Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


Legg igjen en kommentar

Her døde dinosaurene

Højerup kirke, med krittklippen i bakgrunnen. Askelaget fra k-t grensen ligger omtrent halvveis opp på klippeveggen, der det er dannet et overheng på grunn av den hardere bergarten ovenfor.

Stevns Klint. Højerup kirke, bygd av lokal kritt på 1200-tallet, med krittklippen i bakgrunnen. Kirken var egentlig litt større, men en del av kirken og litt av kirkegården raste utfor klippen i 1928 på grunn av erosjon. Askelaget fra k-t grensen ligger omtrent halvveis opp på klippeveggen, der det er dannet et overheng på grunn av den hardere bergarten ovenfor.

I dag har jeg stått på en dansk strand og sett på hvit stein. Det var sol og nydelig. Og lærerikt.

Stevns Klint, en times tid sør for København, kan man se en del av den enorme formasjonen av kritt som ligger under mye av nordeuropa og nordsjøen. Denne ble dannet for melllom 60 og 70 millioner år siden (sånn omtrent), i et grunt, næringsfattig hav der små alger med skjell av kalsiumkarbonat dalte ned mot havbunnen. Krittet, sånn som du skriver med på tavlen med, består av millioner på millioner av disse små algeskallene, som du kan få plass til hundre stykker av på bredden av et hårstrå. Nå er krittlaget noen steder nesten to kilometer tykt.

Når man står nede på stranden er det lett å se at den øverste halvdelen av krittlaget her er anderledes enn den nederste.  Det øverste delen stikker lengre ut, mens den nederste skråner innover så det dannes et overheng. Når vi kommer nærmere finner vi også ut at det nederste laget er så mykt at du kan skrape i det med neglen, mens det øverste er betydelig hardere. Det er derfor den nederste delen er mer erodert enn den øverste.

Sikkerhetsbevisste vitenskapsfolk titter på kritt og iridiumrik leire.

Sikkerhetsbevisste vitenskapsfolk titter på kritt kalkstein og iridiumrik leire.

Mellom de to tykke lagene av kritt er et tynt, tynt lag av mørk brun eller grå leire. Den ble dannet for 66 millioner år siden. Den inneholder unormalt mye iridium. Dette er et element som det finnes mye av i asteroider og meteoritter, men nesten ikke på jordas overflate.

For 66 millioner år siden landet en omtrent 60 km stor asteroide i nærheten av det som i dag er kysten av Mexico. Nedslaget fikk en enorm mengde materiale, både fra asteroiden selv og fra bakken der den landet, til å bli slynget høyt opp i atmosfæren. Der ble det bredt ut over hele jorda som et mørkt teppe. Materialet som etterhvert falt ned på jorda kan vi i dag finne igjen som et mørkt bånd på steder som Stevns Klint.

Og så kan vi se at etter dette laget med utenomjordisk iridium, er mesteparten av de artene som levde på jorda før, borte.

Blant annet dinosaurene.

Her døde dinosaurene.

Her døde dinosaurene.

I havet som senere ble til Danmark var det fortsatt rolige forhold, og algene fortsatte å dale til bunnen og bygge seg opp til store kalklag. Men dyrelivet forandret seg. Og på en eller annen måte gjorde dette også at krittet over dette skillet, som kalles kritt-tertiær-grensen, er sterkt nok til å bygge kirker av, mens krittet under smuldrer opp mellom fingrene dine. Akkurat hva som gir denne forskjellen er det ingen som vet.

Nå må jeg for ordens skyld si (så jeg kan ha mitt på det tørre) at det fortsatt finnes andre hypoteser som kan forklare hvorfor dinosaurene døde ut. Det er vanskelig å konkludere for sikkert om noe som skjedde for 66 millioner år siden.

 

Rettelse, 2. november: Min kollega har gjort meg oppmerksom på at det øvre laget, som altså er sterkt nok til å bygge hus av, burde kalles kalkstein og ikke kritt. Det tror jeg nok er riktig. 


Legg igjen en kommentar

Klimaendringer: Kan naturen lære oss å rydde opp?

Kalde studenter står på sprukne mantelbergarter.

Kalde studenter står på sprukne mantelbergarter.

Det er tydeligere enn noen gang at vi mennesker er i ferd med å gjøre noe dumt med klimaet vårt, og det store stygge trollet heter CO2. I eventyrene kunne man uskadeliggjøre troll ved å lure dem ut i sola så de ble til stein. Hadde det ikke vært fint om vi kunne gjøre noe tilsvarende med vår tids store trussel?

I går fikk jeg bli med en gjeng studenter på feltarbeid på Rørosvidda for å se på nettopp dette: Hvordan naturlige prosesser har lagret store mengder CO2 i form av fast stein. Om vi kan forstå hvordan dette foregår i naturen, kan det kanskje ta oss ett skritt nærmere å kunne lagre deler av den menneskeskapte karbondioksiden på en tilnærmet permanent og trygg måte.

Ustabil stein fra store dyp

Noen steder på jorda kan vi tråkke på stein som opprinnelig ble dannet under jordskorpa. Såkalte mantelbergarter befinner seg vanligvis dypere enn fem kilometer under havbunnen, eller noe sånt som tretti kilometer under tørt land (fordi kontinentskorpa er mye tykkere enn den på havbunnen). Noen ganger får kollisjoner mellom platene i jordskorpa stein fra mantelen til å bli løftet opp på land, og derfor kan vi finne slike steiner flere steder i Norge. Ett av dem er i nærheten av Røros.

Mineralene i disse mantelbergartene ble dannet fordi de var stabile under det høye trykket og temperaturen dypt der nede. Når stein herfra blir fraktet opp til overflaten, trives ikke mineralene så godt lengre. Når så mineralene kommer i kontakt med vann og andre stoffer som sirkulerer nær jordoverflaten, er det en god sjanse for at mineralene løses opp (som sukker i te, bare uhorvelig mye saktere) og at det felles ut nye, mer stabile faste stoffer.

Svart stein blir hvit

Svart fra mantelen, hvit fra CO2.

Svart fra mantelen, hvit fra CO2.

Steinen vi ser rundt oss har stort sett en rødlig farge, men det skyldes forvitring av overflaten. Et kyndig kakk med geologhammeren avslører at steinen på innsiden ser nesten svart ut. Noen steder er det imidlertid hvite områder innimellom det svarte. Dette er karbonater, som man også kan finne i skjell og i kritt.

Karbonatene kom ikke fra mantelen. De ble dannet da vann som inneholdt CO2 reagerte med de ustabile mineralene fra mantelen. Karbonet som er her skaper ikke drivhuseffekt. Det er låst inne i steinen.

Vi finner noen områder der steinen har blitt mer hvit enn svart. De opprinnelige mineralene ligger igjen som svarte korn i alt det hvite. Noen av kornene ser ut som om de har sprukket og blitt presset fra hverandre av det hvite stoffet. Dette kan være viktig, for sprekker er nødvendige for å få reaksjonen til å skje. Akkurat som du smuldrer opp gjæren for å løse den opp i bakebollen, er går omdanningen av steinen raskere jo mindre biter den er i, fordi vannet kommer i kontakt med mer av steinen.

Få svar, mange spørsmål

De svarte kornene er fulle av hvite sprekker.

De svarte kornene er fulle av hvite sprekker.

Man kan lære mye av å observere stein, men i geologien er det ikke mange faste holdepunkter. En interessant observasjon fører til en drøss med nye spørsmål. Når skjedde disse reaksjonene? Hvor lang tid tok det? Var steinen på overflaten eller dypt nede i jorda? Hvilke stoffer fantes i vannet den reagerte med? Hadde jordskjelv fått steinen til å sprekke opp, eller skyldes noen av sprekkene reaksjonen selv? Ble alle sprekkene dannet på en gang, eller skjedde det i flere omganger?

Som grunnforsker kan man aldri forvente å finne hele svaret. Det er bare å ta tak i gåten og begynne å nøste et sted. Forhåpentligvis kommer man fram til noe som andre kan bygge videre på. Om man greier å snakke med ingeniører og andre som er interessert i å gjøre praktiske ting, er det kanskje også mulig å bruke kunnskapen til å finne løsninger, for eksempel på hva vi skal gjøre med CO2-en som vi slipper ut. Det er bare å brette opp ermene og sette i gang.


1 kommentar

Forvitring: Hvordan lage runde kampesteiner av hardt fjell

Noe av det jeg har gjort i løpet av doktorgraden min er å studere hvordan stein forvitrer.

Spennende! Det er sant!

Spesielt når man kan reise på feltarbeid i Sør-Afrika. Dette er et av mange steder i verden hvor man kan studere sfæroidalforvitring, også kalt løkforvitring:

Her ser vi min veileder Bjørn som går løs på forvitret stein med geologhammer.

Her ser vi min veileder Bjørn som går løs på forvitret stein med geologhammer.

Det du trenger for å lage runde steiner av hardt fjell er:

1. Mye tid. Det har man stort sett i geologien, så vi bryr oss ikke mer om den ingrediensen.

2. En eller flere bestanddeler i steinen som er sånn at de helst skulle ha tatt litt mer plass, om de fikk sjansen, når de er på jordoverflaten.

3. Vann. Vann er alltid kjempeviktig. Vann er fantastisk. Ingenting fungerer uten vann. I dette tilfellet er det vannet som gjør det mulig for de frustrerte mineralene i steinen å reagere og utvide seg.

Vannet kommer inn i steinen gjennom ørsmå sprekker og åpninger. Det går greit siden vi har så god tid på oss. Når mineralene begynner å reagere med vannet og ta mer plass, utvider steinen seg. Men det er det jo egentlig ikke plass til! Stein er ikke særlig mykt. Den har det ikke med å bøye seg unna om noe inni den plutselig trenger mer plass. Derfor bygger det seg opp store spenninger i steinen, og så….

sprekker den! Det ytterste laget av steinen, der vannet har greid å komme inn og reagere, sprekker av som et løkskall. Så kan vannet krype inn på undersiden av løkskallet og jobbe med neste lag av steinen, helt til det samme skjer en gang til.

Litt etter litt blir steinblokken mindre og mindre og rundere og rundere.

Det vi la merke til i Sør-Afrika, som ingen riktig hadde lagt merke til før oss, var at denne avskallingen ikke er det eneste som skjer. Noen ganger knekker steinblokken tvers over på midten og så har man to løker istedenfor en.

En gang var dette en stor stein, som delte seg opp og ble til fire små. Nå har de blitt helt runde. Geologhammeren viser at det er et skikkelig geologibilde, og om man vet hvor stor en sånn hammer er forstår man med en gang hvor store steinene er.

En gang var dette en stor stein, som delte seg opp og ble til fire små. Nå har de blitt helt runde. Geologhammeren viser at det er et skikkelig geologibilde, og om man vet hvor stor en sånn hammer er forstår man med en gang hvor store steinene er.

En gang var dette en stor stein, som delte seg opp og ble til fire små. Nå har de blitt helt runde. Geologhammeren viser at det er et skikkelig geologibilde, og om man vet hvor stor en sånn hammer er forstår man med en gang hvor store steinene er.[/caption]

Da vi kom hjem til Norge måtte vi tenke lenge på hvordan det ble sånn at steinene knakk på midten. Da vi trodde vi forstod det, prøvde vi å få det samme til å skje på datamaskinen. Det gjorde det. Godt tegn.

Her ser vi forvitring av en firkantet, blå stein på datamaskinen. Den sprekker og sprekker, og til slutt er det nesten ingenting igjen.

Her ser vi forvitring av en firkantet, blå stein på datamaskinen. Den sprekker og sprekker, og til slutt er det nesten ingenting igjen.