Rapport over geologisk feltarbejde i området

Rapport over geologisk feltarbejde i området Slemmestad, Oslofjorden, Norge 18.08.03-28.08.03 Thue Weel Jensen 20021223 Mick Rasmussen 20021470 Dorthe Reng 20022216 Studerende ved Geologisk Institut, Aarhus Universitet 1

Indholdsfortegnelse Indledning side 1 Oversigt over Oslo-feltets geologi side 2 Det kortlagte område side 5 Bjergarter side 5 Alunskifer Fm. side 5 Bjerkåsholmen Fm. side 5 Tøyen Fm. side 6 Huk Fm. side 6 Elnes Fm. side 7 Vollen Fm. side 8 Tolkning af Bjerkåsholmen side 9 Harbour side 9 Bjerkåsholmen side 10 Stupeng Bay side 11 Børnehaven side 12 Bjerkåsholmområdets geologiske historie side 13 Litteraturliste side 14 Typeprofil bilag 1-4 Tværsnit bilag 5-8 2

Indledning Følgende rapport, med tilhørende geologiske kort, er udarbejdet som afslutning på det obligatoriske feltkursus i Norge. Kurset hører under 1. del af geologiuddannelsen ved Århus universitet, og fandt sted i Slemmestad i perioden 18. til 28. august 2003. Slemmestad opstod som en kalkbrænderiby hvor kalkråstoffer blev omdannet til cement. Feltkurset er afslutningen på faget tektonik og strukturgeologi. Samt en lejlighed til at afprøve opnåede færdigheder i geologisk kortlægning, Til rådighed for at løse opgaven, blev der ved turens start udleveret følgende materialer: Kompas med clinometer og libelle. Topografisk kort over området Bjerkåsholmen, i målestok 1:1000. Kortmappe og skriveredskaber. Den gule ekskursionsfører. Det udleverede kort er et standardmatrikelkort udarbejdet af lokalkommunen. Kortet er ikke blevet revideret de senere år, og da der er en kraftig boligudvidelse i området, betyder dette at kortet ikke altid svarer til terrænet. I forbindelse med udgravninger til bygninger og veje, er der en glimrende lejlighed til at studere blotlagte bjergarter på steder, hvor de ellers ville være overdækkede. Fig1: Geologisk oversigts kort over Osloregionen En vurdering af vejrforholdene der hersker under en kortlægningsopgave vil altid være subjektiv. Bortset fra førstedagen var forholdene gode med overvejende tørvejr og god sigt. 3

Oversigt over Oslo-feltets geologi Oslo-feltet har været meget geologisk aktivt, og dette er bevaret i bjergarterne, vi ser blottet i dag. Således ses både grundfjeld, sedimentære, extrusive og intrusive bjergarter (Se figur 1). Som basis har vi det Prækambriske grundfjeld, der var blevet hævet og udsat for forvitring/erosion ned til et peneplan ved starten af Kambrium. Så begyndte havet at trænge ind fra nord, og der blev afsat et tyndt bundkonglomerat i lavninger i terrænet, pga. at transgresionen kom fra nord er afsætningen af konglomeratet henført til Mellem Kambrium i Oslo-feltet. Herefter stiger vanddybden, og vi får aflejret den marine Alunskifer fra Mellem Kambrium til begyndelsen af Ordovicium. Dette er en sort skifer med et højt indhold af organisk materiale, omkring 10-15%, lokalt dog helt op til 50%. 1 Under aflejringen af Alunskiferen var sedimentationsraten lille, men den stiger kraftigt og vi får store mægtigheder af formationerne (f.eks. Tøyen Fm, Elnes Fm) over kort tid, men pga. den samtidige indsynkning der sker i bassinet, fyldes dette ikke op, men holder en nogenlunde konstant vanddybde. I Ordovicium og Silur får vi aflejret skifre og kalksten. Ordovicium er mest præget af grå skifer, men indimellem forekommer der lag med knoldekalk. Der kommer også stormlag/turbiditter, der ses som finkornet sand/siltstens bænke, samlet set er tendensen regressiv. På overgangen til Silur får vi aflejret en kalkholdig sandsten, og de efterfølgende aflejringer i Silur er fortrinsvis kalksten og sandsten, som er afsat på lavt vand, som følge af den forsatte regression. Vi får dog stadig nogle skiferlag, og i disse findes bentonitlag, som henføres til den Kaledonske foldefase, som medførte omfattende eksplosiv vulkanisme. Bassinet fyldes herefter op af Ringerike gruppen, som markerer overgangen fra marint til ikke-marint. Gruppen består af sandsten, og afslutter den Kambro-Silure lagserie. Hele den ældre Pæleozoiske Æras lagserie indeholder mange fossiler inden for 4 hovedgrupper: Brachiopoder, trilobitter, koraller og graptolitter. Disse fossiler har været brugt til aldersbestemmelse af lagene, og man startede med en biostrategrafisk inddeling. Især graptolitter bliver brugt, som ledefossil, da disse svævede frit i vandmasserne, og derfor kan korreleres over store afstande. 1 Christoffer Oftedahl: Norges geologi, 2.udgave 1981. 4

Ved overgangen til Silur har vi en lille foldefase, og de ordovisiske sedimenter er foldet isoklinalt, for herefter at blive eroderet. Dernæst ses endnu en foldefase i Tidlig Devon (for Ringerike Gruppen er med), hvor folderne er større antiklinaler og synklinaler med en gennemgående NØ-SV retning. Foldernes udformning afhænger af lithologien, hvor skiferen folder pænere end kalken, som ofte brækker og bliver til overskydninger. Det opfoldede område bliver igen eroderet ned til en næsten plan overflade, som kaldes det sub- permiske peneplan. Det hedder sådan, fordi man i 1931 fandt fossiler i sedimenterne aflejret oven på dette plan, som var af Tidlig Permisk alder. 2 I Øvre Karbon-Nedre Perm for vi aflejret Asker Gruppen, der starter med rød til grøn silt/sand kalkholdig skifer, og overlejres, af et kvartskonglomerat med ikke-marine fossiler og få vulkanske fragmenter, hvorefter vi har et basaltkonglomerat. Herefter kommer den første basaltiske lavastrøm B1, som er 20-30 m tyk, man mener det er én lavastrøm. Sammensætningen af lavaen ændres brat til monzonitisk og de næste mange lavastrømme er de karakteristiske Rhombeporfyrer, som er navngivet RP1- RP12, adskilt vha. fænokrysternes størrelse og form (se figur 2). Dette er den første periode af den vulkanske aktivitet i området, og lavastrømmene danner store plateuer. Den anden periode er karakteriseret ved, at lavaen går fra at være af basisk, til sur sammensætning. Vi starter således med basaltiske lavastrømme, og får senere i udviklingen eksplosive udbrud. Sammen med den eksplosive aktivitet udvikles kalderaer. Tredje periode markerer slutningen af udbrudsfasen, og her har vi igen lavastrømme med Fig. 2: Fletspat fænokryster i Rhompeporfyr-lavaerne RP1-RP13. monzonitisk sammensætning, så vi får dannet Rhombeporfyrer, (RP12 abc, Rp13). 3 2 Olaf Holtedahl and Johannes A. Dons: Geological Guide, Oslo and District. 2. Edition. 3 Olaf Holtedahl and Johannes A. Dons: Geological Guide, Oslo and District. 2. Edition. 5

I samme periode er der dannet en del plutonske bjergarter, som f.eks. Drammens Granit. Disse skærer grundfjeldet, og de Kambro-Silure sedimenter (se figur 3). Sedimenterne er herved blevet kontakt-metamorfoseret. Det ses også af figuren at landoverfladen i Perm lå langt over det nutidige niveau, så de fleste af de magmatiske bjergarter er eroderet væk. Den viden man har om dem, er f.eks. studeret i kalderaene, og i det der er tilbage af lavaerne. Erosionen har også bevirket, at de bjergarter vi har kortlagt er blevet blottet. Fig. 3 Skematisk snit N-S fra Kolsås til Slemmestaad 6

Det kortlagte område. Vores område ligger på den vestlige side af Oslo fjorden, ca. 40 km syd for hovedstaden. Sedimenterne hører til de ordoviciske aflejringer, og er blevet foldet sammen med resten af den ældre Pæleozoiske lagserie i Silur-Devon. Bjergarter. Alunskifer Fm.: Vi har kun de ca. 3 øverste meter af Alunskiferen (billede 1) blottet i vores område, og det har derfor ikke været muligt, at lave en typeprofilopmåling af denne. Formationen består ellers af en ca.100 m mægtig sort skifer med sort stregfarve, og med hyppigt forekommende antrakonitboller, nogle helt op til 1 m store. 60cm fra toppen ses et karakteristisk pyritlag, dette bruges til, at definere grænsen til den overliggende Bjerkåsholmen Fm. Bjerkåsholmen Fm.: Typeprofil: Lokalitet Bjerkåsholmen (Bilag 1, billede 1). Grænsen genkendes som sagt af pyritlaget i Alunskiferen. Formationen er ca. 1 m tyk og består af knoldekalk mellemlejret af kalksten, og der ses 2 tydelige grå skiferlag på hhv. 12 og 18 cm. Den øverste grænse til Tøyen Fm. markeres af et ca. 1 cm glaukonitsandlag. Billede 1: Nærbillede af Bjerkåsholmen Fm med Alunskifer under, hammer som målestok Lithologien tyder på et varierende aflejringsmiljø mht. vanddybde. Den grå farve tyder på et oxisk miljø med under 1% organisk indhold. Vi fandt ingen fossiler i formationen. 7

Tøyen Fm.: Typeprofil: Lokalitet Bjerkåsholmen (Bilag 2, billede 3). Overvejende brun skifer (som skyldes oxideret jern) med siltlag. Formationen opdeles i 2 led. Det nederste led, Hagastrand Leddet, har et pyritlag ca. 2 m over basis hvilket i blotninger ses som gult jarosit. Man kan også se store barytkrystaller i bunden af formationen (se billede 2). Her ses også mange forholdsvis tynde siltlag (alle under 10 cm) ca. 20 i alt. Mod toppen af leddet ses 2 tykkere siltstenslag, (hhv. 20 og 10 cm) og 2 m over det øverste findes grænsen mellem Hagastrand og Galgeberg Leddet. Det øverste led består hovedsageligt af sort skifer. Af fossiler fandt vi bl.a. Didymograptus Extensus, der må betegnes som ledefossil for Tøyen Fm., da dette adskiller den fra Billede 2: Barytkrystaller i Tøyen Fm. Elnes Fm. som ikke har Extensusarten. Huk Fm.: Typeprofil: Lokalitet Djuptrekkodden (Bilag 3 Billede 3). Huk Fm. inddeles i 3 led og er om noget den formation, hvor man lettest genkender fossilerne. Endvidere er det den mest modstandsdygtige formation overfor forvitring, og fremstår derfor som bakkekamme i landskabet. Nederst ses Hukodden Leddet, som er en 1,5 m tyk massiv kalksten. Kalken er grå og virker homogen, hvilket skyldes en forholdsvis ren aflejring. Op imod knoldekalken ses en begyndende mellemlejring af skifer. Lysaker Leddet, eller knoldekalken i daglig sprogbrug, er et 4-5 m tykt led, som overvejende består af kalklag + knolde, samt i mindre omfang mellemlejret skifer. I dette led fandt vi trilobitten Asaphus. Billede 3: Huk Fm. samt den øverste del af Tøyen Fm. 8

Svartodden Leddet, eller tidligere kaldt Endoceraskalken, er en ca. 2 m tyk, stærk hærdnet kalksten. Der ses mange fossiler i dette led. Som antydet i det tidligere navn er specielt nautilen Endoceras dominerende, men vi fandt også en del afstøbninger af trilobitter, f.eks. Megataspis Gigas haleskjold. Når Endoceras døde, og faldt ned på havbunden ville skallen altid ligge således, at dyrets sipho, som var placeret asymmetrisk vendte nedad (se figur 4). Dette gør det muligt at bestemme, hvad der er strategrafisk op og ned. Dette havde vi bl.a. glæde af ved Stupeng Bay. Dyrets sipho blev her brugt til at afgøre om laget det pågældende sted er overkippet eller stadig ligger i lagmæssig overensstemmelse efter superpositionsprincippet. Kalken blev tidligere benævnt Ortoceratitkalk, da man mente at nautilen tilhørte Ortocerasslægten, dette var imidlertidigt forkert da Ortocerasslægtens sipho er centralt placeret. Fig. 4 Endoceras indikere strategrafisk op. Elnes fm.: Typeprofil: Lokalitet Veas bay (Bilag 4, billede 4). Formationen er den i vores område med største observerbare mægtighed, ca. 70-80 m, dog har det ikke været muligt, at opmåle den nederste del, da den manglede på lokaliteten. Vi har dog kontakten mellem Svartodden Leddet og Elnes Fm. et andet sted i vores område, men på stedet er den nederste del meget deformeret, og derfor svær at måle på. Vi har estimeret det manglende på typeprofilet til at være ca. 20-30 m. Elnes Fm. består overvejende af gråsort skifer med mellemlejret siltstenslag samt kalkknolde. Den inddeles i 4 led. Helskjer Leddet er en ca. 70 cm tyk knoldet kalk/skifer, som må siges at være et overgangsstadige mellem Huk og Elnes Fm. Dette led fandt vi dog ikke blottet. Sjøstrand Leddet er en knap 50 m tyk skifer mellemlejret af siltsten. De fleste siltstenslag er fra få til 10 cm tykke. Dog ses ca. 25 m fra toppen af leddet en tyk dobbelt siltaflejring, hhv. 10 og 15 cm tyk. I de sidste 20 m optræder Billede 4: Øverste del af Elnes Fm. spredte kalkkonkretioner som er eliptiske af 9

form. Endvidere ses lige før overgangen til Engervik Leddet en godt 15 cm tyk siltaflejring. Engervik Leddet ligner Sjøstrand Leddet en del, er altså en grå skifer med sort streg farve. Leddets mægtighed vurderes til ca. 12 m, men det har været svært at finde de forskellige grænser mellem leddene i skiferen, da de ligner hinanden ganske meget. Der ses dog en del flere kalkkonkretioner end i Sjøstrand Leddet, men tendensen synes at være færre mod toppen. Håkavik Leddet har vi opmålt til ca. 6 m. Skiferen er mellemlejret af kalklag + knolde på nogenlunde konstant tykkelse, ca. 5-10 cm. Der ses i dette led en tendens henimod tyndere skiferlag mod toppen. Vollen Fm.: Lokalitet Stupeng Bay (billede 7). I vores område var vi i stand til at opmåle godt 15 m af formationen. Den faktiske mægtighed af denne knoldekalk er meget større, og derfor har vi valgt ikke at lave et typeprofil af formationen. Lithologisk består Vollen Fm. af kalkkonkretioner mellemlejret af skifer. Endvidere var det i felten muligt at finde Chondritter (kalkalger). Grænsen mellem Vollen Fm. og Elnes Fm. ses som et karakteristisk dobbeltlag af kalkknolde, med godt 15 cm ren skifer på begge sider. Denne grænse er vist ikke officiel, men meget let genkendelig i felten (se figur 5) Fig. 5 Skitse af formationsgrænse Elnes/Vollen Fm. 10

Tolkning af Bjerkåsholmen Harbour Tværsnit A-B, lokalitet Harbour (Bilag 5): Fra venstre ses lagserien fra Elnes Fm. til Tøyen Fm. (045/36NV), derefter observeres igen Huk Fm. men med Hukodden Leddet først (160/22SØ), og lagene begynder at flade ud og bliver horisontale, hvorefter de igen folder ned i den såkaldte Teleskopfold (Billede 5) med foldeakse 045/05NØ og hældningen bliver næsten vertikal. På den anden side af vejen finder vi igen Huk Fm. denne gang er Svartodden Leddet først (045/66NV). Vi mener på baggrund af Billede 5: Teleskobfolden disse oplysninger, at lagene fra A til vi møder Tøyen Fm. danner den ene flanke af en antiklinal fold, hvor den anden flanke er der, hvor vi igen observerer Huk Fm. med Hukodden Leddet først. Dette baserer vi både på hældning/strygnings målingerne, og at der er plads nok til en hel fold mellem de to Huk Fm. Efter at lagene flader lidt ud, kommer der en meget stejl fold (Teleskopfolden), som kunne danne den efterfølgende synklinal til antiklinalen. Dens anden flanke ville så være den sidste Huk Fm. på tværsnittet. Dette mener vi dog ikke helt ville være muligt, da begge sider af synklinalen er nærmest vertikale, og at afstanden mellem de to flanker, ikke er stor nok til at rumme hele Tøyen Fm. Derfor tolker vi at overskydningen, som vi fandt på Bjerkåsholmen (jf.tværsnit C-D, bilag 6)må gå igennem her. Med hensyn til Bjerkåsholmen Fm. midt i tværsnittet, er vores opfattelse den, at formationen ikke går i dagen her, og således udgør Elnes Fm. toppen af antiklinalen. 11

Bjerkåsholmen Snit C, gående fra SØ mod NV tværs over Bjerkåsholmen, viser følgende serie. Fra kysten gående mod NV observeres først en del af Tøyen Fm. følger man kysten mod NØ finder man toppen af en antiklinal. Tøyen Fm. efterfølges af nogle få meter Alunskifer, hvilket klart indikerer en overskydning. Vi har valgt at sammenkæde denne overskydning med den på tværsnit A,B og tværsnit G,H. således at der skabes en gennemgående overskydning fra spidsen af Bjerkåsholmen, og helt ned til Børnehaven. Over forkastningen ser vi som sagt nogle få meter Alunskifer, inden vi møder Bjerkåsholmen Fm. Herefter følger en ubrudt lagserie, frem til toppen af Huk Fm. Yderst på holmen er der dog blottet nogle få meter Elnes Fm. Billede 6 : Den så kaldte Fish fault. Til venstre ses den sydlige del af forkastningen. Øverst til højre ses den lille synklinal. Tværsnit D beskriver geologien gennem Djuptrekkodden, gående fra kysten SØ mod NV. Første blotning langs kysten er de øverste 10 m af Tøyen Fm. Langs tværsnittet følger en komplet serie frem til bunden af Elnes Fm. Fordi vi herefter møder Tøyen Fm., har vi lagt en overskydning ind. Overskydningens placering passer fint med, at vi i terrænet finder en knusningszone, og lidt SV for tværsnittet kan man se, at knusningszonen gennemskærer Huk Fm. Resten af tværsnittet beskriver den nordlige flanke af en antiklinal. Hvis man følger Huk Fm. mod SV, helt op på toppen af Djuptrekkodden ser man tydeligt toppen af antiklinalen, som er stærkt deformeret. Retning og dyk har vi udregnet til 260/25 ved hjælp af stereonet, men retningen burde nok være noget sydligere. Følger man den sydlige flanke tilbage ned mod kysten, oplever man at lagene i Huk Fm. stryger anderledes, og nede ved bunden af skrænten ser men en lille synklinal, den skæres af den før omtalte forkastning. 12

Vi tolker, der ikke blot er tale om en gennemgående overskydning, men at der er tale om en såkaldt fish fault (se billede 6), hvor en forkastning deler sig i to, for herefter igen at samle sig. Dette skaber et elipseformet objekt mellem de to forkastninger. Folden som ses i denne fish, tolker vi til blot, at være en mindre struktur på den sydlige flanke af antiklinalen, og altså ikke en reel synklinal. Det skal lige nævnes at den sydøstlige del af Djuptrekkodden gennemskæres af en diabasgang, med retning N,S. Stupeng Bay. På dette tværsnit E-F (bilag 7) ses (fra højre) en lagfølge startende med Elnes Fm. (052/40NV) komplet til Bjerkåsholmen Fm. (057/40NV) Efter Bjerkåsholmen Fm. kan, specielt under ebbe, observeres en kraftig knust skifer ca. 2 m tyk, som strategrafisk såvel som farvemæssigt må være Alunskiferen. Det var ikke muligt hverken i strandzonen eller højere oppe i terrænet, at gøre yderlige observationer, før vi kom til pynten midt i Stupeng Bay. Her fandt vi Endoceraskalken, (055/120SØ)og en nærmere undersøgelse af nautilernes sipho viste, at Svartodden Leddet her var rejst op i 90 og overkippet. En mindre ø i bugten blev ligeledes inspiceret ved lavvande, og her var også tale om en Svartodden blotning (080/60NV). Efterfølgende blev vi opmærksomme på, at det var muligt at se Lysaker Leddet beliggende, hvad der i første omgang lignede strategrafisk ovenpå Svartodden, hvilket igen indikerer overkipningen. Disse samlede observationer på denne lokalitet tyder på en antiklinal fold, og afstanden mellem de to Huk Fm. gør tolkningen fuldt ud mulig. Herefter ses i strandzonen (ca. 20 m), en sort stærkt deformeret skifer, som må være Elnes Fm. hvorefter Vollen Fm. ses på den anden side af bugten. Vi ville forvente, at finde en samlet mægtighed af Elnes Fm., da dette ikke er tilfældet, må der være sket en forkastning. Der må altså være tale om, at antiklinalen er skubbet så meget sammen, at den er knækket, og en overskydning må have fundet Billede 7: Badekaret. Synklinal i Vollen Fm. sted. Hvilket den knuste skifer 13

også indikerer. Den blottede del af Vollen Fm. viser en klassisk synklinal med hældning/strygning 052/35NV på den venstre flanke og 066/60SØ på den højre, og foldeakse 063/10SV. Derfor finder vi også Elnes Fm. afslutningsvis som skitseret på tværsnittet. Den højre flanke af synklinalen i Vollen Fm. (tættest på overskydning) har en stejlere hældning end den venstre. Dette tyder på, at der i overskydningsprocessen, er blevet trukket i denne side af folden. Børnehaven Snit G-H (bilag 8, billede 8) er lagt gennem området bag børnehaven, her er der en meget interessant blotning, vinkelret på en foldakse. Man kan således i felten se det samme som på det afbillede tværsnit. Fra G mod H ser vi Huk Fm. ligge som den nordlige flanke i en antiklinal. Lige der hvor lagene kipper, er formationen gennemskåret af en forkastning, og herefter følger Elnes Fm. Billede 8: Fold af Huk Fm. skåret af en forkastning bag ved børnehaven. 14

Bjerkåsholmområdets geologiske historie Alle sedimenter observeret og beskrevet i vores område er aflejret marint. Dels i Kambrium, men for de flestes vedkommende i Ordovicium. Efterfølgende har sedimenterne været udsat for foldning og forkastninger, og enkelte steder i området ses fødegange til intrutioner, såkaldte dikes. Derpå er området blevet udsat for voldsom erosion. Dette har bevirket, at en hærdnet bjergart som kalk, står frem i landskabet i form af kamme og pynter, medens skiferen de fleste steder er borteroderet eller overgroet. I landskabet ses skiferpartier typisk som lavninger, og i kystlinien som bugter. Gennemgående kan siges om foldeakserne i vores område, at de retningsmæssigt peger mod sydvest (230-240 ), og dykker mellem 5-9. Forkastninger/overskydninger iagttaget på lokaliteten løber generelt parallelt med foldeakserne, dvs NØ/SV. Der ses dog yderligere to sideværts forkastninger (en nord for Stupeng dammen og en syd for lystbådehavnen) der har nord/sydorientering. Dette er ligeledes tilfældet, for de på kortet markerede dikes. Dette mener vi ingenlunde er en tilfældighed. Således er både forkastninger og lavagange af permisk oprindelse. Der er klart anbefalelsesværdigt i et område af Bjerkåsholmens karakter, at starte en kortlægning ved kysten. Her sørger brændingen for en konstant blotlægning af formationerne. Inde i landet er det ofte vanskeligt, at besigtige aflejringer pga. overgroning, byggeri osv. Her bruges det topografiske kort, samt viden om bjergarternes forvitringstilbøjelighed. Eventuelt kan medbringes et kernebor til prøvetagning. 15

Litteraturliste Olaf Holtedahl and Johannes A. Dons: Geological Guide, Oslo and District. 2. Edition 1966 John A. Korstgård: Slemmestad kursus, Den gule ekskurtionsfører. 8.udgave 2003. Figur 1-3 taget herfra. Christoffer Oftedahl: Norges Geologi, 2. utgave 1981 16