Strukturgeologi

Strukturgeologi er et fagområde i geologi hvor man studerer hvordan bergarter deformeres som svar på spenninger inne i Jorden. Bergartene, og mineralene som danner dem, tar opp de indre spenningene. Resultatet kan bli spektakulære geologiske strukturer, slik som sprekker, forkastninger og folder.
Figur 1: Småskala folder (crenulations) i en glimmerrik fyllonitt fra Kvenklubben-forkastningen i Repparfjord, Finnmark. (Foto: E. Torgersen)

Spennende deformasjoner

Resultatet av deformasjoner kan observeres og studeres i alle skalaer, fra tynnslip av bergarter under et mikroskop (figur 1), via en blotning i felt (figur 2), til fly- og satellittbilder (figur 3).

Figur 2: En foldet sekvens med kalkrike bergarter i Repparfjord, Finnmark. (Foto: HJ Kjøll)
Figur 3: Et LIDAR-bilde av den nordvestlige delen av øya Bømlo i Hordaland, Vest-Norge. Den høye oppløsningen gjør det enkelt å identifisere kontinuerlige sett av sprekker på øya.

Analyse av geologiske strukturer er rettet mot å forstå hvorfor, hvordan og når Jorden forandrer seg. Ved hjelp av strukturelle undersøkelser er det mulig å vise hvordan deformasjon er tatt opp av geologisk materiale, slik at det blir mulig å rekonstruere utviklingen av fjellkjedene gjennom geologisk tid og rom. Strukturelle studier er også avgjørende for utarbeidelsen av moderne geologiske kart og tverrsnitt, det vil si til de verktøyene som vi bruker for å illustrere hvordan bergartene er fordelt på overflaten av Jorden og i undergrunnen.

3D-modeller kan bygges bare med hjelp av strukturgeologi (se video - figur 4 - under her).

Figure 4: 3D-modell av en fold i regional skala. Illustrasjon: Thomas Scheiber

En grundig forståelse av deformasjonsprosessene som har formet jorden, og evnen til å forutsi hvordan strukturer utvikler seg i tre dimensjoner også i dypet, har stor samfunnsmessig betydning. For eksempel bidrar kunnskapen til å fastslå hvor verdifulle mineralressurser og olje kan ligge, til å redusere ødeleggelser ved jordskjelv, eller i planlegging av infrastruktur som veier, broer og underjordiske anlegg.

Strukturgeologer følger vanligvis tre ulike tilnærminger når de studerer den strukturelle utviklingen av en region, en fjellknaus eller en håndprøve:

1) Beskrivende og geometrisk analyse: Geologiske strukturer er identifisert, karakterisert og målt for å for å forstå deres orientering i rom (figur 5).

Figur 5: Strukturkart over den østlige delen av Repparfjord tektoniske vindu i Finnmark, og en projeksjon av lagdelt sandstein i Saltvann-formasjonen (gule sirkler på kartet til venstre).

2) Kinematisk analyse: Forkastninger blir undersøkt for å bestemme bevegelsen av blokkene langs bruddplanet, og overflaten der bruddet ble lokalisert under deformasjonen (figur 6).

Figur 6: Småskala kvartsklaster, som på grunn av sin asymmetri, kan brukes som kinematisk indikator innenfor Kalak dekkekompleks eksponert på Markopp i Repparfjord, Finnmark. (Foto: G. Viola)

3) Dynamisk analyse: Geologiske strukturer brukes som naturlige "målere" for å utlede informasjon om de krefter og belastninger som var aktive ved tidspunktet for deformasjon.

En første tilnærming til deformasjon i bergarter er vurderingen av hvorvidt prosessen har vært sprø eller myk (duktil). Sprø prosesser skjer for det meste i de øverste delene av Jorden og fører til friksjonsdeformasjon med utvikling av mindre, lokaliserte sprekker og forkastninger (Figur 7).

Figur 7: Et sett av sammensatte skjærbrudd gjennom en pegmatitt (hvitt omriss) innenfor en granittisk vertsbergart. Forskyvningen av pegmatitt-åren gir geologene en forståelse av hva som har skjedd. Bildet er tatt på øya Kalla, i nærheten av Olkiluoto i sørvestlige Finland, hvor de finske myndigheter bygger et dyp depot for langtidslagring av høyverdig atomavfall. Den strukturelle analysen av hvordan den sprø deformasjonen påvirker området er av betydning for utformingen av depotet og for vurdering av fremtidig mulig seismisk aktivitet. (Foto: G. Viola)

Duktile prosesser er derimot aktive ved høyere temperaturer, og dermed dypere i Jorden. De forårsaker tektoniske mønstre som volumetrisk er mer fordelt, for eksempel som skjærsoner og spektakulære folder som vi ofte kan observere rundt oss.