43
5.1 Processer og materialer
Pg Sg
Kapitel 5 Øvre Kridt og Danien
Gc Ig ØT
NT
5.1 Processer og materialer De to perioder Øvre Kridt (fra 100-66 mio. år siden) og Danien (fra 66-
Da Se
62 mio. år siden) vil her blive behandlet under ét, da materialerne og de aflejrede jordlag fra de to perioder ligner hinanden ret meget. Danmark var i disse to perioder generelt dækket af et havområde, der strakte sig over store dele af Nordvesteuropa. Der blev ikke ført ret meget materiale ud i dette hav, fordi de tilgrænsende landområder var meget lavtliggende, idet hævningen af de skandinaviske bjerge endnu ikke var begyndt. De aflejringer, der dannedes på havbunden, bestod derfor hovedsageligt af kalkskaller og øvrige rester af de organismer, der levede i havet. I tiden Øvre Kridt aflejredes op til 2 km skrivekridt i det danske område. Skrivekridt består af mikroskopiske kalkplader fra nogle af havets planktonorganismer. Størrelsen på de enkelte plader er 0,001-0,01 mm. Det er disse små stykker af kalkplader, vi kender som hvidt, afsmittende støv fra tavlekridt. Et billede fra mikroskop ses på figur 5.1, der viser en kalkalge og
Foto: NEON ja, Wikimedia Commons
dens plader forstørret ca. 10.000 gange.
Perioden Øvre Kridt efterfølges af Danien, der er den ældste del af Tertiærtiden. Grænsen mellem Kridt og Tertiær er langt de fleste steder ikke umiddelbart synlig i lagserien, idet Danmark som nævnt stadigvæk generelt var dækket af hav, hvori der aflejredes kalk. Imidlertid er der et tydeligt skift i
Figur 5.1. Typisk kalkalge (kokkolit) set i scanningmikroskop. Skalaen i nederste højre hjørne er 1,0 μm lang.
44
5 • Øvre Kridt og Danien
havenes dyreliv, som gør, at geologerne skelner mellem Øvre Kridt og Danien. Mere om Kridt-Tertiær-grænsen i afsnit 5.6. På figur 5.2 ses tidsperiodernes kendetegn for så vidt angår aflejringsmiljø og jordarter.
GEOLOGISK ALDER
AFLEJRINGSMILJØ
JORDARTER – AFLEJREDE MATERIALER
Danien
Marint (indre shelf)
Vekslende kalksten – fx Kalksandskalk kalksiltsten, bryozokalk, koralkalk, slamkalk
Øvre Kridt
Figur 5.2. Naturforhold og aflejringer omfattet af tidsperioderne Øvre Kridt (fra 100-66 mio. år siden) og Danien (fra 66-62 mio. år siden). Uddrag af figur 4.3.
Marint (ydre shelf)
Skrivekridt (slamkalk)
I forhold til det ret dybe havniveau i Øvre Kridt (100-600 m) var havet i Danientiden mere lavvandet og med varierende vanddybde. Derfor aflejredes der forskellige typer af kalksten. På de dybere dele aflejredes som tidligere finkornet skrivekridt, mens der på lavere vand aflejredes mere grovkornede typer som fx bryozokalk, koralkalk og kalksandskalk. Bryozokalk og koralkalk er dannet af skeletterne fra kolonier af mosdyr og koraldyr, der levede i banker på havbunden. Kalksandskalk består af rullede kalkkorn, der blev nedbrudt fra højtliggende kalkgrunde og herefter transporteret af havstrømme før den endelige aflejring. Internt i kalken findes varierende mængder af mineralet flint, der er dannet som kemiske udfældninger fra porevandet, efter at kalken er aflejret. Flinten kan ligge som knolde og i lag, eller den kan være finfordelt i kalken. Ud over flint kan der i kalken også forekomme klumper eller små nåle af mineralet pyrit.
5.2 Kendetegn ved periodens aflejringer Da både kridt og kalksten består af calciumkarbonat, CaCO3, vil det altid bruse kraftig ved tilsætning af fortyndet saltsyre. Det kan ikke altid umiddelbart afgøres, om en given prøve af kalksten skal henføres til Øvre Kridt eller til Danien. Ud over at anvende undergrundskortet omtalt i kapitel 4 kan nedenstående simple kendetegn på figur 5.3 anvendes til at skelne mellem kalk fra de to tidsperioder.
Figur 5.3. Typiske forskelle på kalk fra Øvre Kridt og fra Danien.
KALK FRA ØVRE KRIDT
KALK FRA DANIEN
Ensartet udseende
Varierende, uensartet udseende
Kun én type (skrivekridt)
Mange forskellige kalkstenstyper
Hvid farve
Grå til hvid farve
Flint er typisk sort
Flint er typisk grå
Altid finkornet
Kan være sandet og grovkornet
Generelt svagt hærdnet til blød
Typisk hærdnet, hård kalksten
45
5.2 Kendetegn ved periodens aflejringer
Kalksten fra Danien er typisk mere hærdnede og hårdere end skrivekridt. Der ses ofte fossilrester i kalksten fra Danien. Det kan fx være flintudfældninger af søpindsvin og skaller fra blæksprutter, der var omsluttet af kalken – sidstnævnte kaldes også vættelys. Eksempler på søpindsvin og vættelys er vist på figur 5.4.
0– 1– 2– 3– 4– 5– cm
Nedenfor er anført de kalkstensvarianter, man normalt skelner imellem inden for dansk landområde (i kalken ude i Nordsøen kan det være anderledes): •• Bryozokalk består af små stængler i netværk. Hulrummene mellem stænglerne er typisk udfyldt med finkornet kalkslam. •• Skrivekridt fra Øvre Kridt er meget finkornet, blød og afsmittende, og farven er hvid eller lys grå. Flint i skrivekridt er typisk sort og skarpt afgrænset. •• Koralkalk består af større stængler i netværk, typisk med mellemmasse af kalkslam. Kalkens udseende varierer stærkt på grund af forskellige grader af opløsning. •• Kalksandskalk består af nedbrudte kalkkorn og skeletrester, der er mere eller mindre grovkornede og typisk sammenkittede af opløst og genudfældet kalk. •• Slamkalk er finkornet kalksten, der kan være lidt grovere end skrivekridtet og typisk mere hærdnet. Kalken findes ofte sammen med store mængder flint, der kan være finfordelt i kalken eller være i form af knoldede lag. •• Københavnerkalk er en siltet og sandet slamkalk med 20-30 % kalksand og 40-60 % kalkslam. Desuden har Københavnerkalk et lille indhold af ler. Flintindholdet er relativt stort og kan lokalt udgøre op til 25 % af kalkstenen. Ren flint findes også i lag med en tykkelse op til 0,5 m.
Figur 5.4. Søpindsvin og vættelys er meget almindelige forsteninger i kalk. Ofte ses de i smeltevandssand og grus, idet de er eroderet ud af kalkstenen og transporteret sammen med det øvrige sten- og grusmateriale.
46
5 • Øvre Kridt og Danien
Varianter af Københavnerkalken er saltholmskalk, klangkalk og blegekridt. I forbindelse med de anlægsarbejder, der i 1990’erne fandt sted til metroen og til Øresundsforbindelsen, blev Københavnerkalken opdelt i Nedre, Mellem og Øvre Københavnerkalk, ref. /5.1/.
5.3 Nuværende udbredelse og lokaliteter Kalksten fra Øvre Kridt findes i dag under hele Danmark bortset fra Bornholm og Skagen. Kalksten fra Danien findes derimod kun under en del af Danmark – det findes fx ikke i den nordligste del af Jylland eller på Lolland-Falster. Dybden til kalk varierer en del. Nogle steder ligger kalken helt oppe ved overfladen, og andre steder er der over 1000 m ned til den. Et godt overblik over niveauerne fås ved at se på kortet “Kalkoverfladens struktur”, der viser farvelagte niveaukurver for kalkens overflade. Kortet er et landsdækkende oversigtskort i målestok 1:500.000 – et formindsket udsnit er vist på figur 5.5. “Kalken” omfatter her både kridt fra perioden Øvre Kridt samt de forskellige kalksten fra perioden Danien.
+50 m 0m −50 m −100 m −200 m −300 m −400 m −500 m −600 m
Figur 4.5. Udsnit af kortet “Kalkoverfladens struktur”. Mørkeblå indikerer, at kalken ligger relativt højt. Bemærk saltstrukturerne i Midtjylland, der ses som blå “øer”. Originalkortet er trykt i målestok 1:500.000. Ref. /4.2/.
−800 m
−1000 m
−1200 m
Kalkens dybdeforhold i hele Nordsøområdet (inklusive det danske landområde) er i 2007 beskrevet og publiceret af GEUS i ref. /5.3/. Publikationen er tilgængelig på internettet og rummer bl.a. et oversigtskort, der viser dybden til kalkens overflade, samt et kort, der viser den samlede lagtykkelse af de forskellige kalklag. Kystklinter med kalk kan ses flere steder i det nordvestlige Danmark og på øerne. Således viser Bulbjerg Klint ved Vesterhavet samt Karlby og Sangstrup Klinter nord for Grenå alle bryozokalk fra Danien. Klinterne og de øvrige områder med højtliggende kalk kan ses på figur 5.6.
47
5.3 Nuværende udbredelse og lokaliteter
Tidligere stod der ud for Bulbjerg en høj kalkklippe ca. 100 m ude i vandet. Den hed Skarreklit og bestod af bryozokalk, der på grund af ekstra stor hårdhed havde undgået at blive nedbrudt af havet. I 1978 var Skarreklit undermineret så meget, at den styrtede i havet, og i dag kan man ikke længere se, hvor den har været. Møns Klint består af skrivekridt, der ligger forstyrret og opskudt i 2030 store flager med moræneler og smeltevandssand ind imellem. Stevns Klint på Østsjælland viser både skrivekridt og bryozokalk, og her ligger lagene næsten vandrette og relativt uforstyrrede.
Figur 5.6. Områder, hvor kalkundergrunden når tæt op til terræn. Kortet er sammenstillet ud fra “Jordartskort 1:200.000” samt “Prækvartær højdeforhold 1:250.000» fra ref. /4.7/.
48
5 • Øvre Kridt og Danien
5.4 Geotekniske forhold Generelt er kalk god at fundere på. Hvis der er tale om skrivekridt, kan denne dog være blød og noget sætningsgivende. Således kan skrivekridtet lokalt være delvist opløst af gennemsivende vand, så det nærmest får en konsistens som tandpasta. Dette er blandt andet konstateret ved bygningen af Farøbroen, der blev indviet i 1985 og forbinder Sjælland og Lolland-Falster. I områder, hvor overfladen af kridt eller kalksten ligger tæt på terræn, ses ofte lavninger og huller, opstået ved at nedsivende vand efterhånden har opløst dele af kalken. De aflange huller, der på denne måde kan dannes, omtales nogle gange som “skorstene”, idet hullerne ofte senere er udfyldt med andre, løst aflejrede materialer, som fx muld. Tilnavnet kommer deraf, idet den sorte muld i den hvide kalk ligner en aftegning af en skorsten. Opløsningshullerne kan være adskillige meter i diameter, og de bliver langsomt større og større, fordi der til stadighed siver nyt, svagt surt, regnvand ned ovenfra. Dette kan resultere i sammenstyrtninger, også kaldet jordfaldshuller. I udlandets kalkbjerge kendes tilsvarende opløsningsfænomener i form af drypstenshuler og karstlandskaber. Fænomenerne kan også ses indirekte, når der bores i områder med højtliggende kalk. Her kan man eksempevis pludselig se en halv meter sand under adskillige meter kalk, hvilket viser, at der er skyllet sand ned i en “hulrumsgang”. Opløsningsfænomenerne og sprækker i kalken betyder, at kalk kan have en meget høj hydraulisk ledningsevne – dvs. grundvandsboringer i kalk kan være meget ydedygtige. Omvendt kan det være problemfyldt ved et anlægsarbejde at etablere en grundvandssænkning i områder med højtliggende kalk, da vandet hurtigt strømmer til, hvis der graves ned i disse lag. Kalk kan dog også forekomme med ringe hydraulisk ledningsevne, hvis den ikke er opsrækket eller præget af opløsningshulrum. Dette ses især i de mere dybtliggende lag af kalken. Generelt er kalkundergrunden anvendelig til indvinding af varme. Den gennemsnitlige varmeledningsevne er af GEUS anslået til 1,62 W/(m · K), ref. /1.6/. Hvis kalken samtidig er af en type med stor hydraulisk ledningsevne, er det meget gunstigt for varmeindvindingen. Det samme er ikke tilfældet for varmelagring, idet varmen hurtigt strømmer bort. Ved store anlæg med mange boringer kan der dog være mulighed for at udnytte den bortstrømmende varme i indvindingsboringer nedstrøms de boringer, hvor varmen injekseres.
5.5 Råstoffer fra perioden Kalk og skrivekridt har i Danmark været gravet til bygningsformål siden middelalderen. Der er således mange åbne kalkgrave inden for de områder, hvor kalkoverfladen ligger tæt på terræn. Både lukkede og åbne minegange kendes også fra Mønsted og Daubjerg kalkgruber i Midtjylland. Kalken lig-
5.6 Grænsen mellem Kridt og Tertiær
ger lokalt højt her på grund af saltstrukturer, der har løftet de ældre lag op i yngre lag (jf. afsnit 4.5). På grund af den meget stabile temperatur på 8 °C og den høje relative luftfugtighed (ca. 95 %) benyttes nogle af minegangene i dag til lagring af ost og andre fødevarer. I dag anvendes kalk og kridt især inden for cementindustrien og til jordforbedring. Indvindingen sker fx i Aalborg, hvor Aalborg Portland i Rørdal har en stor grav ned i skrivekridt. Her graves der 38 m under grundvandspejlet, hvorved der efterhånden udgraves en stor kunstig sø. På Sjælland har Faxe Kalkbrud en stor indvinding. Her graves kalken bl.a. i en stor tidligere koralbanke. Kalken anvendes også til meget andet end cement og jordforbedring – fx afsvovling af røggas (med gips som biprodukt), til foderkalk i landbruget, som fyldmasse i asfalt, gummi og papir og til fremstilling af kulsyre. Flinten, der findes sammen med kalk som knolde og underordnede lag, har tidligere været et meget vigtigt råstof. I stenalderen blev der således fremstillet i titusindvis af redskaber af dette materiale, og rå flintblokke var dengang en vigtig eksportvare til fx det øvrige Skandinavien, der ikke havde dette råstof i undergrunden.
5.6 Grænsen mellem Kridt og Tertiær På grænsen mellem perioderne Kridt og Tertiær kan der iagttages en uddøen af en række dyregrupper – heriblandt dinosaurerne. Man regner med, at mere end halvdelen af de arter, der fandtes i Øvre Kridt, ikke længere findes i Danien tid, der indleder den Tertiære periode (se evt. figur 4.1). I det danske område er overgangen mellem Kridt og Tertiær markeret ved tilstedeværelsen af et ca. 10 cm tykt mergellag (kalkholdig ler), der adskiller sig klart fra jordarterne både under og over laget. Ved Stevns Klint kaldes merglen “fiskeler” på grund af spredte fund af små hajtænder, fiskeskæl og fiskeknogler. Bunden af dette ler regnes som værende grænsen mellem Kridt og Tertiær. Andre steder på jorden ses en lignende udvikling, hvor grænselaget adskiller sig tydeligt fra naboaflejringerne, og som noget specielt er dette grænselag kraftig beriget med det sjældne grundstof iridium. Der er gennem tidernes løb fremsat flere teorier, som forsøger at forklare, hvorfor så mange dyregrupper forsvandt. I dag er det generelt accepteret, at jorden blev udsat for et asteroidenedslag som årsag til massedøden ved Kridt-Tertiær-grænsen, ref. /5.4/. Der er rimelig enighed om, at asteroidenedslaget har affødt, at partikler og gasser har forurenet både havet og landjorden og formodentlig også dæmpet sollyset gennem længere tid. Teorien kan også forklare den førnævnte forekomst af iridium, idet asteroider og materialer fra rummet ofte har et højt indhold heraf. Kridt-Tertiær-grænsen er beskrevet fra mere end 500 lokaliteter i verden, men Stevns Klint i Danmark er den lokalitet, hvor grænsen er bedst blottet og mest tilgængelig. Derfor blev Stevns Klint i 2014 optaget på
49
50
5 • Øvre Kridt og Danien
UNESCO’s verdensarvsliste – som lokalitet nr. 1007, der har fået betegnelsen “verdensarv”, ref. /5.4/. Figur 5.7 viser en geologisk profil af Stevns Klint samt den tydelige fremtoning af lagene med “fiskeler”.
Tertiær Kalksten
Bleg grå merglet skrivekridt
Lamineret sort ler Rødt – Jernfarvet ler
Kridt–Tertiær-grænsen Kridt Skrivekridt
Kvartære aflejringer
Grænselag af “fiskeler”
Skrivekridt fra Kridt
Kystlinje
5 cm
Figur 5.7. Illustration af Stevns Klint i geologisk profil (tv.) samt “fiskeleret”, der tydeligt er inddelt i tre tynde lag (th.).
Foto: GEUS 2012, Jakob Lautrup
Kalksten fra Tertiær
Øvespørgsmål til kapitel 5
Øvespørgsmål til kapitel 5
1.
Er der skrivekridt under hele Danmark?
2.
Hvordan ser slamkalk ud? Hvilke kendetegn har det?
3.
Hvordan ser Københavnerkalk ud? Hvilke kendetegn har det?
4.
Hvordan er flinten i kalk dannet?
5.
Danmark var i tiden Øvre Kridt en del af et stort havområde, der mod nordøst grænsede op til det Fennoskandiske landområde, der bl.a. omfattede nutidens Norge og Sverige. Hvordan var dette landområdes højdeforhold (sammenlignet med nutidens Norge og Sverige)?
6.
Hvordan kan man ved en prøvebeskrivelse normalt kende forskel på, om en given kalkprøve er fra Øvre Kridt eller Danien?
7.
I områder, hvor kalkundergrunden ligger tæt på terræn, kan der dannes jordfaldshuller og skorstene. Hvad er disse fænomener, og hvordan er de dannet?
8.
Almindelig dansk moræneler fra istiden indeholder mange forskellige komponenter. Hvilke af disse komponenter har deres oprindelse i aflejringer fra Øvre Kridt og Danien?
9.
Hvordan ser kalksandskalk ud? Hvilke partikler er den opbygget af?
10.
I det hvide skrivekridt kan der af og til i kalkgrave og klinter ses partier af rust. Hvordan kan dette forklares? Hvilken komponent i kridtet kan forvitre til rust?
1 1.
Hvorfor ligger kalken tæt på terræn nogle steder?
12.
Hvordan kan man normalt se på en flintesten, om den er fra tiden Øvre Kridt eller fra Danien?
51