Antarktisk bergvegg avslører hvordan jordskorpen smelter

Noen kilometer øst for Troll forskningsstasjon i Dronning Maud Land reiser den mektige fjellformasjonen Jutulhogget i  Gjelsvikfjella seg 900 meter over det isdekte landskapet. Den nærmest loddrette bergveggen eksponerer bergarter som en gang befant seg 15 til 20 kilometer under jordoverflaten.  

Et øyeblikksbilde fra dypet 

I en ny studie har forskere for første gang gjennomført en detaljert geologisk undersøkelse av Jutulhogget. Resultatene gir et unikt innblikk i hvordan jordskorpen smeltet, ble deformert og utviklet seg under dannelsen av en stor fjellkjede for rundt 500 millioner år siden. Studien kaster samtidig nytt lys over den geologiske utviklingen av Dronning Maud Land i Antarktis. 

For førsteforfatteren av studien, geolog Synnøve Elvevold ved Norsk Polarinstitutt, er den enorme bergveggen som en åpen historiebok over prosessene som har formet jordskorpen.

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

Elvevold påpeker at Antarktis, til tross for det barske klimaet, gir geologer en sjelden mulighet til å studere berggrunnen. Fjellene som stikker opp gjennom isen er blottlagt og fri for både vegetasjon og løsmasser.

– Det gir oss en unik mulighet til å studere geologiske sammenhenger direkte i landskapet, sier Elvevold.

Hun har arbeidet i området gjennom flere feltsesonger, og prøvene og observasjonene som ligger til grunn for den nye studien ble 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.  

Den nye 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 strukturen i gneisen. 

Samtidig ble bergartene utsatt for deformasjon og folding. Dette skapte trykkforskjeller som ledet smelten inn i bestemte strukturer, blant annet skjærsoner og folder, der den kunne bevege seg videre gjennom jordskorpen. 

– 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. Nettopp derfor gir Jutulhogget et sjeldent godt bevart innblikk i prosessene som danner granitt og styrer hvordan smelte beveger seg gjennom den kontinentale  jordskorpen.  

–  Slike naturlige «snitt» gjennom jordas dyp finnes det få av i verden. 

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 formet denne gamle fjellkjeden, og hvilken rolle Dronning Maud Land har spilt i dannelsen og oppsplittingen av tidligere superkontinenter, sier Elvevold. 

Gjennom hundrevis av millioner år har kontinentene beveget seg over jordoverflaten. Med jevne mellomrom har de støtt sammen og dannet enorme superkontinenter før de igjen har brutt opp. Når kontinenter kolliderer, bygges store fjellkjeder opp, samtidig som landskapet gradvis brytes ned av erosjon. 

Dronning Maud Land bærer spor etter flere slike hendelser. Bergartene i området inneholder mineraler som forteller historien om både 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 opprinnelig 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, minner geologen om.   

–  Når vi forstår 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.