Hedmarkgruppen

Hedmarkgruppen er en gruppe bergarter som har en felles historie, og består av bergarter som i dag ligger i området omkring Mjøsa, Gudbrandsdalen og Østerdalen.

Hedmarkgruppen sin historie er spennende, og vi må langt tilbake i tid for å forstå hvordan denne gruppen ble dannet. Hedmarkgruppen består av en rekke sedimentære bergarter som ble avsatt og dannet for mellom 750 og noe under 542 millioner år siden. Dette tidsrommet spenner overgangen fra pre-kambrium til kambrium, som startet for 542 millioner år siden. I pre-kambrium (også kalt jordens urtid) var det fortsatt bare encellede og noen få flercellede organismer på Jorda, før vi i kambrium fikk fremvekst av større organismer. I Hedmarkbassenget er det funnet både fossil av en encellet organisme (Papillomembrana) og spor etter større organismers grave-aktiviteter (sporfossiler).

Bergartene hadde opphav i sedimenter som ble samlet i ett rift som oppstod for 750 millioner år siden. Dette riftet kalles Hedmarkbassenget, og lå slik til at havet kom inn i dette området som en slags bukt. Riftet oppstod i forbindelse med at superkontinentet Rodinia delte seg. På en av disse jordplatene kan man forenklet si at Norge lå, nemlig på jordplata Baltika. Hedmarkbassenget la grunnlag for bergartdannelse fra riftet oppsto til Baltika ble oversvømt av havet for 542 millioner år siden.

Rodinia
FIGUR: Rodinia deler seg, og Baltika oppstår for rundt 700 millioner år siden. En av flere rekonstruksjoner. Fritt etter «Landet blir til», NGF 2006

I forbindelse med platedelingen fikk Baltika en rekke kontinentale og marine basseng. Og et av disse bassengene ble til Hedmarkbassenget. Sedimenter samlet seg i bassenget igjennom millioner av år, igjennom flere forskjellige faser, og sedimentene ble etter hvert komprimert og presset til bergarter. I sammen utgjør bergartene fra disse fasene det som i dag kalles Hedmarkgruppen. Som navnet tilsier, ligger Hedmarkgruppen i Hedmark fylke. Den vestligste delen av bassenget ligger imidlertid i Oppland. Men med ny fylkesinndeling er det litt lettere, det ligger i Innlandet.

Men bassenget kommer annetsteds fra. Hele bassenget med alle bergartene ble under den kaledonske fjellkjedefoldningen, for 500 – 405 millioner år siden, skjøvet minst 130 kilometer mot sørøst, kanskje så mye som 3-400 kilometer. Lagrekken av de sedimentære bergartene ble altså dyttet langt inn over Fastlands-Norge, til og med inn i Sverige. Før foldingen lå Hedmarkbassenget, i forhold til dagens Norge, i det som nå kalles Møre.

Basin
FIGUR: Oversikt over de bassengene (basin) som ble dannet i forbindelse med løsrivelsen av Baltika fra Rodinia. Kumpulainen og Nystuen (1985).

Geologer deler dannelsen av Hedmarkgruppen i seks forskjellige faser der Hedmarkbassenget har forskjellige topografiske og miljømessige forhold som fører til forskjellig type sedimenter som i dag gjenspeiler seg i forskjellig type bergarter.

FaseneFIGUR: Utviklingen av Hedmarkbassenget gjennom seks faser fra første rifts-dannelse til Baltika ble dekket av havet i begynnelsen av kambrium for 542 millioner år siden. Kilde: «Landet blir til», NGF 2006

I løpet av disse fasene som varte i litt over 200 millioner år ble det dannet mange forskjellige bergarter som vi fremdeles finner i området.

I forbindelse med denne perioden har geologene forsøkt å strukturere berggrunnen, og delt opp denne i forskjellige formasjoner som består av noenlunde ensartede bergarter som har blitt dannet i løpet av en forholdsvis kort periode. Navn får formasjonene etter sted der de typisk finnes. Som del av Hedmarkgruppen er en rekke slike formasjoner identifisert.

NGU sin inndeling av formasjonene i Hedmarkgruppen er:
Vangsåsformasjonen (yngst), Ekreformasjonen, Moelvformasjonen, Svarttjørnkampbasalten, Ringformasjonen, Biriformasjonen, Bjørånesformasjoenen, Osdlasformasjonen, Atnaformasjonen, Rendalsformasjonen, Biskopåsformasjonen, Imsdalsformasjonen, Storskarvformasjonen (eldst i nordøstre del av bassenget), Brøttumformasjonen (eldst i sørvestre del av bassenget)

Hedmarkgruppen - oversikt_2FIGUR: Sentrale lagrekker i Hedmarkgruppen. Kilde: «Landet blir til», NGF 2006

Opp igjennom årene er det mange som har bidratt til forskning for å få dette beskrevet så godt som mulig, slik at vi kan forstår litt om det som er og skjer rundt oss i de litt mer saktegående prosesser. Området her i dagens Hedmarkgruppe har i de siste 200 årene vakt interesse hos geologer. Norges tre første professorer i geologi, Jens Esmark (1763-1839), Baltazar Mathias Keilhau (1797-1858) og Theodor Kierulf (1825-1888), drev alle med kartlegging i Hedmarkbassenget på 1700- og 1800-tallet. Professor i fysikk, Oskar Emil Schiøtz, kartla også berggrunnen i dette området i mange år på slutten av 1800-tallet. Og flere har etter hvert sett området som interessant. Med forskning over så lang tid, og med nye teknologiske hjelpemidler, er det nødvendigvis skjedd en rekke nye oppdagelser, og korrigeringer, underveis. Og, som jeg tørr spå, flere kommer nok etter hvert som teknologien blir enda bedre. Området ble tidligere omtalt som Sparagmittområdet.

Formasjonskart_4
FIGUR: Geologisk kart som viser noen av formasjonene som er dannet i løpet av Hedmarkbassengets virketid. Kilde: «Landet blir til», NGF 2006

På disse sidene vil flere bergarter fra de forskjellige formasjonene som utgjør bergartene i Hedmarkgruppen presenteres.

Vangsåsformasjonen: Ringsakerkvartsitt, Vardalsandstein
Ekreformasjonen:
Moelvformasjonen: Moelvtillitt
Ringformasjonen:
Biriformasjonen: Tidevannsbreksje, skifer, kalkstein
Biskopåsformasjonen: Biskopåskonglomerat, siltstein, skifer, fosforitt, basalt
Rendalformasjonen:
Brøttumformasjonen: Sparagmitt, leirskifer, konglomerat

Rent geografisk ligger det også andre bergarter her. I tillegg til bergartene i fra Hedmarkgruppen finnes det også både nyere og eldre bergarter. Eksempel på dette er den «unge», bare 270 millioner år gamle, Brumunddalsandsteinen og den vesentlig eldre granitten fra Årdal som er en del av grunnfjellet.

Nedenfor står en litt mer detaljert beskrivelse om enkelte av formasjonene fra Hedmarkgruppen.

VANGSÅSFORMASJONEN

MOELVFORMASJON

Etter hvert som tiden gikk forandret klimaet seg vesentlig. Det ble kaldt, veldig kaldt, og Hedmarkbassenget ble isdekket. En enorm innlandsis vokste frem etter hvert som det ble kaldere, og den dekket til slutt Baltika. Isen strak seg ut i havbuktene som var blitt dannet tidligere, hvorav Hedmarkbassenget var en disse.

FO_Moelvformasjonen

lsbreene gjorde som isbreer gjør, sliper, skraper og plukket med seg stein som ligger under isen. Hverken granitt, gneis eller andre bergarter blir spart. Dette ble så avsatt som morenemateriale. lsbreene grov seg også ned i tidligere avsatte lag i sedimentene i Hedmarkbassenget. Biter fra kalkstein i Biriformasjonen, av basalt og av grus og sand fra underliggende Ring- og Rendalsformasjon ble slitt løs, knust og avsatt. Der isen fløt i de dypere marine falt løsmassene ned på den gjørmete havbunn, og dannet ett 5-20 meter tykt lag av det som etter hvert ble herdet til Moelvtillitt. Moelvformasjonen ligger på ulikt underlag, direkte på grunnfjell langs østsida av Storsjøen i Rendalen og på Ringformasjonen, Biriformasjonen, Rendals-formasjonen og basalt i Hedmarkbassenget, og dette er naturlig nok med på å fortelle geologer litt om hva som har skjedd, sammen med hva slags bergart-biter som etter hvert ble til morene-konglomeratet Moelvtillitt. Studier av zirkoner har i tillegg vist at Moelvtillitten må være yngre enn 620 millioner år.

Etter sin typelokalitet i Moelv er konglomeratet kalt Moelvtillitt. Moelvformasjonen, eller gjerne Moelvtillitten, tilhører Hedmarkgruppen. I samme periode også ble dannet tillitter andre steder i Norge. Moelvtilliten forbindes med Varangeristiden i Finnmark og korreleres gjerne med den yngste av tillittene der (Mortensnestillitten).

Moelvformasjonen er synlig flere steder – og blotningene ved Moelv er visstnok av de best bevarte tillitt-forekomster i verden. Ved Moelven brygge er tillitten også fredet. LES MER OM: Datering og Varangeristiden.

BIRIFORMASJONEN

Biriformasjonen er berggrunn fra avsetninger som skjedde i Hedmarkbassenget i perioden mellom 680-650 millioner år siden. På denne tiden flommet havet inn over sokkel-områder og over lavlandsområder av Baltika.

Biriformasjonen

Forkastninger avgrenset Hedmarkbassenget mot det eksisterende grunnfjellet bestående av nedslitte, lave åser. Denne perioden resulterte i avsetninger av kalk på grunne flater langs bassengkanten, slam og til dels svart organisk-rikt leirslam sank ned i de dypeste delene av bassenget. Lignende avsetninger av samme alder i andre bassenger på Baltika tyder på et varmt klima. Baltika og derved Mjøs-området lå på lave breddegrader på den sørlige halvkule for omkring 650 millioner år siden, med en antatt gjennomsnitts temperatur på omkring 22˚C. Kjemisk forvitring dominerte og ga grunnlag for leirrike skifre og spredte forekomster av kvartsrike sandsteiner. Klimaet var også kjennetegnet av moderate nedbørsmengder i ett forholdsvis rolig landskap. Elvene fikk derved en jevn avrenning uten store flomtopper, og transporterte uoppløste leirpartikler og små mengder godt forvitret sand med seg mot kysten. Løsmassene ble dratt ut til havet og sedimenterte seg utover i bassenget. På de grunneste områdene jobbet tidevannet rolig på tidevannsflatene og påvirket avsetningene der.

Mange av kalk-steinene fra dette tidsrommet har noe som kalles stromatolitt-strukturer. Dette er bølge -og domformede strukturer som ble dannet da kalkpartikler produsert av marine alger satte seg fast til en klebrig hinne som omga kolonier av bakterier som levde og vokste på havbunnen.
Biriformasjonen var på 100-200 meters mektighet, og typiske bergarter fra denne fasen var skifer, kalkstein og svartskifer. I tillegg er tidevannsbreksje en særegen bergart som ble dannet på denne tiden, direkte påvirket av tidevann. LES MER OM: Stromatolitt, Karbonat og Kalk.

BISKOPÅSFORMASJONEN

Flere jordskorpebevegelser langs forkastningene som avgrenset Hedmarkbassenget fra ett høyere terreng førte til at det ble dannet en serie med stein- og grusvifter på bassengbunn langs sidene av bassenget. Biskopås-formasjonen ble således til, og dette antar man skjedde for omkring 680-670 millioner år siden, delvis overlappende i tid med Biri-formasjonen.

Biskopåsenformasjonen

Elver og ras fra det omkringliggende landskapet førte med seg stor stein og grus, som først ble avsatt i deltaer, og så med videre utgliding ned mot bunnen av det marine bassenget. Svære stein – og grus-lag dekket etter hvert bunnen av bassenget. Dette ble til konglomerat, kjent som Biskopåskonglomeratet. Konglomeratet inneholder steiner av høyst ulik opprinnelse, størrelse og rundhetsgrad. Kantete og dårlig rundete, opptil 2-3 meter store bruddstykker av kalkholdig sandstein, kalkstein og basalt stammer fra den grunne sokkelen som ble dannet langs vestkanten av bassenget mot slutten av tida for Brøttumformasjonen. Basaltlava kom trolig opp langs sprekkesoner i spaltevulkaner langs vestsida av bassenget og størknet på den grunne sokkelen. Biter av mørk skifer stammer antakelig fra kantene av bassenget. Godt rundete steiner av kvarts, kvartsitt, ryolittisk lavastein og granitt er vanlige i Biskopås-konglomeratet. De runde steinene har blitt transport mange titalls kilometer i flomstore elver fra fjell og høydedrag vest for bassenget. Tilsvarende det man finner i fjellelver også i dag.

Som en kuriositet ble det første prekambriske fossilet som er påvist i Norge, Papillomembrana compta, funnet. I 1959 fant man formasjoner som så organiske ut, og som etter studier av dette avslørte fossilet. Funnet ble gjort i en fosforittstein i konglomeratet som antakelig ble dannet i en rolig periode i formasjonsdannelsen, med liten tilførsel av sand og leir fra land.

Formasjonen er omkring 400 meter tykk ved Mjøsa, men tynnes ut og går etter hvert over i skiferlag.

Det finnes flere vifter og konglomerater fra denne formasjonen enn den ved Biskopåsen.  Blant annet finnes det berggrunn av tilsvarende vifter i Gausdal, ved Fåvang i Gudbrandsdalen og ved Rena i Østerdalen. Alle konglomeratviftene tynner ut og erstattes av grå skifer mot de sentrale delene av det gamle Hedmarkbassenget, der havdypet var størst. Skiferlagene i de midtre delene av bassenget har enkelte kalklag og tynne turbiditt-sandsteiner. Disse finkornete lagene regnes til Biriformasjonen.

Etter at tilførselen av stein, grus og sand i Biskopåsformasjonen opphørte, gikk Hedmarkbassenget igjen inn i en roligere periode, slik det var like før avsetningen av Biskopåskonglomeratet.

Bergarter fra denne formasjonen er Biskopåskonglomerat, fosforitt, siltstein, sandstein og skifre. I tillegg til den vulkanske basalten som tidsmessig er fra samme periode. LES MER OM: Fossilet, forforitt, siltstein.

BRØTTUMFORMASJONEN

Kontinentet revner, og store landmasser drar i fra hverandre. Det er lett å tenke seg at det er mye som skjer, spesielt i områdene som ligger nære randsonene av de nye landplatene. Havet strømmer inn i de lave kystnære områdene, forkastninger oppstår og lava presser seg frem i sprekker. Hedmarkbassenget dannes som ett av flere basseng som vi fremdeles finner rester av i Norge. Til tross for store landmasseomveltninger var det en forholdsvis rolig periode for bergartdannelse ved Hedmarkbassenget. Brøttumformasjonen er den eldste formasjonen i den vester delen av Hedmarkgruppen. Dette er en grå sandstein med innslag av svart leirskifer og tynne konglomeratlag. Den dekker et område på rundt 7000km2. Brøttumformasjonen er over 4500 meter tykk.

FO_Brøttumformasjonen

Sand og grus strømmet ned fra sidene av Hedmarkbassenget og svære sand -og grusvifter la seg på bunnen av bassenget. Slike sandsteiner kalles turbidittsandsteiner. Turbiditt betyr at sandsteinen er dannet fra avsetning av små uoppløste sand partikler fra ett grumsete vann. I de roligste periodene av Brøttumformasjonen ble det bunnfelt enda finere masse, fint leirslam. Slammet ble til mørke grå og svarte skiferlag. Den mørke fargen skyldes innholdet av finfordelt organisk materiale. Skiferlagene inneholder noen av de aller eldste fossilene som er funnet i Norge. Det er mikrofossiler, akritarker, som stammer fra encellete alger og cyanobakterier.

Samtidig som det ble avsatt sand og slam i Brøttumformasjonen som lå mot den dypeste delen av Hedmarkbassenget i vest, ble bassenget fylt opp med grus og sand på svære elvesletter i den østlige delen av bassenget. Dette er den rødlige Rendalsformasjonen som dannes. LES MER OM: Turbiditt og akritarker.

LES ENDA MER:
Geologi i Mjøsområdet (pdf)
NGU: Hedmarkgruppen
SNL: Hedmarkgruppen
Synthesis of the tectonic and sedimentological evolution of the late Proterozoic-early Cambrian Hedmark Basin, the Caledonian Thrust Belt, southern Norway (pdf)
NGU: Fossils from pebbles (pdf)
…more to come…

Bok1«Landet blir til – Norges Geologi» – er en bok for den som ønsker å forstå mer om hvordan Norge ble til og om hvordan de forskjellige geologiske prosesser fungerer. Fra forlaget: «Her er historien om den norske naturen – med vakre fjorder, fjell og tinder, dramatiske daler og langstrakte vidder! For første gang er Norges fastlandsgeologi, Svalbards geologi og geologien på sokkelen samlet i ett verk.»

NGUW12384Mjøsområdet, geologi og landskap er en flott bok om den spennende geologien i Mjøsområdet. Boka reiser tilbake i tid hundrevis av millioner år, via vulkaner, tropiske forhold, ørkentilstander og istider og ser på hvordan det karakteristiske landskapet har fått sin form.