Antarktisk bergvegg avslører hvordan jordskorpen smelter

Noen kilometer øst for Troll forskningsstasjon i Dronning Maud Land ligger den imponerende fjellformasjonen Jutulhogget. Den nærmest loddrette bergveggen reiser seg hele 900 m over det isdekte landskapet.

I en ny studie har forskere gjennomført en detaljert geologisk undersøkelse av Jutulhogget. De fant et sjeldent godt bevart geologisk «øyeblikksbilde» som viser hvordan jordskorpen smeltet og utviklet seg for rundt 500 millioner år siden.

Et geologisk øyeblikksbilde fra dypet 

For geolog Synnøve Elvevold fra Norsk Polarinstitutt er den enorme bergveggen som en åpen historiebok.

– Det som gjør denne fjellsiden helt spesiell, er hvor klart og tydelig den viser sin geologiske historie. Strukturer og mønstre i bergartene lar oss følge prosesser som fant sted dypt i jordskorpen for hundrevis av millioner år siden. 

Hun peker på at Antarktis, til tross for det barske klimaet, gir geologene gode muligheter til å studere berggrunnen. 

– De nakne fjellene som stikker opp gjennom isen er fri for vegetasjon, slik at berggrunnen er godt blottlagt. Det gjør det mulig å studere geologiske strukturer over store områder, sier hun. 

Elvevold har arbeidet i området gjennom flere feltsesonger. Prøvene og observasjonene som ligger til grunn for den nye studien, er samlet inn under geologiske kartleggingsekspedisjoner i Gjelsvikfjella.  

Historien er skrevet i stein 

For mellom 600 og 500 millioner år siden ble bergartene i dette området presset ned til 15-20 kilometers dyp og utsatt for temperaturer på rundt 800-850 °C. Under disse ekstreme forholdene begynte gneisene å delvis smelte. Resultatet var dannelsen av migmatitt, en bergart som representerer overgangen mellom metamorf og magmatisk utvikling. Migmatittene bevarer dermed spor fra en tid da berggrunnen befant seg i grenselandet mellom fast fjell og smeltet stein. 

– Bergarter forteller historier, og det er vårt mål som geologer å nøste opp i dem. Det gjør vi gjennom en kombinasjon av feltarbeid, mikroskopstudier og laboratorieanalyser, forteller Elvevold.  

Studien viser i detalj hvordan granittisk smelte blir dannet, transportert og samlet i jordskorpen. Analyser av tynnslip fra bergartene avslører at smelten først oppsto mellom mineralkorn av feltspat, kvarts og biotitt. Etter hvert samlet smelten seg i tynne lag og bånd parallelt med planstrukturen i gneisen. 

Samtidig ble bergartene utsatt for deformasjon og folding. Dette skapte trykkforskjeller som ledet smelten inn i bestemte strukturer, blant annet skjærsoner og akseplan til folder.

–Smelten samlet seg gradvis til et nettverk av lyse, kryssende årer som er godt synlig i fjellveggen i dag, sier Elvevold. 

Feltobservasjonene viser at smelting, deformasjon og transport av smelte foregikk samtidig. Migmatittene i Jutulhogget gir et sjeldent godt bevart innblikk i prosessene som danner granitt og hvordan deformasjon påvirker transport av bergartssmelte gjennom den kontinentale  jordskorpen.  

Viktig brikke i jordas historie 

Studien gir kunnskap om hvordan granitt dannes og beveger seg gjennom jordskorpen, men den bidrar også til å løse et mye større puslespill om hvordan Antarktis har vært koblet til andre kontinenter gjennom jordas historie. 

– Målet vårt er å forstå de geologiske prosessene som dannet denne gamle fjellkjeden, og å få mer kunnskap om Dronning Maud Lands rolle i dannelsen og oppsplittingen av tidligere superkontinenter, sier Elvevold. 

Kontinentene er i stadig bevegelse, og i jordens historie har kontinentalplatene regelmessig kollidert og dannet superkontinenter. Når kontinenter kolliderer, bygges store fjellkjeder opp, samtidig som landskapet gradvis brytes ned av erosjon. 

Bergartene i Dronning Maud Land inneholder spor i form av mineraler både om Rodinia, som ble dannet for rundt én milliard år siden, og Gondwana, som tok form for om lag 540 millioner år siden. 

– Grunnfjellet rundt Troll ble først dannet under samlingen av Rodinia. Omtrent 500 millioner år senere ble de samme bergartene presset dypt ned i jordskorpen, oppvarmet og omdannet på nytt under dannelsen av Gondwana, forklarer Elvevold. 

Dette gjør Dronning Maud Land til et viktig område for å forstå hvordan superkontinentene har utviklet seg gjennom jordas historie.  

 Forvaltning av naturverdier  

Forskningen har også en mer praktisk betydning. Antarktis er et av verdens minst berørte naturområder. Geologien er selve fundamentet for landskapet vi ser i dag.  

– Når vi får mer kunnskap om hvordan området har blitt dannet og utviklet gjennom hundrevis av millioner år, får vi også et bedre grunnlag for å kartlegge naturverdier og dokumentere den geologiske arven i Antarktis. Slik kunnskap er viktig når vi skal forvalte og verne områdene for framtidige generasjoner, sier Elvevold.