Geologi norsk skifer

Det vi i dag forbinder med norsk skifer, er et resultat av en serie geologiske prosesser gjennom mange hundre millioner år, og det er samspillet mellom disse prosessene som har gitt den enkelte skifertype sin egenart og karakter.

Skiferens oppbygging

Ferdes man i naturen, går man enten på fast berg eller løse masser. Byggelementene er i begge tilfelle mineraler. Et mineral er en kjemisk forbindelse mellom forskjellige grunnstoffer. Noen mineraler kan være oppbygd av bare ett grunnstoff, f.eks. diamant eller grafitt. Skifer er bygd opp av flere grunnstoffer, f.eks. kvarts, glimmer og feltspat. Et aggregat eller ”blanding” av flere mineraler kalles en bergart, og følgelig er f.eks. skifer en bergart.

Det finnes over 3600 forskjellige mineraler i jordskorpen, men bare 40 av disse er bergartsdannende. De vanligste mineralene på jorden er feltspat og kvarts, som står for mer enn 70 % av hele jordskorpen, og disse er sammen med glimmer hovedmineralene i svært mange bergarter, eksempelvis skifer og granitt. I skifer finnes det dessuten større eller mindre mengder av følgende mineraler: Muskovitt, biotitt, hornblende, kalkspat og magnetkis.

Hovedtyper av bergarter

Det er tre bergarter, som alle er gjensidig relatert til hverandre. Eruptive bergarter, eller størkningsbergarter, stammer fra jordens indre, og er presset opp i jordskorpen. Her har smelten gradvis størknet under eller på overflaten, kjemiske stoffer har bundet seg sammen til mineralene, som så har vokst og etter hvert dannet en eruptiv bergart. Eksempler på slike er granitt, larvikitt og trondhjemitt.
Sedimentære bergarter, eller avsetningsbergarter, er dannet ved forvitring, (vann)transport, avsetting (gjerne under vann) og sammenpressing av bl.a. sand, grus, leire og skallfragmenter. Eksempler på sedimentære bergarter er leir-, kalk- og sandstein.

Metamorfe bergarter er dannet ved at sedimentære eller eruptive bergarter ved trykk- og temperaturpåvirkning omdannes og omkrystalliseres til en ny bergart. Omdanningen skjer nede i jordskorpen ved regelmessig eller plutselig temperaturpåvirkning og hydrostatisk eller retningsbestemt trykk. En vanlig årsak til omdanningen er at bergarten(-e) kommer i kontakt med magma, og ved bevegelser i jordskorpen. Hvilken type metamorf bergart som dannes, bestemmes av den opprinnelige bergarten, og hvilken form og grad omdanningen har. De aller fleste norske skifrene er blitt dannet på denne måten. Andre eksempler er marmor og gneis.

Hovedtyper av skifer

Alle skiferforekomster skriver seg fra sedimenter, avsatt som sand, silt og leire. Disse igjen er blitt til ved nedbryting av allerede eksisterende bergarter på jordoverflaten. Det skjer på et vis en evig ”runddans” pågående over hundrevis av millioner av år der fjell brytes ned for så å gjenoppstå. Hvilken type sedimenter, utgangsmaterialet, er avgjørende for hvilken skifertype vi får, f.eks. fyllittskifer som Ottaskiferen, eller kvartsskifer som Alta-, Li- eller Oppdalskifer. I tillegg avhenger resultatet av hvilke temperatur- og trykkpåkjenninger løsmassene gjennomgår etter avsetting og sammenpressing, altså hvilken type metamorf omdanning som skjer.

Med leire som utgangspunkt vil det ved sammenpressing av løsmasser først dannes leirstein, som, ved forholdsvis laver temperaturer, omdannes til leirskifer. I Norge er det få forekomster av leirskifer, ett unntak er Valdresskiferen, men mye av den importerte skiferen fra Sør-Europa og andre steder er leirskifre. Grunnen til at det er få eksempler på leirskifer i Norge, er at de ikke har overlevd den kraftige omdanningen berggrunnen vår har gjennomgått. Ved høyere temperaturer i jordskorpen vokser glimmermineralene på bekostning av leirmineralene. Størrelsen på mineralkornene øker, og det blir dannet fyllitt/fyllittskifer, som Ottaskiferen er et eksempel på.

Med sand som utgangspunkt blir det ved sammenpressing og konsolidering dannes sandstein. Ved økende trykk og høyere temperatur vil bergartene utsettes for metamorfose. For norske bergarters vedkommende er regional metamorfose viktigst. Dette karakteriseres ved et sterkt, rettet trykk i forb.m. bevegelser i jordskorpen kombinert med høye temperaturer. Slik regional matmorfose av sandstein gir kvartsskifer ved at kvartsen rekrystalliseres (løses opp og vokser på ny), leire omdannes til glimmer, eller glimmer dannes ved nedbryting av feltspat. Mineralsammensetningen er relativt lik utgangsbergarten, men strukturen er endret. Slik har vi fått Alta-, Li- og Oppdalskifer.

Lagdelt stein

Man forbinder skifer med lagdelt stein som er spaltbar/kløvbar. Denne skiferkløven er dannet ved at under store trykk- og temperaturpåkjenninger rekrystalliseres mineralene i sin streben etter å finne ny likevekt, slik som snøkrystaller opptrer i ulike former avhengig av temperaturforholdene. Glimmermaterialene orienterer seg parallelt, vinkelrett på trykket. Samtidig skjer det en differensiering (separering) slik at mineralene deles i atskilte sjikt, og ender opp som en båndet bergart med vekselvis glimmerrike og kvartsrike bånd.

Avstanden mellom sjiktene, graden av kløvdannelse, eller om man vil hvor tynne eller tykke plater skiferen lar seg naturlig kløve ned til, avhenger av graden av deformasjon som skiferen har vært utsatt for. Ofte finnes skiferforekomstene langs større skyveforkastninger, der graden av kløvdannelse avtar bort fra selve glideplanet. Like ved glideplanet er sjiktene ofte for tette i tillegg til at glimmerinnholdet er for høyt til at skiferen er drivverdig. Deretter har man gjerne en sone der skiferen er drivverdig, før man kommer så langt bort fra skyvesonen at deformasjonsgraden blir for lav, og skiferen blir for tyktspaltende og har et dårlig utviklet kløvsjikt.

Skifrenes fødsel og oppvekst i Norge

For 600-800 millioner år siden utgjorde Norge den vestlige delen av et stort kontinent. På vestsiden av dette ble det avsatt mektige sandlag. Etter hvert sank disse avsetningen under vekten av stadig økende mengder med løsmasser. Sandlagene ble ”begravd” på et stadig økende dyp i jordskorpen, og mineralene begynte å rekrystallisere seg til nye former som en tilpasning til nye trykk- og temperaturforhold.

For ca. 500 millioner år siden begynte landplaten Norge er en del av å bevege seg mot en vestlig landplate. Etter hvert kolliderte disse to landplatene, en prosess som kulminerte med dannelsen av den store kaledonske fjellkjeden for ca. 400 millioner år siden. Avsetningene nevnt i avsnittet ovenfor ble presset enda dypere ned i jordskorpen, der bergartene ble foldet og deformert, og en fikk horisontale forskyvninger mellom forskjellige bergartsenheter. På dette stadiet ble sand- og leirsteiner omdannet til skifer, spesielt langs større forskyvningssoner dypt nede i datidens jordkorpe. Under slik forhold blir selv den hardeste stein plastisk, og den kan foldes, strekkes og tøyes; gunstige forhold for dannelse av god skifer! Siden den gang har erosjonen tært på fjellkjeden, og i bunnen av denne finner vi mange slags bergarter som har vært utsatt for deformasjon og omvandling under høyt trykk og høy temperatur.

Likheter og forskjeller mellom skifertypene

Stort sett er alle skifrene stort sett bygd opp av de sammen mineralene, men den relative mengdefordelingen mellom dem varierer. I tillegg er kornstrukturen, altså hvordan mineralene er sammenvokst med hverandre, forskjellig.

Ottaskiferen skiller seg fra de andre skifertypene ved at den har et høyere innhold av flakmineraler (muskovitt, kloritt og biotitt). Dette fordi utgangsmaterialet opprinnelig var leire.
I Altaskiferen er mineralkornene på en måte ”skviset ut” i lengderetningen, og den opprinnelige sandsteinstrukturen er fullstendig forsvunnet.

I Oppdalskiferen er derimot mikrostrukturen mer lik den opprinnelige sandsteinen med forholdsvis runde kvarts- og feltspatkorn, slev om denne også er rekrystallisert under metamorfose. Dette forklarer blant annet hvorfor den noe mer tyktspaltende Oppdalskiferen er mer porøs og lettere lar seg knekke enn den tyntspaltende og tette Altaskiferen. Vannabsorpsjonen er omtrent dobbelt så høy for Oppdal- som Altaskiferen, uten at dette har noen betydning i forhold til frostbestandighet.
 Skifer har unike stykeegenskaper, og bøyestrekkfastheten kan være 2-3 ganger så høy som f.eks.granitt. Slitasjemotstanden er lavest for leirskifer, og kvartsskifer er den mest slitesterke.

Kilde:  SINTEF, Skifer: Dannelse, geologi og kvalitet.