■

r».-

---- 'UHmi

—.... "..r

—XKl

. ............... "■"""

•«‘■••w jBC"

. ....... """''Ziiww""’”’

—— f... . "

® Hl» .:u."‘ X,, "lilll''»»’"H*.................................................. .. iniiiiir'''*

- --- 4|..----ill—.... . ...UBL__ .lUL,... hui..... ... ""““....H.........

-

_ . ... .

- j—r:

► Geologien under overflaten kan undersøkes med seismiske metoder, dvs. ved at man sender trykkbølger ned i undergrunnen og deretter analyserer hvordan de avbøyes eller reflekteres. Med denne teknikken kan man oppdage oljefeller og andre strukturelle trekk.

xsiiC1

.

mw>

'W'"

. ...... .

... .........

... ..........

... ... .*■.....

Lokalisering av naturressurser Fysiske naturrikdommer er blitt til ved vanlige geologiske prosesser som har utviklet seg i ekstrem grad. De omfatter konsentrasjoner av metaller, alminnelige mineraler som er blitt rensortert, og porevæsker som kan pumpes opp til overflaten. De er spesielle, og ettersøkningen etter dem baserer seg på uregelmessigheter i berg­ artene og materiale dannet fra dem. Det ville ta altfor lang tid og være fantastisk kostbart å undersøke nøye hver eneste kvadratmeter av Jor­ dens overflate. Hver ressurs dannes ved forskjel­ lige enestående sammentreff av geologiske proses­ ser. Ut fra prosessene vet man hvilke ressurser som kan utelukkes i de enkelte tilfellene. Mursteinsleire finnes f.eks. aldri på vulkaner, nikkel- og tinnavleiringer forekommer ikke i de samme berg­ artene, metamorfe bergarter inneholder svært sjel­ den olje, og leirskifer er alltid fattig på drikkevann. Det første stadiet er å sette et mål, f.eks. finne et oljefelt og deretter velge ut et sted hvor sjanse­ ne burde være gode. Letingen blir ofte konsentrert i områder hvor det allerede er produksjon.

▼ Etter at lovende trekk er fastslått i undergrunnen på grunnlag av seismiske metoder, bores det et hull. Fysiske egenskaper som fuktighet, elektrisk motstand, radioaktivitet osv., kan nå studeres ved hjelp av instru­ menter som senkes ned i borehullet. Det er dette som kalles brønnlogging.

► I dag er datamaskiner tatt i bruk på flere stadier når det gjelder leting etter mineraler i jordskorpen. Det som skal analyseres, innhentes fra så mange kilder at elektroniske hjelpemidler er nødvendige for å få behandlet alle data raskt. Datamaskinen er blitt et godt verktøy også ved leting etter mineraler.

Oljeleting er et godt eksempel på målrettet søking. Prospekteringsområdet må omfatte en tykk, raskt avleiret sekvens av havsedimenter dannet under tropiske forhold. Blant disse må det ha vært lag med et høyt innhold av organiske rester, dvs. en kildebergart. Kildebergarten må ha vært oppvar­ met, men ikke særlig høyere enn til 150 grader C. Olje kan bevege seg i bergarter med passende hel­ ning, porøsitet og gjennomtrengelighet. Den blir bare bevart hvis den fanges opp I en felle i en porøs reservoarbergart, f.eks. sandstein eller kalk­ stein under et lokk av en ugjennomtrengelig bergart. Grunnleggende opplysninger vil kanskje allerede være tilgjengelige i geologiske arkiver. Det vil likevel alltid være behov for ny informasjon fra geologisk kartlegging og seismisk profilering for å kunne definere mulige feller. Det neste stadiet, også det mest kostbare, om­ fatter prøveboringer og innsamling av alle slags opplysninger om de bergartene man borer gjen­ nom. Prøveboringer treffer forholdsvis sjelden på olje, men er nødvendige for å bygge opp et tredi­ mensjonalt bilde av alle de geologiske variablene

som en endelig suksess vil være avhengig av. I motsetning til oljen kan ethvert metall bli kon­ sentrert i mange geologiske omgivelser, og flere metaller kan være til stede I samme forekomst. De fleste metallforekomstene er blitt oppdaget av geologer som har arbeidet alene og funnet dem forholdsvis lett. I fremtiden vil man imidlertid bli nødt til å finne mer avsidesliggende eller mindre avvikende overflateforekomster eller malmer som er dypt begravd. Det vil bli satset på to forskjellige metoder som hittil vanligvis bare har vært hjelpemetoder til vanlig prospektering. Den ene er å oppdage små, uvanlige konsentrasjoner av metaller i bergarter, jord, vann og planter. Den andre har å gjøre med unormale fysiske egenskaper hos ertsmineralene selv. Ertsforekomster kan være små, men represente­ re ekstreme geokjemiske avvik. Det er lett å overse dem, og dessverre fører prosessene i overflaten til at de svekkes, utjevnes og spres over et større område enn kilden selv opptar. Enkle og nøyaktige analysemetoder gjør det nå mulig å kartlegge slike svake tegn for de fleste metallene.

å. Måling fra overflaten kan gi en pekepinn på hvordan den underliggende bergarten er. Men for å bli sikker, er det nødvendig å hente opp borekjerner eller prøver. Fragmenter fra boringen legges på rad og rekke i en kasse for å vise rekkefølgen av bergartene slik de forekommer under overflaten.

88

Fra leting til utnyttelse Det nytter lite bare å finne frem til metall-befengte bekker og vege­ tasjon som kjemper for å overleve i naturlig forurenset jord. Malmårene kan gå langt ned i dypet, og det er nødvendig å utvikle metoder for å komme ned til dem. Den molekylære strukturen av enkelte ertsmineraler gir en pekepinn. Mange er oksider eller sulfider. Oksidene med jern i strukturen sin, er ofte magnetiske mens mange sulfider har strukturer som likner metallenes og leder elektrisitet. Leting eller prospektering som utnytter mineralenes magnetiske egenskaper, måler avviket fra det regionale geomagnetiske feltet. Selv om positive magnetiske uregelmessigheter kan markere jern­ malm, kan anomaliene også skyldes jernmineraler som ledsager an­ dre metalliske malmer med f.eks. krom eller nikkel. Kart over magne­ tiske uregelmessigheter gir også grove oversikter over geologien i området. Siden jern er et av de mest variable grunnstoffene i berg­ artene, kan kartene også gi en indikasjon på mineralforekomster. Geokjemisk spredning

▲ Geokjemiske studier av jordbunnen kan føre til malmfunn. En begravet malmmasse vil avgi partikler til jorden ovenfor, og disse kan oppdages ved jordanalyser. Så kan man spore partiklene tilbake til kilden ved å ta i betraktning faktorene som fører til at jorden beveger seg. Disse omfatter den domi­ nerende vindretningen (1) som beveger partiklene i én retning. Finnes det interessan­ te forekomster i elve- (2) og breavleiringene (3), kan de følges tilbake til sitt utspring. Vann i jordbunnen (4) sprer materialet rundt omkring. Jordsig på en skråning (5) beveger eventuelle ertspartikler nedover bakke på samme måte som strømmen av vann under grunnvannsspeilet (6).

► Fjernstudier er blitt så viktige de siste 10 årene at det er dannet egne avdelinger i oppmålingsfirmaer og kartleggingsinstitusjoner med dette som fag. Dette radarbildet viser vannforekomster i nærheten av Rødehavet.

Geofysisk prospektering Forekomster av strømledende sulfider under overflaten kan oppdages ved å sende elektrisk strøm gjennom berggrunnen og finne svake, elektriske spenningsfelter i overflaten. Hvis en strøm leder utsettes for radiobølger, reagerer den som en antenne, og de skiftende strømmene fremkaller i sin tur sekundær stråling. Elektromag­ netisk malmleting er derfor basert på å oppdage sekundære radiobølger. De blir som regel utstøtt som impulser fra et fly, men kan også fremkalles ved høyenergiutsendelse av langbølger fra atom­ ubåter. Enkelte sulfider reagerer med oksygenet i grunnvannet og danner på den måten elektriske strømmer. Reaksjonene må kanskje settes i gang ved høyspenningsimpulser gjennom bergartene, men under alle omstendigheter kreves det bare re­ gistrering av elektriske felter over overflaten for å oppdage sulfider. Elektriske målemetoder kan angi både dybde og størrelse samt plassering av rike sulfidmalmforekomster. Magnetometre kan brukes i malmletingen ved å registrere de variasjonene i Jordens magnetfelt som er fremkalt av metalliske malmer. Under analysen av resultatene fra et område, kan man trekke fra den regionale magnetismen som de om­ kringliggende bergartene utvikler, samt bakgrunnsmagnetismen i jordbunnen. De resterende uregel­ messighetene eller anomaliene kan skyldes begravde malmer. Tyngdemålinger kan også avsløre lovende strukturer under overflaten. Saltstokker er saltmasser som har flytt oppover og fått lagene ovenfor til å bule seg. Mange saltforekomster opptrer sammen med olje, og de oppbulete lagene er perfekte strukturelle feller for både olje og gass. Oljeselskapene leter ofte etter de negative tyngdeanomaliene som er fremkalt av saltet.

Landskapsforandringer Befolkningen - det økende presset... Menneskets utvikling og innflytelse - oppbygging av landskaper, erosjon og landsenkning... Vannregulering og kunstig vanning... PERSPEKTIV... En foregangsmann innen miljøvern... Kysterosjon... Menneskeskapte landskaper... The Dust Bowl... Ørkendannelsen... Forvitring... Sanddyner... Permafrost... Demninger og reservoarer... Lavastrømmer... .

▲ George Perkins Marsh, en amerikansk foregangsmann for miljøvern, var en av de første som innså hvilken inn­ flytelse menneskene har på miljøet. Han så og forsto sammenhengen mellom naturens elementer.

10 000

En pioner innen miljøvern At George Marsh forsto hvilken fare menneskets nedbrytning av naturen innebar, spesielt i fedrelan­ det sitt, USA, bekreftet han på reisene som han foretok i utlandet etter at han ble diplomat i MidtØsten og Italia. De samme ødeleggende prosessene - skogrydding, overbeiting, utrydding av ville dyr m.m. - gjentok seg over alt hvor han kom. De nakne skråningene ved Middelhavet opplevde han som golde monumenter over menneskets grådighet og ubetenksomhet. Det var i sin klassiske bok, «Man and Nature», han under­ streket at mennesket er et enestående, mektig vesen. Først og fremst pekte han på de forstyrrel­ sene som menneskene i sin uvitenhet hadde forårsaket ved å hugge ned skog: voldsomme svingninger i vannføringen i elvene, uttørking av jorden, kilder som tørker inn, Innskrenkning av plante- og dyrelivet og alvorlig forsterket erosjon.

▲ ► Folketallet på kloden vår har steget helt siden sivilisa­ sjonen begynte å utvikle seg. Tidlige fremskritt, som jordbruk og husdyrhold, gjorde det lettere å få tak i mat. Da mennesket begynte å forstå seg på sykdom, fikk den medisinske vitenskapen innfly­ telse på overlevelsen. Færre omkom av naturlige grunner enn det som ville ha vært tilfelle i den ville naturen. Flere kunne brødfø flere som overlevde. Befolkningen har vokst eksponensielt, dvs. raskere og raskere for hvert år. Folketallet på Jorden ble fordoblet fra år 1 til år 1500 - nå er det sannsynlig at det vil fordobles i løpet av en periode på bare 40 år.

Befolkning (milliarder)

Menneskets innvirkning på miljøet har fått stadig større betydning for oss både på grunn av den sterke befolkningsveksten de siste århundrene og på grunn av den raske teknologiske utviklingen. Forandringene som skjer på Jorden, blir omfattende og sammen­ satte fordi det ikke er mulig å begrense forandringer til bare én ting i naturen. Enhver handling får alltid en rekke av følger. En av de første som innså nettopp dette, var George Perkins Marsh (1801-1882), en vitenskapsmann fra New England, USA. I 1864 skrev han sin banebrytende bok om miljøvern, «Man and Nature». Utdraget fra boken, som er oversatt nedenfor, handler om de geomorfologiske og hydrologiske sidevirkningene av men­ neskenes inngrep i skogen, dvs. skogryddingen: «Enorme skoger er forsvunnet fra fjellsider og høydedrag, den dyrebare jorden som samlet seg under trærne etter at blader og trestammer var blitt nedbrutt... vasket bort... Historisk berømte og besungne elver er skrumpet inn til ydmyke små bekker... Bunnen i bekkene er blitt jevnet ut til brede flater av småstein og grus som man kan gå tørrskodd over i tørre somre, mens ville strømmer buldrer over dem om vinteren... Havner, en gang midtpunkt for omfattende, travel handel, er lagt under sand som en følge av avlei­ ringer fra elvene i nærheten. Hevninger av elvemunningene som har ført til en langsommere elvestrøm, har forvandlet tusener av hektar grunn sjø og frodig lavland til uproduktive, stinkende sum­ per.» I dag, mer enn 100 år etterpå, er vår innflytelse på naturen, om mulig, blitt enda større enn på Marsh' tid.

90 «Befolkningen... vokser i et geometrisk forhold. Livsnødvendighetene øker bare i et aritmetrisk forhold». Thomas Robert Malthus (1766-1834)

Menneskeskapte prosesser

Indirekte menneskeskapte prosesser

Milepæler i menneskets utvikling I løpet av menneskets historie på Jorden har det inntruffet særlige teknologiske forandringer som har endret mulighetene for å frem­ kalle geomorfologiske forandringer. Bevisst bruk av ild forekom kanskje i Øst-Afrika så langt tilbake som for 1,4 millioner år siden. Dermed lå veien åpen for store landrydninger. Utviklingen av steinredskaper førte til både slakting og i enkelte tilfelle til utrydning av ville dyr og til felling av skog. Men inntil for ca. 10 000 år siden var menneskene tross alt hoved­ sakelig jegere og samlere og levde i mindre grupper som nomader. Senere førte dyrehold og jordbruk med fast bosetning i store deler av verden til en utviklingsrevolusjon som ga muligheter for større og langt tettere befolkningskolonier. Trekkdyrene ga mennesket ekstra kraft til å omforme jordoverflaten. For omkring 5 000 år si­ den praktiserte man for første gang kunstig vanning, noe som førte til delvis regulering av elver. Samtidig ble plogen utviklet, og der­ med hadde menneskene et effektivt redskap som kunne forstyrre jordbunnen og fremkalle erosjon. Bryting av malm og smelting av metaller ble også vanlig omtrent på denne tiden, og det oppsto behov for gruver og trekull. Siden slutten av det 17. århundret har storindustrien utviklet seg, noe som har ført til sterkt voksende bymiljøer. Med dampma­ skinen, forbrenningsmotoren og atomenergien har mennesket fått enorme fysiske krefter, tilstrekkelig til å forandre jordoverflaten. Teknologien har også gjort det mulig å endre hittil nærmest util­ gjengelige naturmiljøer. Derfor er det først i de siste par tiårene at ørkenene for eksempel i Midt-Østens oljestater, eller den sarte tundraen som for eksempel i Sibir og Alaska, har blitt utsatt for større stress på grunn av miljøpåvirkning.

▼ Nesten alt det som sivili­ sasjon gjør, har innflytelse på Jordens overflate. Menneskets mange aktiviteter kan inndeles i grupper alt etter hvilken inn­ flytelse de har på miljøet menneskene lever i.

Bevisst forandring av landskapet

Mot slutten av istiden, for ca. 10 000 år siden, kan hele verdensbe­ folkningen ha vært ca. fem millioner mennesker. Store områder ble befolket først i mye senere tid. Nord- og Sør-Amerika og Au­ stralia var for eksempel ikke befolket i nevneverdig grad før for ca. 30 000 år siden. Ved Kristi fødsel kan den totale befolkningen ha kommet opp i ca. 200 millioner. Det var først i den viktorianske perioden at folketallet oversteg 1 milliard, men man regner med at 5 milliarder vil være nådd allerede ved utgangen av 1980-årene.

Bygningsarbeid

► Landskapsforandringer, til­ pasninger for å oppfylle menneskets behov, ble utført allerede i oldtidens Egypt. Det illustrerer blandt annet dette gravmaleriet av et kunstig vanningssystem.

Utgravning

Utfylling og planering Graving Skjæringer Gruvedrift Sprengninger og nedtråkking

Hydrologisk innblanding

Oversvømmelse Oppdemning Drenering Elveregulering Kanalbygging Kystsikring

Fremskyndelse av erosjon og avleiring

Fremskyndelse av forvitring

Landsenkning

Fjerning av plantevekst Pløying Beiting Bygging av veier og byer

Hydrologiske forandringer Forurensning av nedbør Salttilførsel ved forandring av grunnvannsnivå Gruvedrift Fjerning av væske (f.eks. olje og vann)

Frembringelse av jordskjelv

Tining av permafrost Nedbrytning av organisk jordsmonn Vektbelastning Undergraving Rystelse «Smøring» av lag i undergrunnen Belastning av reservoarer «Smøring» av forkastningsplan

Vollgraver Reservoarer Kanaler Dynger, gravhauge Kratere Diker Voller Skjæringer Furer Terrasseanlegg Slagghauger Elvereguleringer Dreneringskanaler Innsjøer

Forsvar Vannforsyning Transport, kunstig vanning, forsvar Forsvar, minnesmerker Krig, anlegg av vanntunneler Elv- og kyst­ sikring Transport Pløying Jordbruk og jordbehandling Gruvedrift Utvinning av mineraler og torv Flomkontroll og båtferdsel Kunstig vanning og drenering

Sammenstyrtning av skrenter

◄ A ► Befolkningspresset varierer sterkt. Det skotske høylandet (til venstre) er overbefolket selv med svært spredt bosetting fordi det ikke kan livnære mange. Derimot er en by som London (over) ikke overbefolket da den kan livnære mange mennesker. I oldtidens Midt-Østen førte liknende faktorer til byggingen av de første byene (til høyre).

LANDSKAPSFORANDRINGER 91

92 Bombingen under Vietenam-krigen forårsaket mer flytting av jord enn dikebyggingen da Nederland ble oppdemmet jordbruksland

Landformer og menneskets aktiviteter Nesten alle former for menneskelig aktivitet påvirker landskapet. De viktigste er bygningsarbeid, utgraving, vannregulering og jord­ bruk. Enkelte menneskeskapte landskapsformer er svært gamle. I Norfolk i Sørøst-England er det for eksempel klokkeformete hull etter flintgruvene fra senere steinalder. Der finnes tallrike små gro­ per og dammer hvor bøndene gjennom generasjoner har gravd ut kalk til forbedring av sur, sandet jord. Og de 25 store innsjøene, The Norfolk Broads, vet man er vannfylte torvtak opprinnelig fra middelalderen. Den viktigste grunnen til utgravning er mineral- og masseutvinning. Herved oppstår dagbrudd, strip-gruver hvor lagene over fore­ komsten skrelles av, samt steinbrudd som blant annet gir materialer for bygg og anlegg. I det 20. århundret har produksjonen av tilslagsmateriale til be­ tong steget dramatisk. I Storbritannia økte etterspørselen etter til­ slagsmateriale som sand, grus osv., fra cirka 20 millioner tonn årlig i 1900 til 276 millioner tonn i 1973. Dette betydde en økning fra 0,6 tonn til cirka 5 tonn pr. innbygger pr. år. En av følgene av den økte utvinningen, er de mange kunstige innsjøene man nå kan se i lavtliggende strøk enkelte steder hvor det tidligere har ligget elveterrasser av sand og grus.

▲ Gruvedrift har hatt stor inn­ virkning på landskapet. Grime’s Graves i krittområdene i Norfolk, England er en serie av flintgruver fra stein­ alderen. De var kilde for materiale til verktøy og våpen, grunnlaget for handel. Hullene er ennå trekk i landskapet.

▼ Moderne gruvedrift har enda større innvirkning på landskapet. Koppergruven i Bingham Canyon er verdens største utgravning. Den er 774 m dyp og dekker et område på 7,21 kmz. Herfra er det med tiden blitt fjernet 3 335 millioner tonn materiale.

LANDSKAPSFORANDRINGER

Fremskyndelse av kysterosjonen Erosjon av kystene kan få alvorlige konsekvenser. En sikker og solid strand er noe av det beste en kyst kan være forsterket med. Svekkes den, vil landet bakenfor bli angrepet av havet. En slik øde­ leggelse kan finne sted i forbindelse med anleggs­ arbeider. Et typisk eksempel kan nevnes fra 1887 da 600 000 tonn singel ble tatt fra stranden ved Hallsands i England i forbindelse med byggingen av havnen i Plymouth. Det viste seg at lite ny singel ble gjendannet, og konsekvensen ble at strandnivået senket seg ca. 4 meter, og 6 meter av kystskrenten ble brutt ned slik at bølgene ødela den lille byen. Det skjer ofte at en kystforsterkning ett sted betyr strand- og skrenterosjon et annet sted. Selv om en oppbygget utstikker (groyne) kan utvirke oppsamling av sand ett sted, vil erosjonen bli forsterket et annet sted. Moloer kan ha liknende virkninger. Oppdemning av elver er en ytterligere årsak til strandnedbrytning, fordi det er elvene som i enkelte områder fører med seg oppslemmet materiale til kystene. Dette materialet vil bidra til å bygge opp stranden på grunn av strømmene langs kysten. Hvis en stor demning fanger opp sedimentene før de når frem til kysten, kan dette føre til kysterosjon. Anlegget av Aswan-demningen hevdes nettopp å ha en slik lite ønsket følge. Sedimentene fra Nilen bevegde seg nemlig østover - da de nådde frem til kysten - med den generelle strømmen i Middelhavet. De dannet sandbanker og dyner som bidro til oppbyggingen av deltaet. For cirka hundre år siden begynte en omvendt prosess, og deltaet tok til å skrumpe inn. For eksempel ble Posetta-munningen i Nildeltaet cirka 1,6 kilometer kortere fra 1898 til 1954. For­ styrrelsen av balansen mellom sedimentasjon og erosjon synes å ha inntruffet samtidig med deltasperringene i 1861, og forstyrrelsen økte med senere demninger. Den egyptiske kysten er nå un­ derernært på sedimentært materiale. Som et

resultat av dette er sandbankene ved enkelte av de store deltasjøene blitt erodert, slik at de kanskje vil forsvinne helt. Hvis det skjer, vil sjøene bli omdannet til havbukter, og saltvann vil da komme i direkte kontakt med de lave, flate jord­ bruksmarkene. Flere forskjellige former for stabilisering har vært forsøkt i Nil-deltaet. Blant annet har bølgebrytere vært prøvd. Men disse kostbare og som regel ikke spesielt vakre forsterkningene, har ikke klart å beskytte kysten mot ødeleggelse. Forsøkene har derimot hatt en direkte negativ effekt fordi de istedenfor å forhindre, faktisk ofte har fremskyndet erosjonen idet de bidrar til å gjøre bredden av stranden mindre, gjøre bunnen brattere og øke høyden på bølgene.

93

▲ Ofte er virkningen av men­ neskenes inngrep i landskapet utilsiktet. I 1887 førte uttaket av singel på kysten ved Hallsands i Devon, England, til øket kysterosjon og utstrakt ødeleggelse av selve byen. Singelen ble tatt ut for å bygge havn i Plymouth.

▼ Moderne krigføring gjør alvorlige inngrep i naturen. Under Vietnam-krigen ble det for eksempel mellom 1965 og 1971 sprengt 26 millioner kratere over et område på 17 000 hektar. Det vil si at 2,6 milliarder nP jord ble flyttet med sprengstoff.

94 En fjerdedel av Nederlands nåværende flateinnhold er utvunnet fra havet

At tørt land vinnes inn fra havet og at hauger og diker anlegges på nye steder, var også tilfelle i gammel tid, men fenomenet er blitt mer utbredt i våre dager. Flere hydrologiske prosjekter omfat­ ter demninger som er over 300 meter høye og har enorme fyllinger. Elver blir også kanaliseret gjennom store systemer av voller, for eksempel gjennom slike som går ca. 1 000 km langs Nilen og som i Mississippi-dalen utgjør mer enn 4 500 km. De viktigste landskapstrekkene som har sitt opphav i menneske­ lig aktivitet, er sannsynligvis de som danner seg ved dumping av avfall. I Midt-Østen og i andre områder hvor det har bodd menne­ sker i byer gjennom lange perioder, har det opphopete avfallet gradvis hevet landnivået. Fra møddinger eller såkalte «tells» (avfallshauger etter langvarig bosetting) henter arkeologene i dag mange nyttige opplysninger. Den samlete avfallsmengden i New York-området er like stor som mengden av oppslemmete sedimen­ ter fra samtlige elver på Atlanterhavs-kysten mellom Maine og North Carolina. Etter som befolkningen vokser, vil den menneske­ skapte sedimentmengden stadig bli større.

Menneskeskapte landskapsformer Større menneskeskapte omforminger av landskapet omfatter prosjekter med oppfylling av kystsumper og myrområder og innvinning av land fra havet. De mest storslåtte eksemplene på dette finnes i det såkalte polderlandet i Nederland. Kysten fra Calais til De frisiske øyene består av sandbanker og dyner (klitter) som gir en naturlig beskyttelse av lavlandet innenfor. Likevel utgjorde kraftige stormer, springflod og elveoversvømmelser tidligere en stadig trussel. Derfor er det nå anlagt en rekke diker, og Nederlands opprinnelige kystlinje er blitt redusert med ca. 300 km. Zuiderzee-prosjektet som startet i 1919, og som omfatter nesten 1/4 millioner hektar, har ført til innvinning av områder som ligger så mye som 5 m under havoverflaten. Prosjektet gikk ut på å bygge et 32 km langt dike som skilte Zuiderzee fra Nordsjøen.

▲ ► Det mest storslåtte eksemplet på landskapsdannelse er polderområdene i Nederland. Befolkningen har drenert det grunne havet utenfor den nederlandske kysten siden det 7. århundret. Diket over Zuiderzee omdannet denne bukten til en ferskvannslagune som nå blir drenert og får stor betydning.

◄ Det lave, nyinnvundne pol­ derlandet er gjennomskåret av dreneringskanaler. Vannet pumpes hele tiden ut så land­ bruksjorden får akkurat den rette fuktigheten.

► De såkalte «tells» (bosetningshauger) i Midt-Østen er gamle eksempler på hvordan menneskene anla landskaper. De er dannet av menneskenes avfall gjennom århundrer.

96 / landbruksområdene i USA eroderes jordbunnen 8 ganger raskere enn den gjendannes

A Et gårdsbruk er en helt unaturlig landskapsform. Bøndene har tatt landområder og omdannet dem til noe som er nyttigere for menneskene. Imidlertid forstyrrer dette ofte den naturlige balansen mellom de fysiske, kjemiske og biologiske prosessene i jordbunnen, og det kan få katastrofale følger. Jorderosjon er det mest sannsynlige uønskete resultatet av ineffektive jordbruksmetoder. Et av historiens mest konkrete tilfelle av jordero­ sjon var Dust Bowl i USA i 1930-årene. Her førte erosjon av land­ bruksjorden til fattigdom blant store deler av befolkningen. I dag er jorderosjon svært utbredt i Sør-Amerika.

Den amerikanske Dust Bowl I 1930-årene ble de tørre områdene av Texas, Oklahoma, Kansas og en del av statene omkring utsatt for alvorlig vinderosjon som førte til de beryktete støvstormene. Stormene nedsatte sikten til bare et par meter og blåste bort det verdifulle muldlaget fra markene. Grunnen til stormene, de såkalte «black blizzards» (svarte snøstormer), lå blant annet i at det hadde vært flere sammenheng­ ende, varme og tørre år som hadde begrenset planteveksten og tørket ut jordbunnen. Men det som forverret situasjonen, var flere års overbeiting og uhensiktsmessig dyrkingsteknikk. Etter første verdenskrig ble hvetedyrkingen trappet opp på de store præriene på grunn av gunstig statsstøtte og utviklingen av landbruksmaskiner. Traktorer, treskere og lasteapparater gjorde det nå mulig å dyrke jorden og få inn avlingene raskere enn før.

Følgene av menneskelig aktivitet - erosjon Av alle de uønskete konsekvensene av menneskelig aktivitet land­ skapet er blitt utsatt for, er nok jorderosjon den alvorligste. I USA har man siden midten av 1930-årene brukt 15 mill, dollar på å bevare jordbunnen, dvs. siden den berømte Dust Bowl-perioden som John Steinbeck udødeliggjorde i romanen «Vredens druer». Men til tross for bevaringsforsøkene er vind- og vannerosjonen fra dyrkete jordområder fortsatt et av de største og mest omfattende miljøproblemer som landet har å hanskes med. Man har anslått at jordsmonnet på jordbruksarealet i USA eroderes 8 ganger hurti­ gere enn det nydannes. En av følgene er at elvene hvert år tilføres 4 milliarder tonn jord. Dette fører i sin tur til sedimentering i vann­ reservoarer. Det gjør at de får kortere levetid og redusert kapasitet. Den viktigste grunnen til fremskyndet jorderosjon er skogrydding og jordbruk. Skogene beskytter det underliggende jordsmon­ net mot å bli nedbrutt av regn, binder jordbunnen med røttene, fremkaller en god jordstruktur og begrenser avrenningen. Når trær­ ne hugges ned, forsvinner denne beskyttelsen, og avrenningen og jordtapet øker betraktelig. I USA ser det f.eks. ut som sedimentføringen i elvene fordobles for hver 20 prosent av skogarealet som fjernes. Bybebyggelsen medfører også betydelige forandringer i erosjonstempoet. I et anleggsområde blir en god del av jorden lig­ gende bar og forstyrres dessuten av kjøretøy og utgravning. På et byggefelt kan en nedbryting, som normalt ville ha tatt flere tiår, finne sted i løpet av bare ett eneste år.

LANDSKAPSFORANDRINGER

97

Ørkendannelse Spredning av ørkenliknende forhold til klimatiske soner hvor slike forhold ikke ville forekomme naturlig, betegnes som forørkning. Den holdes for å være et av de mest uberegnelige og alvorlige miljøproblemene menneskene står overfor. Ørkenenes utkantområder er svært sårbare, og i løpet av de siste tiårene er de blitt utsatt for stadig større menneskelig påvirkning. Beiting og dyrking sprer seg stadig til nye distrikter og blir intensivert i gamle strøk. Bedre veterinære forhold og bedre vannforsyning gjør det mulig for folk å holde flere husdyr. Store mengder skog- og krattbevokst land ryddes for å skaffe brensel. I tørke­ perioder, som for eksempel deler av Vest-Afrika opplevde mellom 1968 og 1983, blir jordoverflaten utsatt for slik belastning at jorden trykkes sammen og eroderes, støvstormer opptrer oftere og vannet renner i større grad vekk på overflaten enn det siger ned i jordbunnen. En dyptgripende utarming av jorden settes dermed i gang og følgene blir som oftest katastrofale.

•4 Det finnes øyenvitnebevis på at Sahara er mye større nå enn før. På ørkenplatået Tassili-nAjjer i Algerie kan man betrakte bergmalerier av kyr, sauer og andre dyr som går og beiter. Området må ha vært fuktigere og mer fruktbart for 3-4 000 år siden. Klimaet kan ha forandret seg siden istiden, men husdyrenes skånselsløse beiting har utvilsomt også ført til at Saharaørkenen har utvidet seg betraktelig. ▼ Avskogning er en uunngåelig følge av en voksende befolk­ nings forsøk på å overleve i områder med tropisk regnskog. Når et skogområde er ryddet, taper jorden snart sin fruktbarhet til avlingene som dyrkes der. Den utpines. Når bosettingen flytter og nye skogområder blir ryddet, vil den opprinnelige skogen ikke kunne vokse opp igjen. Resultatet av såkalt svibruk er et krattbevokst landskap med nakne bakkeskråninger som f.eks. her i Sarawak i den nordlige delen av Borneo.

Jordtapet fra et tettbefolket bystrøk med mye byggeaktivitet kan komme opp i 55 000 tonn pr km2 pr år, mens tapet fra et tilsvaren­ de stort skogområde ligger på 80-200 tonn og fra et landbruksdistrikt på rundt 400 tonn. Men anleggsarbeider tar nå en gang slutt, og når byggingen er ferdig, blir veiene asfaltert, og det anlegges hager og plener. Erosjonshastigheten nedsettes og kan falle tilbake til nivået man har i naturlige og enda udyrkete landområder. En konsekvens av den økte erosjonstakten som menneskene er skyld i, er utviklingen av raviner eller erosjonskløfter. I slutten av det 19. århundret ble bunnen av mange brede daler i den sørvestli­ ge delen av USA gjennomskåret av slike kløfter. Lokalt kalles de for «arroyos». Gjennomskjæringen hadde en hurtig og ødeleggende virkning i de flate, fruktbare dalene hvor vann normalt hadde vært lett tilgjengelig for kunstig vanning. Flere som har studert fenome­ net med kløftene mener at forskjellige former for menneskelig akti­ vitet kan ha fremkalt dem. At arroyo-dannelsen inntraff samtidig med den europeiske pionerbosettingen, støtter denne oppfatningen. Blant de menneskelige virksomhetene som kan ha hatt betyd­ ning, er skoghogst, overbeiting, høyinnhøsting og andre landbruks­ aktiviteter, samt sammenpressing av jordbunnen langs travle ferd­ selsveier, hjulspor og jernbaner, husdyrtråkk og innvandring av forskjellige typer krattvekst til de opprinnelig naturlig gressbevokste slettene. På den andre siden er det også mulig at forandringer i nedbørsmengden i den samme perioden også kan ha medvirket til at erosjonskløftene dannet seg.

98 Ukontrollert jorderosjon i ett område forårsaker en like ukontrollert avleiring av materiale i et annet

Fremskyndet erosjon medfører raskere sedimentasjon. Dette er blitt ytterligere forverret ved bevisst dumping av avfall fra bergverk og andre typer utbrutt materiale i elveløpene. For eksempel var det vanlig å bruke utvaskingsteknikken i jakten på gull i California i det 19. århundret. På den måten ble store sedimentmengder tilført elvedalene i området. Elvebunnen hevet seg på grunn av avleiring i elveløpet, vannstrømmene forandret leie og det ble oversvømmel­ ser. Videre bidro dette til at elvene tok med seg store mengder nedbrutt materiale ut i San Francisco-bukten, noe som resulterte i utbredt tilgrunning. Liknende tilgrunning fant også sted i Chesapeake Bay på østkysten av USA. Her var den imidlertid en følge av den økende mengden sedimenter som elvene førte med seg så lenge de europeiske nybyggerne var i ferd med oppdyrkningen av distriktene i nærheten. Tidligere hadde disse områdene vært skogkledde, og erosjonen dermed hemmet. Noe massebevegelse eller skred kan være forårsaket av menne­ skene, blant annet fordi de kan ha stablet opp avfallsjord og -stein i store dynger som plutselig raser sammen. I Aberfan i Wales døde 150 mennesker da en 180 meter høy steintipp fra kulldriften seg som et jordskred nedover mot byen. Slagghaugen var anlagt med for steile sider og dessuten over en linje med naturlige oppkommer. I Hong Kong hvor en stor del av befolkningen bor på steile skrå­ ninger i sterkt forvitret granitt, er utrasinger et alvorlig problem, spesielt langs veiskjæringene og på steder hvor skrentene er foran­ dret ved anleggsarbeider og dyrkning. I 1881 skjedde det en stor ulykke ved Tschingelberg i Sveits etter at fjellet var blitt underminert av steinbrudd. Etter flere uker med regn ble fjellet så ustabilt at nordvestsiden av det raste utover landsbyen Eim. Mer enn hundre mennesker omkom. I nærheten av Surte i Sverige forårsaket en rambukk, som var i arbeid i et leirområde i 1950, så sterke rystelser at de omkringliggende skrå­ ningene ble svekket. De ga etter, og følgen var et skred som ødela landsbyen. Men ett av de alvorligste tilfellene av massebevegelser som noen gang er forårsaket av mennesker, var damkatastrofen i Vaiont i Italia i 1963. Den førte til at 2 600 mennesker mistet livet. Vannet i det oppdemmete reservoaret gjorde bergmassene og uren i fjellsidene rundt så ustabile at 20 millioner m3 materiale styrtet ned og fikk vannet til å skylle over demningen. Menneskets innvirkning på forvitringen Man vet ikke mye om hvilken innvirkning menneskene egentlig har på forvitringen. Imidlertid er det klart at menneskelig bruk av fossilt brensel frigir store mengder svoveldioksid som fører til svo­ velholdlg, sur nedbør i industriområder og føres med vinden også til andre områder. Karbondioksidinnholdet i atmosfæren er også stadig steget på grunn av forbrenningen av fossilt materiale, og kar­ bondioksid har, spesielt ved lavere temperaturer, evnen til å binde seg med vann og gi en svak karbonsyre som oppløser kalkstein. Forvitring kan også fremskyndes når grunnvannsnivået forandres på grunn av kunstig vanning i tørre strøk. Enkelte steder på Indussletten i Pakistan har grunnvanns­ speilet siden 1922 steget 6 meter, og dermed er saltholdig grunnvann nå kommet så høyt at det fordamper i den sterke solvarmen. Krystaller av natrlumsulfat utfelles og nedbryter stein og murverk med katastrofal hastighet. Det samme skjer for eksempel også med den 4000 år gamle ruin byen Mohenjo-Daro som ligger i Pakistan.

Kontroll av sandflukten Kystene og ørkenene i verden kjennetegnes ofte av store sanddyner eller klitter. Mange av dynene er aktive og beveger seg langsomt over landet med vinden. Det forekommer spesielt hvis plante­ veksten er for svak til å binde sanden eller hvis det er rikelig tilgang på lett bevegelig sand. Andre steder utgjør sanddynene eldre landskapstrekk som er blitt aktivert på nytt fordi vegetasjonen som tidligere holdt sandpartiklene sammen, er blitt borte. I Danmark ble det i 1539 fastsatt straff i form av høye bøter for ødeleggelse av visse planter på vestkysten av Jylland. Dette viser at man tidlig ble klar over hvilken trussel sandflukten representerte. I Japan prøvde man alt i det 17. århundret å stoppe vandringen av sanddynene ved å plante passende vekster, mens forsøk på skogreisning i dyneområdet Landes i Sørvest-Frankrlke ble påbegynt så tidlig som i 1717. I ørkenene har man prøvd å begrense sandbevegelsen ved å reise barrierer av palmeblader og hønsenetting eller ved å binde sanden med olje eller saltvann.

▲ Vandrende sanddyner eller klitter kan til en viss grad kon­ trolleres ved å bygge gjerder eller ved å plante gress og trær, som for eksempel her i Majd i Saudi-Arabia.

► En katastrofal massebeve­ gelse inntraff i Aberfan i Wales i 1966 da en gjennomvåt avfallstipp fra kullbrytingen forvandlet seg til en velling som raste ut og begravde en skole.

LANDSKAPSFORANDRINGER

u ' m ■u w 11UHJ-

99

100 Gruvedrift og vannutvinning kan føre til omfattende landsenkning

Konsekvensene av menneskets aktiviteter - landsenkning Innbyggerne i London, Venezia, innlandet av Alaska, de britiske kulldistriktene, saltgruveområdene i Cheshire, de engelske Fens og sumpene Everglades i Florida har alle noe til felles: landet de bor på synker på grunn av deres egne aktiviteter. Slik landsenkning kan ha forskjellige årsaker: utvinning av un­ derjordiske forekomster av olje, gass og vann, fjerning av faste materialer som for eksempel kull, annen gruvedrift eller ved opp­ løsning og uttak av for eksempel steinsalt eller svovel. Forstyrrelser av frossen mark (permafrost) kan også være en årsak og likeså sammentrykning eller fjerning av sedimenter på grunn av drene­ ring eller kunstig vanning. At land har sunket som en følge av væskeutvinning i undergrunnen, har vært erfart i Los Angeles hvor landoverflaten har sunket nesten 10 meter enkelte steder. I Central Valley i California har utpumping av grunnvannet ført til en land­ senkning på mer enn 8 meter. I lavtliggende strøk kan en slik senk­ ning av overflaten øke faren for ky stovers vømmelse. Dette er en av de viktigste årsakene til den økende oversvømmelsesrisikoen i London, Venezia og Tokyo. Landsenkning som er forårsaket av gruvedrift, går noe lenger tilbake i historien. Oversvømte dalsenkninger, overbikkete hus og deformerte veier og jernbanespor er vitnesbyrd om noe av det en landsenkning kan føre med seg. Drenering kan fremme en annen form for landsenkning, spesielt i distrikter med organisk jordbunn. Senkning av grunnvannsnivået utsetter torvlag for oksidering og avgivelse av luft slik at torvvolumet blir mindre. Ved Holme Post i de engelske Fens forekom det mellom 1849 og 1957 en landsenkning på 3,8 meter.

▲ Themsen har ofte over­ svømmet deler av London. Det skyldes hovedsakelig en senkning av landoverflaten på grunn av utpumping av grunn­ vannet. Trusselen om en katastrofe er nå prøvd bøtet på ved å anlegge en demning tvers over elven. Demningsanlegget består av en rekke halvsylindriske porter som, når de er åpne, har samme nivå som elvebunnen. Når portene heves, dreier de opp mot strømmen, og dette gjør at de sperrer den.

► Trusselen om en større oversvømmingskatastrofe har hengt over London i årtier. Det synes mer og mer sannsynlig at spesielt tidevannet, kombinert med den rette vind­ retningen, vil kunne sende vannmasser opp munningen av Themsen og inn i byen. I 1984 ble demningen over Themsen offisielt innviet. Den har fire store og seks mindre porter som skal holde tidevannet tilbake, mens slusene tillater trafikken på elven å passere.

▲ Underjordiske forekomster av oppløselige mineraler, som for eksempel steinsalt, utvinnes ofte ved å bore brønner ned til fore­ komstene, pumpe vann ned og saltoppløsning opp. Deretter fordamper vannet og saltet felles ut. Problemet ved denne formen for gruvedrift er at når saltforekomsten er løst vekk, vil det være igjen store hulrom under overflaten. Disse kan senere bryte sammen. Saltindustrien i Cheshire i Nord-England er basert på vidt utbredte forekomster av salt som ble avleiret under den tørre triasperioden. I begynnelsen av dette århundret fikk imidlertid utallige bygninger i Cheshire påført skade på grunn av innsynkninger av grunnen.

LANDSKAPSFORANDRINGER

▲ Landsenkning som følge av permafrost-tining er en fare man alltid må regne med når det foregår menneskelig aktivitet i de kalde, nordlige landområdene. Oljerørledningen i Alaska fra feltene i den nordlige delen av staten til havnene i sør, må oppvarmes for at oljen skal kunne holde seg flytende. Rørene ligger på stylter slik at varmen ikke kan påvirke temperaturen i jorden når ledningen går gjennom sårbare områder som lett kan bli varmepåvirket.

► Permafrosten - den permanent frosne jordbunnen i tundraområdene - er overmettet. Det betyr at den inneholder mer vann enn den ville ha gjort under normale forhold. Hvis overflaten oppvarmes eller den isolerende virkningen av plan­ tedekket forsvinner, vil en del av permafrostlaget tine. Det overflødige vannet renner bort eller fordamper, og dette fører til innskrumpning av jorden. Som et resultat vil overflaten vil da synke.

Fjerning (begynnende tap av grunn) Totalt tap av grunn

Aktivt

Vann-

Permafrost

101

Permafrost og landsenkning I deler av det arktiske området er grunnen perma­ nent frossen; det er permafrost. Alt som får isen til å smelte, vil fremkalle fenomenet termokarst. Hvis den isolerende virkningen av skog og torvholdig jord fjernes, eller temperaturen ved over­ flaten stiger fordi det ligger et hus eller en rørled­ ning der, vilpermafrosten tine og føre til landsenkning. Utviklingen av en termokarst-landsenkning kan il­ lustreres med et enkelt eksempel. Øverst i ufor­ styrret tundrajord ligger det såkalte aktive laget som er ca. 45 cm tykt og tiner om sommeren. Under det ligger den overmettete, permanent frosne jorden. Hvis denne tiner, vil den gi 50% overskuddsvann og 50% vannmettet jord. Hvis noe av den øverste grunnen (f.eks. 15 cm) og plante­ dekket fjernes, f.eks. ved naturlig erosjon, vil man få de samme forholdene som ved kunstig avdekket, bar jordbunn. Som et resultat øker tykkelsen på det tinende laget til 60 cm. Da det nå bare gjenstår 30 cm av det aktive laget på opprinnelig 45 cm, er det behov for 30 cm til før man har 60. Dette svarer til 60 cm opptint permafrost fordi halvparten av permafrosten er overskuddsvann/-is. Overflaten senker seg derfor ytterligere 30 cm på grunn av smeltingen, og den totale senkningen av grunnen blir da på 45 cm.

102 Kunstig vanning er en av de eldste vitenskapene

▲ Mønstret i dalbunnen i Ladakh, langs Induselven viser hvor store anstrengelser sivilisasjonen har gjort seg for a bringe vann til steder hvor det er behov for det. Gjennom flere tusen år er det vårlige smeltevannet fra breene i Himalaya blitt demmet opp, ført via kanaler og fordelt. Det har vannet sletter som ellers ville ha ligget brakk som ufruktbar ørken, og muliggjort landbruk som har livnært millioner av mennesker.

Demninger, kanaler og reservoarer Å lede vann fra et område hvor det opptrer rikelig til et annet område hvor det trenges, er en viktig oppgave overalt hvor marker dyrkes. Enkelte landskaper på Jorden domineres derfor av demninger, kanaler og reservoarer. Det antakelig mest slående eksemplet er demningslandskapet i Sørvest-lndia hvor et mylder av små elver og bekker er blitt demmet opp med små jordvoller. Slik har det dannet seg et landskap som mest av alt minner om kjempestore, overlappende fiske­ skjell. I den nordlige delen av subkontinentet, i Sind og Punjab, er landskapsforandringene like slående. Her reguleres den mektige Indus-elven så vel som bielvene med store demninger og sperringer. Vannet fordeles over tusenvis av kvadratkilometer ørken gjennom et nettverk av kanaler som er blitt konstruert og videreutviklet i de siste 4000 år.

Flomkontroll og kunstvanningsprosjekter Både ut fra hensynet til båtferdsel og flomkontroll har elveleier ofte blitt rettet ut. Når buktene forsvinner, blir elveløpet kortere; dermed økes helningen, og hastigheten av vannstrømmen stiger. Flomvannet vil ikke bare forlate elveleiet raskere, men også erodere og utgrave det og øke vannføringsevnen. Et klassisk eksempel er Mississippi mellom Memphis, Tennessee og Baton Rouge, Louisiana hvor elven som et resultat av kunstige avskjæringer, er blitt forkortet med over 270 km i en dalstrekning som måler 600 km. Dette medførte 16 kunstige gjennomskjæringer. Noen av de største landskapsforandringene har oppstått som et resultat av prosjekter med kunstig vanning, spesielt i Afrika og Nord-Amerika hvor ca. 20% av alt rennende vann er berørt. Og tendensen er at dammene blir større og større. I 1930-årene var Hoover-demningen i USA (opprinnelig Boulder-demningen) med sine 221 m den høyeste i verden, men i 1970-årene ble den overgått i høyde av minst 13 andre. Likeså var Lake Mead, dvs. innsjøen bak Hoover-demningen, i 1936 den største i verden med sine 38 milliarder m3 vann. I 1970-årene var dette ikke lenger så betydelig: Kariba i Sentral-Afrika rommet nå 160 milliarder m3 vann, Egypts Lake Nasser 157 m3 og Ghanas Akosombo 140 milliarder m3. Inn­ sjøene bak demningene og tilhørende overrislingsprosjekter vokste også i takt med størrelsen på demningene.

LANDSKAPSFORANDRINGER

103

Jonglei-kanalen ▼ ► Jonglei-prosjektøt er et ambisiøst foretak for å øke vannstrømmen i Nilen. For tiden slynger Nilen seg gjennom sumplandski Sudd hvor den taper r på grunn av fordampr Målet er å unngå den fordampningen og dermed få mer vann til å renne med strømmen. Kjempemessige gravemaskiner (til høyre) brukes til å grave kanalen.

Atbara

Omdurman

Khartoum

SUDAN

Malakal

'Jongleikanalen

Kunstig vannet område

Dårlig beitemark i halvørken Ørken Sump

500 km

En særlig viktig følge av oppdemning av et stort vannreservoar er at mengden av det oppslemmete sedimentære materialet i elven lenger nede vil bli redusert. Nilen viser et godt eksempel på dette. Før Aswan-demningen ble bygd, var de store vannmengdene på sensommeren og om høsten kjennetegnet av høy konsentrasjon av oppslemmete sedimenter (silt), ca. 2 700 deler pr. million. Etter at demningen ble ferdig, har imidlertid innholdet av partikler blitt mindre i samtlige av årets måneder og kommer nå maksimalt opp i knapt 50 deler pr. million. En av de største forandringene som for tiden gjøres i et elvesy­ stem, finner sted ved byggingen av Jonglei-kanalen i Sudan, like ved Nilen. Den vil få den største innflytelsen noe prosjekt har hatt på Nilen siden Aswan-demningen ble fullført. Større endringer i et elveleie kan også inntreffe tilfeldig enten på grunn av menneske­ nes påvirkning av vannføringen eller ved endring av sedimentmengden. Begge deler påvirker elvens kapasitet. For eksempel vil bybebyggelse i nærheten av et elvebasseng føre til større vann­ mengder under flomperiodene på grunn av avrenningen fra kloak­ ker og tette overflater som asfalt, betong og tegl. Når en by vokser, vil det bidra til flere utløp i elven. Elvebunnen og sidene vil derfor bli erodert slik at kanalen blir større. Omvendt vil det nedenfor større demninger bli mindre vanntilførsel, og av den grunn vil elve­ leiet bli innsnevret. Menneskene kan altså ubevisst påvirke elvene.

▲ Ikke alle demninger er bygget med henblikk på kunstig vanning for at marker som ellers ville være ufruktbare, skal kunne dyrkes. Karibademningen over Zambesi i Øst-Afrika, på grensen mellom Zambia og Zimbabwe, ble primært bygget for å gi vannkraft til et elektrisitetsverk. Den er en av verdens største og ble anlagt i 1958. Den danner en innsjø som er 280 km lang og 32 km på det bredeste. Selve demningen er en kjem­ pemessig konstruksjon, 130 m høy og 580 m bred.

104

Jordskjelv oppstår dypt nede i Jorden, og man kan ikke si at men­ neskene hittil har gjort så mye hverken for å minske eller kontrolle­ re dem. Ikke desto mindre har man vært i stand til - ubevisst - å utløse små seismiske forstyrrelser under forskjellige ingeniørar­ beider. Det kan bety at man med tiden kanskje kan forhindre jord­ skjelv ved å fjerne spenningene i jordskorpen gradvis ved hjelp av flere bevisst utløste rystelser med liten styrke. Den viktigste formen for seismisk aktivitet som mennesket har fremkalt, er den som forekommer i forbindelse med at store vann­ reservoarer blir demmet opp. Denne seismiske aktiviteten kommer antakelig av det ekstra belastningstrykket som vannmengden ut­ øver og kanskje spesielt av forandringen i vanntrykket langs forkastningssoner i området. Siden George Perkins Marsh for over hundre år siden slo fast at mennesket spiller en stor rolle som utøver i geomorfologien, har Jordens befolkning blitt mer enn firedoblet. Samtidig er det skjedd en videre utvikling av teknologien som kan skape forandrin­ ger, og nye områder er blitt utnyttet. Menneskets rolle når det gjel­ der å forandre Jordens utseende er øket vesentlig siden Marsh' tid. Det er tilfelle både ved de bevisste landskapsforandringene menne­ skene står for så vel som de tilfeldige og uventete bivirkningene av dem. Enkelte endringer er uten tvil til nytte for menneskeheten, mens andre vil gi problemer som må tas alvorlig.

Kontroll av lavastrømmene I enkelte områder utgjør vulkansk aktivitet en alvorlig trussel for menneskenes liv og eiendom. Dessverre går ikke menneskets evne til å endre landskapet så langt som til å forhindre vulkanut­ brudd. Under Helgafells utbrudd på Island i 1973 ble byen Heimaey delvis begravd under et dekke av vulkansk småstein og aske. En lavastrøm truet havnen, men man lyktes i å holde den åpen ved hjelp av vannslanger som ble rettet mot lavastrøm­ men og som avkjølte lavaen slik at strømmen forandret retning bort fra havneområdet. Under utbruddet fra Etna i 1983 var man mindre heldig. Vitenskapsmenn forsøkte å avlede lavastrømmen ved å sprenge en del av lavakanalene og lede lavaen ut i en mindre farlig retning. Men denne løsningen hadde bare midlertidig effekt. Lavastrøm­ men gjenopptok senere sitt opprinnelige leie. V Menneskets påvirkning av geomorfologien er enorm. Det ses på dette bildet av kullfeltene i Pennsylvania, USA. Vår påvirkning av miljøet kan faktisk observeres helt fra Månen. Etter hvert som folketallet på Jorden stiger, vil den menneskeskapte innflytelsen bli større og større. Vitenskapen må hele tiden sørge for at skaden som menneskene volder, begrenses. Bare derved kan man sikre menneskehetens fortsatte eksistens på Jorden.

Ingeniørgeologi Geologi og anleggsarbeider - sikkerhet og økonomi... Stadier i et prosjekt - fra skrivebord til ferdig konstruksjon... Tunneler - problemer i undergrunnen... Fundamenter - bygninger på pæler og flåter... Overflatekonstruksjon - skjæringer og fyllinger... Dammer - problemene med vann... PERSPEKTIV... Vitenskapens historie... Bergartenes egenskaper... Tunnelkonstruksjon... Dambrudd...

Ingeniørgeologien omfatter bruk av geologi i anleggsindustrien. Derfor er den praktiske anvendelsen av ingeniørgeologien kanskje bedre kjent enn andre grener av geologien, enten det nå dreier seg om veibygging over et landskap med skjæringer og fyllinger, en pålitelig vann- eller elektrisitetsforsyning fra et reservoar eller fundamentering for en skyskraper. De fleste vil også forstå at geolo­ gien spiller inn når en vei sperres av ras eller innsynkning, et reser­ voar tømmes ved lekkasje, eller en innsynkning får en skyskraper til å slå sprekker. Målet for ingeniørgeologien er å forutsi geologiske forhold på en slik måte at større anlegg kan tegnes, planlegges og utføres innen rimelig tid, til rimelige omkostninger og bli så sikre som mulig. Kunnskap om geologien er ikke nok. En ingeniør må også ha kunnskap om hvordan naturlig undergrunn oppfører seg. Han må kunne oversette de hovedsakelig deskriptive egenska­ pene av bergartene til tall som blir direkte mål for hvordan under­ grunnen reagerer når belastningen, strømmen av vann og andre ytre påvirkninger forandres. Den enkelte type bergart er riktignok viktig for geologen, men trenger ikke å være avgjørende for hvor­ vidt stedet er egnet for anleggsvirksomhet. For eksempel kan frisk gabbro, sterk sandstein eller massiv gneis ha de samme egenskape­ ne ut fra en ingeniørs synsvinkel når det dreier seg om å vurdere byggegrunnen som fundament for en tung konstruksjon. Likevel har noen bergarter bestemte egenskaper - mange leirskifertyper er f.eks. svake, alunskifer aggressiv og kalkstein som regel lett op­ pløselig. De senere årene har det vært gjort større bruk av ingeniør­ geologien også i Norge, f.eks. ved tunneler og store bergrom. ► Den sveitsiske geologen Albert Heim (1849-1937) var en av ingeniørgeologiens fore­ gangsmenn. Allerede i 1878 utga han en bok om strukturen i Alpene. Den hadde et kapittel om trykk, spenninger og deformasjoner av bergarter. Her brukte han både teoretisk og eksperimen­ telt bevismateriale. Denne ar­ beidsformen er siden brukt som grunnlag for ingeniør­ geologien.

-4 Når bygninger konstrueres i våre dager, som denne i VestBerlin, er man nødt til å ta hensyn til grunnforholdene og til hvordan grunnen vil reagere på de nye ikke-naturlige på­ virkningene. Ingeniørgeologien analyserer dette på en praktisk anvendelig måte.

Vitenskapens historie Ingeniørgeologien har utviklet seg over mange år. I slutten av det forrige århundre ble enkelte geologer knyttet til større anleggsprosjekter. På den tiden var Dr. Charles Berkey blant annet ansvarlig for flere dam- og tunnelprosjekter i forbin­ delse med vannforsyningen i New York, og i Sveits befattet Albert Heim seg med å utforske en bergskredkatastrofe. Det var imidlertid først i 1920årene, etter sammenbruddet av St. Francisdam men i California, at geologiske forundersøkel­ ser begynte å bli erkjent som nødvendige før store anleggsarbeider ble satt i gang. Utviklingen av Tenacoon Valley i det følgende tiåret omfattet kon­ struksjon av dammer som ofte lå på skrøpelig kalksteinsbunn. Det resulterte i at man samlet et team av ingeniørgeologer for å ta seg av både planleg­ gingen og gjennomføringen av prosjektene. Etter annen verdenskrig utviklet ingeniørgeologien seg raskt på internasjonalt plan innen anleggsindu­ strien. Man innså her betydningen av nøyaktige forutsigelser om geologiske forhold. Ingeniørgeolo­ gien er nå en del av den geotekniske geologien og forbundet med beslektete disipliner som jordog bergartsteknikk. Ingeniørgeologens oppgave er å bestemme de primære geologiske begrensningene for et prosjekt og deretter sørge for at nødvendige opplysninger skaffes til veie, slik at man kan løse de tekniske problemene som måtte oppstå. I dag arbeider de fleste ingeniørgeologene for bedrifter som spesialiserer seg på å finne riktig byggegrunn for store anlegg. Mange befatter seg med de geotekniske aspektene i forbindelse med større byggverk og med overvåkning av konstruk­ sjonen. Etter hvert som omfanget av prosjektene har blitt større, og opplagte tomter er blitt utnyttet, er de geologiske og geotekniske problemene blitt stadig vanskeligere. Ingeniørgeologien inntar en stadig viktigere plass i forbindelse med større bygg- og anleggsprosjekter samt ved bygging av veier, tunneler og fjellrom.

106 Nøyaktig forutsigelse av geologiske forhold er kjernen i ingeniørgeologien

Ingeniører og ingeniørgeologer benytter seg av et noe annet ordfor­ råd enn geologer som hovedsakelig driver med forskning. Generelt sett inndeler en ingeniør undergrunnen i bergarter og jordbunn. Bergartene er harde og sprø og har en styrke som langt overgår den belastningen som byggekonstruksjonene utøver. På den andre siden er jord (sett med ingeniørens og ikke med bondens øyne) representert ved svakere og bløtere sedimentære bergarter som kan gå over i usammenhengende sand, silt og leire. Ingeniørens forenklete inndeling går så langt som til å skille mellom fagområdene bergmekanikk og jordmekanikk. I praktisk forstand har imidlertid mineralriket et helt spektrum av ulike ingeniørmessige egenskaper og atferdsmønstre - fra den bløteste leire til det hardeste berg. Anlegg av større byggverk medfører at trykket nede i jorden eller berggrunnen vil forandre seg. Her bør man spesielt ta i be­ traktning tre situasjoner som kan oppstå. For det første kan jord­ overflaten bli utsatt for vertikal belastning, f.eks. ved konstruksjon av en bygning eller en dam. For det andre kan det inntreffe foran­ dring i støtten som kommer fra siden, f.eks. når det graves ut en veiskjæring, når det anlegges en fylling i en skråning, eller det reises en bygning på en ustabil, naturlig bakkeskråning. For det tredje kan man ta bort den vertikale støtten f.eks. ved utgraving av tunneler eller gruver under jorden. Det oppstår spesielle problemer for ingeniørene hvis grunnvan­ net kommer opp gjennom jordbunnen og undergrunnen. Grunn­ vann er en naturressurs så lenge det pumpes opp fra brønner eller borehuller og går til drikkevann eller til vanning av dyrket mark. Men flyter det ukontrollert inn i tunneler og utgravninger for bygningsfundamenter, kan det være et stort problem. Trykket på grunnvannet kan også ha betydelig innvirkning på stabiliteten i en grøft og videre på hvordan et fundament reagerer på trykk. Stein og jord er viktige råstoffer for bygge- og anleggsvirksom­ het. De kan brukes som grovt og fint tilslag til betong og til jordeller steinfyllinger ved veier. Leire kan for eksempel benyttes til å gi en ugjennomtrengelig kjerne i jorddammer. Ved mange an­ leggsprosjekter spiller det en stor rolle hvor de lokale forekomstene av slike materialer befinner seg. Spesielt i avsidesliggende strøk er dette viktig av hensyn til transportkostnadene.

Stadier i et anleggsprosjekt Det ingeniørmessige arbeidet i forbindelse med større anlegg, strek­ ker seg vanligvis over flere år. Først må behovet for prosjektet kart­ legges, og skrivebordsundersøkelser foretas. De omfatter en vurde­ ring av alt materiale som er innsamlet før den egentlige, fysiske undersøkelsen kan settes i gang. Neste fase - selve den fysiske undersøkelsen - er som regel inndelt i flere stadier når det gjelder større prosjekter. På et forbe­ redende stadium granskes forskjellige mulige beliggenheter for pro­ sjektet. De vurderes i forhold til hverandre før det treffes et valg. Deretter undersøkes den økonomiske og tekniske gjennomførbarheten av prosjektet. Endelig blir grunnforholdene undersøkt i detalj i forhold til den nøyaktige beliggenheten for de planlagte arbeide­ ne. Når tegningene er ferdige, må det innhentes tillatelse fra myn­ dighetene til å utføre prosjektet, og så må det reises nødvendig kapital. Deretter utlyses prosjektet til forskjellige entreprenørbedrifter som kommer med anbud. Den entreprenøren som til slutt får oppdraget, blir ansvarlig for den praktiske utførelsen av prosjektet, mens byggherren eller konstruktøren følger med i arbeidet for å overvåke at det utføres i samsvar med planene og de foreskrevne spesifikasjonene. Når prosjektet er ferdig, er det nødvendig å god­ kjenne byggverket.

▲ Gruvestøtter (props) har nå overtatt bæringen av det trykket som det utdrevne steinkullet bar tidligere.

▲ Bergarter deformeres lett ved lave spenninger når hulrom presses sammen, men blir så ganske stive og elastiske inntil det plutselig ved høyt trykk oppstår brudd. På den annen side fortsetter jordartene å deformeres ved lav belastning og bryter sammen før man har utsatt dem for noen virkelig høy spenning.

Bergartenes ingeniørmessige egenskaper Fysiske bergartsegenskaper som er spesielt relevante ved byggeprosjekter, er deformerbarhet, styrke, gjennomtrengelighet og kjemisk stabilitet. Deformerbarhet er et mål for endringene av dimen­ sjonene i en bergartsmasse under belastning. Når belastningen øker, vil det først bli en rent elastisk deformasjon inntil man nåret punkt hvor materialet bryter sammen. Etter at bruddet er inntruffet, kan deformasjonen fortsette ved lavere belastningsnivå. Laboratoriemålinger av styrken og stivheten i en bestemt bergart vil gi et noe bedre resultat enn målinger som foretas på stedet («in situ»). Det skyldes at det i berggrunnen finnes svakhetsplan eller diskontinuiteter som kan omfatte avleiringsflater og andre plan, sprekker, brudd, forkastninger o.l. Hvis deformasjon av leire eller leirskifer fortsetter etter at bruddpunktet er nådd, vil det utvikle seg en skjærsone med meget lav styrke. Styrken av diskontinuitetene er bestemt ved friksjonen og sammenhengningskraften i ru eller ujevne flater. Derfor krever en vurdering av berg­ artsstyrken på stedet («in situ») kunnskap både om bergartsstrukturen og styrken i de defekte flatene. Kunnskap om styrken er spesielt viktig når det gjelder vurdering av stabiliteten i en skråning. De­ formasjon av bergarter og jordlag på en byggeplass kan bestemmes ved belastningsprøver, selv om skalaen ved slike prøver er liten sammen­ liknet med den bergartsmasse som til slutt vil bli

INGENIØRGEOLOGI

▲ Jordskred kan lett oppstå når en skrent gjøres brattere og utsettes for belastning fra bygninger, som for eksempel i Jofeh i Amman.

► Grunnvannet kan i en del tilfeller sive inn i utgravninger fra strukturer som ikke umid­ delbart kan spores fra overflaten.

belastet av byggverket. Selv om man har undersøkt prøver både før og under byggingen, blir flere byggverk og fundamenter nå overvåket med Instrumenter også etter at de er tatt i bruk, så stabiliteten hele tiden kontrolleres. Gjennomtrengeligheten i en bergart eller jordart er et mål for hvor lett væsker, i dette tilfellet vann, trenger gjennom materialet. På selve arbeidsstedet bestemmes gjennomtrengeligheten, også kalt permeabiliteten, hovedsakelig etter hvorvidt det finnes sprekker og andre diskontinuiteter. Bare i svært porøse materialer som grov sandstein eller grus, er strømningen mellom kornene av betydning. Hvis det graves i et nivå under grunnvannsspeilet, vil det renne vann inn i utgravningene. Derfor er forut­ sigelse og kontroll av vanntilstrømningen ved dype tomtegroper og tunnelarbeider viktig. Trykket på vannet langt nede i skråninger kan øve et press oppover som kan medføre nedsatt stabilitet og utrasning. Spenningene på selve arbeidsstedet er viktig. Dype tunneler kan utsettes for høye trykk som fremkalles av vekten av overdekningen eller innebygde tektoniske bergtrykk. Det avgjørende for hvordan en bergmasse vil reagere på et ingeniørmesslg inngrep, er i første rekke bergstrukturen, belastningsspenningene, grunnvannsforholdene og hva slags prosjekt det er. Ved forundersøkelser for anleggsprosjekter, er det nødvendig å komme frem til en størrelse eller verdi for hver av disse faktorene.

107

Fra skrivebord til rapport

1 Skrivebordsundersøkelse

1 Før et anleggsarbeid settes i gang, må anleggsstedet undersøkes grundig for å være helt forvisset om at det egner seg geologisk sett. Det første stadiet er skrivebordsundersøkelsen, hvor alle tidligere rapporter og geologiske kart fra området granskes sammen med eventuell annen relevant litteratur. Undersøkelsesteamet foretar innledende befaringer på stedet for å danne seg de første inntrykkene. 2 De første observasjonene av stedet foretas ved fjernanalyse, for eksempel ved hjelp av satellittbilder og flyfotografier. Foto­ grafier med forskjellig forstørrelsesgrad og ulik scanningteknikk, hjelper undersøkelsesteamet til raskt å fremskaffe nøyaktige opplysninger om for eksempel grunnvannsforhold og flere andre forhold som kan berøre prosjektet.

3 Geologien i området må undersøkes grundig, og dette gjøres ved vanlig geologisk kartlegging. Fordelingen av forskjellige bergartstyper tegnes inn sammen med forkastnings- og foldningsretninger og andre geologiske strukturer. Dessuten tas prøver av samtlige bergarter for undersøkelser i laboratoriet. 4 Stedets underjordiske geologi undersøkes deretter geofysisk. De strukturer og bergartstyper som må undersøkes, ligger ikke særlig dypt. Derfor er en av de beste geofysiske metodene måling av spesifikk motstand, som består i analyser av hvordan elektrisk spenning oppfører seg når den sendes gjennom bergarten. Seismiske undersøkelser hører også med. De går ut på målinger av hvordan trykkbølger avbøyes og kastes tilbake, og kan brukes til å få en skisse av de underjordiske strukturene. Resultatene sammenholdes til slutt med den geologiske kartleg­ gingen for å få et helhetlig bilde av geologien i området. 5 Direkte prøvetaking av undergrunnen er viktig og blir gjort ved boring. Boreprøvene kan bl.a. brukes for å forsikre at de geo­ fysiske målingene er blitt riktig tolket. Ytterligere geofysisk ar­ beid kan utføres ved å senke måleinstrumenter ned i borehullene.

4 Geofysikk

5 Boring

9 Sluttproduktet i denne lange, vanskelige arbeidsprosessen er den endelige rapporten. Den er hovedsakelig en oppsummering av alle de innsamlete resultatene, men inneholder også anbefa­ linger om ytterligere undersøkelser som må foretas, samt forslag til utforming og gjennomføring av det planlagte anleggsarbeidet. Da nøyaktig forutsigelse og overvåkning av undergrunnens be­ skaffenhet og reaksjon er avgjørende for om et ingeniørprosjekt blir vellykket, må ingeniørgeologien betraktes som en meget viktig økonomisk anvendelse av naturvitenskapen. 8 Det neste stadiet i prosessen er analyse og utforming av prosjektet. Her samordnes, analyseres og tolkes alle de innsamlete data. Resultatet er bestemmende for hvordan prosjektet skal endelig utformes. En viktig faktor i denne prosessen er sikkerhetshensynet. Det må garanteres at det vil bli reist en holdbar konstruksjon som vil stå i mange år, og at dette blir gjort innenfor en akseptabel kostnadsramme med god økonomisk utnyttelse av materialene. 7 En rent beskrivende rapport om stedets geologi er ikke tilstrek­ kelig for å få fullstendig oversikt. Også resultater fra målinger er nødvendig. Prøver tas av materialene på stedet, av bergartene og jorden der den planlagte anleggsvirksomheten skal settes i gang for å måle styrken ved de belastningene og det trykket som de vil bli utsatt for når prosjektet er gjennomført. Grundige prøver av stedets materialer kan foretas både direkte på stedet og i laboratoriet hvor forholdene kan kontrolleres nøyaktig. 6 Boringer gir kanskje ikke alltid et tilstrekkelig bilde av de un­ derjordiske forholdene. Utgravning gjøres derfor for å få direkte adgang til de viktigste geologiske trekkene i området. Det graves prøvehuller, sjakter, grøfter og tunneler for å få et fullstendig bilde av geologien. Det blir tatt prøver av undergrunnen, og for­ skjellige anleggsmetoder utprøves for å komme frem til hvilke som egner seg best og vil være mest effektive under de forholdene som er gjeldende for prosjektet.

8 Analyse

7 Laboratorieundersøkelser

6 Utgravning

110 Ved tunneldriving er det vanskelig å vite på forhånd hvilke problemer som kan oppstå

► Moderne hydroelektriske kraftverk eller vannkraftverk som vi kaller dem, ligger under jorden. Det er viktig at turbinene befinner seg lavest mulig under vannreservoaret for å utnytte trykket maksi­ malt. Her er begynnelsen til kraftverket i Dinorwig i Wales.

▲ ► Den 10,8 km lange veitunnelen Landrucken mellom Wurzburg og Fulda i VestTyskland, som skal åpnes i 1988, går gjennom varierende bergartstyper med ulike egenskaper og må av den grunn behandles på forskjelli­ ge måter.

▲ Skjærekronen på en moderne fullprofil tunnelboremaskin består av flere enheter med skiver som er anbrakt på fire armer rundt en roterende akse. Boret med tennene i midten skjærer det første hullet mens skivene utvider skjæreflaten til sidene.

Tunneler og tunnelbygging En av de største utfordringene for ingeniørgeologien er å kunne forutsi de geologiske forholdene ved utgravninger under overflaten. Slike utgravninger foregår ofte temmelig dypt. Mange av tunnelene gjennom Alpene, f.eks. tunnelene Simplon, St. Gothard og Mont Blanc ble drevet gjennom geologiske struktu­ rer som i store trekk var blitt forutsagt ved den geologiske kartleg­ gingen på overflaten. Drivningen av disse tunnelene ga ny erfaring om både den indre geologiske strukturen i Alpene og om bergarte­ nes atferd i dype tunneler. Tunnelbygging er med tiden blitt et spesialfelt innen anleggsindustrien. Ofte betraktes ingeniører med tunneler som spesialområ­ de, som en ekspertelite som drar fra det ene prosjektet til det andre. Tunneler benyttes for eksempel for jernbaner, veier, vann- og kloakksystemer, energiutvikling, oppbevaring og fjerning av avfall, samt til militære formål. Få tunneler er mindre enn to meter i dia­ meter, noe som er akkurat tilstrekkelig for å gi plass til et menne­ ske. De største tunnelene er derimot mellom 15 og 20 m. Vanligvis er en tunnel sirkelrund eller hesteskoformet i tverrsnitt og har åpning i fjellsiden eller i en sjakt. Andre tunneler kan være aktuelle for spesielle formål. Underjordiske kraftstasjoner knyttet til vannkraftverk, kan omfatte et system av tunneler og bergrom med forskjellige størrelser og fasonger. Under driften av en tunnel, må bergmassen fjernes, og deretter må det bygges inn et støttesy­ stem for å forhindre at taket, gulvet eller veggene gir seg og bryter sammen. Den perioden som en tunnel kan eksistere med egen støt­ te før den begynner å rase sammen, kalles holdbarhetstiden. De fleste massive bergartene, for eksempel enkelte granitter, har så å si en uendelig holdbarhetstid og behøver ingen kunstig støtte. Derimot kan veggene i en tunnel gjennom bløtere materialer, som for eksempel leire, trykkes inn like fort som tunnelen graves. Dette skjedde blant annet da en tunnel som skulle frakte fjernvarme fra Amager til Sjælland i Danmark, ble anlagt i 1986.

Sikringsmetoder i tunneler

Tunnelkonstruksjon De fleste tunnelene trenger en permanent utforing enten av sikkerhetshensyn eller for å forhindre vanntilstrømning. Under selve tunneldrivningen settes det opp bare en midlertidig utforing hvis nødvendig. I mange solide bergarter, som for eksempel granitt, kan man unngår å kle tunnelen, men i svakere eller oppbrutte bergarter og i bløtere usammenhengende materiale, er en midler­ tidig utforing helt nødvendig. Behovet for utforing henger sammen med at spenningene rundt tunnelen forandres etter hvert som den drives frem. I grunne tunneler, hvor over­ dekningen er liten, kan taket styrte sammen. Etter hvert som tunnelen drives i større dyp, vil trykket øke, og det kan skje bevegelser i vegger og gulv. I dype tunneler gjennom bergarter med høye bergtrykk, kan steinblokker plutselig slynges ut på grunn av den brå trykkavlastningen. I bløte

materialer som leire, kan spenningene knyttet til vekten av de overliggende massene, overskride styrken og presse dem inn i tunnelen. I situasjoner hvor det er sannsynlig at det kan bli bevegelse eller sammenbrudd i tunnelsiden før den permanente utforingen er på plass, vil det være behov for å kle tunnelen midlertidig. Det finnes flere former for midlertidig tunnelutforing avhengig av hvilket materiale som er utgravd, belastningsforholdene og muligheten for tilstrømning av vann. Når det dreier seg om leire eller sand, installeres sirkelrunde prefabrikerte betongrør som presses mot sidene av tunnelen. I en bergmasse er utforin­ gen delvis avhengig av hvor lenge den er tenkt å vare. Tradisjonelt brukes stålbuer som kan forsynes med isolerende materiale som holder vannet ute. Hvis det utvikles høye spenninger, kan man legge stivere over tunnelgulvet som bidrar til å gjøre utforingen til et effektivt rør. Hvis bergarten presses inn i tunnelen som en leire, kan det installeres hele betongrør. En alternativ frem­ gangsmåte er den nye, østerrikske tunnelbyggemetoden, som går ut på å bruke såkalt sprøytebetong (en blanding av vann, sement, sand og fin grus) som sprøytes på berget etter hvert som det blir blottlagt. Sementen størkner raskt og danner et tynt betonglag på vegger og tak i tunnelen. Teknikken er godt egnet for å hindre indre bevegelse i bergartsmassen. Man antar at det skyldes styrken av den tynne utforingen som holder væte og luft ute. Hvis bevegelse likevel finner sted, kan man sprøyte flere lag og eventuelt forsterke med netting. Endelig kan man forsterke bergarten i nærheten av tunnelen ved å bolte, dvs. sementere fast s tåls tenger i huller som er boret dypt inn i berget.

Hvilken fremgangsmåte som bør benyttes ved byggingen av en tunnel, bestemmes av styrken på materialet som må utgraves og av eventuelle problemer med vann. Solid berg kan gjennombrytes ved boring og sprengning eller med en tunnelboremaskin. En tunnelboremaskin kan brukes i fast berg, men egner seg ikke til de aller hardeste bergartene. Maskinen er utstyrt med et roteren­ de skjold, borhode, foran som er forsynt med kniver, tenner eller hakker som graver seg frem med en gjennomsnittshastighet på flere meter pr. dag. Ustabile forhold i tunnelen kan imidlertid føre til at borhodet klemmer seg fast, slik at gravingen må stoppes, noe som forsinker fremdriften. Tradisjonell tunnelbygging går ut på å bore mindre huller i tunnelstuffen. Hullene fylles med sprengstoff. For hver sprengning kommer man noen meter lenger inn i fjellet. En av fordelene ved bore/sprenge-metoden er at alternative forstøtningsmetoder kan anvendes alt etter hvilke bergartsforhold som påtreffes. Ved bløtere materiale som leire og sand er det vanskeligere, fordi tunnelen her må støttes opp etter hvert som arbeidet går fremover. Dreier det seg om leire, kan tunnelvegger eller stuff bryte inn i tunnelen. Ved utgravning i bløtere materiale brukes ofte en fullprofilboremaskin som fyller hele tunnelsnittet og derfor både graver og under­ støtter samtidig. Hvis en tunnel ikke er understøttet, vil sand og slam lett kunne flyte inn, spesielt hvis den omkringliggende jord­ massen er gjennomvætet. Under slike forhold kan det bli nødven­ dig å styrke undergrunnen ved å sprøyte kjemikalier eller kompri­ mert luft inn i undergrunnen. Kontrollen med vanntilstrømningen spiller en viktig rolle ved utformingen og konstruksjonen av en tunnel fordi de fleste tunne­ lene ligger under grunnvannsspeilet og vannet derfor vil kunne trenge inn. Selv om mye av vannet kan samles opp og kontrolleres, vil katastrofale vanninnbrudd kunne skje i forbindelse med forkast­ ninger eller hulrom i kalkstein. Slike tunneloversvømmelser kan utsette mennesker for fare og forsinke arbeidet.

112 Alle typer anleggsarbeider betyr en belastning på undergrunnen

Å Bygging av motorveier gjør det nødvendig å fjerne materiale hvor terrenget gjennomskjæres, og å fylle opp fordypninger andre steder for å jevne ut høydeforskjeller i landskapet. Det er gjort her på Medway-motorveien i Sør-England.

Fundamenter Mange større anlegg, som kraftverk, dammer eller skyskrapere, øver en stor belastning på den underliggende berggrunnen. Noen konstruksjoner kan tilpasse seg en lang rekke geologiske situasjo­ ner. For eksempel kan fyllinger som anlegges på meget bløtt mate­ riale, endre form etter hvert som det underliggende materialet setner seg. Det videre arbeidet utsettes til grunnen har festet seg, og først da bygges det for eksempel en vei på overflaten. På steder hvor det skjer innsynkning, for eksempel på grunn av underjordisk gruvedrift, kan bygningene konstrueres slik at de tåler en del beve­ gelse i takt med at grunnen synker. Under slike forhold vil en helt stiv bygning av murstein eller et forsterket betongskjelett kun­ ne slå sprekker, synke eller muligens styrte sammen. Når det dreier seg om bygninger, brukes tre hovedtyper fundamenter. Det enkle­ ste fundamentet er forskalingssokkelen som kan graves ut til rela­ tivt grunne dyp. Denne typen benyttes til de fleste to-etasjers hus. Den grunnleggende geologiske betingelsen er at materialet i bygge­ grunnen er av god kvalitet ved grunne dyp. Fundament legges her normalt i renner under en bred utgravd bunnflate. Hvis overjorden er dyp, brukes pæler. En pæle er en betongsylinder eller stålbjelke som bærer vekten av byggverket og som går langt nok ned i jorden til å bli stabil. Fundamenteringspælene slåes normalt ned i bløtere materiale helt til de møter fast motstand. Vekten av bygningen bæres ved en kombinasjon av friksjonen langs sidene på pælene og støtten fra grunnen under pælene. Fundamenteringspæler kan også fremstilles ved å fylle store borehull med armert betong. De fleste pælene av denne typen settes i ende­ ne av en konstruksjon. Diameteren på dem kan variere fra ca. 30 cm for bygg på tynn og svak overjord, til flere meter for høye byggverk. Når det dreier seg om kritiske anleggsarbeider, som for eksempel atomkraftverk, overdimensjoneres vanligvis fundamentet for å gjøre risikoen for setninger så liten som mulig. Dersom grunnen er bløt, som for eksempel leire, eller det er fare for setning eller sammenstyrtning, kan man bygge sokkelen som en forskalingsramme som effektivt binder fundamentet sam­ men til en sammenhengende flåte av armert betong. ◄ Fundamentet til kraftverket Castle Peak i Hong Kong er en forskalingssokkel som ligger i renner hugget inn i den underliggende granitten. Fundamentet til moloen i bakgrunnen er laget ved pæler som er slått gjennom det bløte mudderet på havbunnen, som befinner seg oppå den forvitrete granitten.

► Det anvendes forskjellige typer fundamenter avhengig av hvordan grunnforholdene er. Der hvor fast berggrunn ligger nær overflaten, kan sokkelen anlegges direkte på denne. Er det et tykt lag av løs overjord, må man derimot slå fundamenteringspæler ned til den bærende berggrunnen. Er overjorden ekstra tykk, må man legge bygningen på en forskalingsramme som bidrar til å fordele vekten.

INGENIØRGEOLOGI

Overflatekonstruksjoner og -materialer Mange ingeniøroppgaver går ut på å omfordele hardt steinmateriale fra steinbrudd, bløtere materiale fra grøfter eller forskjellige overflø­ dige utgravde løsmasser. Slikt materiale kan brukes i fremstillingen av betong, til anlegg av fyllinger, dammer og veier samt til å stabili­ sere skråninger. Fremstilling og bearbeidelse av stein- og løsmasser utgjør derfor en viktig del av et bygningsarbeid. Når en vei skal bygges, blir den beste beliggenheten stukket ut ved å beregne for­ holdet mellom det materiale som skal graves ut i skjæringene og behovet for materiale til fyllingene. Planen for hvor veien skal gå registrerer spesielle problemer som for eksempel nødvendige broer, skredfårlige områder, eller hvor en eventuell tunnel skal gå gjen­ nom en fjellrygg. Det materialet som utgraves når landskapet gjennomskjæres, vil normalt bli brukt i fyllinger. Bløte materialer som våt sand, leire og organiske avleiringer egner seg ikke til veifyllinger. Når veifyllingen er ferdig, anlegges veien med et tykt lag knust stein fulgt av stadig tynnere lag av finere tilslagsmaterialer. Til slutt får veien et dekke av betong eller asfalt. De fleste anleggsprosjektene krever adgang til steinmateriale av høy kvalitet fra steinbrudd, eller grus og sand fra grustak for betongfremstillingen. I tillegg er det behov for andre materialer, blant annet sand til filtrering, grovt materiale til dreneringslag, fyllmasse av store stein til skulderen av dammer, ugjennomtrengelig, tettende materiale til damkjernen og store bergblokker til å beskytte skrånin­ gene langs reservoarer eller naturlige kyster fra å bli nedbrutte av bølgene. Mange prosjekter trenger tilgang til nye forekomster av byggematerialer fordi slike forekomster lett tømmes i løpet av noen år. Men i utviklete områder kan byggematerialer være lett tilgjenge­ lige fra eksisterende brudd. Tilslagsmateriale til betong må tas fra stabile, sterke bergarter som ikke vil reagere med sementen. Granitt, massiv kalkstein og gneis egner seg vanligvis godt. Derimot er bergarter eller avleiret grus som inneholder finkornet kisel (f.eks. flint), glimmermineraler og leire samt enkelte vulkanske bergarter, tilbøyelige til å bli om­ dannet til alkaliforbindelser som nedbryter betongen. I Norge er alunskiferen beryktet for sine reaksjoner i betongen. Fundamenttyper

113

Lagring av giftig avfall Gammel gruvesjakt

▲ Giftig avfall er nødt til å bli lagret på et sted hvor det ikke vil forurense jorden, vannet eller luften rundt. Den beste lagrings­ plassen er i et ugjennomtrengelig lag, som for eksempel leire, eller i huler i meget tette bergarter.

Fjerning av avfall Ved fjerning av avfallsprodukter, som for eksempel husholdningsavfall og giftige eller radioaktive kjemi­ kalier, kreves det anlegg som kan begrense foru­ rensningen av avfallet mest mulig. I dag dumpes store mengder avfall i allerede eksisterende eller forlatte utgravningskratere. Denne fremgangsmåten er imidlertid forbundet med en forurensningsrisiko idet grunnvannet kan strømme gjennom avfallet. Ideelt sett bør en slik avfallsplass ligge på et leirfundament som grunnvannet trenger ytterst langsomt gjennom, eller på et sted hvor grunn­ vannsspeilet ligger et stykke under avfallsplassen og derfor ikke vil komme i berøring med det. Når det dreier seg om giftig eller radioaktivt avfall, er man nødt til å lagre det fullstendig isolert i lange perioder, ofte opptil flere tusen år, for å sikre at avfallet Ikke kommer inn i det biologiske kretsløpet og påvirker levende organismer. En slik lagring krever spesielle anlegg i områder hvor grunnvannsbevegelsene er svært langsomme og hvor det er minimal fare for geologiske forstyrrelser som forkastninger og jordskjelv. Ikke minst avfallsproblematikken har bidratt til å gjøre atomenergien til et omstridt emne.

114 Den mest økonomiske kilden til elektrisitet er vannkraftverk muliggjort ved dammer

Dambrudd Det kan oppstå problemer hvis skåningene rundt reservoaret er ustabile. Den 3. oktober 1963 raste en del av fjellet Toe på sørsiden av Vaiontreservoaret i Nord-ltalia ned i reservoaret og skubbet en ca. 200 m høy bølge over den 267 meter høye buedammen. Dammen klarte å motstå det plutselige vanntrykket, men vannet gjorde store ødeleggelser i Longarone-dalen, hvor fem lands­ byer ble skyllet bort og 2600 mennesker omkom. Når det dreier seg om større reservoarer eller dammer som befinner seg I seismisk aktive områder, vil de være en risiko for utløsning av jordskjelv. Man vet ikke sikkert årsaken til den økete seismiske aktiviteten, men man mener at den har noe å gjøre med trykkendringene i dypet i forbindelse med at reservoaret fylles med vann. Noen av de mest kritiske geologiske betingelse­ ne når det gjelder fundamentering, oppstår nettopp i forbindelse med damkonstruksjoner. Et brudd kan føre til plutselig frigjøring av enorme vannmasser som kan medføre tap av menneskeliv og ødeleggelse av store områder. Da Malpassetdammen i Sør-Frankrike brøt sammen i 1959, ble samspillet mellom betongdammen og fundament tatt opp til fornyet vurdering. Dammen var en 67 meter lang buedam bygd på glimmerrik skifer. Den venstre delen av buen brøt sammen da en bergkile under damfundamentet forsvant. En del av dammen ble stående på dalbunnen og en del på høyre fjellside. Undersøkelser av de delene av dammen som ble igjen etter bruddet, antydet at en forskyvning hadde funnet sted langs strømret­ ningen og at den største bevegelsen hadde inntruffet på venstre side. Ytterligere undersøkelser avslørte at bergarten på den venstre siden var svakere enn på den høyre. Faktisk var motstands­ evnen mot deformasjon her bare 1/30 av betongens. Det er mulig at denne situasjonen medvirket til at det ble en ujevn bevegelse i buedammen da trykket økte med den stigende vannstanden i reservoaret.

Konstruksjon av dammer (demninger) Valget av damtype som må bygges på et gitt sted, bestemmes ut fra mulighetene for fundamentering og tilgjengelige byggemateria­ ler. Hvis underlaget er av passende kvalitet, kan det anlegges en betongdam. Denne damtypen krever at det er minimale setninger i underlaget. Den mest kritiske typen er buedammen, hvor trykket fra vannet i reservoaret fordeles gjennom den tynne betongbuen inn i vederlaget i fjellsidene i dalen og ned i underlaget. Fordelen med buedammen er at den ikke trenger så mye betong, et materiale som kan bli spesielt kostbart når det gjelder dammer på avsideslig­ gende steder. Fyllingsdammer kan anlegges på dyp, deformerbar jordgrunn på et svakt bergfundament eller på steder hvor det finnes lett tilgjen­ gelig, passende materiale og hvor det ville bli for dyrt med betong. Enhver dam vil, uansett type, føre til en betydelig belastning som vil påvirke en stor del av det underliggende fundamentet. Dette krever nøyaktige målinger med mange forskjellige instrumenter bå­ de under og etter byggingen for å sikre at byggespesifikasjonene overholdes og at sikkerhetskravene oppfylles. Jenkes det på krave­ ne, kan dammen bety en stor risiko for omgivelsene.

▲ Dammer som for eksempel dammen i Tarbelada i Pakistan, har sine egne konstruksjonsproblemer. Under­ laget må nemlig bære vekten ikke bare av dammen, men også av vannet bak denne.

▼ Malpasset-dammen i SørFrankrike brøt sammen da vanntrykket førte til at en bergkile ble skjøvet ut langs strømretningen. Kilen var begrenset av en forkastning og en sprekkesone.

INGENIØRGEOLOGI

▲ ► Latiyan-dammen ligger på sammensatt og svak berggrunn av sandstein, leirskifer, kvartsitt og kalkstein som skjæres av en forkast­ ning. Dammens underkant heller motstrøms for å gi en jevnere fordeling av trykket. ▼ Buedammen ved Monteynar i Sør-Frankrike er bygd over en smal kalksteinskløft som gir god støtte til kantene eller vederlaget for buen.

115

Beliggenhet og konstruksjon av dammer Dammer betyr oppsamling av vann i reservoarer. Vannet skal holdes tilbake både av dammen og av naturlige forhold i bassenget. Tettheten av re­ servoaret er en viktig faktor som krever detaljerte geologiske studier. Spesielt hvis det finnes dypt begravde kanaler i undergrunnen, kalkstein, andre lett gjennomtrengelige bergarter, eller kanskje til og med forlatte gruveganger. Et eventuelt vann tap ved dammen eller andre steder i reservoaret kan forhindres eller kontrolleres ved å sprøyte en blanding av sement og vann inn i sprekkene i bergarten eller i andre materialer som kan forventes å lekke. Latiyan-dammen i Nord-lran er en 112 meter lang støttepilarstruktur bygget på kvartsittsandstein og leirskifer fra devontiden. Damstedet ble bestemt ut fra dalens form (som gjorde prosjektet rentabelt) og de omfattende ras-sårene som kunne ses langs dalsidene. På venstre side er dammen festet til fjellsiden med et vederlag dypt utsprengt i foldet sandstein. Høyresiden er bygd på en steil bakkeskråning høyere oppe i dalen. Vanligvis er denne geologiske oppsettingen brukbar fordi berglagene danner en høy vinkel mot retningen for det trykket som demningen utøver på underlaget. Men en stor del av den venstre siden av underlaget består her av ustabil leirskifer, som er for svak til å bære belastningen av dammen. Dette geologiske problemet ble overvunnet ved å legge et støttelement nedstrøms for dammen, tvers over leirskiferlagene. En dam er noe av det farligste som kan bygges på ustabil grunn. Dambrudd har ofte ført til store ødeleggelser og kostet tusenvis av menneskeliv.

116

Stabilitet i skråninger Mange ingeniørprosjekter krever vurdering av stabi­ liteten i skråninger i forbindelse med utgravning eller konstruksjoner på tidligere utraste skrenter. Mekanismen ved utrasning av skråninger henger nøye sammen med hvilken type materiale som skråningene består av. Dårlig stabilitet fremkalles når det fjernes materiale fra foten av skråningen under graving, når belastningen økes høyere oppe eller når vanntrykket i skråningen stiger. Stabilise­ ring av skråninger bygger på en kunstig motvirkning av slike forhold ved ingeniørmessig behandling av dem. Leirskråninger er beryktet for sine jordras eller landskred. Et typisk skred medfører en roterende bevegelse i den utglidde massen, slik at den tidligere overflaten øverst i skråningen synker og danner en terrasse, mens foten av skråningen rykker lenger fremover. Bruddflaten har en buet form hvor leiren er blitt polert og furet under utglid­ ningen. Slike rotasjonelle skred kan være sammensatt av en serie av mindre, utglidde blokker. Hvis den utraste skråningen nedbrytes av forvitring og ytterligere utglidning, vil den etter hvert få en karakteristisk bølgende form. Utgravnin­ ger ved foten av enkle eller sammensatte skredmasser, eller anlegg av en fylling øverst oppe kan føre til total sammenstyrtning. I Norge utgjør kvikkleire et særlig problem. Den kan forvandle seg fra et forholdsvis fast materiale til en velling som flyter ut på selv slake skråninger. I perioder med store nedbørsmengder stiger grunnvannsspeilet. Dette kan medføre forsterket

vanntrykk i skråningene og dermed jordbevegelse. Mange skrenter av denne typen er i en tilnærmet likevektstilstand. Hvis det kommer mer vann til, enten fra nedbør eller fra naturlige vannkilder, kan det, særlig i områder med sand og silt, danne seg et bløtt mudder som råuser nedover bakke som en mudderstrøm. Uvær med kraftig regn kan føre til katastrofale skred i likhet med det som fant sted fra en slagghaug ved Aberfan i Wales den 2. oktober 1966. Her ble deler av byen begravd, og 150 mennesker omkom. Slike katastrofer skjer ofte i tropene i monsuntiden. Områder med jordskred kan stabiliseres hvis skråningene flates ut, hvis vekten fjernes fra toppen og ved at det tilføyes en støttevoll ved foten av skredet. Å drenere bort vann fra jorden med borehull og grusfylte grøfter kan også virke stabiliserende. Fjellsider kan gi etter ved en kombinasjon av fall på grunn av underkutting, sammenstyrtning av blokker og søyler, brudd langs svakhetsflater eller ved langsomt sig nedover bakke. Forskjellen mellom slike bevegelser og dem man finner i bløtere masser, ligger i at de harde bergartene allerede har svakheter som sprekkesoner, forkast­ ninger og lagflater. Disse bestemmer formen av de blokkene som styrter ut, og har mye å si for mekanismen som fører til at bergmassen bryter sammen. Mange steinsprang i bratte skrenter gir blokker som ramler stadig raskere nedover og resulterer i et steinskred med høy hastighet. Det fortsetter utover et betydelig område langs foten av skråningen. På grunn av størrelsen er det svært vanskelig å stabilisere fjellsider.

▲ Ethvert forsøk på å skjære seg inn i en naturlig skråning eller å modifisere den på en eller annen måte, fører til en ubalanse i belastningsspenningene. Hvor dette ikke tas i betraktning, kan det bli utløst et skred hvor den naturlige topografien prøver å gjenopp­ rette balansen. Denne gjennomskjæringen (over) ble gravd ut i metamorfe bergarter under byggingen av en vei i De forente arabiske emirater. Et større steinskred utviklet seg og blokkerte veien. Gjennomskjæringen er nå blitt stabilisert ved at sidene er gjort mindre slik at de ikke danner en så faretruende vinkel.

Varsling av naturkatastrofer Jordskjelv og deres menneskelige og sosiale betydning - døden som kan slå til uten varsel... Fordelene ved varsling... - evakuering før katastrofen kommer... Nivåer av forutsigelse - hvor inntreffer jordskjelvene, når inntreffer de, hvilke tegn kan vi se før de kommer?... PERSPEKTIV... Vellykkete varslinger... Forutsigelse av vulkanutbrudd

I 1906 inntraff et av historiens mest berømte (eller beryktete) jord­ skjelv i byen San Francisco i California. Det førte til at rundt 700 mennesker mistet livet, og det ødela for ca. 400 millioner dollar. Selv om denne katastrofen var forferdelig nok, var sannsynligvis virkningene av rystelsene mye mindre enn de ville ha vært dersom et jordskjelv av samme styrke hadde rammet byen i dag. Det er umulig å si hvor mange mennesker som ville ha omkommet der­ som et slikt jordskjelv hadde slått til i dagens San Francisco, men antallet ville antakelig ha vært rundt 200 000, og de materielle ska­ dene ville anslagsvis ha beløpet seg til over 10 milliarder dollar. I Sør-Amerika, Middelhavsområdet, Sovjetunionen, Japan, Kina og en rekke andre steder er mange millioner mennesker alvorlig utsatt for jordskjelv. Gjennomsnittlig vil faktisk mer enn 10 000 av dem dø av seismiske katastrofer hvert år. Hvis man kunne forut­ si når og hvor et jordskjelv ville finne sted, kunne man redde man­ ge liv. Dessverre finnes det foreløpig ikke noen alminnelig anven­ delig metode for å forutsi jordskjelv til tross for at det har vært gjort betydelig forskning på dette feltet de siste tiårene. Utsiktene til en løsning er foreløpig ikke store. Selv om nøyaktig varsling hadde vært mulig, ville det naturligvis ikke forhindre materiell ska­ de. Fullstendig jordskjelvsikre bygninger finnes ikke, og den eneste fremgangsmåten ville være å flytte tusenvis av byer vekk fra de seismiske, aktive sonene. Selv om dette er praktisk gjennomførlig, ville man neppe velge denne løsningen. Den største fordelen ved å ha en effektiv metode for varsling, ville være at folk kunne redde seg selv dersom de visste at et stort jordskjelv ville inntreffe.

Vellykket varsling Selv om man ennå ikke har funnet en metode som er alminnelig anvendelig når det gjelder å forutsi jordskjelv, har forskerne likevel med hell varslet enkelte jordskjelv. I disse tilfellene har både hell og stor innsats spilt en rolle. I tillegg har det dreid seg om jordskjelv som viste klarere tegn enn vanlig på at de ville komme. Det mest kjente eksemplet er rystelsen som viste 7,3 på Richterskalaen og Inntraff i Haicheng i Kina i 1975. Bare 1 328 mennesker omkom, selv om mer enn 8 millioner var bosatt i området som ble rammet. Kineserne hadde klart å forutsi jordskjelvet ut fra en rekke vitenskapelige målinger for eksempel av overflatenivå, overflatehellinger, vannstanden i brønner, magnetfeltet og tyngdekraften, så vel som ved det som vestlige forskere den gangen kalte «ikke-vitenskapelige» observasjoner (f.eks. av atferden til dyr). Det ble tid nok til å evakuere folk fra alle bygningene i den umiddelbare faresonen. I og med at 90% av bygningene i Haicheng ble ødelagt, kunne ellers mer enn én million mennesker ha omkommet ved jordskjelvet. Haicheng-suksessen kom akkurat da Kina var i ferd med å åpne dørene sine mot Vesten, og reaksjonen blant vestlige seismologer var umiddel­ bart at kineserne måtte ha løst problemet med varsling av jordskjelv. Antakelsen ble styrket da flere jordskjelv med styrke opptil 7,2 på Richterskalaen, ble forutsagt også i Sungpan-Pingwu-området i 1976. Dessverre klarte de imidlertid ikke å forutsi et jordskjelv med en styrke på 7,8 i Tangshan senere samme året, hvor mer enn 280 000 mennesker mistet livet. Siden da har det vært en rekke andre skjelv som ikke er blitt varslet. Kineserne har derfor tydeligvis ennå ikke klart å komme frem til en helt pålitelig varslingsmetode. Et annet eksempel på en delvis vellykket varsling kommer fra Japan. Her kunne seismologene i løpet av den langvarige svermen av jordskjelv i Matsushiro-området i 1965-66 samle opplysninger fra flere kilder og dermed varsle tidspunktet for den mest intense aktiviteten mot slutten av jordskjelvperioden. Problemet med å advare befolkningen er alvorlig. Selv om en generell teknikk for jordskjelvsvarsling ble utviklet, ville den antakelig aldri bli helt pålitelig. Falsk alarm ville være uunngåelig innimellom, liksom i Kina i 1974. Flere mennesker ble faktisk drept under evakueringen forut for et bebudet jordskjelv, og klagene strømmet inn til mydighetene etterpå. I USA hvor saksøking er alminnelig, ville en forsker som sendte ut en advarsel som senere viste seg ikke å holde stikk, kunne komme i en alvorlig knipe. Dette kunne koste ham mye til tross for at han bare hadde gode hensikter. Enkelte seismologer i California har opplevd nettopp dette og er derfor tilbakeholdne med forutsigelser, selv om ekspertisen deres kunne være til allmenn nytte. ◄ Jordskjelvet i Tangshan den 27. juli 1976, som ødela byen og førte til at folk omkom selv i Beijing, 150 km borte, understre­ ker hvor usikker jordskjelvsvarslingen fremdeles er. Tangshanjordskjelvet slo til uten forvarsel på et tidspunkt da det hadde lykkes kineserne å varsle jordskjelv andre steder i landet.

118 Ennå kan ingen garantere at jordskjelvsvarsling overhodet er mulig

Nivåer av forutsigelse Det er mulig å forestille seg jordskjelvsvarsling på stadig høyere forutsigelsesnivå. Det første og mest grunnleggende nivået er det å bli i stand til å angi i grove trekk hvor det er sannsynlig at jordskjelv vil finne sted. De fleste seismiske forstyrrelsene opptrer langs forholdsvis smale belter som faller sammen med kantene av Jordens litosfæreplater. Jordskjelvsforutsigelse er altså mulig på grunnplanet, selv om den her ikke er av stor praktisk nytteverdi. På det neste nivået gjelder det å bestemme hvor, innenfor jordskjelvsbeltene, risikoen er størst for at et stort jordskjelv snart vil inntreffe. Jordskjelv er resultatet av plutselig frigjøring av spennin­ ger på grunn av en elastisk deformasjon som har bygget seg opp gjennom mange år. Når spenningene først er utløst et bestemt sted, tar det tid før de bygger seg opp igjen. Det er derfor usannsynlig at et nytt stort jordskjelv vil komme på samme sted i den nærmeste fremtid. Dersom det ikke har vært noe stort jordskjelv i det siste, kan man ofte gjøre regning med at spenningene er i ferd med å bygge seg opp til seismisk utløsning. Soner som har en lang historie med omfattende seismisk aktivitet, men som de siste 30 år ikke er blitt rammet av større jordskjelv, blir kalt for «seismiske hull». Det er i disse områdene at det er størst sannsynlighet for store jordskjelv i den nærmeste fremtid. Det betyr ikke at det helt sikkert vil komme et jordskjelv i området, bare at dette er statistisk sannsynlig. Seismiske hull blir derfor regnet som særlig farlige om­ råder både å arbeide og bo i. De største seismiske hullene er allere­ de bestemt, og det kan derfor sies at forutsigelse også på det andre nivået er mulig. Det tredje og mest krevende nivået ved forutsigelsen er å angi nøyaktig når et jordskjelv vil inntreffe, enten når det gjelder et hvilket som helst område eller et særlig velstudert område. Det er dette som har vist seg å være spesielt vanskelig, selv om enkelte jordskjelv tross alt er blitt forutsagt med hell. Mange fenomener kan i prinsippet brukes i bestrebelsene på å oppdage truende jordskjelv, og noen er da også blitt brukt i praksis. Det er for eksempel mulig at bevegelser i den øvre jordskorpen fremkaller endringer i overflatenivået forut for et jordskjelv, og at disse kan oppdages ved gjentatte nivellementer. Likeledes kan overflaten tippes over, noe som vil kunne registreres ved hjelp av hellingsmålere (tiltmetre). Disse to formene for deformasjon kan også medføre endringer i tidevannet eller havnivået, som vil kunne måles med tidevannsmålere eller liknende instrumenter. Spennin­ gen i jordskorpen forut for et jordskjelv kan fremkalle forandringer av hastigheten av de seismiske bølgene i bergartene like ved. Slike endringer vil kanskje kunne oppdages ved hjelp av sprengninger som utføres spesielt for å måle bølgehastigheten, eller ved å måle bølgehastighetene ved mindre jordskjelv i området. Man vet også at bergarter som er i en spenningstilstand og sprekker opp, vil kun­ ne utskille uvanlige mengder radongass, fremkalle elektriske strøm­ mer og undergå magnetiske forandringer. Alle disse forandringene kan registreres med instrumenter som er tilstrekkelig følsomme. I realiteten er både disse og andre fenomener blitt observert (ikke alle samtidig) forut for jordskjelv. Likevel gjenstår to problemer. Det ene er at mange jordskjelv ikke gir slike forvarsler. Det andre er at eventuelle forvarsler ikke følger et mønster som kan brukes når det gjelder å bestemme tidspunktet for et forestående skjelv. Situasjonen er faktisk den at forskerne i dag ikke synes å være nærmere en generelt anvendelig metode for jordskjelvsvarsling, til tross for at forskning på dette feltet har vært drevet i Japan siden begynnelsen av dette århundret og i USA, Sovjetunionen og Kina siden begynnelsen av 60-årene.

▲ Da et stort jordskjelv rammet Mexico City 19. september 1985, befant episentret seg 400 kilometer vekk. Selve jordskjelvet inntraff langs en destruktiv plategrense i et område som kunne forventes å bli utsatt for et sterkt jordskjelv. Mexico City er bygd på leirige sjøbunnsavleiringer som gjorde virkningen av rystelsene større. Tusener omkom, men enda flere overlevde i dagevis under bruddstykkene av ødelagte bygningen

VARSLING AV NATURKATASTROFER

▲ Bare 64 omkom under jordskjelvet i San Fernando Valley. Det inntraff tidlig om morgenen da det ennå bare var noen få som befant seg i området Evakuering ville med sikkerhet ha begrenset antallet av jordskjelvsofrene. ▼ Et oransje skjær kan vise seg på himmelen forut for jordskjelv, som her ved Matsushiro, Japan, i 1966. Skyldes det elektriske spenninger ved overflaten, kan det brukes som forutsigelse.

119

120

Forutsigelse av vulkanutbrudd Det er helt opplagte forskjeller på seismisk og vulkansk aktivitet. Et jordskjelv er en plutselig frigivelse av usynlig energi selv om virkningene kan være tydelige nok. Et vulkanutbrudd derimot er utvelllng av noe konkret: flytende lava, gass eller bergstykker. Til tross for disse forskjellene finnes det mange likheter når det gjelder forutsigelse av vulkanutbrudd og seismiske rystelser. Det er også her nødvendig å være oppmerksom på forandrin­ ger i overflatenivået, hellingen, tyngden, magnetis­ men og den seismiske aktiviteten. Den viktigste forskjellen er at historiske opplysninger spiller en viktigere rolle når det gjelder vulkaner. To vulkaner er aldri helt like, og skal man vurdere en vulkans oppførsel i fremtiden, må man finne ut hva det er som særpreger den, dvs. opplysninger innsamlet ved observasjoner gjennom mange år. Enkelte vulkanologer mener at de fleste vulkan­ utbruddene kunne varsles, dersom det ble stilt til rådighet tilstrekkelig kapital for innkjøp av overvåk­ ningsutstyr ved alle aktive og slumrende vulkaner. Da ville man ha anledning til å samle inn nødvendig viten. Dette er muligens riktig, men som

den franske vulkanologen Haroun Tazieff har påpekt, er det sjelden spesielt nyttig bare å forutsi utbrudd. For det første bor det vanligvis ikke så mange mennesker nær vulkanene - de er jo i seg selv et varsel om fare. For det andre er et vulkan­ utbrudd vanligvis bare farlig når det arter seg som en stor og plutselig eksplosjon. Dette skjer sjelden. De fleste eksplosjonene forekommer bare etter en innledende fase med forholdsvis mild aktivitet. Faren med vulkaner er derfor mindre ved de innledende aktivitene enn etterpå. Hva befolknin­ gen i vulkanske områder virkelig har behov for å vite, er om aktiviteten, når den først er inntruffet, kan utvikle seg i farlig retning. I så fall kan det bli aktuelt med evakuering. Det er ofte vanskelige­ re å forutsi utviklingen enn selve starten, og her er det detaljerte opplysninger om vulkanens tidligere atferd kan være avgjørende. Det er en så vanskelig oppgave at man må regne med at noen av alarmene ikke slår til. Vulkanen på en øy i Guadeloupe er et klassisk eksempel. Det som senere viste seg å være falsk alarm, førte i 1976 til evakuering av 75 000 mennesker i 15 uker. Det kostet omkring 5 milliarder kroner.

Å. I 1976 viste vulkanen La Soufriére på Goadeloupe alle tegn til et truende utbrudd. 75 000 innbyggere ble evakuert, men utbruddet kom aldri. Selv om vulkanutbrudd er lettere å forutsi enn jordskjelv, er forutsigelsene ikke alltid helt nøyaktige.

Jordskjelv skapt av mennesker — Jordskjelvene i Lake Mead - de første observasjonene av kunstig frembrakt seismisk aktivitet... Reservoarer rundt om på Jorden - steder for kunstig frembrakte jordskjelv... Jordskjelvskontroll - er det mulig å minske spenningene i jordskjelvsområdene... PERSPEKTIV... Jordskjelv frembrakt av elver... Denverjordskjelvene... Rangely-eksperimentet

I 1935 begynte amerikanske ingeniører å fylle Lake Mead-reservoaret bak den nyanlagte Hoover-dammen (den gangen kalt Boulderdammen). Det tok seks år. I mellomtiden var det i 1938 blitt instal­ lert seismometre i nærheten av dammen, og de hadde begynt å registrere hundrevis av små jordskjelv som vanligvis viste under 3,0 på Richterskalaen. Tilsynelatende var det noe merkelig som skjedde. I de siste 15 årene før anlegget ble påbegynt, hadde inn­ byggerne overhodet ikke merket antydninger til jordskjelv, og om­ rådet ble regnet å være aseismisk (jordskjelvsfritt). Men i 1936 mer­ ket de 21 jordskjelv, og i 1937 116. I 1939 var det 128 merkbare jordskjelv i tillegg til 663 som bare ble registrert på instrumenter. Ikke mange år senere fremsatte seismologen D. S. Carder teorien om at jordskjelvene ble fremkalt av reservoaret, selv om det var umulig å bevise det. Seismometrene hadde ikke vært montert før vannet ble samlet opp i reservoaret, slik at det ikke var noen mulig­ het for en vitenskapelig sammenlikning fra tiden før og etter dam­ men ble dannet. Videre var det krig, og folk hadde alvorligere ting å tenke på. Lake Mead-fenomenet ble stort sett glemt, og de få som husket det, regnet det bare som en akademisk raritet. Det skulle gå mange år før geologene begynte å ta det alvorlig.

Jordskjelv fremkalt av elver I 1963 oppdaget den amerikanske geologen L. D. McGinnis at hyppigheten av mindre jordskjelv i Mississippi-dalen, mellom Cairo, Illinois og Memphis i Tennessee, stemte nær overens med endringene i vannstanden i Mississippi-elven selv. Det var betydelig flere jordskjelv når vannet steg eller falt, som for eksempel under oversvømmelser, enn når vannstanden var omtrent konstant. I 1981 rapporterte den amerikanske geologen I. G. Wong også om en overensstemmelse når det gjaldt mikrojordskjelv (mellom 1,0 og 3,0 på Rich­ terskalaen) omkring Colorado-elven og i den sørlige delen av Utah. Enkelte jordskjelv må derfor bli fremkalt av endringene i vannstanden. De er strengt tatt ikke forårsaket av mennesker, for elvene vil bli større eller mindre til forskjellige årstider uten menneskenes innblanding. Forholdet understreker rollen som belastningen av vannmas­ sene spiller for fremkalling av seismisk aktivitet. På steder hvor endringer i vannstanden skriver seg fra kunstig vanning, spiller menneskene likevel helt klart en rolle. I 1975 bemerket den amerikan­ ske geologen D. L. Turcotte at det hadde vært et økende antall små jordskjelv i nærheten av Columbia-platået i staten Washington. Dette faller sammen med den utbredte anvendelsen av kunstig vanning som ble innledet her i begynnelsen av 1950-årene og som siden på visse steder har hevet grunnvannsspeilet med opptil 200 meter. ▼ Det skjer temmelig ofte at jordskjelv inntreffer på grunn av en oppbygging av vanntrykket i reservoarer. Disse jordskjelvene forekommer ikke nødvendigvis akkurat langs de kjente jordskjelvsonene i jordskorpen.

122 Menneskenes aktiviteter kan fremkalle jordskjelv på de mest uventete steder

Jordskjelvene i Denver Før 1962 var Denver-området i Colorado i USA nesten fritt for jordskjelv. Den eneste rystelsen man noen gang hadde registrert inntraff den 7. november 1882. Den hadde hatt en styrke på 7 på den modifiserte Mercalliskalaen, som registrerer ødeleggelsene ved et jordskjelv. Men mellom april 1962 og september 1965 ble Denver-området rammet av ikke mindre enn 710 små jordskjelv med styrke 0,7 - 4,3. Mysteriet ble løst i november 1965 av en lokal geolog, David Evans, som la skylden på arsenalet som hæren hadde i Rocky Mountains ca. 10 km nordøst for Denver. Siden 1942 hadde hæren eksperimentert med materialer for kjemisk krigføring. Da man ble klar over at av­ fallsproduktene forurenset det lokale grunnvannet og truet avlingene, besluttet hæren å kvitte seg med avfallet ved å injisere det under trykk ned i en nyboret 2 000 meter dyp brønn. Injiseringen av de flytende avfallsproduktene begynte i mars 1962 og fortsatte til 30. september 1963 med en gjennomsnittsmengde på ca. 20 millioner liter i måneden. Den 17. september 1964 fortsatte injise­ ringen, men denne gangen ikke under trykk. Mengden var nå 7,5 millioner liter i måneden. Fra og med 6. april 1965 ble det igjen brukt trykk, og mengden ble øket til 15 millioner liter pr. måned. I juni 1965 ble trykket og fnengden øket ytterligere. Jordskjelvene begynte ca. én måned etter opp­ startingen av injiseringen. I perioden frem til september 1963 forekom det nesten 20 jordskjelv om måneden, og i én spesiell måned mer enn 40. Når man ikke pumpet noe væske ned i brønnen, inntraff bare enkelte rystelser. Da injiseringen ble gjenopptatt og trykket øket, steg antallet jordskjelv til mer enn 80 i måneden. I begynnelsen fraba hæren seg ethvert ansvar, men bevismaterialet ble til slutt så stort at injiseringen måtte stoppes i 1966. Den seismiske aktiviteten falt raskt, og i slutten av 1960-årene var den nesten borte. Men i 1967 ble det en uventet stigning i aktiviteten da tre jordskjelv, med en styrke på over 5,0 på Richterskalaen, fant sted. De var sterkere enn noen av dem man hadde hatt tidligere, mens man holdt på med væskeinjiseringen. Forklaringen kjenner man foreløpig ikke, men dette viser at det er et komplisert forhold mellom tidspunktet for væskeinji­ seringen og jordskjelvsaktiviteten.

I slutten av 1960-årene betraktet geologene Lake Mead som et av de første kjente eksemplene på en helt vanlig foreteelse, nemlig at store vannreservoarer frembringer jordskjelv. I midten av 1960årene mistenkte man kunstige sjøer i Hellas, Frankrike og andre land for å gjøre det, men ikke i noen av disse tilfellene var det satt opp seismometre før vannet ble oppsamlet. Alt tydet imidlertid på at reservoarene frembrakte jordskjelv. De fleste skeptikerne lot seg endelig overbevise av tragedien ved Koyna-reservoaret i India. Dette nye og svært store reservoaret ble fylt mellom 1962 og 1965. De første jordskjelvene i nærheten kun­ ne merkes i 1963. Deretter ble rystelsene stadig sterkere og hyppi­ gere og kulminerte den 10. desember 1967 i et jordskjelv med styr­ ke 6,4 på Richterskalaen. Det førte til at 177 mennesker omkom, ca. 2 000 ble såret og forårsaket omfattende ødeleggelser. Det kun­ ne ikke være noen tvil om at rystelsene var fremkalt av reservoaret, for Koyna ligger på et prekambrisk skjold som er noe av den mest stabile og minst seismiske terrengtype i verden. I begynnelsen av 1980-årene fantes det rundt hundre reservoarer som ble hevdet å fremkalle jordskjelv. Det er en innlysende mulig­ het at den enorme vannmengden i et stort reservoar utsetter bergar­ tene nedenfor for trykk og dermed forårsaker bevegelser i eksiste­ rende forkastninger. Beregninger antyder imidlertid at de trykkene som utøves av reservoarene, faktisk er svært små sammenliknet med de naturlige belastningene som allerede finnes. Det er mer sannsynlig at vannet, når det siver ned i bergartene omkring reser­ voaret, øker porevannstrykket i den og dermed utløser spenninger som allerede finnes der. Menneskeskapte jordskjelv kan nemlig og­ så fremkalles ved å pumpe væske under trykk ned i undergrunnen. Store underjordiske atomsprengninger følges som regel av en serie jordskjelv som er svakere enn den opprinnelige eksplosjonen. De kan fortsette i flere dager eller til og med i uker. En atomspreng­ ning er ikke i seg selv et menneskeskapt jordskjelv fordi den ikke er forbundet med prosesser i naturen. Rystelsene etter sprengnin­ gen er imidlertid virkelige jordskjelv, fordi de skyldes utløsning av naturlige spenninger. Videre foregår disse justeringene antakelig på omtrent samme måte som de underjordiske justeringene ved reservoaerene, idet det skjer en endring i væskefordelingen og en økning av porevannstrykket. Alle atomsprengninger som tilsvarer et jordskjelv med en styrke på mer enn 5, fremkaller etterrystelser i minst én dag. Noen store reservoarer frembringer ikke jordskjelv. De geologiske forholdene i området er helt avgjørende, og et stort reservoar vil bare forårsake jordskjelv hvis de lokale bergarte­ ne allerede er gjennomsatt av forkastninger.

◄ ► Man ventet ikke at jordskjelv skulle ramme i Denver, Colorado (til venstre), men mellom 1962 og 1965 forekom det en serie rystelser (øverste diagram til høyre.). Til slutt ble det oppdaget at hyp­ pigheten av skjelvene hadde direkte sammenheng med væskemengden som ble pumpet ned i en brønn i arsenalet i Rocky Mountains (nederste diagram til høyre).

▲ ► Lake Mead bak Hoover-dammen var et av de første eksemplene på hvordan jordskjelv oppsto på grunn av at et reservoar ble fylt med vann. Det ble målt jordskjelv så snart som reservoaret begynte å fylles med vann i 1935, og skjelvene holdt på frem til slutten av 40-årene. Hele området rundt sjøen sank inn, enkelte steder så mye som 12 centimenter.

124

Rangely-eksperimentet Da geologene var blitt overbeviste om at jordskjelv oppstår i nærheten av reservoarer, ved brønner hvor det injiseres store væskemengder samt etter atomeksplosjoner, besluttet de å utføre et kontrol­ lert eksperiment ved oljefeltet Rangely i Colorado. Det aktuelle oljeselskapet hadde siden 1958 pumpet vann ned i feltet for å øke trykket og dermed utbyttet av oljen som ble pumpet opp. Seismometre var blitt satt opp I 1962, og hadde registrert små jordskjelv, men det var ikke helt klart om jordskjelvene kom av vannansamlingen eller om området var lett seismisk. I oktober 1969 installerte geofysikere fra USAs geologiske undersøkelse seismometre tett i tett i nærheten av feltet. I november 1970 ble den normale nedsprøytningen av vann stoppet, og pumpene reduserte trykket. I april 1971 hadde jordskjelvshyppigheten blitt redusert ca. 20 ganger til mindre enn 10 rystelser i måneden. Vanninjiseringen ble satt i gang igjen i juni 1971, og hyppig­ heten av jordskjelvene steg markant, men denne gangen ikke før mot slutten av 1972. Eksperimen­ tet viste at jordskjelv kan startes og stoppes simpelthen ved å pumpe vann under trykk ned i undergrunnen. Uheldigvis viste det seg at tids­ punktet for økning og minskning i antallet av jord­ skjelv ikke kunne kontrolleres særlig nøyaktig. Dette var ikke oppmuntrende for idéen om å kunne kon­ trollere jordskjelvene ved væskeinjisering.

Oppdagelsen av menneskeskapte jordskjelv fikk i begynnelsen av 1970-årene enkelte til å komme med spennende forslag om å min­ ske virkningene av store, overflatenære jordskjelv og kanskje nøy­ tralisere dem helt. Idéen bak en slik jordskjelvskontroll, som den ble kalt, var at man skulle pumpe væske under stort trykk ned i en forkastningssone hvor bergartene sto under sterk spenning. Derved ville man være i stand til å fremkalle mange små jordskjelv og frigjøre deformasjonen gjennom små, harmløse utladninger iste­ denfor at den bygde seg opp for så å bli utløst i ett stort jordskjelv. Dessverre var idéen håpløst optimistisk. Det ville nemlig være nødvendig å utløse enormt mange små jordskjelv. Da skalaen for jordskjelvsstyrke er logaritmisk med en energifaktor på ca. 30 mel­ lom hver styrkegrad, ville det kreve ca. 30 x 30 x 30 x 30 = 810 000 «uskadelige» rystelser med styrke 4,0 for å spre energien fra et tru­ ende, stort jordskjelv av størrelsesorden 8,0 på Richterskalaen. Et enda mer alvorlig problem er at det hittil ikke har vist seg mulig å øve nøye kontroll med hyppigheten av og tidspunktet for menneskeskapte jordskjelv. Man kan utløse og bremse slike hen­ delser, men det er ennå ikke mulig å bestemme nøyaktig tidspunkt for reaksjonen, dvs. skjelvene. Å prøve jordskjelvskontroll i en tettbebodd seismisk sone hvor det ville være størst behov for det, ville innebære en uforsvarlig risiko med alvorlige sosiale, økonomi­ ske og juridiske aspekter. Selv om et perfekt kontrollstystem kunne utvikles for ett område, ville det ikke nødvendigvis virke i et annet hvor geologien er helt forskjellig. Jordskjelvskontroll, eller modifi­ kasjon av jordskjelvene, vil kanskje en gang bli mulig, men dette er et felt som fortsatt krever mye forskning.

Jordskjelvsmønsteret i Rangely-oljefeltet

Jordskjelv pr. dag

100

4 Etter atomprøvesprengningen BENHAM var det en rekke jord­ skjelv i området slik som angitt med svarte prikker i diagrammet. 0 Dager

10

20

30

40

▲ En underjordisk atom­ sprengning er ikke i seg selv et jordskjelv, men den er i stand til å fremkalle det.

Ordliste Ablasjon Alle prosessene som minsker snø- eller ismengden i en isbre. Abrasjon Nedbrytning av et landskap ved slitasje av vind, vann eller is. Abyssisk . store dyp, vanligvis havdyp, på mer enn 3 000 m.

Aerob Med oksygen, livsformer som eksisterer med oksygen.

Anaerob Oksygenfri, livsformer som kan eksistere uten fritt oksygen. Astenosfære Laget like under Jordens litosfære. Det representerer en blø­ tere og mer plastisk sone som tillater platebevegelser over seg.

Basalt En finkornet magmatisk bergart med lavt kiselsyreinnhold. Den kjennetegnes av sin mørke far­ ge og evne til å danne lavastrømmer. Corioliskraft Får vinder til å endre retning på grunn av Jordens rotasjon. På den nordlige halvkulen bøy­ es vindene mot høyre - på den sydlige mot venstre. Diagenese Prosess som omdanner et sedi­ ment til en sedimentær bergart.

Diskordans Brudd i en sekvens av sedimen­ tære bergarter. Det oppstår ved at den eldre delen av sekven­ sen er blitt hevet og erodert før de øverste lagene ble avleiret ovenpå. En diskordans marke­ rer som regel en gammel land­ overflate fra fortiden.

Drivhuseffekt En temperaturstigning som føl­ ge av økt innhold av karbon­ dioksid i atmosfæren. Karbon­ dioksidet fanger opp den infra­ røde strålingen som reflekteres fra Jordens overflate. Eluviasjon Utvasking i de øverste lag eller horisonter i jordsmonnet. Epikontinental Som ligger ved randen av et kontinent. Brukes som regel om de grunnere havområdene på kontinentalsokkelen.

Evaporitt En bergart oppstått ved utfel­ ling av oppløste salter fra en vannmasse som tørker inn, for eksempel steinsalt.

Flyktig Uttrykk for ethvert materiale som fordamper lett. Flyktige stoffer i magma er vann og kar­ bondioksid. Fossil Avtrykk eller forsteinete rester av en levende fortidsorganisme. Horst En blokk som er blitt løftet opp mellom to forkastninger.

Humus Delvis nedbrutt materiale i jordbunnen. Illuviasjon Kjemisk utfelling eller oppsam­ ling av små mineralpartikler i en nedre horisont i jordsmon­ net.

Intrusjon Det at en flytende bergartsmelte (magma) trenger inn i en fast bergart. Uttrykket bru­ kes også for eruptivbergarten som dannes på denne måten. Ionosfære Den delen av atmosfæren som strekker seg fra cirka 70 km over overflaten og flere hundre km videre oppover. Her oppde­ les atomene i luften i frie elek­ troner og positivt ladete partik­ ler.

Kjerne Den sentrale massen i Jorden. Har en indre fast og en ytre fly­ tende del. Radius er cirka 3 470 km og den består sannsynligvis hovedsakelig av jern og nikkel. Klastisk Brukes om en sedimentær berg­ art dannet av bruddstykker fra nedbrudte bergarter eller de en­ kelte partiklene dannet slik.

Kontinent En stor landmasse som består av bergarter som er forskjellige fra dem man finner på havbun­ nen. Konveksjon En bevegelse der varm væske med mindre densitet, stiger opp gjennom kaldere væsker og inntar den kalde væskens opp­ rinnelige plass. Brukes også om langsomme bevegelser av plas­ tiske steinmasser i mantelen (kappen) og sirkulasjonen inne i magmakamre i jordskorpen. Krystall Den regelmessige formen en kjemisk ren substans tar ved dannelse i naturen. Atomene eller molekylene blir ordnet i et mønster som ved velformete

krystaller blir utnyttet ved pla­ ne flater som har en form og innbyrdes vinkler som er ka­ rakteristiske for stoffet.

Laggang Bergart dannet ved størkning av bergartsmelte som har trengt seg inn parallelt med lagene i en sedimentær bergart. Litosfære Det ytre, stive skallet på Jor­ den. Det tilsvarer jordskorpen med den underliggende, stive delen av mantelen (kappen) over astenosfæren. Litosfæren utgjør platene i platetektonikken. Magma Bergartsmelte fra Jordens skor­ pe eller mantel (kappe).

Meander En elvs slyngninger på en flat slette. Meandersvingene kan bli opptil 11 ganger så brede som elven. Mercalliskalaen Angir i tall intensiteten av jordskjelv ved å beskrive virk­ ningen i form av ødeleggelsen av bygninger, trær mv. Skalaen går fra 1 til 12 (det siste er total ødeleggelse). Mesosfære I geofysikk: Den delen av man­ telen eller kappen som ligger under astenosfæren. I meteoro­ logi: Den delen av atmosfæren som ligger i en høyde mellom 50 og 80 km. Temperaturene i mesosfæren ligger på cirka -s-120 grader C (det laveste i atmosfæren).

Metamorfose Endring av en bergartstype til en annen på grunn av sterk varme eller høyt trykk, uten at bergarten smelter.

Ofiolitt Sekvens av bergarter som inne­ holder tettstilte basaltiske gan­ ger, lava og dyphavssedimenter, og som en gang var en del av havbunnsskorpen. Paleomagnetisme Egenskapene i Jordens magnet­ felt på et tidspunkt i fortiden. Bestemmes ved å undersøke den «fastfrosne» magmatiske orienteringen av magmatiske partikler i bergartene. Pangea Superkontinentet som fantes for mellom 250 og 200 millio­ ner år siden og besto av alle de kontinentale landmassene.

Rev En rygg av bergarter som ligger like under havoverflaten. Et rev er som regel bygget opp av korallskjeletter. Richterskalaen Angir styrken av jordskjelv i tall, som er et uttrykk for den frigjorte energimengden ved skjelvet. Skalaen går fra 0 til over 8,0 (kraftigst) og er logaritmisk. Sediment-rekkefølgen I strømmende vann avsettes sedimentene (avleiringene) i rek­ kefølge etter kornstørrelsen, de tyngste i hurtigrennende vann, de letteste i stillestående vann. Etter gjennomsnittlig diameter (0) deles sedimentene i: Stein (0 > 2mm) Grovsand (0> 1-2 mm) Grovkornet sand (0 0,5-1 mm) Mellomkomet sand (0 0,2-0,5 mm) Mellomfin sand (0 0,1-0,2 mm) Finkornet sand (0 0,06-0,1 mm) Silt (0 0,002-0,06 mm) Leire (0 0,002 mm)

Stratosfære Den delen av Jordens atmosfæ­ re som ligger mellom troposfæ­ ren og mesosfæren. Den ligger mellom 12 og 50 km over Jor­ dens overflate. Subduksjonssone En destruktiv plategrense der en litosfæreplate dukker ned i dypet under en annen. Ved overflaten er en subduksjonsso­ ne markert ved en dyphavsgrop som ledsages av enten en vulkansk øybue eller et område med vulkanske foldefjell på et nærliggende kontinent. Synklinal En fold som har lag som heller ned mot aksen liksom i et trau. Det motsatte er en antiklinal.

Troposfære Den nedre delen av Jordens atmosfære opp til en høyde av cirka 12 km. Det er den tetteste delen av atmosfæren og inne­ holder størsteparten av luft­ massen. Alle værprosessene fo­ regår i troposfæren.

Utlutning, utvasking Fjerning av materiale fra en bergart eller jordsmonn ved gjennomsivning av grunnvann. Wadi Tørre ørkendaler som er utfor­ met av rennende vann, enten av tidligere elver eller kortvari­ ge utskyllinger under kolossale regnskyll.

Register Sidehenvisninger i kursiv viser til billedtekster, illustrasjonstekster og sidetekster.

A Ablasjonsmorener 66 Abrasjon 72 Absorpsjon 16 Afanittisk struktur 18 Aiguilles 57 Aleuterbuen 32 Alger 51 Alluvium 53 Alpene 30, 110 Aluminium 49, 76 Amfibol 18 Ammoniakk 12 Anaerobe 51, 53 Andalusitt 23 Andesitt 20 Andosoler 53, 55 Anomalier 88 Antarktis 12, 48 Antiklinal 77 Antrasitt 78, 79 Aquiclude 83 Aquifer 83 Artes 66 Arroyos 97 Artesisk trykkoverflate 83 Astenosfære 20 Atmosfære 5, 16, 24, 58 Atoll 42, 43 Atomvinter 16 Avleiring 12 - bre- 21 - el ve- 21 - dyphavs- 13, 21 Avleiringskj egler 44

B Bagnold, Ralph 41 Basin and Range 29 Bahamas-plattformen 42 Bakterier 51 Banker 39 Barkhaner 35 Barriererev 33, 42, 43 Basalt 18, 20, 56 Basismetaller 73 Basseng 33, 62 Batolitter 70 Bauxitt 76 Bergarter - biogene 26 - eruptive 17, 18, 19, 20 - fordampnings- 85 - kilde- 77 - klastiske 26 - metamorfe 17, 20, 20, 23 - pyroklastiske 18 - reservoar- 77 - sedimentære 10, 26 - vulkanske 20 Bergpediment 72 Bergschrund 66 Beryllium 74 Biotitt 18 Bituminøst kull 78 Blokkleire 65 Bly 53

Bolter 110 Bor 51 Borater 85 Boring 48, 108 Botn 66 Bre 21, 64, 66, 67 - -snute 67 - -tunnel 67 - dal- 57, 66 Brattskrent 71 Breksje 26 Brobue 68 Brunkull 78 Bryozoer 42 Brønnlogging 87 Buttes 70 Bølgekraft 68, 68

Elvesletter 36 Elvetransport 33 Elvevoll 36 Elvevollkanaler 44 Episenter 45, 119 Ergs 34 Erosjon 12, 68 Erts 74 Eruptivbergarter 18 Esker 65 Estuarier 39 Evaporitter 26, 85

c

Feltspat 58, 84 Fenokrystall 19 Ferralsoler 53, 54 Fim 66, 67 Fjell (ur) 26 Fjellkjeder 73 Fjernanalyse 108 Flanke 31 Flom 36 - kontroll 102 - slette 36 Fluorider 85 Fluviatil oppbygning 36 Fluvisoler 53 Flyttblokker 64 Foldefjell 29 Folder 29, 31 synklinal 31 antiklinal 31 akseplan 31 Foliasjon 23 Foraminiferer 42, 47 Fordampningsbergarter 85 Forkastning 29, 30, 77, 83, 116, 122 Forutsigelse 106, 118 av jordskjelv 118 av geologiske forhold 106 Forvitring 20 kule- 58 Forørkning 97 Fosfor 51, 85, 85 Foss 62 Fossile brennstoffer 78 Fotosyntese 78 Fri flate 59 Fundamenter 112 forskalingssokkel 112 -flåte 112, 113 -pæler 112, 113 forskalingsramme 113 Fylling - 106 Fyllitt 22 -skifer 22, 23

Canyon 70, 72 Chernozemer 53, 55 Chevron-folder 31 Coast Ranges, Calif. 47 Cordieritt 23 Corioliskraften 7 Cuestas 71

D Dalbre 57, 66 Dam 105, 114 - -brudd 114 Deep Sea Drilling Project (DSDP) 48 Deflasjon 72 Delta 39, 39 Devon 13, 77 Diagenese 28, 28 Diatoméer 46 Diker 70 Dioritt 19 Diskontinuiteter 106 Diskordans 56 Doleritter 58 Dolomitt 28 Dome 71 Draas 35 Drivhuseffekt 12, 16, 16 Drumlin 65 Dust Bowl 96, 96 Dyner 34 seiftype 34 Dyphavsslette 44, 45, 46 Dyphavsvifter 44 Dødisgrop 65

E Edelmetaller 73 Ekstrusiv 19, 20 Ekvator 8, 9 Ekvatorial regnskog 10 Ekvatorialt trau 7 Elektromagnetisk malmleting 88 Eluviasjon 52 Elver 36, 36 flettet, forgrenet 36 - slynget 36 Elvearkitektur 36 Elvesandstein 27

F

G Gabbro 18,19, 70 Gang 70 lag 70 gjennomsettende 70 Gass 78 Gault Clay 61 Geofysikk 108 Geologisk kartlegging 108 Gjel 44, 45, 72 Gleyjord 53 Gleysol 53, 54

Glimmer 18, 22 Glomar Challenger 48 Gneis 23 Goursutfelling 58 Graben 29 Granat 22, 23 Grand Banks 45 Granitt 18 - -tor 58 Graptolitter 46 Grime's Graves 92 Groyne 93 Grunnvann 80 Grytehull (dødisgrop) 65 Guano 85 Gull 74

H Havbunnsplate 32 Havnivå 68, 68 Heller 68 Hellingsmåler (tiltmeter) 118 Hematitt 24 Herculaneum 60 Hevningskyst 68 Himalaya 29 Histosol 54 Hoover-dammen 121 Homfels 23 Horst 29, 30 Huler 58 Humuslag 49, 49 Hydrokarboner 53 Hydrolyse 49 Høst 8 -jevndøgn 9 Høytrykk 5

I Illitt 84 Illuviasjon 52, 56 Infrarød stråling 112 Injisering 122, 123 Innersvingstange (point bar) 36 Inselberg 59, 72 Intertropisk konvergenssone 8 Intrusivmasse 20 Intrusjon 70 Isbord 67 Istid 12, 13, 15 den lille istiden 14, 15 svingninger 13

Jern 24, 51, 53, 73 -stoffskifte 53 Jettegryte 62 Jordprofil 49 Jordsig 60 Jordskjelv 117 varsling (forutsigelse) 118 Jordskred 107 Jordsmonn 49, 52, 56 Jura 12, 13

K Kalifeltspat 18 Kalium 51 Kalkrev 77 Kalkspat 28, 49 - skjell 47 Kalkspatkompensasjonsdybde (KKD) 46 Kalkstein 52 Kalsium 28, 51 - karbonat 85, 85 - sulfat 85, 85 Kambisoler 53 Kambrium 13 Kame 65 Kaolinitt 84, 84 Karbon 13 Karbonat 42 - -slam 42 Karbonatisering 49 Karbondioksid 12, 49 Karst-topografi 58 Kartlegging 108 Kastanozemer 53, 54 Katarakter 63 Kenozoikum 13 Kerogen 77 Kildebergart 77 Kisel 46, 47, 76 - -avleiringer 46 - -skjelett 46 Kjegler 44, 44 - dypvanns- 44 - avleirings- 44 Klastisk sedimentære bergarter 26, 27, 33 Klima 7, 8, 10 Klitter 94 Kloritt 22 Kløvflater 23 Knoller 47 Kobolt 51 Kompresjon 29 Konglomerat 26, 28 Konkav skråning 59 Kontinentaldrift 12 Kontinentalskråning 44 Kontinentalsokkel 42, 45 Kontinentalstigning 45 Konveks skråning 59 Kopper 73, 74 Korall 42 Kritt 13, 56 Kroksjø 62 Krom 73, 74 Krystallinske silikatbergarter 84 Kryssjikt 35, 35 Kuleforvitring 58 Kull 79, 79 Kunstig vanning 121, 121 Kvarts 18, 22, 49 Kvartsitt 22, 52 Kvartær 12, 13 Kyanitt 22 Kvikkleire 116 Kyst 68, 69 - ria- 69 - hevnings- 68 - senknings- 68 Kystlinjer 33, 39, 68 Koppen-Geiger klassifisering 10

L Laboratorieundersøkelser 109 Laggang 70 Laguner 42 Lakkolitter 70 Landinnvinning 94, 94 Landskapstrekk 57 Landskred 61 La teritt 52, 53, 76 Lavapropp 70 Lavtrykk 5 Leirskifer 22, 46, 62 Lettmetaller 73 Lignitt 78 Limonitt 24 Lithium 74 Litifisere 28 Litosfæreplate 20, 29, 32, 47, 118 Litosoler 53 Lopolitter 70 Luvisoler 53, 54

M Magma 20 basaltisk 17 granittisk 17 Magnesium 28, 51 Magnetometer 88 Malaspina-breen 64 Mangan 51, 73 Marmor 23 Mars 5 Meander 36, 62 Meitemark 50, 51, 51 Mesaer 70, 71 Mesozoikum 13 Metaller 73, 73 edel- 73 lett- 73 Metamorfose 20, 22, «23 kontakt- 23 dynamisk 23 regional- 23 Metan 77, 79 Metasomatose 74 Midd 50 Mikroklin 18 Mikroorganismer 51, 51 Milankovitch' modell 12 Mineraler 24, 73, 73 Molybden 51, 74 Monsun 10 Montmorillonitt 84 Morener 65, 66, 67 ablasjons- 66 bunn- 65, 66 ende- 65 side- 66 indre- 67 Mudderstrøm 60, 116 Muldvarp 50, 51 Mursteinsleire 86

N Natrium 51 -kalsiumfeltspat 18 -klorid 85 Nedfallsskråning 59

Nes 68 Nikkel 53, 73, 73 Nitrogen 51 Nordpolen 8, 9 Nunatakker 67

o Odde 39, 68 Ofiolitt 47 Oksidasjonsreaksjon 49 Oksygenisotoper 12 Olivin 18, 24 Olje 77, 77 Ooider 42 Ordovicium 13, 46 Ortoklas 18

p Paleocen 56 Pangea 78 Passatvinder 7, 9 Pedimenter 59, 72 Pegmatitter 74 Peridotitt 17 Periglasial sone 65, 65 Perm 13 Permafrost 65 Pingo 65 Placer 76 Plagioklas 18, 23 Playasjø 72 Pleistocen 12, 13, 65 Podsoler 52, 53, 55 Polarcelle 7 Polarfront 7 Polarfrontsystemer 9 Polarvinder 9, 9 Polygonalt 65 Porfyrer 19 Porfyritter 19 Prekambrium 13 Props 106 Prosjekt -rapport 109 -analyse 109 tunnel- 105 anleggs- 106 - dam- 105 Prospektering 87 Protozoer 51 Pteropoder 47 Pyramideformet tind 67 Pyroksen 18, 23, 24 Pæler 112

R Radioaktiv vinter 16 Radiolar 46 Radongass 118 Rangely-eksperimentet 124 Rauke (stake) 68 Reservoarbergart 77, 77 Rev 42, 43, 77 Revle 62 Riakyst 69 Richterskala 117, 122 Rifler 34

Riftdal 30 Rotasjonell utsklidning 61 Ryolitt 18

s Saltasjon 72 Salter 85 Saltmarsk 39 Saltstokk 88 San Cristobal-innsjøen 60 Sanddyner 34, 94 Sandlinse 36 Sandrifler 34 Sandstein 62 Sandstrender 39 Sedimentasjon 45 Sedimenter 13, 33 - klastiske 42 Sedimentære bergarter 26 Seifformasjon 35, 35 Seismiske hull 118 Selen 51 Senkningskyst 68 Seracs 66 Sills 70 Silt 28 Silur 13, 56 Sink 51, 73 Skifer 22 Skifrighet 23 Skjell-kalkstein 27 Skjold vulkan 70 Skolopendere 50 Skred 61, 67, 107 Skrent 71 Skråning 59 Smeltevann 67 Solen 8 Solifluksjon 60, 65 Solonchak 53 Solonetz 53, 55 Solstråling 16 Sommersolverv 9 Sopp 51 Spillover 42 Sporelementer 53 Sprekkflate 52 Sprøytebetong 110 Stake (rauke) 68 Stalagmitter 58 Stalaktitter 58 Staurolitt 22 Steinkull 78 Steinsalt 26 Steppe 10 Stratigrafi 56 Stratosfære 8, 15 Strike-slip 30 Strømningsbevegelse 60 Stråling 16 Størkningsbergarter 17 Støv 15, 15 Støvslørindeksen 15 Subduksjonssone 17, 32 Sudbury, Canada 70, 74 Sulfater 85 Sur nedbør 98 Suspensjonsstrøm 44, 45 Svibruk 97 Svovel 51 Synklinal 71 Sølv 73

T Tavlefjell 70, 71 Tele 65 Tells 94, 94 Tensjon 29, 30 Termitter 51 Termokarst 101 Tertiær 13 Tidevann 39, 39 Tillitter 13 Tiltmeter 118 Tinn 73 Torer 58 Trakt 58 Trias 13 Troodosmassivet 47 Tropisk regnklima 10 - -gressland 9 - -regnsavanne 10 - -regnskog 9 Troposfære 8 Tunnel 105, 106, 110 - -bormaskin 111, 111 - -gul vs ti vere 110 - - utforing 110, 111, 111 - -buer 110 - -sikringsmetoder 110

Turbiditetsstrøm 44, 45 Turbiditt 44, 45 Tyngdemåling 88 Tørt klima 10

u Uniklinal struktur 71 Ur 57 Ural 29 Uran 74 Utforing 110, 111 Utgravning 109 Utvasking 49

Varsling 117, 117 Vaskemalm 76 Vederlag (dam) 115 Vertisoler 53, 55 Vestvinder 9 Vindsystemer 8 Vintersolverv 9 Virus 51 Vulkan 70 - skjold- 70 Vår 8 jevndøgn 9

Vann 49, 80, 80, 83 sivende- 49 -opptaksområde 83 -kilde 83 grunn- 80 Vannstand 36 Varangerisk 13

Yardang 72 Yucatan-sokkelen 42

z Zeugen 72

W Wadie 72

V

Y

X Xerosoler 53, 55

0 Ørken 10, 26 Ørkensandstein 26 Øy 68 Øybue 32

O

A Årstidsveksling 8