The bedrock of western Norway

For å forstå Hordalands geologiske historie er det nødvendig å reflektere over tidsaspektet forbundet med geologiske prosesser. Vi er vant til å tenke i år, mannsaldrer og kanskje opptil noen få tusen år tilbake i tid. Mer utfordrende blir det når kvartærgeologene opererer med titusener av år og opptil et par millioner år. Når vi lærer at Hordalands berggrunn er fra flere hundre millioner år til over halvannen milliard år gammel, får de fleste av oss nærmest uoverkommelige forestillingsvansker.

Det hjelper å lage billedskalaer. De eldste delene av Hordalands berggrunn kan være så mye som 1,7 milliarder år, om ikke enda mer. La oss ta utgangspunkt i jernbanesporet fra Finse til Bergen, som er ca. 170 kilometer langt. Dersom vi tenker oss en reise fra den tiden de eldste bergartene ble dannet (Finse stasjon) og fram til i dag (Bergen stasjon), vil en mannsalder (75 år) svare til 7,5 millimeter langs skinnegangen, en meter vil representere ti tusen år (tiden etter istidene), mens en reise på 16 kilometer vil tilsvare 160 millioner år, som er alderen til de yngste bergartene i Hordaland. Dersom vi står på stasjonen i Bergen vil vi se mange detaljer nær startpunktet, men færre og færre detaljer jo lenger vi stirrer langsetter sporet. Selv om vi stod høyt oppe og kunne se helt mot Finse stasjon, ville vi lengst borte bare kunne skimte enkelte fjelltopper eller hovedtrekk i landskapet. Slik er det i geologien også; jo lenger tilbake vi går i tid, jo færre detaljer er vi i stand til å skimte.

Den geologiske tidsskalaen deles inn i fire hoveddeler. Urtiden (prekambrium, fram til rundt 550 millioner år siden) er tiden da grunnfjellet ble til. I oldtiden (ca. 550–250 millioner år siden) ble den kaledonske fjellkjeden dannet og nedbrutt. Fisker og planter opptrer for første gang. Vestlandets mest fruktbare strøk er tuftet på bergarter fra kambrosilurtiden, som er den første delen av oldtiden. I mellomtiden (250–60 milloner år siden) ble de fleste av de oljeførende lagene i Nordsjøen avsatt. Nytiden innledes med at dinosaurene dør ut. Siden løftes Norge opp til et nær 2000 meter høyt platå før istidene gjør seg gjeldende for nærmere to millioner år siden. Da er vi kommet til siste del av nytiden, kvartærtiden, som varer fram til for rundt 11500 år siden.

Fjellet omkring oss består av en lang rekke forskjellige bergartstyper. Noen er bløte, mange er harde, noen røde eller grønne, andre igjen nesten svarte eller hvite. Hver av dem har gjennomgått en spesiell historie. Liksom det er umulig å finne to like snøkrystaller, er det heller ikke to bergarter som er helt like. Bergarter kan imidlertid deles inn i tre hovedgrupper, alt etter sammensetningen og måten de er blitt dannet på.

Størkningsbergarter

Størkningsbergarter er bergmasser som har smeltet dypt nede i bunnen av jordskorpen eller enda dypere, i mantelen, og som deretter har beveget seg oppover i skorpen. Noen slike bergsmelter størkner på veien mot overflaten og danner dypbergarter, som gabbro og granitt. Dette er vanlige bergarter i Hordaland, spesielt er dypbergartene i Austevoll og på Bømlo, Stord og Tysnes velkjent. Andre smelter når helt opp til jordoverflaten og danner dagbergarter. På overflaten strømmer de ut som lava eller blåses ut som vulkansk aske. Når slike lag blir til bergarter, bærer de navn som ryolitt og basalt. Det finnes en god del lavabergarter i Hordaland, men alle er ganske omdannet.

Sedimentære bergarter

Når bergartene på overflaten tæres ned, blir mineralkorn og bergartsfragmenter fraktet av elver, is eller vind til de samles opp som sedimenter. Dersom stadig nye lag med sedimenter blir avsatt gjennom lang tid, vil de bli begravet og sammenpresset og omvandlet til sedimentære bergarter. Lag av sand blir til sandstein, gruslag til konglomerat og leirlag til leirstein. Kalkstein og marmor kan dannes ved oppsamling av store og små skallfragmenter av organismer som levde i havet, eller fra rev. Dagbergarter og sedimentære bergarter omtales ofte sammen som overflatebergarter. I Hordaland er det lite av sedimentære bergarter som ikke er omdannet. De minst omdannete finnes på Holmengrå i Fedje, i Ulvenområdet i Os og sørvest på Stord.

Metamorfe bergarter

Alle typer bergarter kan bli utsatt for en økning i trykk eller temperatur eller begge deler. Dette kan skje ved at de blir begravet eller trukket ned i jordskorpen hvor temperaturen er høyere, eller ved at opphetet magma trenger inn og øker temperaturen lokalt. De opprinnelige mineralkornene vil da kunne omdannes til nye krystallkorn eller mineraler, og det gir en metamorf bergart. For eksempel vil dagbergarter som basalt kunne bli til grønnstein eller amfibolitt, leirstein til fyllitt eller glimmerskifer, og kvartssandstein til kvartsitt. I grønnsteiner vil en få de metamorfe mineralene kloritt og epidot på bekostning av plagioklasfeltspat, amfibol og pyroksen. I fyllitt, og især under videre omvandling til glimmerskifer, vil leirmineralene omvandles til større glimmerflak, mens kvarts omkrystalliserer til nye og større kvartskorn. I glimmerskifrer, hvor temperaturen har vært høyere enn i fyllitt, kan en også få mineraler som granat og amfibol.

Med sterk sammenpressing under høy temperatur vil mange bergarter kunne bli til gneis – den vanligste bergarten i fylket. Dersom temperaturen er riktig høy, over 600–700 °C, kan den opprinnelige bergarten begynne å smelte opp og det dannes en migmatitt – en forsteinet blanding av oppsmeltet og smeltet berg.

Mer spesielle metamorfe bergarter er kleberstein og serpentinitt, eller såpestein som de ofte kalles. Dette er ekstremt basiske bergarter som består av serpentinmineraler og talk. De finnes i relativt små felt, spredt rundt omkring i berggrunnen i fylket. De myke talkmineralene gjør berget så mykt at steinen lett kan sages og skjæres i. Kleberstein er derfor en takknemlig bygningsstein.

Den mest spesielle metamorfe bergartstypen i Hordaland er kanskje eklogitt. Eklogitt er en grønnlig og svært tung bergart dannet av basiske bergarter som har vært begravet svært dypt og dermed utsatt for usedvanlig høyt trykk. Den kjennetegnes av mineralene rød granat og grønn amfibol. Vi finner den først og fremst i Meland kommune.

Hordaland består i stor grad av mer eller mindre omdannete eller metamorfe bergarter som følge av jordskorpebevegelser under de svekonorvegiske (ca. 1 milliard år siden) og kaledonske (400–450 millioner år siden) fjellkjededannelsene.

Mineralene er bergartenes byggesteiner. Noen bergarter, som kvartsitt, kan i all hovedsak bestå av bare ett mineral (kvarts). De fleste bergarter er imidlertid satt sammen av flere mineraler. De vanligste mineralene i såkalt sure bergarter er kvarts, kalifeltspat og glimmermineraler.

Kvarts er et hardt mineral som kan være gjennomsiktig i krystallform (bergkrystall), men er hvitt i de fleste tilfeller. Mange steder kan en finne linser eller årer av hvit melkekvarts i fjellet, til forveksling lik marmor, men mye hardere. Kalifeltspat er rødlig til hvit, og spalter opp langs fine, skinnende flater. Kalifeltspat blir brukt til glasur i keramikkproduksjon. Flere brudd finnes rundt om i Hordaland, for eksempel i Fjell, Sund og Sveio. Glimmermineralene er sølvfarget (muskovitt eller kråkesølv) eller nærmest svarte (biotitt). Disse mineralene kan spaltes opp i svært tynne flak. Tynne, store flak av muskovitt har blitt mye brukt som vinduer i vedovner.

I mer basiske bergarter er kvartsen og kalifeltspaten erstattet av plagioklasfeltspat og mørke mineraler som amfibol og pyroksen, i tillegg til biotitt og kloritt. Bortsett fra feltspaten er dette jern- og magnesiumrike mineraler som gir bergarter en mørk farge. Klorittmineraler ligner på glimmer, men er grønne og karakteristiske for blant annet grønnsteinene i Hordaland.

Mineraler krystalliserer og vokser når flytende bergartsmasser (magma) størkner i jordskorpen eller på overflaten, eller når bergarter blir utsatt for høye trykk og temperaturer (metamorfose). I tillegg kan mineraler felles ut av såkalt hydrotermale løsninger – varme, mineralholdige væsker som sirkulerer i sprekker og forkastninger i jordskorpen. Slik hydrotermal mineralvekst kan gi fine krystallflater dersom mineralene får vokse i hulrom i fjellet. De aller fleste mineraler har imidlertid ikke utviklet krystallflater, og gjenkjennes på egenskaper som farge, kløv (måten de spaltes på), hardhet og optiske egenskaper.

Granitt og gabbro er blant våre vanligste bergartstyper. Disse størkningsbergartene kan utgjøre store massiv på mange kilometer i diameter. De kan også trenge inn og størkne langs smale sprekker og danne gangbergarter. Granitter er massive og harde bergarter laget av kvarts, kalifeltspat og gjerne litt mørk glimmer (biotitt). Dersom de er av god kvalitet, kan de benyttes som bygningsstein og prydstein. Eksempler er eidfjordgranitten og granitter i Austevollområdet. Gabbro er en mørkere bergart uten kvarts. Ofte finner vi den som en mørk stein med hvite korn av plagioklasfeltspat. Noen ganger kan de mørke pyroksen- eller amfibolmineralene nærmest mangle. Bergarten kalles da anortositt og kan bli nesten helt hvit, som på Mjølfjell og i Bergensbuene. Utvalsete granitt- og gabbrobergarter kan bli til gneis, som gjerne er båndet (båndgneis) eller kan vise øyestruktur (øyegneis). Øynene er centimeterstore korn av hvit eller rosa alkalifeltspat.

Amfibolitt er en omdanningsbergart som er dominert av amfibol. Den kan være svart eller grønn, avhengig av amfiboltype og innholdet av grønne epidot- og klorittmineraler. Amfibolitt er i slekt med grønnstein og grønnskifer, som inneholder større mengder epidot og kloritt. Glimmerskifer er, som navnet antyder, rik på det sølvgrå flakmineralet glimmer og kan også inneholde millimeterstore krystaller av mineralet granat. Fyllitt ligner på glimmerskifer, men glimmerflakene er mikroskopisk små, og granat mangler.

Blant flere hvite bergarter er marmor den eneste som består av bare kalk (vanligvis kalkspat). Den er en «bløt» bergart som kan egne seg både til kalkframstilling og som prydstein. Marmor finnes bl.a. i begrensete mengder nær Os, ved Gullbotnen, på Varaldsøy og i sørlige deler av Tysnes, Stord og Bømlo. Kvartsitt er en annen og langt vanligere gråhvit bergart i Hordaland, men mye hardere enn marmor.

Jorden består av en rekke forskjellige lag av faste og flytende bergmasser hvor de tyngste elementene er konsentrert til kjernen. Denne lagdelingen er et resultat av fysiske prosesser som har virket helt siden jorden ble til. Vi mennesker vandrer omkring på en relativt tynn jordskorpe av kalde og stive bergarter. Jordskorpen, som består av åtte store og en rekke mindre jordplater, deles gjerne inn i havbunnsskorpe og kontinentalskorpe. Alle kontinentene på jorden består av kontinentalskorpe, som er tykkere, lettere og eldre enn havbunnsskorpen.

Skorpebergartene nærmest flyter på mye varmere og seigere masser nede i mantelen. I denne «sirupen» pågår sakte strømninger som er med på å flytte eller splitte jordplatene – en prosess kjent som kontinentaldrift. Disse strømningene endres en gang iblant, slik at kontinenter som har drevet fra hverandre en tid, kan begynne å nærme seg hverandre igjen. I andre tilfeller er kreftene ikke sterke nok til å flytte eller splitte kontinentene, men kan strekke skorpen slik at den blir tynnere enn normalt. Krefter av denne typen har virket i Nordsjøområdet mellom Storbritannia og Vestlandet. Her ble skorpen fortynnet både i perm-trias-tiden og i juratiden ved at Skandinavia og Storbritannia ble dratt fra hverandre. Tidligere (i silurtiden) nærmet imidlertid de to områdene seg hverandre.

Den kontinentale jordskorpen består mest av granittiske bergarter. De seige massene i mantelen under jordskorpen er tettere og rikere på jern og magnesium. Serpentinitt, som finnes blant annet i Raudeberget i Stølsheimen, ved Lygra og flere steder i Samnanger, er biter av mantelen som er fraktet opp til overflaten gjennom skorpebevegelser og erosjon.

Jordskorpen er mindre enn 10 km under oseanene og gjerne 30–45 km under kontinentene. Skorpen utgjør dermed bare rundt 5 promille av jordradien og er relativt sett ikke særlig tykkere enn et eggeskall. Temperaturen øker nokså raskt nedover fra jordoverflaten, vanligvis med ca.25–30 °C for hver kilometer. I dype gruver og i borehull kan denne temperaturøkningen måles, og blir gruvesjaktene dype nok, vil den også merkes.  

Forskere sender lydbølger dypt ned i jordskorpen for å lære mer om jordens oppbygning. Lyden reflekteres av de mange lagflatene nedover og fanges opp av mikrofoner på overflaten. Teknikken kalles seismiske undersøkelser, og den gir informasjon blant annet om jordskorpens tykkelse. Dataene behandles på store datamaskiner før de kan tolkes av geologer og geofysikere. To dypseismiske profiler over Nordsjøen er blitt studert i detalj av norske forskere. Illustrasjonen er til dels basert på dette arbeidet. Under Hordaland har jordskorpen en nokså normal tykkelse på rundt 35 km, mens den bare når halvparten av denne tykkelsen midt under Nordsjøen. Årsaken til den tynne skorpen midt under Nordsjøen er at strekkingen av skorpen har vært sterkest der.