Fjordene på Grønlands nordøstkyst er fyldt med sediment fra den seneste istid for cirka 12.000 år siden, hvor isen smeltede og trak sig tilbage. Med geofysiske målinger kan forskerne se ned under havbunden og få en forståelse af de geologiske processer, som er skyld i de fyldte fjorde. Forhåbentlig kan det gøre os klogere på, hvad der kan ske i fremtiden.
For de fleste ligner linjerne og farverne på skærmen, som geofysiker Katrine Juul Andresen sidder foran en sen nattetime, måske bare tilfældig grafik. Men lad dig ikke narre.
For i linjerne og farverne gemmer sig historier om iskæmper, klimaforandringer og en dynamisk havbund, og har man som Katrine finpudset sine geologiske briller, kan historierne aflæses – og læses højt for andre.
”Ud fra vores undersøgelser langs Grønlands østkyst kan vi se, at mange af fjordene tilsyneladende er blevet fyldt med sediment ret hurtigt under tilbagetrækningen af isskjoldet i slutningen af den seneste istid. På de geofysiske data kan vi både se normal sedimentaflejring og forskellige skredtyper,” fortæller forskeren, som er professor ved Institut for Geoscience på Aarhus Universitet.
Nogle skred er fjeldskred, hvor klippestykker skrider ned fra fjordens stejle sider og lægger sig i fjordbunden, mens der andre steder ses tegn på såkaldte ‘turbiditstrømme’, hvor mere finkornede sedimenter føres langt ud i fjorden. Turbiditstrømmene skal vi nok vende tilbage til.
Geofysisk supersyn
I 2017 var Katrine på feltarbejde til søs med ekspeditionen NorthGreen2017, hvor en gruppe forskere sejlede langs Grønlands nordøstkyst.
De udførte mange forskellige studier med det fælles mål at få en bedre forståelse af, hvordan havis, gletsjere og havforhold ændrer sig over tid i et område, der er blevet kaldt for et hotspot for effekter af klimaforandringer. Hvis forskerne skal prøve at forstå, hvordan klimaændringerne vil påvirke verden fremover, er det vigtigt at vide noget om fortidens klimaændringer og de dynamikker, som de har igangsat.
Katrines geofysiske undersøgelser gik ud på at indhente højopløselige refleksionsseismiske data. Det foregår, lidt ligesom når man bruger et ekkolod:
”Vi sender lydbølger ned mod havbunden, hvor de forplanter sig ned igennem de geologiske lag i undergrunden. Herfra reflekteres de og sendes tilbage til overfladen, hvor vi med måleudstyr er klar til at opfange signalerne.”
Signalerne omdannes til lodrette profiler af undergrunden, hvor refleksioner fra laggrænser fremstår som linjer og farver (se den seismiske profil herunder) – og Katrine forstår, hvad de betyder. Det seismiske udstyr giver hende et geofysisk supersyn, så hun kan se, hvad der er dybt under havbunden.
”Med denne type højopløselige lydkilder kan vi typisk se ned til omkring 25 til 50 meters dybde under havbunden afhængig af geologien i området,” siger hun.
Læs mere om højopløselige seismiske data.
Seismisk profil viser fjeldskred, turbiditstrømme og sandlag
Disse flotte striber udgør en seismisk profil fra den dybe del af Young Sund i Nordøstgrønland. Den viser de forskellige skredtyper imellem de mere almindelige sedimenter. Gule markeringer viser fjeldskred med flad bund, bølgende top og begrænset udbredelse. Grønne markeringer er aflejringer fra turbidit- eller de beslægtede såkaldte debris flow-strømme, som kendes på større udbredelse og svage, uregelmæssige refleksioner. Den blå cirkel markerer et tyndere sandlag, som måske også er en turbidit.
Snapshots af havbundens morfologi
Formålet med at bruge seismiske metoder er blandt andet at finde de bedste lokaliteter til at tage prøver af havbunden i form af sedimentkerner. De er et rent skatkammer af geologisk viden, forklarer Katrine:
”Når vi kigger på kerner fra havbunden, er det for at datere, identificere og analysere de enkelte lag i kernen – hvornår er dette sediment fra, og hvad består det af?”
Sammen med analyser af kernerne giver de geofysiske undersøgelser også forskeren og hendes kollegaer et billede af havbundens morfologi. Morfologi er et geovidenskabeligt udtryk for, hvordan havbunden ser ud, og beskriver for eksempel, hvor noget er forsvundet (eroderet), og hvor noget nyt er kommet til (aflejret). Det giver et billede af de processer, der har fundet sted.
”Kernerne er typisk op til seks meter lange, og nogle steder er lagene i bunden cirka 11.000 år gamle. I vores seismiske data fra fjordene kan vi dog se, at der visse steder er meget mere sediment aflejret end de seks meter – nogle steder op til 50 meter sediment,” siger Katrine.
Hvis alt dette er aflejret, efter isen trak sig tilbage for cirka 12.000 år siden, er der blevet aflejret voldsomt meget sediment på ret kort tid. Der har altså været været heftige kræfter på spil i fjordene langs Grønlands nordøstkyst.
”Vi har registreret 40 meter sediment på omkring 1000 år, og det er ret meget.”
Læs mere om, hvad sedimentkerner fra den grønlandske havbund kan vise.
Sådan får Katrine detaljerede profiler af havbunden
Den type data, som Katrine indsamler, kaldes subbottom-profiler. De indsamles med en meget højfrekvent lydkilde, der giver en lys lyd, som et
‘ping.’ Med de høje frekvenser kan man ikke se så langt ned i havbunden (typisk kun ned til omkring 50 meter under havbunden), men til gengæld kan man se ret detaljeret. Denne type højopløselige seismisk data giver profiler, hvor man kan adskille sedimentlag ned til tykkelser på 5 til 10 centimeter, og det er godt, når man leder efter områder med blødt mudder, hvor man kan få nogle gode borekerner op.
De højopløselige seismiske data er også ideelle til at sammenholde med undersøgelser af kernernes indhold og til at skelne mellem forskellige typer aflejringer, f.eks. turbiditter og fjeldskred.
Andre seismiske data indsamles med mere lavfrekvente kilder – som f.eks. en luftkanon. Her er lyden dyb, som et ‘boom’, der når flere kilometer ned i undergrunden. Data fra sådanne lydkilder giver et grovere billede med få detaljer, fordi det er i lav opløsning.
Knald på afsmeltningen
De store mængder sediment skyldes processer, som er sket i forbindelse med den seneste istid, Weichsel. Processerne har efterladt spor, som Katrine kan se på de geofysiske data fra ekspeditionen. Weichsel-istiden toppede for cirka 20.000 år siden, og dengang lå isen helt ud til det, man kalder kontinentalsoklen (se boksen længere nede). Sporene kan være tegn på geologiske processer som f.eks.:
- Skred: Under isens fremtog har isen mast sediment frem for sig. Da isskjoldet har trukket sig tilbage gennem de grønlandske fjorde, har det fået fjeld og ophobede bunker sediment til at skride.
- Turbiditstrømme: Når finkornet sediment under vand sættes i bevægelse af f.eks. et skred, hvirvles det op i vandsøjlen. Det sedimentmættede vand er tungere end det omkringliggende vand, og på grund af tyngdekraften skaber det en strøm mod dybere dele af havbunden. En turbiditstrøm kan komme langt omkring, før sedimentet aflejres.
- Smeltevandsfloder: Ved slutningen af istiden har de grønlandske fjorde været omgivet af gletsjere, og der har sandsynligvis været store smeltevandsfloder, som har ført en masse sediment ud i fjordene. Gletsjere er som massive transportbånd, der fragter materiale, for eksempel sediment, fra det fjeld, som isen ligger på.
Grønland strækker sig langt ud i havet
Grønlands kontinentalsokkel (klik på billedet for at forstørre det) strækker sig fra kysten og langt til havs og har typiske vanddybder på nogle hundrede meter. Kontinentalsoklen går ud til kontinentalskråningen, hvor vanddybden stiger ned mod den dybe oceanbund, hvor dybden typisk er 3 til 5 kilometer i områderne omkring Grønland.
Læs mere om kontinentalsoklen ved Grønland på www.a76.dk
Sedimenterne fra skred, turbiditstrømme og smeltevandsfloder ses ifølge Katrine i dag tydeligt i fjordene, som ofte har stejle fjeldsider, der fortsætter ned under vandet:
”Når man kommer ned på omkring en kilometers dybde, bliver den ellers stejle fjordbund ofte ret plan, fordi fjorden er blevet fyldt op med sediment til denne dybde. Det viser, at der har været knald på afsmeltningen af gletsjerne og aflejringen!”
Hun fortæller, at forskerne ser samme tendenser på øst- og vestkysten af Grønland, hvilket viser, at den slags fjordopfyldning nok er et mere generelt fænomen. Fjordudfyldningen giver os derfor en forståelse af de geologiske processer, der sker under afsmeltning af gletsjere fra fjorde.
Isskjoldets tilbagetog skabte skred
Observationerne af skred stemmer ifølge Katrine Juul Andresen godt overens med, at man er ret sikker på, at isen har trukket sig relativt hurtigt tilbage igennem fjordene. Et lille eksempel: Forestil dig, at du sidder på stranden. Du skubber dine hænder gennem sandet og danner en lille bunke sand med en skrænt vendt mod dig. Hvis du pludselig trækker hænderne til dig, vil skrænten falde sammen uden dine hænder at støtte sig op ad, og en lille flod af sand vil lande i sporet fra hænderne.
Det er cirka sådan, bare med et stort isskjold og nogle fjelde både over og under havoverfladen, at Katrine og de andre forskere forestiller sig, at der er sket skred dengang for godt 12.000 år siden, da Weichsel-istiden lakkede mod enden. Sammen med en drastisk afsmeltning i gletsjerne, der har pøset sediment ud i fjordene, er det fortidens klimaforandringer, der har efterladt sig spor i havbunden langs Grønlands kyster.
På trods af geofysisk supersyn, der giver indblik i processer i havbunden, så understreger Katrine, at der stadig er meget, som vi ikke forstår. Hvem ved, hvilke andre spor der bare venter på at blive kortlagt af en geofysiker en sen nattetime til søs – og hvad det kan lære os om fortiden og dermed gøre os bedre i stand til at forstå, hvad der kan ske i fremtiden.
Katrine Juul Andresen
Professor i geofysik ved Institut for Geoscience på Aarhus Universitet. Hun arbejder bl.a. med geo-arkæologi i de oversvømmede og begravede landskaber i den danske Nordsø, men i denne artikel fortæller hun om sit arbejde i Grønland.
