Sterk strøm, sandbølger og leirdiapirer

Årets andre MAREANO-tokt går av stabelen på Eggakanten nordvest for Tromsø. Noe av det mest spennende vi har observert så langt er sandbølger og det vi antar er leirdiapirer. Sandbølgene opptrer i store sandbølgefelt på 550-650 m vanndyp, der sterke havstrømmer fører med seg sand langs kontinentalskråningen. Leirdiapirer består av leire, som på grunn av relativt lav tetthet presser seg opp som plugger fra undergrunnen og danner hauger på havbunnen.

Av: Reidulv Bøe, Valerie Bellec, Henning Jensen & Pål Buhl-Mortensen

Kart over MARANO-området (avgrenset av rød linje). Områder med detaljerte dybdedata er vist med farger varierende fra brunt (grunt) til fiolett (dypt). Kartleggingen på Eggakanten foregår både på kontinentalskråningen (dypere enn ca. 450 meter) og de grunnere områdene øst for sokkelkanten.

Eggakanten har vist seg å være et område med stor variasjon i geologi og bunnforhold. Lengst nord i kartleggingsområdet finner vi Bjørnøyraset, som gikk for ca. 200 000 år siden. Rasgropen er veldig framtredende på batymetriske kart.

Sør for Bjørnøyraset er kontinentalskråningen mye jevnere, selv om her er mange spor etter kanaler både på havbunnen, og under havbunnen. Disse viser at det har vært sedimenttransport fra sokkelkanten i øst, og ned skråningen mot dypere vann i vest. Under siste istid gikk det en stor istrøm ut Bjørnørenna fra Barentshavet i øst. Denne førte med seg mye sedimenter, som ble fraktet videre nedover kontinentalskråningen av skred og andre strømmer.

Havbunnen er mange steder dekket av noen få centimeter grus. Dette er en erosjonshud - en rest - etter at finkornet materiale, som leir, silt og delvis sand har blitt vasket ut av sterke bunnstrømmer over flere tusen år.

Enda lenger sør, på kontinentalskråningen vest for Tromsøflaket, finnes mange markerte, dype kanaler. Disse ble trolig dannet under siste istid, da isen lå på havbunnen på Tromsøflaket, og smeltevann strømmet ut fra under isen, og videre nedover kontinentalskråningen, som undersjøiske elver.

MAREANOs kartleggingsområde på Eggakanten. Lengst nord ses Bjørnøyraset. Så følger et relativt jevnt område med mange, men lite markerte kanaler. Kontinentalskråninga vest for Tromsøflaket har mange markerte, dype kanaler. Disse ble muligens dannet av smeltevann som strømmet ut fra under isen som lå på havbunnen på Tromsøflaket, og fulgte skråningen nedover mot dyphavet.  

Sterke strømmer og sandbølger på havbunnen

Sandbølger på havbunnen opptrer i områder med sterke bunnstrømmer. Disse kan være permanente havstrømmer med ganske konstant retning, eller tidevannsstrømmer, som både forandrer retning og styrke i løpet av en tidevannsyklus på ca. 12 timer. Det har lenge vært kjent at den Norske Atlanterhavsstrømmen, som følger kontinentalskråningen mot nord, er sterk. Strømhastigheter opp til 0,7 meter per sekund er ikke uvanlig. En slik strømhastighet er nok til å flytte store steiner.

MAREANOs videoundersøkelser av kontinentalskråningen ved Eggakanten har bekreftet at der er sterke bunnstrømmer. Vi har i tillegg observert at strømmene samler sand i store sandfelt på 550-650 m vanndyp, noe som indikerer at strømmene er sterkest akkurat her. Sand forflytter seg som sandrifler og sandbølger på havbunnen. Sandbølgene kan bli flere meter høye. Sanden kommer fra områder med erosjon av havbunnen, der det kun blir liggende igjen et tynt gruslag - en erosjonshud.

Ett av flere sandbølgefelt på kontinentalskråninga på Eggakanten. Sandbølgene beveger seg med havstrømmene mot nordvest, dvs. opp mot venstre på kartfiguren. Legg merke til at sandbølgene opptrer på 550 - 650 m vanndyp. Dette indikerer at strømmene er sterke på dette dypet.

I bakgrunnen ses en en meter høy sandbølge som gradvis flytter seg bortover havbunnen mot høyre. Sand transporteres over toppen av sandbølgen, og deretter ned den bratte lesiden. Sandbølgen er dekket av strømrifler, som viser sandtransport langs bunnen ned mot venstre hjørne av bildet. Dette skyldes tidevannsstrømmer som varierer i styrke og retning i løpet av en tidevannssyklus. Legg også merke til at strømriflene har rette rygger på lesiden av sandbølgen, mens på toppen av sandbølgen og foran sandbølgen er formene mer kaotiske.

Retningen på strømriflene på dette bilet viser at bunnstrømmen går mot øvre venstre hjørne. På lesiden av hver sandrifle ligger det grovkornet, lys skjellsand som lett lar seg transportere langs bunnen på grunn av det store strømfanget på skjellbitene.

Mellom de store sandbølgene på havbunnen er det ofte bare et tynt lag med sand, og grusholdige sedimenter stikker fram i dagen. Sanden mellom sandbølgene blir fjernet av bunnstrømmene og samlet i sandbølgene der tykkelsen på sandlaget, og høyden på sandbølgene, kan bli flere meter. Retningen på strømriflene viser at bunnstrømmen går ned mot venstre på dette bildet. Avstanden mellom de to øverste, røde laserpunktene er 10 cm.

Leirdiapirer

En leirdiapir er en plugg av leire som trenger seg opp fra geologiske lag dypt under overflaten/havbunnen. Fordi leire har et relativt høyt vanninnhold, er myk, og er lettere enn overliggende sedimenter, kan den stige opp langs svakhetssoner, for eksempel sprekker og forkastninger. Hvis leirdiapiren kommer helt opp til overflaten, vises den som en forhøyning på havbunnen.

Detaljerte batymetriske data innsamlet av MAREANO på kontinentalskråningen vest for Tromsøflaket viser flere forhøyninger på havbunnen. Vi har kjørt over noen av disse med TOPAS - et slags kraftig ekkelodd  som kan se et stykke ned i havbunnen - og dataene viser at forhøyningene trolig er leirdiapirer. Vi har også vært ned på havbunnen med video for om mulig å filme sedimenter og prosesser, men har ikke funnet det endelige beviset på at det faktisk er aktive leirdiapirer i området.

Utsnitt av TOPAS-linje fra kontinentalskråningen vest for Tromsøflaket. Selv om vi ikke direkte har kunnet dokumentere at dette er en leirdiapir, anser vi det som ganske sannsynlig. På oppsiden av diapiren ser vi gjennom ca. 30 m med løsmasser. Disse fortsetter på nesdien av diapiren, men er tynnere.

Hvis forholdene ligger til rette for det, kan leirdiapirer utvikle seg til leirvulkaner, der det kommer ut flytende leire sammen med gass og væsker. I Norge har vi kun en aktiv leirvulkan - Håkon Mosby leirvulkan - på kontinentalskråningen nord for Bjørnøyaraset, altså ikke langt unna området vi kartlegger. I Indonesia har har det vært kontinuerlig utbrudd fra en leirvulkan i over 3 år, og store mengder flytende leire har oversvømmet jorder og landsbyer.