Landformer og geomorfologiske prosesser

Kompetansemål i Geofag 1 (LK20)

Elevene skal kunne

• sammenligne ulike landformer og gjøre rede for hvordan de dannes og endres under påvirkning av jordsystemene og menneskelig aktivitet

(Udir, u.å.-b)

Kjerneelementer som dekkes i dette kapitlet:

• Jordsystemer i tid og rom: Landformene viser hvordan geosfæren, hydrosfæren, kryosfæren og atmosfæren virker sammen over alt fra noen timer til millioner av år.

• Modeller og modellering: Hjulströms diagram og de interaktive figurene er modeller som forenkler virkeligheten for å forklare og forutsi prosessene.

• Mennesket i jordsystemene: Vi bruker løsmassene som ressurs, og vi endrer elver, skråninger og kyst – noen ganger slik at faren for erosjon og skred øker.

(Udir, u.å.-a)

I dette kapitlet lærer du om

indre og ytre krefter, mekanisk og kjemisk forvitring, erosjon, transport og avsetning i Hjulströms diagram, elvas landformer fra kilde til munning, gamle og unge landformer i Norge, og hvordan mennesker endrer landformene.

Hva tror du?

En elv renner rolig gjennom en dal med fin leire i bunnen. Etter et kraftig regnvær øker strømfarten. Tror du det er leira, sanden eller grusen i elvebunnen som rives løs først? Tenk over svaret mens du leser – vi kommer tilbake til det i delen om Hjulströms diagram.

Hva former jordoverflaten?

Landskapet rundt oss er resultatet av to grupper krefter som virker mot hverandre. Læren om landformene og prosessene som lager dem, kaller vi geomorfologi (fra gresk geo = jord, morphe = form og logos = lære).

De indre kreftene (endogene krefter) får energien sin fra varmen i jordas indre. Platebevegelser, fjellkjededannelse, vulkanisme og bevegelser langs forkastninger løfter berggrunnen og skaper høydeforskjeller. Du kan lese mer om dette i kapitlet Platetektonikk.

De ytre kreftene (eksogene krefter) drives av sola og tyngdekraften. Forvitring bryter ned berget, og rennende vann, is, bølger, vind og tyngdekraften fører materialet bort og legger det fra seg et annet sted. De ytre kreftene arbeider altså for å jevne ut høydeforskjellene som de indre kreftene har bygd opp. Det laveste nivået en elv kan grave seg ned til, er havnivået. Det kaller vi elvas erosjonsbasis.

Forvitring – berget brytes ned der det ligger

Forvitring betyr at berget brytes ned eller omdannes der det ligger, uten at materialet blir fraktet bort. Så snart materialet settes i bevegelse av vann, is, vind eller tyngdekraft, kaller vi det erosjon. Skillet er viktig: Forvitring gjør berget klart til å bli fraktet bort, og erosjon flytter det.

Vi deler forvitringen i to typer. Ved mekanisk forvitring sprekker berget opp i mindre biter, men mineralene er de samme. Ved kjemisk forvitring reagerer mineralene med vann, oksygen og karbondioksid og blir omdannet til nye stoffer. De to typene hjelper hverandre: Når berget sprekker opp, blir overflaten større, og da får den kjemiske forvitringen flere steder å angripe.

Mekanisk forvitring

Den viktigste mekaniske forvitringen i Norge er frostsprengning. Vann utvider seg ca. 9 % når det fryser. I en tett, vannfylt sprekk kan det i teorien gi svært høyt trykk, men i naturen sprekker berget oftest fordi islinser vokser. Vann trekkes mot isen i sprekken, og isen vokser og presser sprekken videre ved temperaturer like under frysepunktet, ca. −3 til −6 °C. Derfor betyr mange fryse–tine-sykluser og tilgang på vann mer enn sterk kulde (Murton mfl., 2006; Matsuoka & Murton, 2008). Steinene som løsner, hoper seg opp som ur under bratte fjellsider.

Dypbergarter som granitt ble dannet flere kilometer nede i jordskorpa, under stort trykk. Når erosjonen fjerner berget over, utvider granitten seg litt og sprekker opp i skall parallelt med overflaten, omtrent som en løk. Det kaller vi trykkavlastning, og vi ser det blant annet i granitten ved Iddefjorden. Røtter kan også kile seg inn i sprekker og presse dem fra hverandre når de vokser. Det kaller vi rotsprengning.

Kjemisk forvitring

Regnvann tar opp karbondioksid fra lufta og jorda og blir en svak syre, karbonsyre. Når vannet renner gjennom kalkstein eller marmor, løser det opp kalken:

CaCO₃ + H₂O + CO₂ ⇌ Ca²⁺ + 2 HCO₃⁻

Over lang tid kan vannet hule ut grotter og underjordiske elveløp. Et slikt landskap kaller vi et karstlandskap. I Norge finner vi kjente kalksteinsgrotter i Nordland, for eksempel Grønligrotta og Setergrotta i Rana (Gjessing, 1978).

Feltspat er det vanligste mineralet i granitt. Ved hydrolyse reagerer feltspaten med vann og blir omdannet til leirmineraler, mens kalium og kisel følger med vannet bort. Granitten mister da sammenhengen og smuldrer opp til grus. Kvartskornene tåler forvitringen bedre og blir igjen. Mange av dem ender til slutt som sand på en strand.

Erosjon, transport og avsetning

Når forvitringen har løsnet kornene, kan rennende vann, is og vind frakte dem bort. Hvor store korn vannet kan rive løs og bære med seg, avhenger av hvor fort det renner. Kornstørrelsen i en avsetning forteller oss derfor hvor mye energi vannet hadde da kornene ble lagt igjen. Geologer deler kornene inn i leire, silt, sand, grus og stein etter størrelsen.

Hjulströms diagram

I 1935 laget den svenske geografen Filip Hjulström et diagram som viser sammenhengen mellom strømfarten i en elv og kornstørrelsen (Hjulström, 1935). Diagrammet har tre felt. I det øverste feltet rives kornene løs (erosjon). I midten holdes kornene i bevegelse (transport). I det nederste feltet synker de til bunnen (avsetning).

Kanskje skulle man vente at de minste kornene var lettest å rive løs? Det er de ikke. Sand eroderes ved lavest fart, ca. 20 cm/s. Fast, avsatt leire kan kreve like stor strømfart for å eroderes som grus. Fin silt på 0,01 mm krever ca. 60 cm/s, tre ganger så mye som sand, og den fineste leira enda mer (Hjulström, 1935; Earle, 2019). Grunnen er at leirmineralene er små, flate og elektrisk ladde, slik at kornene henger sammen. Det kaller vi kohesjon. Hvor stor strømfart som trengs, avhenger av hvor fast leira er pakket. Når leira først er revet løs, synker den derimot svært sakte, og den kan holdes svevende i vannet langt nedover elva selv om strømmen er svak. Svaret på «Hva tror du?»-spørsmålet er altså sanden.

Elva fra kilde til munning

Rennende vann er den prosessen som har formet mest av overflaten på jorda som helhet. Langs en elv endrer arbeidet seg fra fjellet til havet: Øverst graver elva seg ned, lenger ned eroderer den sideveis, og ved munningen avsetter den.

V-daler og gjel

Øverst i elveløpet er fallet stort, og elva graver seg rett nedover. Samtidig raser løsmasser og stein ned fra dalsidene og havner i elva. Resultatet er en dal med V-formet tverrsnitt, en V-dal. Graver vannet seg svært raskt ned, eller er berget så fast at dalsidene ikke raser ut, kan det bli et smalt, bratt gjel. Jutulhogget mellom Østerdalen og Tylldalen ble gravd ut på kort tid mot slutten av istiden, da den bredemte sjøen Nedre Glomsjø ble tappet og store mengder smeltevann strømmet over dalskillet (SNL, u.å.-a). Der en stein blir fanget i en virvel og slipes rundt og rundt, kan det bli boret ut en jettegryte.

Meandere og kroksjøer

Når elva kommer ned på flatere land, avtar fallet. Elva slutter å grave seg ned og begynner å erodere sideveis. I yttersvingen renner vannet fortest og graver ut en bratt elvebakke. I innersvingen renner det saktere, og sand og grus blir lagt igjen som en banke. Svingene blir derfor stadig mer buktende. Slike elvesvinger kaller vi meandere, etter elva Maiandros i Tyrkia. Under en flom kan elva bryte gjennom den smale halsen mellom to svinger. Svingen som blir liggende igjen, kaller vi en kroksjø.

Delta

Der elva renner ut i en innsjø eller i havet, synker strømfarten brått, og transportevnen faller kraftig. Kornene blir sortert etter størrelse. Grus og grov sand blir liggende på deltaflaten som topplag. Sand raser ned fronten i skrå forlag, og silt og leire legger seg lengst ute som bunnlag. Et delta med denne lagdelingen kaller vi et Gilbert-delta, etter den amerikanske geologen G. K. Gilbert.

Isen formet det meste av Norge

Det er isen som har formet mest av landskapet i Norge. Gjennom istidene grov breene ut V-daler til U-daler og fjorder, og små breer hulte ut botner mellom skarpe egger og tinder. Da isen smeltet, la den igjen morener som Raet, grusrygger og breelvdeltaer. Mange av de største grus- og sandforekomstene våre er slike breelvavsetninger. Hvordan breene beveger seg, eroderer og avsetter, og hvordan du kjenner igjen sporene etter dem, kan du lese i kapitlet Isbreer og landformer.

Gamle vidder og unge fjorder

Norge har landformer fra svært ulike tider. Viddene, som Hardangervidda og Finnmarksvidda, er store, slake flater høyt over havet. Fjordene, U-dalene og de spisse tindene er mye yngre og ble formet av breene under de siste 2,6 millioner årene (Gjessing, 1978).

Etter den klassiske modellen er viddene rester av et gammelt, lavt og nesten flatt landskap, den paleiske flaten (fra gresk palaios = gammel). Den ble formet over svært lang tid av elver og forvitring. Senere, da Norskehavet åpnet seg for ca. 55 millioner år siden og i tiden etterpå, ble landet hevet mest i vest. Elvene fikk mer fall og grov seg ned i den gamle flaten, og breene fortsatte arbeidet under istidene (Holtedahl, 1960; Gjessing, 1978).

Modellen er omstridt. Andre forskere mener at fjellene har vært høye helt siden den kaledonske fjellkjeden ble dannet, og at istidene slipte ned toppene til en jevn høyde omkring snøgrensen (Nielsen mfl., 2009; Egholm mfl., 2009). Begge modellene forklarer de flate viddene, men på helt ulike måter. Det viser at vi ikke alltid kan lese historien rett ut av landskapet.

Langs kysten fra Ryfylke til Vest-Finnmark ligger strandflaten, en lav og flat brem med tusenvis av øyer, holmer og skjær. Den går fra 60–70 m over til 30–40 m under havnivå og er stedvis nesten 50 km bred. Den regnes å være dannet gjennom de siste 5–10 millioner årene ved frostforvitring, bølgeerosjon og iserosjon (SNL, u.å.-b). Nøyaktig hvordan prosessene virket sammen, er fortsatt diskutert.

Mennesket former landskapet

Kompetansemålet sier at landformer endres under påvirkning av jordsystemene og menneskelig aktivitet. Mennesket er i dag en av de viktigste kreftene som flytter løsmasser. Vi flytter dem raskt, og ofte uten å tenke på at de naturlige prosessene fortsetter rundt inngrepene.

Elver som blir forbygd

For å verne bebyggelse og dyrka mark mot flom og erosjon har vi rettet ut og kanalisert mange elver og bygd voller og steinfyllinger langs breddene. Det kaller vi elveforbygning. En rett elv renner fortere enn en buktende elv, og kan derfor erodere mer lenger ned i vassdraget. Masseuttak og utretting av elveløp kan også sette i gang ny erosjon (NVE, u.å.-a). NVE anbefaler at mest mulig av elvas naturlige form beholdes når en elv sikres mot erosjon (NVE, u.å.-b).

Sand og grus som ressurs

Sand, grus og pukk er råstoffer vi bruker i betong, veier og bygg. I Norge bruker vi om lag 60 millioner tonn hvert år, ca. 11 tonn per person (NGU, u.å.). Mye av sanden og grusen tas ut fra breelvavsetninger og deltaer. Disse forekomstene ble dannet ved slutten av istiden og blir ikke fornyet. Når en grusrygg graves bort, forsvinner landformen for godt, og grunnvannet i forekomsten kan bli påvirket. Les mer om ressursene i kapitlet Geologiske ressurser.

Skjæringer, fyllinger og kvikkleire

Når vi bygger veier og boligfelt, sprenger vi skjæringer, legger ut fyllinger og planerer terrenget. I områder med marin leire kan slike inngrep gjøre skråningene mindre stabile. En fylling øverst i en skråning gir ekstra vekt, og graving i foten fjerner støtten. Erosjon i bekker og raviner kan også utløse kvikkleireskred. Derfor legger NVE ofte ut stein i bekkene for å hindre at vannet graver i bunnen (NVE, u.å.-a). Mer om kvikkleire står i kapitlet Skred.

Byer og kyst

I byene blir mye av bakken dekket av asfalt og tak. Regnvannet kan da ikke sige ned i jorda, men renner raskt av og samles i bekker og rør. Flomtoppene blir høyere, og bekker og grøfter kan erodere mer enn før (NOU 2015: 16). Langs kysten bygger vi moloer, steinfyllinger og murer for å beskytte havner og veier mot bølgene. Slik kystsikring hindrer erosjon der den bygges, men den kan endre hvordan bølgene flytter sand og grus, og da kan erosjonen øke et annet sted.

Viktige begreper

Geomorfologi: Læren om landformene og prosessene som danner dem.

Forvitring: Berget brytes ned eller omdannes der det ligger, uten transport.

Erosjon: Materialet rives løs og fraktes bort av vann, is, vind eller tyngdekraft.

Frostsprengning: Is i sprekker presser berget fra hverandre, særlig når islinser vokser.

Hjulströms diagram: Diagram som viser ved hvilken strømfart korn av ulik størrelse eroderes, transporteres og avsettes.

Kohesjon: Leirkorn henger sammen fordi de er små, flate og elektrisk ladde.

Meander: Buktende elvesving som eroderer i yttersvingen og avsetter i innersvingen.

Gilbert-delta: Delta med topplag, forlag og bunnlag.

Den paleiske flaten: Etter den klassiske modellen et gammelt, nesten flatt landskap som viddene er rester av.

Strandflaten: Lav, flat brem av øyer og skjær langs kysten.

Elveforbygning: Tiltak som verner mot flom og erosjon langs en elv, for eksempel voller og steinfyllinger.

Sammendrag

Test deg selv