Grunnfjell

På dette kartet over verdens geologiske provinser, framtrer grunnfjellet enten som eksponert grunnfjellsskjold (oransje), eller som underliggende grunnfjellsplattform med sedimentære lag over (rosa). Grunnfjell kan også framstå i fjellkjedefolding (lyseblå). Vi ser tydelig det baltiske grunnfjelsskjoldet over østre Skandinavia, og den kaledonske fjellkjedefolding over vestre Norge.

Kontinentalskorpe:   Kraton, arkeisk-proterozoisk   Plattform, arkeisk-proterozoisk   Orogen, prekambrisk-paleozoisk   Basseng   Magmatisk   Annet

Havbunnsskorpe:   0–20 mill. år   20–65 mill. år   >65 mill. år

Utbredelse av grunnfjellsskjold (brunt) som har vært stabilt siden prekambrium, videre grunnfjell som har gjennomgått fjellkjedefolding etter prekanbrium (lilla), og endelig nyere geologiske former som ikke er grunnfjell (grønt). De lilla områdene på østkysten er den nordamerikanske kollisjonssonen fra den kaledonske fjellkjedefoldingen - den østlige kollisjonssonen ligger i Skottland og Norge.

Orogeniske grunnfjellsbånd fra den kaledonske fjellkjedefolding, som oppstod da kontinentene Laurentia og Baltika støtte sammen i devontiden.

Kart over Nordens geologi, med restene av den Kaledonske fjellkjede i skrå skravur og olivengrønn farge, mens norsk grunnfjell er gjengitt i rosa farge. Rosa-grønne områder med skrå skravur er foldet, men her er det kaledonske dekket erodert bort og grunnfjellet stikker opp.

Grunnfjell er en samlebetegnelse på de eldste geologiske provinsene på jorda, med normalt mer enn 570 millioner år gamle bergarter. Det engelske ordet basement tilsvarer i geologisk forstand grunnfjell, mens det engelske bedrock i stratigrafisk sammenheng betegner alt fast fjell som ligger under jordlagene – uavhengig av om fjellet er grunnfjell eller ikke. De grunnleggende grunnfjellsprovinsene består av enten kraton (skjold) som er inntil 200 km tykke og upåvirkede strukturer av arkaisk grunnfjell, ofte lys granitt, eller plattformer (overdekkede skjold) som tilsvarer eller inngår i kratonene, men som er overdekket av sedimenter eller andre yngre bergarter. Kratoner og plattformer er gjerne eldre enn Gondwana-kollisjonen for 570 millioner år siden, og de er ofte mer enn 2 milliarder år gamle. Grunnfjell består enten av størkningsbergarter (magmatisk), eller av omdanningsbergarter (metamorf).

På Grønland og Australia finnes inntil 3,8 milliarder år gammelt grunnfjell, delvis sedimentært (avsatt på havbunn) under midtre arkeikum. Den såkalte Acasta-gneisen i nordvestlige Canada kan være inntil 4 milliarder år gammel. Grunnfjellet utgjør de eldste bergartene vi har. Norges grunnfjell ble dannet for inntil 2,8 milliarder år siden, med gneis i Sør-Varanger som eldste bergart.

Grunnfjell utgjør ofte et «nettverk» av gamle fjellkjeder, som gjennom flere hundre millioner år har blitt slitt ned og presset sammen til et grunnfjellsskjold – det subkambriske peneplanet. En tidssekvens som omfatter et kratons (grunnfjellsskjolds) erosjon, havoversvømming og sedimentære avsetning kalles en kratonisk sekvens. Grunnfjellsskjold finnes i Nord-Amerika, Sør-Amerika, Afrika, Norden, India og Australia, samt spredte steder i Sibir.

Grunnfjell i kollisjonssoner som har støtt sammen som følge av tektonisk platebevegelse (kontinentaldrift), har gjennomgått fjellkjedefolding eller orogenese hvor grunnfjell har blitt foldet og deformert. Slike områder kalles ofte orogeniske belter, orogeniske marginer. Et godt eksempel på en slik sone er vestre og østre kollisjonssone fra den kaledonske fjellkjedefolding, i henholdsvis USA (Appalachene) og Skottland og Norge (Langfjella). Foldingen oppstod da Iapetushavet lukket seg og kontinentene Laurentia og Baltika kolliderte i devontiden, for siden å drive fra hverandre hvorved Atlanterhavet ble dannet. En åpning og lukking av verdenshav kalles en platetektonisk syklus.

To typer grunnfjell

Grunnfjell utgjøres av to typer ur- og oldtidsfjell etter måten de oppstod – størkningsbergarter og omdanningsbergarter.

En magmatisk bergart eller størkingsbergart (ingenous rock) er størknet magma. Magma som oppstår allerede nede i magmaen omfatter særlig peridotitt og serpentinstein. Hvis magmaen størkner dypt nede i jordskorpen dannes dypbergarter, som f.eks granitt, granodioritt, dioritt og syenitt i jordskorpa eller gabbro i havbunnskorpa. Dersom magmaen trenger lengre opp i sprekker i eldre berglag dannes gangbergarter (også kalt intrusive eller plutoniske bergarter), som f.eks porfyr i jordskorpa eller diabas i havbunnskorpa. Dersom magmaen kommer helt opp til overflaten for eksempel ved vulkanisme, oppstår overflatebergarter (også kalt dagbergarter, ekstrusive, vulkanske eller eruptive bergarter), som f.eks ryolitt i jordskorpa eller basalt i havbunnskorpa. Ofte har vulkaner indre strømningskanaler som kan være flere km lange og gi opphav til «årer» av vulkansk bergart som likner gangbergarter, eksempelvis rombeporfyr.

Dersom høyere lag er erodert bort kan en dypbergart være synlig i overflaten av jordskorpa, men den fortsetter å være en dypbergart uavhengig av om den idag ligger dypt nede eller i overflaten. Når smeltemasser størkner kan det oppstå krystallisasjon hvor det først dannes mørke mineraler som jern, olivin, pyroksen, amfibol og biotitt. Deretter krystalliseres lysere mineraler som kvarts, feltspat og nefelin omtrent samtidig med biotitten. Disse lyse mineralene danner typisk granitt og syenitt, mens en blanding av mørke og lyse mineraler opptrer i bergarter som gabbro og basalt. Blandingsmulighetene i en magmatisk størkningsprosess er mange, og skaper et stort antall ulike bergarter. Klassifikasjonen av størkningsbergarter bygger på den tyske geologen Albert Streckeisens arbeider.

En metamorf bergart eller omdanningsbergart er omdannet gjennom varme-, vann-, gass- eller trykkpåvirkning, ofte i forbindelse med at dypere lava strømmer opp til overflaten og varmepåvirker høyere bergartslag. Bergarter som er omdannet dypt nede i jordskorpa omfatter f.eks marmor og gneis. Størkningsbergarter som senere omdannes gjennom varmepåvirkning eller sterk trykkfolding som følge av kontinentaldrift, vil endre sammensetning og mineralsk karakter og bli metamorfe. Metamorfe prosesser kan gi opphav til mineraler som sølv, bly, sink og gull.

Uavhengig av hvordan de oppstod, er silisium-rike bergarter sure og mindre næringsrike for plantevekst, mens silisium-fattige bergarter er basiske og gir grunnlag for mer vegetasjon. Surhet er i denne sammenheng ikke det samme som surhetsgrad (pH), som er et mål på nivået av H₃O+ i vann.

To typer fjellkjedefolding

Grunnfjellet kan bevege seg og kollidere (orogeni) som følge av enten kontinentaldrift, eller ved en mindre platebevegelse på land.

Ved platebevegelse oppstår ofte sprekkdannelse med forkastninger, hevinger (horst) eller nedsynkinger (graben). Når kontinenter støter sammen oppstår fjellkjedefolding med eller uten omdanning av bergartene. Hvis fjellet sprekker og et lag presses over et annet, dannes det dekker eller skyvedekker (f.eks Langfjella i Norge).

Når en tung havbunnsplate støter mot en lettere kontinentalplate, vil vanligvis havbunnsplaten synke ned under kontinentalplaten (subduksjon) og danne en dyphavsrenne langs kollisjonssonen, mens kontinentalplaten ofte vil bli ustabil og oppleve vulkanisme – som i Andesfjellene, Aleutene, Kamtsjatka, Japan, Filippinene og New Zealand. Prosessene kan omdanne grunnfjell sterkt – Mount Everest består av kalkstein med marine fossiler fra Tethyshavet fra tiden da India kolliderte med Asia for bare 30-40 millioner år siden.

Oppå grunnfjellet finnes de sedimentære bergarter som har oppstått ved senere erosjon og avsetning, vanligvis på en havbunn.

Grunnfjell i Norge

Det norske grunnfjellet består av veldig sterkt omdannede (metamorfe) bergarter, blant annet vulkansk granitt, gabbro med havbunnsopprinnelse, og dessuten enkelte sandsteinstyper. Det eldste norske grunnfjellet er fra arkeikum, det finnes i Finnmark og Lofoten og det er inntil 2 800 millioner år gammelt.

Den kaledonske fjellkjede preger norsk geologi og oppstod da kontinentene Laurentia (Nord-Amerika) og Baltika (Europa) støtte sammen i devontiden. En finner den kaledonske foldesonen fra Jæren i sørvest til Tana i nordøst, og den går ut til kysten i nord. Øst for foldesonen ligger mer eller mindre upåvirket, opprinnelig (stedegent) grunnfjell som er 2 700 – 900 millioner år gammelt. Norske områder som ikke har kaledonske dekker omfatter sørlige Dalane, Ryfylke, Agder, Telemark og sørvestre Buskerud. Også vest for de kaledonske skyvemassene finnes opprinnelig grunnfjell, som er sterkt foldet og som har kommet opp i dagen fordi de kaledonske dekkene over har blitt slitt ned av erosjon. På vestlandet ble grunnfjellet foldet for ca. 400 millioner år siden. Disse vestlige grunnfjellsområdene omfatter nordøstlige Hordaland, Sogn og Fjordane, Møre og Romsdal og ytre Sør-Trøndelag med Agdenes og ytre Fosenhalvøya. Dessuten består Vesterålen, Lofoten og Ofoten av mye eldre grunnfjellsmasser.

I Sør-Norge forøvrig ble grunnfjellet stort sett skapt i periodene rundt 1750-1500 millioner og 1100-900 millioner år siden.

Litteratur

• Bates, Robert L. og Julia A. Jackson (red), Dictionary of Geological Terms. American Geological Instutute. New York: Anchor Books, Doubleday Dell Publishing, 1994.
• Ben A. Van Der Pluijm (red), 1996, Basement and Basins of Eastern North America, spesialrapport fra Geological Society of America, 1996. ISBN 978-0813723082
• Ramberg, Ivar B. (red), Landet blir til – Norges geologi, Norsk Geologisk Forening, 2006, annet opplag 2007. ISBN 978-82-92344-31-6
• Parker, Sybil P. (red), McGraw-Hill Dictionary of Geology and Mineralogy. New York: McGraw-Hill, 1997.

Eksterne lenker

• Artemieva, Irina M. (2003) "Lithospheric structure, composition, and thermal regime of the East European Craton:implications for the subsidence of the Russian platform", Earth and Planetary Science Letters, 213, 431–446
• Avigad, Dov og Gvirtzman, Zohar (2009). «Late Neoproterozoic rise and fall of the northern Arabian–Nubian shield: The role of lithospheric mantle delamination and subsequent thermal subsidence» (PDF). Technophysics. doi:10.1016/j.tecto.2009.04.018. Arkivert fra originalen (PDF) 9. april 2011. CS1-vedlikehold: Flere navn: forfatterliste (link) Arkivert 9. april 2011 hos Wayback Machine.
• Bogdanova, Svetlana V., Gorbatschev, R. og Garetsky, R.G. (2005) The East European Craton, in: Selley, R.C., Cocks, L.R. and Plimer, I.R. (Eds) Encyclopedia of Geology, Amsterdam ; London : Elsevier Academic, 5 vols, ISBN 0-12-636380-3, p. 34-49
• Bogdanova, Svetlana V. (2005) "The East European Craton: Some Aspects of the Proterozoic Evolution in its South-West", Polskie Towarzystwo Mineralogiczne – Prace Specjalne (Mineralogical Society of Poland – Special Papers), 26, 18–24
• Bogdanova, Svetlana V. (2000) "Palaeoproterozoic Accretion of Sarmatia and Fennoscandia", Europrobe News, 13 June, p. 7–9
• Evins, Paul. "Precambrian evolution of the major Archaean blocks of the Baltic Shield" University of Oulu, Dept. of Geology, PL 3000, 01401 Oulu, Finland [broken link: 3 July 2007]
• Ruban, Dmitry A., og Yoshioka, Shoichi. (2006) "Late Paleozoic – Early Mesozoic Tectonic Activity within the Donbass (Russian Platform)", Trabajos de Geologia, 25, Univ. de Oviedo, 101-104.