Kvartærgeologi ud for Sisimiut

Foreløbige undersøgelser af shelfen ved Sisimiut i det centrale Vestgrønland viser, at den er opbygget af mængder af skråtstillede enkeltlag, som er skyllet ud fra fastlandet. Det ser ud til, at dette ½ km tykke lagkompleks har udvidet shelfen mod vest med mindst 35 km. Noget tyder på, at skrålagene er dannet i den periode, hvor istider afløstes af mellemistider. Derfor forventes det, at den indre struktur i lagkomplekset rummer nøglen til belysning af istidernes og mellemistidernes vekslen i Vestgrønland.

Med seismiske målinger vil vi forsøge at opnå billeder af  lagstrukturerne, så de havniveausvingninger, som er forbundet med istider og mellemistider, kan kortlægges. Derved håber vi at kunne anslå antallet af istider og mellemistider, der har givet ophav til lagene.

Ved hjælp af en serie korte boringer ned i overkanten af skrålagene forventer vi at kunne sammenstykke en lang geologisk historie for området. I boreprøverne undersøges sedimenterne og indholdet af mikroskopiske fossiler (såkaldte foraminiferer) analyseres. Mængden og artsfordelingen kan fortælle om de skiftende miljøforhold tilbage i tiden. Den  isotopiske sammensætning af kalkskallerne kan dertil anvendes som en slags termometer. Forskellige dateringsmetoder skal bidrage til den tidsmæssige indplacering af de forskellige afsnit.

Nogle af de spørgsmål, som vi ønsker at besvare med boringerne, er: Hvornår forekom de første kuldeperioder med isfremrykninger henover shelfen? Hvordan var de klimatiske forhold under istiderne? Hvordan var strømforholdene og dyrelivet i havet i de varme perioder, når isens trak sig tilbage til kysten? Hvis nogle af de varme mellemistider har været varmere end i vores varmetid, kan de måske give et billede af fremtidens miljø i området under varmere forhold.

Fig. 1. Bathymetrisk kort over shelfen ud for Sisimiut. De fede linier viser beliggenheden af seismiske profiler, som blev opmålt i 2003 som led i kurset Arktisk Teknologi afholdt af Center for Arktisk Teknologi, DTU.

Seismiske undersøgelser med høj opløselighed
- en foreløbig geologisk model for yngre Kænozoicum

I sommeren 2003 blev der, som led i feltkursus arrangeret af Center for Arktisk Teknologi (ARTEK), DTU,  foretaget opmålinger af seismiske profiler i fjordene syd for Sisimiut og på shelfen ud for Sisimiut (Holsteinsborg). Bathymetriske kort over området viser, at shelfens bredde lokalt er forøget med 20-25 km ud for Holsteinsborg Dyb, som forløber på tværs af shelfen, og hvis dybde er aftagende i retning  ud mod shelfkanten (fig. 1).
Tilsvarende konfigurationer er velkendte feks. ved Norske Rende (Sejrup et al., 1996) og ved Gyldenløves Trug, Østgrønland (Lykke-Andersen, 1998). Ud fra disse morfologiske analoger antoges det, at Holsteinsborg Dyb i Kvartæret og måske tidligere har fungeret som transportkorridor for erosionmaterialer fra fastlandet, og at udbulingen på shelfen er udtryk for en forhøjet tilførsel af sedimenter gennem Holsteinsborg Dyb.
Formålet med de seismiske opmålinger var (jfr. fig. 1), for det første at bidrage til belysning af  tektoniske, erosions-  og aflejringsmæsssige forhold  i  Holsteinsborg Dyb, og for det andet at tilvejebringe et detaljeret indblik i den interne opbygning af shelfen ud for Holsteinsborg Dyb.

De seismiske målinger blev gennemført med et ret simpelt udstyr, med hvilket der kunne opnås indtrængningsdybder under havbunden på 100-200 m.  I fig. 2 ses et eksempel på  seismiske data opsamlet hen over shelfkanten  (for lokalisering  se fig. 1).  På grundlag af alle seismiske profiler blev der forsøgsvis opstillet en  geologisk model (fig. 3) for den sedimentære opbygning af shelfen og fjordene inden for. Som følge af den relativt ringe indtrængningsdybde og det forholdsvis dårlige signal-støjforhold i de seismiske (enkeltkanals)-data er modellen af foreløbig karakter, og som følge af mangel på tilknytning til boredata er modellen uden stratigrafisk kontrol.

Fig. 2. Seismisk profil fra 2003 optaget i en linie vinkelret på shelfkanten (for lokalisering se fig. 1). Den yderste del af shelfen opbygges af et prograderene lagkompleks, som trunkeres ved havbunden. Profilet er overhøjet ca 7 x. De virkelige hældninger af de prograderende enheder er 4-5°.

Vestgrønlands kvartærgeologi

I det nordlige og centrale Vestgrønlend har der vist sig at være mange forekomster, som repræsenterer adskillige glacial/interglacial cykler (Funder, 1989). Bennike et al. (1994) beskrev således fem 5 marine intervaller i tillæg til Holocæn i det centrale Vestgrønland, nogle med karakteristiske foraminiferfaunaer, der kunne bidrage til miljøtolkningen. Den ældste af disse er på grundlag af fauna og aminosyreforhold placeret i tidlig Pleistocæn. De øvrige i Mellem og Øvre Pleistocæn. Kelly (1985) beskrev 4-6 marine events i Vestgrønland, mens Kelly et al. (1999) fandt 3 marine events i Nordvestgrønland.

Undersøgelser af Kvartæret i Vestgrønland er hovedsagelig foregået på land, og er ofte koncentreret om hævede marine sedimenter fra Holocæn. Der eksisterer kun ganske få undersøgelser af marine kerner fra shelfområderne, hovedsagelig fra den yngre del af Holocæn, f.eks. marine aflejringer fra shelfen i Sydvestgrønland (bl.a. Lassen et al., 2004). Tidlig Holocæn palaeoceanografi er netop beskrevet fra Diskobugten (Lloyd et al., 2005), og der er en stigende interesse for studier af sidste glaciale maximum i området. For indlandsisens maximale udbredelse på shelfen ved Sisimiut er der at dømme efter de meget varierende angivelser i litteraturen tilsyneladende ingen konsensus.

I en sammenstilling af Kvartærgeologien i Vestgrønland beskriver Kelly (1985) Weichsel isens tilbagesmeltning i Sisimuit området i løbet af Yngre Dryas, med et nyt isfremstød (Disko Stadiet) i slutningen af Præboreal tid (9000 14C yr BP). Den første indflydelse af Atlantisk vand fra Vestgrønlandsstrømmen markeres af indvandringen af Mytilys edulis (blåmusling) langs hele vestkysten. Dette er dateret til at være foregået omkring 9200 14C BP (10,200 cal.yr BP; Funder, 1990; Bennike, 2004).

Kendskabet til deglaciationen og den tidlig Holocæne palæoceanografi i Vestgrønland er meget sporadisk. Bassinet længst ude på shelfen (jfr. fig.1) er et potentielt område for at finde en komplet deglaciationsserie samt en Holocæn lagserie. Boringer herfra anses således for at kunne bidrage til en bedre forståelse af de oceanografiske forhold i området gennem denne periode. En bedre palæoceanografisk baggrundsviden for området vest for det centrale Grønland vil være af stor betydning for igangværende undersøgelser af boringer mellem Thule og Ellesmere Island, hvor marine sedimenter fra de sidste ca. 12,000 cal. år (fra øvre del af Yngre Dryas til i dag) er repræsenteret.

På fig. 4 er der skitseret et net af profiler, som ønskes opmålt med Galathea-3. De med sort markerede profiler skal tjene til analyse af det prograderende system. De med gult markerede profiler, som dækker  Holsteinsborg Dyb, har flere formål. Det første er at belyse udformningen af den kanal, som forventes at have fungeret som hovedtransportvejen for sedimenterne i det prograderende system. Det andet er at lokalisere småbassiner med Holocæne og Senglaciale aflejringer og det tredje er at forsøge at finde steder, hvor erosionen skærer ned i den inderste del af det prograderende system. De to sidstnævnte formål er af betydning for mulighederne for at kunne opnå borekerner hhv. i intakte Holocæne lagserier og i de ældste dele af det prograderende system.   
I fig. 4 er linielængden af de seismiske profiler i det vifteformede net yderst på shelfen er ca. 650 km og i Holstensborg Dyb ca. 300 km

.

Optagning af sedimentkerner

De seismiske profiler fra 2003 viser, at det prograderende lagkompleks i de yderste 2-3 km af shelfen er afskåret ved havbunden  (fig. 2). At dømme efter de foreliggende  data kan det forventes, at de forskellige lag i det prograderende lagkompleks vil kunne nås med feks. piston-corer på denne strækning.  Det kan derfor forventes, at det vil være muligt, ved "vandret sampling" at opnå  kerner gennem en lagserie med en skønnet stratigrafisk tykkelse på 500 m eller mere. Idet vi antager, at den blottede, prograderende lagserie kan være en sammenhængende lagserie fra den yngre del af Kvartæret, er der en mulighed for her at opnå materiale, som vil kunne bidrage til et mere sammenhængende billede af  det geologiske udviklingsforløb i den del af Kvartæret. Herunder også mulighed for vurdering af sedimentationshastigheden. Med henblik på at få kerner som foruden en Holocæn lagserie også vil kunne omfatte  en lagserie til belysning af det seneste deglaciationsforløb  ønskes kernetagnings-programmet suppleret med lokaliteter i udvalgte bassiner indenfor Holsteinsborg Dyb ( jfr. fig. 4). I tilfælde af, at Holsteinsborg Dyb i den ydre dybe del viser sig at skære ned i det prograderende kompleks, vil sådanne erosionsvinduer blive udnyttet til at skaffe prøvemateriale  mhp. datering af de ældste dele af  det prograderende kompleks. Udvælgelsen af stederne til kernetagning vil ske på grundlag af de seismiske profiler beskrevet oven for. For at være helt sikker på, at  lagstrukturen inden for de øverste 6-12 m er som ønsket til kernetagning vil det være ønskværdigt at supplere med opmåling af korte profiler med et højfrekvent seismiske udstyr, som har en detaljeringsgrad bedre end 1 m (feks. med Chirp eller Xstar udstyr).