På sporet av is, varme perioder, undersjøiske ras og høye strandlinjer i Arktis

Maringeologiske data fra nordmarginen og landdata fra det nordlige Svalbard og Sjuøyane, ble samlet inn med det formål å forstå hva konsekvensen av et varmere klima har for stabiliteten av kontinentalskråningen.

Gjennom forskningsprosjektet «Impact of cryospheric melt-down on submarine slope stability and carbon release in a warmer Arctic» (CRYOCARB) samlet toppforskere fra Norge, Sverige, Tyskland, Sør-Korea og Storbritannia seg for å utforske Svalbard og Polhavet. 

NGUs deltakere på toktet er fornøyd med resultatene, her om bord i forskningsfartøyet FF «Helmer Hanssen» med Waggonwaybreen i bakgrunnen. Fra venstre maringeolog Dag Ottesen, Astrid Lyså, prosjektleder CRYOCARB og leder for det landbaserte CRYOCARB-teamet, og Jochen M. Knies, leder for det marine CRYOCARB-teamet.

Mettet med grunn gass

Prosjektet er finansiert av Norges forskningsråd (Svalbard Science Forum, Strategic Grant, RiS-ID 11913). Toktet lot seg realisere med hjelp av det koreanske polarforskningsinstituttet KOPRI og UiT - Norges arktiske universitet, som stilte forskningsfartøyet FF «Helmer Hanssen» til disposisjon. 

Skråningen rundt Svalbard er mettet med grunn gass. Hypotesen som forskerne ønsker å belyse, er hvorvidt tidligere varmefaser i Arktis kan ha redusert ismasser over Svalbard av en så stor betydelig at tektoniske bevegelser førte til destabilisering av kontinentalskråningen, og dermed frigjøringen av metangass.

Screenshot av Hinlopenskredet nordfra med eggakanten i bakgrunnen og utraste masser i forgrunnen.

NGU-forsker Jochen Knies studerer nøye de geofysiske dataene for å bestemme hvor neste sedimentkjerne nord for 81° skal samles inn. Fra instrumentrommet om bord i FF «Helmer Hanssen».

Skred ga stor tsunami

Slike hendelser har skjedd tidligere både i Polhavet og i Norskehavet, der det mest kjente er Storeggaraset som forårsaket en stor tsunami, som blant annet rammet norskekysten, Island og Skottland for om lag 8200 år siden.

Et stort skredområde av betydning for CRYOCARB har blitt oppdaget nord for Hinlopenstredet. På kontinentalskråningen i dette området er det påvist gasshydrater, og mange gasslekkasjer forekommer på havbunnen. Usikkerheten er dermed stor rundt skråningens stabilitet og hvorvidt nye skred kan forekomme. Et mål i prosjektet er å aldersbestemme denne gamle skredhendelsen. Ut fra tidligere undersøkelser skjedde dette trolig for mellom 30.000 og 40.000 år siden. Dette var i en tidsperiode der det var mindre ismasser over Svalbard, i perioden før siste istids maksimum.

Høye strandlinjer

Hvordan forholdene var på land på Svalbard for 30.000-40.000 år siden vet vi svært lite om, både når det gjelder ismasser og de fysiske og biologiske miljøforholdene. Interessante observasjoner tyder på en periode der havnivået sto høyere enn etter siste isavsmelting, noe som vitner om en glasiisostatisk nedpressing, som var større enn under siste istids maksimum. 

Marine sedimenter og godt utviklete strandlinjer finnes langt over marin grense, altså over det høyeste havnivået etter siste isavsmelting. Mange spørsmål reiser seg i relasjon til dette: Hvordan kan det være at disse strandlinjene finnes bevarte? Hvorfor sto havnivået høyere? Hvordan var iskonfigurasjon og breforholdene, både før og under denne perioden? Kan sporene vi finner på land, for eksempel indikasjon på landhevning og sedimenttilførsel, kobles mot ras i det marine miljø? Og hva er alderen på de marine sedimenter og høye strandlinjer?

Geologer på vandring over gamle strandlinjer og morener. Mange diskusjoner og gravinger må til før vi konkluderer og prøvetar. Basissletta, nordlige Svalbard.

To geologer studerer en stor skjæring med strandsedimenter og finner skjell som skal aldersbestemmes. Phippsøya, Sjuøyane.

Kartla skredområdet

Ekspedisjonen i juli, der vi gjorde mange observasjoner og samlet inn materiale, både på land og i sjøen, blant annet til aldersbestemmelse, kan forhåpentligvis gi oss svar på noe av dette.

I rasområdet nord for Hinlopenstredet ble det samlet inn ni sedimentkjerner med gravitasjonsprøvetaker. Som utgangspunkt for posisjonering av kjernefangst, brukte vi høyoppløselige dybdedata fra Mareano-programmet. Ved hjelp av disse kunne vi lokalisere områder med sedimenter som hadde blitt avsatt rett over rasmaterialet. Dermed vil det være mulig å få en minimumsalder av skredet, dersom vi finner daterbart material. Videre brukte vi grunnseismisk utstyr ombord i FF «Helmer Hanssen» for å lokalisere og kartlegge skredområdet nærmere.

Helena Alexanderson fra Lund universitet prøvetar begravde strandsedimenter for Optical Stimulated Luminescense-datering (OSL). Prøvetakingen skjer i mørke ettersom materialet ikke må utsettes for lys over tid. Parallelt samlet vi skjellfragmenter for C14-dateringer.

Fortsatt i bevegelse

De første resultatene viser at skredaktiviteten langt fra er ferdig. Massebevegelser er fortsatt synlig de øverste sedimentlagene, noe som tyder på at skråningen fortsatt er i bevegelse! 

I november er planen å åpne alle kjerner for aldersbestemmelse. Sammen med de resultatene fra land, er målet å bedre forstå om det er sammenheng mellom de undersjøiske massebevegelsene og de høye strandlinjene på Svalbard, og dermed hvorvidt et varmere Arktis er den drivende kraft bak disse prosessene.

Rester av hvalbein finnes flere steder på de unge holocene strandlinjene, fra tiden etter siste istid. Hvalbeinene framtrer godt i terrenget ettersom de gir næring til vegetasjonen i det ellers så karrige landskapet. Mark Furze fra UNIS gjør observasjoner på Basissletta.

Deltaavsetning ved Basissletta, nordlige Svalbard. Den store deltaoverflaten der toppen representerer datidens havnivå, er intakt, og har tilsynelatende ikke har vært overskredet av is under siste istids maksimum. I deltasedimentene ble det funnet sjøgress og skjell som vil bli aldersbestemt.

En del graving må til før vi har nok observasjoner til å gjøre miljøtolkninger. Her samler UNIS’ Mark Furze skjell i bunnlagene av gamle deltasedimenter. 

Sjøgress ble funnet i toppen av deltasedimenter godt over marin grense, og skal aldersbestemmes ved hjelp C14-metoden. Det er stor spenning om resultatet faller innenfor metodens begrensing.

Resistente, istransporterte steiner draperer over sterkt frostvitret lokal berggrunn, og vitner om at området har vært overskredet av is. Crozierpynten, nordlige Svalbard. 

Waggonwaybreen, Magdalenefjorden. 

Det er ingen tvil om at den stadig økende temperaturen i Arktis resulterer i smelting av isbreene på Svalbard. Her synes så vidt restene av en isbre, resten er «død» is som er begravd under sedimenter.

28 forskere fra Norge (NGU, UiT - Norges arktiske universitet og UNIS), Sverige (Lund universitet), Tyskland (AWI og Marum), Storbritannia (Southampton) og Korea (KOPRI), deltok på toktet. Matthias Forwick fra UiT (nummer tre bak fra venstre) var toktleder. 

Det marine CRYOCARB-teamet brukte tungt utstyr i sin prøvetaking i skredområdet nord for Hinlopenstredet. På bildet i midten vises box- og multicorer, mens gravitasjonskjerner blir tatt i det grønne stålstativet på høyre side.