Louise Hansens bilde

Louise Hansen

Forsker
Telefon: 73904103

Store sanddyner dannet av ekstremflommer


Utsikt over de tilgrodde sanddynene ved Lemmyra nord for Kongsvinger. Foto: Louise Hansen)
Ny forskning bryter med klassisk vindteori. Lenge har vi trodd at store sanddyner i innlandet var skapt av vind, men nå viser det seg at de må være dannet under katastrofale tapninger av bredemte innsjøer ved slutten av siste istid.

Store felt med velutviklede sanddyner finnes flere steder i innlandet, for eksempel på Østlandet. Mange av disse viser seg nå å være dannet ved slutten av siste istid av katastrofale tapninger av innsjøer som var demt inn av isbreer. Dermed har vi avdekket hittil ukjente og spennende kapitler om innlandsisens endelikt.

Skyggerelieff fra laserdata over studieområdet nord for Kongsvinger.
Skyggerelieff fra laserdata over studieområdet nord for Kongsvinger. En rekke sanddyner ligger rett nedstrøms for en trang berggrunnspassasje (blå pil i flomretningen). Massetaket hvor undersøkelsene er utført er merket med rød prikk. Figur: NGU

Fram til nå har forskere ment at det var kraftige fallvinder fra innlandsisen som skapte dynene - en teori som har eksistert siden tidlig 1900-tallet. Det er veldig forståelig at vind har vært brukt som en forklaring på sanddynene, for man føler virkelig at man befinner seg blant tilgrodde vinddyner, som mange kjenner det fra kystområdene eller andre land. Samtidig har geologene ikke hatt alternative forklaringsmodeller.

Den tid er nå forbi. Vi presenterer de nye funnene i en fersk vitenskapelig artikkel, publisert i det internasjonale tidsskriftet Sedimentology.

Ekstremflommen i Østerdalen

Gigantiske og katastrofale tapninger av isdemte innsjøer ved slutten av siste istid er kjent fra flere deler av verden.

Ekstremflommen i Østerdalen på slutten av siste istid skjedde ved tapning av Nedre Glomsjø, som lå mellom de siste restene av den skandinaviske innlandsisen og vannskillet mot nord.

Det mektige Jutulhogget, sør for Alvdal, ble erodert under tapningen, og avsetninger nedstrøms inneholder steinblokker større enn campingvogner. Finkornige avsetninger er funnet i Romerike, mer enn 200 kilometer lengre sør.

Men det var kun for noen få år siden, ved hjelp av detaljerte terrengmodeller (laserdata), at man fikk en regional oversikt over de enorme landformene som ble avsatt under flommen.

Store felt med sanddyner ligger midt i flommens passasje, men vindteorien har likevel holdt stand fordi forskere inntil nå ikke har hatt noen reell forklaring på hvordan slike sanddyner kan dannes i vann.

Viste seg under kartleggingsarbeid

Oppdagelsen av sanddynenes egentlige opprinnelse ble gjort av forskere ved Norges geologiske undersøkelse (NGU) under et rutinemessig kartleggingsarbeid. Kvartærgeologisk kartlegging, eller løsmassekartlegging, har til hensikt å gi oversikt over løsmassetyper og landformer i våre landskaper. Et skikkelig detektivarbeid!

Kartdataene er offentlig tilgjengelig via nettsidene til NGU og brukes i flere sammenhenger fra offentlig arealplanlegging til forskning. Kartleggingen baserer seg på feltarbeid og analyser av laserdata, flyfoto og eventuelt supplerende geofysiske målinger. Sedimentologisk analyse av mindre løsmasseskjæringer er et viktig bidrag til landskapsforståelsen.

Det var i en skjæring i en åtte meter høy sanddyne ved Lemmyra nord for Kongsvinger hvor vi først avslørte at dynene måtte være dannet i vann.

Vi fant avgjørende spor i et massetak i en 8 meter høy sanddyne (markert med rød prikk i forrige figur). Person for skala (hvit pil). Foto: Louise Hansen
Vi fant avgjørende spor i et massetak i en 8 meter høy sanddyne (markert med rød prikk i forrige figur). Person for skala (hvit pil). Foto: Louise Hansen

Vannfluktstrukturer, ikke gravespor

Ikke uventet fant vi store, skråstilte sandlag inne i den høye sanddynen. Slike lag forventer geologer å finne i vindskapte dyner, men det var flere detaljer ved sandlagene som ikke stemte helt.

Det gjaldt først og fremst noen centimeter tykke, rørlignende strukturer, som skar tvers gjennom lagdelingen. Der var spesielt mange av dem i toppen av dynen. Det var tydelig at sedimentet var transportert opp eller ned noen centimeter inne i rørene.

Dette lignet på noe som kalles vannfluktsstrukturer. Slike strukturer er sporene etter porevann i sedimentet, som trenger seg oppover på grunn av trykkforskjeller. Det ble funnet flere varianter av denne typen strukturer, som viser at rørstrukturene -og dermed dynene selv - måtte være skapt i vann. Noen av rørstrukturene kunne minne om spor etter små gravende dyr som har søkt etter føde eller beskyttelse i sanden, og nettopp gravespor har ofte vært brukt som forklaring på slike strukturer. Men uten organisk materiale, fossiler eller andre biogene spor i forbindelse med rørene, var dette ikke den mest opplagte forklaringen for oss.

Ekstremflommen må ha spilt en rolle her. Men hvordan kan store sanddyner med vannfluktstrukturer da egentlig dannes?

Vannfluktstrukturer i sand. ‘Rørene’ skjærer gjennom sandlagene. De ser ut til å være korte og fragmentariske, men det er et resultat av at de bukter seg og kuttes i snittet. Fotoet til venstre er fra toppen av 8 meter høy sanddyne (som du ser på forrige bilde). Fotoet til høyre er fra sandslettene rundt dynefeltet. Foto: Louise Hansen
Vannfluktstrukturer i sand. ‘Rørene’ skjærer gjennom sandlagene. De ser ut til å være korte og fragmentariske, men det er et resultat av at de bukter seg og kuttes i snittet. Fotoet til venstre er fra toppen av 8 meter høy sanddyne (som du ser på forrige bilde). Fotoet til høyre er fra sandslettene rundt dynefeltet. Foto: Louise Hansen

Utvikling av dypt flombasseng

Vår ferske modell setter alle fenomenene i sammenheng: Innsnevringer i dalføret nedstrøms gjorde at den enorme mengden av innstrømmende vann i en periode oversteg mengden som strømmet ut, og det oppsto et midlertidig flombasseng. Den maksimale flomdybden i området med sanddynene regnes for å ha vært nesten 40 meter.

Sanddynene ble dannet nedstrøms for en trang berggrunnspassasje. Ved munningen skjedde det en brå endring i strømmønstret der sand ble virvlet opp på grunn av voldsom turbulens. Den sorterte sanden ble avsatt i en rygg umiddelbart nedstrøms på grensen til roligere vann. De interne strukturer i dynene viser at det samtidig skjedde en gradvis økning av strømdypet. Dermed endret strømningen seg fra å være grunn og rask, til å være langsom i det etter hvert dype bassenget.

Plutselig tok strømmen slutt

Ekstremflommen var et resultat av at den bredemte innsjøen ble tømt på kort tid. På et tidspunkt var det ikke mer vann igjen og flomnivået falt veldig raskt. Sanden på bunnen av bassenget hadde akkumulert seg på nesten 40 meter vanndyp, og dermed under høyt trykk.

Da vannstanden falt hurtig ble det derfor et overtrykk i det vannmettede sedimentet i forhold til luften over. Dette overtrykket ble hurtig utlignet ved vannflukt gjennom en sverm av små vertikale rør: vannfluktstrukturene. Da porevannet beveget seg oppover fra alle deler av den tykke sandavsetningen ble svermen av rør naturlig nok tettest mot overflaten.

Ikke bare én, men flere ekstremflommer

Flere andre felt med store sanddyner på Østlandet viser de samme typer strukturer som vi har beskrevet. Flere av disse er fra samme ekstremflom i Østerdalen, som for eksempel sanddynene i Starmoen naturreservat øst for Elverum, en til nå kjent klassisk og verna lokalitet for vindavsatte dyner. Andre felt er fra hittil ukjente bresjøtapninger. Dette gjelder store dynefelt ved Gardermoen, som ser ut til å være et resultat av store flommer blant annet fra dreneringsområdet til Mjøsa, der man vet at det har eksistert en stor bredemt innsjø mot slutten av istiden. Men det stopper ikke der: Det finnes mange lignende små og store dynefelter i flere deler av Skandinavia som til nå har vært tolket som vindavsatte. Det er sannsynlig at flere av disse faktisk er fra store, hittil ukjente bresjøtapninger.

Skyggerelieff fra laserdata av tilgrodde sanddyner ved Starmoen naturreservat i Elverum. Dette har vært kjent som en klassisk lokalitet for vindavsatte dyner. De nye studiene viser at disse også er avsatt fra ekstremflommen. Foto: Louise Hansen
Skyggerelieff fra laserdata av tilgrodde sanddyner ved Starmoen naturreservat i Elverum. Dette har vært kjent som en klassisk lokalitet for vindavsatte dyner. De nye studiene viser at disse også er avsatt fra ekstremflommen. Foto: Louise Hansen

Store konsekvenser

Vår studie antyder at innlandsisen ikke bare smeltet tilbake ‘stille og rolig’, men var i større grad preget av mange og katastrofale bresjøtapninger enn det man tidligere har trodd. Kanskje deler av isen rett og slett kollapset på grunn av løpske vannmasser? Store landskaper må nå ses på med nye øyne.

En del offentlige beskrivelser må revideres og lærebøker etter hvert skrives om. Kanskje de verna vinddynene på Starmoen blir endret til verna vanndyner? Kunnskapen om slike ekstremflommer har også betydning når det gjelder praktiske forhold. Samlet sett forteller dalfyllingen med sanddyner at store områder med silt og sand faktisk er ferskvannsavsetninger og ikke marine avsetninger, slik som man tidligere har trodd. Disse forholdene bidrar til at en del arealer kan nedprioriteres innen oversiktskartlegging av kvikkleire, ledet av NVE. Dette betyr ikke at det ikke kan finnes marine leirer under flomavsetningene, men de vil ofte være dypt begravd og dermed mindre problematiske.

Og den mest universelle følge av oppdagelsene: Når man i framtida ser store sanddyner i landskapet - også utenfor Skandinavia - må man se etter en gang til. Det er ikke lenger en selvfølge at de er vindskapte. Kanskje de er spor etter en hittil ukjent flomkatastrofe?

Til venstre: Oversiktskart over Østerdalen med plassering av Nedre Glomsjø, som ble tappet på slutten av siste istid. Oversvømte områder er markert i blått. Plasseringen av Starmoen naturreservat ved Elverum og den mektige grusavsetningen ved Gardermoen nord for Oslo er også vist. Til høyre: Terrengmodell med oversvømte områder fra bresjøtapningen (lys blå). De svarte piler viser omtrentlige strømretninger. Studieområdet er markert med rød stjerne. Merk pilene sør for Mjøsa som viser at det også her er sanddyner som ser ut til å være avsatt av ekstremflommer fra nord i retning mot Romerike. Disse dynene ligger høyt i terrenget og kan være fra en tidligere bresjøtapning. Disse tolkningene åpner for muligheten at hele eller deler av selveste Gardermoen-avsetningen også er et resultat av bresjøtapning(er) på et tidligere tidspunkt under isavsmeltingen. Figur: NGU
Til venstre: Oversiktskart over Østerdalen med plassering av Nedre Glomsjø, som ble tappet på slutten av siste istid. Oversvømte områder er markert i blått. Plasseringen av Starmoen naturreservat ved Elverum og den mektige grusavsetningen ved Gardermoen nord for Oslo er også vist. Til høyre: Terrengmodell med oversvømte områder fra bresjøtapningen (lys blå). De svarte piler viser omtrentlige strømretninger. Studieområdet er markert med rød stjerne. Merk pilene sør for Mjøsa som viser at det også her er sanddyner som ser ut til å være avsatt av ekstremflommer fra nord i retning mot Romerike. Disse dynene ligger høyt i terrenget og kan være fra en tidligere bresjøtapning. Disse tolkningene åpner for muligheten at hele eller deler av selveste Gardermoen-avsetningen også er et resultat av bresjøtapning(er) på et tidligere tidspunkt under isavsmeltingen. Figur: NGU