En geologisk sjokkhistorie

15.12.2008
Ritlandskrateret på Hjelmeland ved Stavanger er et geologisk utstillingsvindu. Professor Henning Dypvik og artikkelforfatter Fridtjof Riis har nå påvist at krateret er skapt av et meteorittnedslag.

 

  • Fridtjof Riis, Oljedirektoratet/Iris

Panoramabilde over Ritlandskrateret sett fra nord. Figuren under viser krateret sett med geologiske briller. Kraterkanten er vist med rød linje, peneplanet med svart. Knust grunnfjell – røde ruter, Rasavsetninger – orange, leirskifer – grønn, marin sandstein – gul og skyvedekker – lilla.

METORITTNEDSLAGET

Ideen om at strukturen kunne være dannet ved et meteorittnedslag fikk artikkelforfatteren i 2000 etter å ha vært i området flere ganger uten å forstå alle de spesielle bergartene og strukturene jeg så. Fossilene i Ritlandkrateret har vært kjent siden 1950-tallet, og de er blitt grundig undersøkt seinere.

”Jeg bestemte meg for å kartlegge utbredelsen av de ulike sedimentene og knuste bergartene og se om jeg kunne finne sammenhengen mellom dem. Kartleggingen overbeviste meg om at Ritland-strukturen er et gammelt krater. De siste årene har jeg samarbeidet med professor Henning Dypvik ved Universitetet i Oslo for å prøve å finne mikroskopiske bevis for at krateret virkelig ble dannet ved et meteorittnedslag.

Nå som disse bevisene er kommet fram, gjenstår det å publisere dem i et viten-skapelig tidsskrift – og å fortsette undersøkelsene. Innenfor det internasjonale wmiljøet som undersøker meteorittnedslag, er det stor interesse for nye strukturer som blir påvist, og det er mange avanserte analysemetoder som kan tas i bruk for å finne ut mer om nedslaget.

Men vi håper og tror at krateret, nå som det er påvist med sikkerhet, også vil appellere til geologer og geologistudenter og til folk som er interesserte i naturfag, slik at de kan bruke Ritlandskrateret til å lære mer om geologi og om dimensjonene i geologifaget.”

 

Geologifaget er historien om hvordan naturen har utviklet seg helt siden jordas barndom for mer enn fire milliarder år siden. Utviklinga kan vi se i mange skalaer – fra mikroskopiske prosesser i et kvartskorn - til dannelsen av fjellkjeder og bassenger over hundrevis av kilometer, og i tidsskalaer fra sekunder til titalls millioner år.

Ritlandkrateret i Hjelmeland kommune, nordøst for Stavanger er et geologisk utstillingsvindu der det er mulig - med litt veiledning - innenfor et lite område å se resultatet av mange slike geologiske prosesser. Et sted for å lære mye geologi på en spennende måte.

Ritlandskrateret ble dannet ved et meteorittnedslag for mer enn 500 millioner år siden. Nøyaktig alder kjenner vi ikke, men nede i krateret ligger det leirskifer med fossiler som er aldersbestemt til mellomkambrium.

Derfor er det sikkert at Ritlandkrateret er eldre enn dette. Krateret er litt over to kilometer i diameter og ca 350 meter dypt. Totalt er det bare registrert 175 sikre meteorittkratere på jorda, og Ritlandskrateret er det andre som er påvist på norsk fastland. Storebroren, Gardnoskrateret i Hallingdalen er ca fem kilometer i diameter.

 

Det vi ser i dag

Ritlandkrateret ligger i et landskapsvernområdet, og utsikten over krateret er en naturopplevelse i seg sjøl. Men den som kjenner litt til den geologiske historien, opplever noen ekstra dimensjoner i rom og tid. Der ligger skiferlagene som ble avsatt etter at krateret ble dannet over en periode på mange millioner år. Det er mulig å se kraterformen for den som forsøker å tenke seg hvordan landskapet ville sett ut hvis skiferen ble fjernet.

Det vil også gi et inntrykk av hvor hensynsfulle isbreene har vært mot geologene – kraterveggene har vært motstandsdyktige mot erosjonen og det meste står fortsatt igjen. Stein og sand som raste ut fra kraterkanten før havet trengte inn over området, finnes i lag med vekslende tykkelse langs kantene av krateret.

Disse sedimentene er blitt presset sammen, slik at de også er blitt til motstandsdyktige bergarter. Geologene kaller dem breksje, og de er lette å kjenne igjen på at de er satt sammen av mange steinbiter. Høyere opp i fjellet, over skiferen, ligger det lag av sandstein som er fulle av gravespor fra de dyrene som levde på havbunnen for ca 500 millioner år siden.

Den geologiske delen av utsikten er altså ikke et uberørt krater, men en lang geologisk historie der krateret var begynnelsen. Det er fascinerende å se på dimensjonene i krateret og tenke seg kreftene som ble sluppet løs her for mer enn 500 millioner år siden.

Den som vil finne ut mer om disse kreftene, kan kikke på de smadrete grunnfjellsbergartene i kraterkanten og i området like utenfor. De forteller om sjokket. Den som er interessert i hvordan et geologisk basseng blir fylt igjen, kan studere sedimentbergartene som har fylt igjen krateret over lang tid og i vekslende miljø. Det er sedimentlagene som forteller den lange historien etter sjokket.

 

Nedslaget

Støvpartikler og småstein fra verdensrommet treffer jorda kontinuerlig, de bremses i atmosfæren, varmes opp til de gløder og blir til stjerneskudd. Sammenstøt med større steiner og steinblokker er sjeldnere. De fleste kommer fra området mellom Mars og Jupiter i vårt planetsystem og treffer jorda med en hastighet på ca 25 kilometer i sekundet.

En stor steinblokk som treffer jorda med denne hastigheten, har samme virkning som en bombe. Et krater av Ritlands størrelse dannes ved et sammenstøt med en steinblokk med en diameter på ca 100 meter, og energien som utløses er større enn de største kjernefysiske hydrogenbombene som er blitt sprengt. Så store sammenstøt skjer heldigvis sjelden, anslagsvis hvert 50000 år.

De kollisjonene som er enda mye større – og enda mye mer sjeldne – har potensial i seg til å endre vilkårene for livet på jorda fordi energien i sammenstøtet ville antenne enorme branner, og det ville bli slynget ut så store støvmengder i atmosfæren at solinnstrålingen ville bli redusert i mange år.

 

Sjokket

25 kilometer i sekundet er en ufattelig stor hastighet, og nedslaget av en meteoritt sender sjokkbølger gjennom fjellet. I nær-heten av kollisjonspunktet vil energien fra sjokket få fjellgrunnen til å smelte og fordampe, og fjellet blir knust til småbiter og støv som slynges opp i lufta.

I området rundt krateret blir berggrunnen knust og smadret og gjennomsatt av sprekker. Blandingen av knust fjell og glassfragmenter som avsettes øverst i krateret kalles suevitt og er typisk for nedslagskratere.

I mikroskop er det mulig å påvise kreftene fra sjokket ved at enkelte mineralkorn av kvarts og feltspat er blitt deformert og har utviklet sjokklameller (de tette, parallelle stripene på bildet). Slike strukturer kan bare dannes ved enorme trykk (5-10 GPa, giga-pascal). Kvartskorn med slike sjokklameller er bevis på meteorittnedslag, for slike trykk på i jordskorpa kan bare dannes på denne måten.

Det sjokkete kvartskornet og glasset på figuren ble påvist våren 2008, og er bekreftelser på hypotesen om at Ritlandskrateret ble dannet ved et meteorittnedslag. En fotturist som ikke har tilgang til tynnslip og mikroskop kan likevel få et inntrykk av kreftene som har virket ved å se på hvordan grunnfjellet selv et par hundre meter utenfor krateret er blitt totalt oppknust.

Mikroskopbilde

Mikroskopbilde av kvartskorn med sjokklameller.
Foto av polert bergart med glassfragmenter.
 

Omgivelsene

Ritlandskrateret ligger som en stor sirkulær gryte på en flate som kalles det subkambriske peneplanet. På den tida krateret ble dannet, lå denne flata som en blottlagt grunnfjellsoverflate, et enormt sletteland uten liv. Landplantenes tid var ennå ikke kommet. Vi kan i dag se dette peneplanet i fjellområdene rundt Ritland.

Grunnfjellsoverflata var dekket av skifer (fyllitt) og sandstein, men fordi skiferlagene lett blir fjernet av erosjon, mens grunnfjellet er motstandsdyktig, ligger peneplanet igjen som hyller og flater også i dagens landskap. Mange av fjellplatåene i Sør-Norge er rester av peneplanet. De geologiske observasjonene vi har tyder på at krateret ble dannet på tørt land, vi har for eksempel ikke funnet knuste sedimentære bergarter i krateret.

 

Lagrekka i fjellet øst for Ritlandskrateret

Lagrekka i fjellet øst for Ritlandskrateret. Grunnfjellsoverflata – peneplanet – er vist med rød linje, bunnen av skyvedekkene med gul linje.

 

Tiden etterpå

Krateret ble dannet i løpet av sekunder, og da støvet hadde lagt seg, fortsatte de normale geologiske prosessene å virke. Etter hvert ble det avsatt sedimenter oppe i kratergropa. De bratte kantene av krateret raste ut, og regnvann som rant ned langs kantene dannet småbekker som fraktet sand og steinmateriale ned mot bunnen.

Disse avsetningene er synlige mange steder i krateret, og kraterbunnen er stort sett dekket av slike eldgamle sedimentære lag. Langs kraterkantene er det flere steder tykke lag av rasavsetninger der blokkene kan være flere meter i tverrmål. Rasavsetningene finnes bare inne i krateret, slik at geologen og fjellvandreren kan bruke dem til å definere utbredelsen av kraterstrukturen.

 

Rasavsetninger

Rasavsetninger i kraterkanten i den sørlige delen av krateret.
Lagningen heller ned mot vannet til høyre.
 


Begravingen

Hvor lenge krateret lå slik eksponert for vær og vind vet vi ikke, men mange titalls millioner år kan det neppe ha vært, for da ville krateret trolig vært enda mer fylt opp av rasavsetninger. Det vi kan se, er at kratergryta fortsatt var flere hundre meter dyp da det skjedde en stor endring i landskapet: I kambrisk tid trengte havet inn over området, og hele peneplanet ble oversvømt.

I fjellområdene øst for Ritland ligger det et metertykt lag med finkornet sandstein som ble avsatt oppå grunnfjellsoverflata da havet trengte inn. Etterpå var området så grundig druknet at det ble svært liten sedimenttransport hit ut, bare en langsom avsetning av leire. Leiravsetning ute i et stort havområde hører virkelig til de langsomme geologiske prosessene: Den som holder i en centimetertykk skiferplate på Ritland for å se etter fossiler, holder mer enn 100 år av jordas historie i hendene.

Disse leirlagene hadde et høyt innhold av organisk materiale, de kalles alunskifer i Oslo-området og er utviklet som oljeskifer ved Østersjøen. På Ritland ble de så dypt begravd at det organiske materialet er omvandlet til små partikler av karbon (grafitt). Langs kraterkanten er det mulig å undersøke hvordan det sirkulære, to kilometer breie bassenget gradvis - gjennom mange millioner år - ble fylt helt opp av leirsedimenter. Et sted er det blant annet mulig å se hvordan store og små steiner har rast fra kraterkanten og ut i leirsuppa.

Etter millioner av år med sedimentasjon av leire, ble det etter hvert tilført grovere sandmateriale til denne delen av Ryfylke, og dette ga opphav til sandsteinene som ligger som en 20-30 meter tykk benk som er tydelig å se i landskapet. Sandsteiner ble avsatt på grunt vann, og er de er fulle av gravespor fra dyr som levde på havbunnen. Krateret var nå helt fylt av sedimenter.

Hva som skjedde like etter denne sandavsetningen veit vi ikke, for her er det mange av bladene i den geologiske historieboka som er revet ut. Oppå sandsteinen ligger det nemlig et kompleks av bergarter som tilhører skyvedekkene i den kaledonske fjellkjeden.

En fjellkjede er et resultat av en langsom kollisjon der to kontinentalplater støter sammen, ikke akkurat med astronomiske hastigheter, men med noen få centimeter i året. Kreftene som virker i et slike kollisjonsområder, presser sammen grunnfjellet og sedimentlagene og skaper folder og overskyvinger. I Ritlandskrateret og i området rundt har disse overskjøvete bergartene lagt seg på plass oppå sedimentlagene som lå der fra før.

Da den kaledonske fjellkjeden la seg oppå Ritlandskrateret ble det begravd på mer enn 5000 meters dyp, slik at trykk og temperatur økte. Leirlagene ble til skifer og sandlagene til en beinhard sandstein.

 

Sandsteiner som ble avsatt i vann på bunnen av krateret i tida før havet trengte inn.

Sandsteiner som ble avsatt i vann på bunnen av krateret i tida før havet trengte inn.

 

I en avstand på noen hundre meter utenfor kraterkanten er grunnfjellet knust opp i små og større biter.

I en avstand på noen hundre meter utenfor kraterkanten
er grunnfjellet knust opp i små og større biter.


Tema: Geologi