En sedimentologisk analys av Timmersdalaryggen i Västergötland, Sverige

Transkript

1

2 UNIVERSITY OF GOTHENBURG Department of Earth Sciences Geovetarcentrum/Earth Science Centre En sedimentologisk analys av Timmersdalaryggen i Västergötland, Sverige Emma Pizarro Rajala ISSN B706 Bachelor of Science thesis Göteborg 2012 Mailing address Address Telephone Telefax Geovetarcentrum Geovetarcentrum Geovetarcentrum Göteborg University S Göteborg Guldhedsgatan 5A S Göteborg SWEDEN

3 Abstract The object of this thesis has been to make an analysis of the sediment in Timmersdala ridge. The sediment was deposited BP by the outburst flood of the second drainage of the Baltic Ice Lake. By examining the sedimentological aspects of the Timmersdala ridge, such as grain size, provenance, shape and fabric, has yielded some information to make an first estimation of the depositional history of the drainage area. The results indicate that the sediments found in Timmersdala ridge where deposited in two sequences, the sediment in the ridge and the draping by the boulders on top of the ridge. Depending if there was dead ice present in the Lången swale the sediment in the ridge could have been deposited sub glacially in a tunnel or in a crevasse. If there instead wasn t any deadice present then the sediment was deposited as pro glacially in a fan shape. The draping boulders on top of the ridge indicate two possible depositional models. The boulders where either deposited as erratics or by an outburst flood placing them in the flow direction. A hypothesis that could explain why the boulders have the same fabric as the general direction of the ridge is if the main sediment and the boulders, that where deposited as erratics, where shoved by a re advancing glacier into a ridge. This hypothesis works independently if there was dead ice present or not during the deposit of the sediment. Keywords: Baltic Ice Lake, glacial lake outburst sediment, Timmersdala. 2

4 Sammanfattning Syftet med detta examensarbete har varit att göra en sedimentologisk analys av tappningssediment i Timmersdala, Västergötland. Arbetet har omfattat kornstorleksanalys, bestämning av provenance, formanalys samt strukturmätningar. Med detta material som underlag har möjliga avsättningsmodeller tagits fram som ska avspegla de sedimentologiska karaktären från tappningsförloppet. Resultaten har visat att sedimentet i Timmersdala består av två avsättnings ursprung, sedimentet i ryggen och blocken på ryggen. Sedimentet i ryggen kan ha uppkommit på olika sätt. Beroende på om det fanns dödis närvarande i Långensänkan vid tappningen kan avsättningen ha skett i en tunnel under isen eller i en spricka genom isen. Om det istället inte fanns dödis närvarande har materialet troligtvis avsatts som ett fan framför isen. Blocken på ryggens yta har antingen lämnats där som flyttblock taget från norr om ryggen alternativt att de har avsatts i dess nuvarande orientering av en tappningsström. En annan hypotes är att sedimentet tillsammans med flyttblocken trycktes upp till en rygg av en framryckande is och lämnade de i samma orientering, denna modell fungerar oberoende av om det fanns dödis närvarande eller inte vid avsättningen av sedimentet. 3

5 Innehållsförteckning Abstract... 2 Sammanfattning Inledning Syfte Bakgrund Deglaciationen och Baltiska issjöns utveckling Geomorfologin kring Billingens nordspets Regional geologin Timmersdala Metod Kornstorleksdistribution Torrsiktning Hydrometeranalys Komposition Formanalys Sedimentära strukturer Blockorientering på ryggen Resultat Kornstorleksdistribution Komposition Kompositionen av den största kornstorleken i tvärsnittet Formanalys Sedimentära strukturer Blockorienteringen på ryggen Diskussion Slutsats Tack till Referenser

6 1. Inledning 1.1 Syfte Syftet med detta arbete har varit att närmare undersöka och analysera det nya tvärsnitt av Timmersdalaryggen som grävdes fram vid bygget (2008) av den nya väg som går till Götene från Timmersdala. Sedimentets karaktär har bestämts med hänsyn till följande egenskaper; kornstorlek, provenance, form och sedimentära strukturer. Resultaten ska användas som underlag vid beskrivningen av tappningsförloppet i samband med dräneringen av Baltiska issjön. 1.2 Bakgrund Det är idag accepterat att Billingens nordspets var huvudcentrum för tappningen av den Baltiska issjön, men inga övertygande otvetydiga avsättningar har återfunnits trots händelsens storlek. Väst om Billingens nordligaste spets, 21 kilometer nordväst om Skövde, ligger tätorten Timmersdala (figur 1) med den kallade Timmersdalaryggen. Under 20 och 30 talet karterades området av Sveriges Geologiska Undersökningar vilket resulterade i olika händelsebeskrivningar på grund av de svårtolkade avsättningarna. Enligt Simon Johansson (1926) är området ett resultat av en katastrofal dränering av Baltiska issjön som medfört att Timmersdalaryggen är helt uppbyggd av tappningssediment bestående av grövre block. Gösta Lundqvist (1931) tyckte istället att dräneringren inte kunde ha varit av sådan stor magnitud och istället bestod av en tidigare moränformation som endast blivit draperad med grovmaterial från tappningen. Efter de första karteringarna på 20 och 30 talet har det hittats nya avsättningar som gett en klarare bild om händelsen. I samband med bygget av en ny väg till Götene från Timmersdala 2008, medförde att ett nytt tvärsnitt av ryggen grävdes och det är sedimentologiska undersökningar av den som projektarbetet har gått ut på. Figur 1 Översiktsbild Timmersdala, Sverige. 5

7 1.3 Deglaciationen och Baltiska issjöns utveckling Under senaste istiden Weischel täcktes norra Europa av ett istäcke kallat det Skandinaviska istäcket. Efter isavsmältningen skedde isostatisk landhöjning som framkallade en torrläggning av Öresundströskeln (Fredén & Wastenson, 1998, 2.a utg.). Den torrlagda tröskeln tvingade ca år sedan (ålder enligt C 14 dateringar) den Baltiska issjön att höja sig över den dåvarande havsnivån. Den första gradvisa uppdämningen av Baltiska issjön slutade vid ca år sen (enligt C 14 datering) när issjön sänktes med 5 10 meter vid en dränering mot världshavet (Björck, 1995). Till följd av en plötslig klimatförändring skedde en ny framryckning av istäcket över södra Sverige och inledde den Yngre Dryas tiden. Baltiska issjön dämdes åter upp igen, vid ca år sen började en ny reträtt av istäcket och ca 200 år senare kunde isen inte längre hålla tillbaka Baltiska issjöns väldiga vattenmassor. Dess yta sänktes från 150 m.ö.h. till 125 m.ö.h. i en sista dränering (Björck, 1995). Studier av nya hög upplösliga 3D rekontruktioner av Östersjösänkans vattennivåer har gett noggrann area och volym uträkningar som visat att den Baltiska issjön var historiskt en av de större isdämda sjöarna. När isfronten retirerade förbi Billingens nordspets, dränerades den Baltiska issjön igen som resulterade i en 25 meter vattennivåsänkning till följd av ett utsläpp av 7800 km 3 sötvatten, detta medförde en 18 % areal minskning (Alm, Andrén, Björck, Jakobsson, Lindeberg, & Svensson, 2007). Efter bio, lito och kronostratigrafisk data av Björck och Digerfeldt (1984) presenterade de en ny deglaciation och dräneringshypotes för Billingeområdet som öppnade upp en ny diskussion om händelseförloppet. Innan detta hade man funnit några avsättningar efter erosion och deposition vid Billingens nordspets men dessa hade inte tolkats som rester av en tappning. De bevisen som fanns för en stor dränering blev i stort sett förbisedda av Lundqvist (1931). Men ett bevis som finns kvar än idag är det 5 8 km långa blockfält väster om Billingen vid Klyftamon (Lundqvist, 1931). Trots många tydliga tecken av en slutlig sänkning av Baltiska issjön var det inte förrän Strömberg (1992) hittade öppna genomskärningar i blockfältet vid Klyftamon som det blev allmänt accepterat med en storskalig dränering via Billingens nordspets (Björck, 1995). Enligt Strömberg (1992) var de omfattande och välsorterade blockfälten vid Klyftamon ett av de tydligaste spåren efter en tappning men eftersom man inte vet hur iskanten var lokaliserad vid Billingen under tidpunkten av dräneringen är det svårt att återberätta händelsen exakt. På Billingens nordspets utgörs spåren av erosion huvudsakligen av den ner eroderade kambriska sandstensterrassen vid Stolan och gnejs urberggrunden nordöster. Bristen på tydliga avsättningar utanför erosionsområdet vid nordspetsen har varit mycket omdiskuterat (Strömberg, 1992). En trolig avsättningsplats är Timmersdalaryggen, men frågan är om ryggen avsattes av dräneringen (Johansson, 1926) eller som en ändmorän (Lundqvist, 1931). 6

8 1.4 Geomorfologin kring Billingens nordspets Billingen är en del av de Västgötska Platåbergen som består av kambro siluriska sedimentbergarter. Från urbergsgrunden är Billingen uppbyggt av terrasser från den kambrosiluriska lagerföljden. Vid Billingens nordspets är sandsten exponerat bortsett från det vittringslager som tillkommit på dess yta. Nordändan av berget verkar vara linjerakt avskuret i nordvästlig riktning och norr om spetsen utgörs urberggrunden av granit och gnejs (Johansson, 1926). Nordöster om Billigen ligger ett system av moränryggar (figur 2) som plötsligt upphör en bit ifrån spetsen, söder om den sydligaste moränryggen är gnejsberggrunden ovanligt blottad, med hällar som saknar spår av isräfflor eller någon annan form av glacialerosion (Johansson, 1926). I figur 2 syns en hög blockfrekvens av isälvssediment i anslutning till nordspetsen vilket enligt Johansson (1926) är rester av ett blockdelta som uppkommit vid tappningsmynningen. I figur 2 nordligaste del syns Låstadsåsen, vilket är en rullstensås och går drygt 4 km som en sammanhängande långsträckt höjd. När den närmar sig Billigens nordspets upphör den helt och enligt Johansson (1926) tog tappningsströmmen troligtvis med sig ett parti av Låstadsåsen. Tappningsströmmen eroderade även bort en massa sediment ända upp till den sydligaste moränryggen samt delar av berget och skapade Billingens spetsformade nordsluttning. Den generella isrörelse riktningen under denna period var nord sydlig. Figur 2 Översiktlig bild över Billingen med olika avsättningar, omarbetad från SGUs jordartskarta. 7

9 1.4.1 Regional geologin Geologin i regionen består av i dagen gående kristallina urberg som tillhör det sydvästra Sveriges järngnejsformation samt de kambro siluriska avlagringar som är erosionsrester av ett ursprungligen sammanhängande sedimenttäcke som täckte stora delar av Sverige och Östersjön (Lundqvist, Högblom, & Westergård, 1931). Under proterozoikum låg de Västgötska slätter över havsytan och utsattes för vittring och erosion som resulterade i bildandet av det subkambriska peneplanet. Över denna skedde en transgression vid början av kambrium som inledde en period av sedimentation ända in till silurisk tid. Mellan urberget och de kambriska avlagringarna finner man på många platser i Västergötland ett konglomerat som saknas helt i stratigrafin på Billingen (figur 3) (Lundqvist, Lundqvist, & Lindström, 2000). De undre kambriska sandstenarna består av en välsorterad, finkornig kvartssand som ingår i File Haidar formationen, dessa sandstenar kan ha inslag av silt och lerstenar. Den undre delen av de följande sandstenarna kallas för Mickwitziasandsten och den övre delen för Lingulidsandsten (figur 4), båda är döpta efter sällsynta fotfatskaliga armfotingar. Det mellankambriska lagret innehåller mer faunarester, till följd av en global havsnivåsänkning, och karakteriseras av trilobit släktena Paradoxides. Detta lager kallas därför för Paradoxideserien, den består mestadels av alunskiffer med orsten (Lundqvist, Lundqvist, & Lindström, 2000). Även övre kambrium, tidigare känt som Olenidserien, består av alunskiffer med stora fossilrika orstens linser. Denna avlagring fortsätter ända in till den äldre delen av ordovicium. Under ordovicium skedde stora avsättningar av kalksten, och den mest karakteriserande bergarten i Nordeuropa under denna period var ortoceratitkalkstenen. Under denna tid och in till silur skedde en period av enhetlig sedimentation som domineras av finkorniga lerstenar, variationen av bergarter under perioden är stor och omfattar flera olika varianter av kalksten och lersten (Lundqvist, Lundqvist, & Lindström, s. 2000). Figur 4 Lingulid sandsten med fossilspår, Timmersdala, (Foto: Emma P. Rajala) Figur 3 Överskådlig stratigrafisk bild över Billingen. Vit = konglomerat som ej återfunnits på Billingen. Punkter = huvudsakligen sandsten. Svart = alunskiffer och orsten. Tegelstensmönster = huvudsakligen kalksten. Vågräta streck = huvudsakligen lerskiffer. 8

10 1.4.2 Timmersdala Timmersdalaavsättningen är på mitten en smalnande rygg vars höjd når 30 m över lerplanet i norr och har en sydost nordvästlig orientering. Östra och västra delen brer ut sig till stora fält av vilket det västra fältet sluttar mot söder och öster. Det östra fältet ligger inte i en rak fortsättning från det smala mittpartiet utan är förskjutet ett par hundra meter mot söder. T Billingen Figur 3 LiDAR bild över Timmersdala. Cirkeln markerar området för provtagningen. T = Timmersdala stad. Sträcken i bildens nordöstra del är de moränryggar som går att se i figur 2. 9

11 2. Metod För att undersöka de blottade sedimenten vid tvärsnittet har två provtagningsmetoder använts. Provtagningen är gjord intill vägskälet Mariestadsvägen mot Götene, Mariestadsvägen genomskär Timmersdalavallen och blottlägger sedimentet (figur 6). Först delades tvärsnittet in i 6 stycken 51 meter långa profiler numrerade A, B, C, D, E och F (figur 6) för att bestämma största kornstorlek samt kompositionen av de största fraktionerna på ytan. För att minimera subjektivitet är det viktigt att stenarna samlas in från hela skärningen och att varje prov är insamlat på ett slumpmässigt sätt (Benn & Evans, 2004). Därför har varje profil delats in i mätpunkter längst var tredje meter med start från 0 meter till 51 meter (figur 6). En rockring med cirkelradien 0,35 meter ska hjälpa att begränsa urvalsarean. Den största stenen vars ena del hamnar inom cirkelarean valdes för att mäta dess storlek och identifierar kompositionen. På detta sätt har 100 stenars storlek och komposition bestämts och representerar de största stenarna i skärningen. Den andra provtagningsmetoden var att ta 3 jordprover från 24 meters mätpunkterna i profilerna B, D och F för bestämning av kornstorleksdistributionen i matriset. Dessa prover är benämnda B:24, D:24, F:24. Proverna kommer också att användas för att bedöma komposition. Figur 6 Fotografi över tvärsnittet från Timmersdalavallen med en schematisk bild över profilerna A F. 10

12 2.1 Kornstorleksdistribution För att få fram kornstorleksdistributioner har två metoder använts, torrsiktning för material > 3,75 ϕ (>0,074 mm) och hydrometeranalys för material < 3,75 ϕ (<0,074 mm). Först siktades material > 4 ϕ (>16 mm) bort för att sedan torkas i en ugn på 105 C i ett dygn. Med en delningsapparat fördelades ursprungsproverna från fältet in i två delar om cirka 500 g och 100 g vardera Torrsiktning Detta är en standard metod för analys av material inom storleksintervallet 3,75 till 4 ϕ (0,074 mm till 16 mm). 500 g provet vägdes in med 0,1 g precision och dispergerades med 300 ml 0,05M natriumpyrofosfat och destillerat vatten som skakades i en vändapparat i cirka 15 minuter. Efteråt tvättsiktades provet genom en 3,75 ϕ (0,074 mm) sikt och torkades i ugnen på 105 C. Efter ett dygn vägdes provet igen med en 0,1 g precision för att få reda på hur stor andel var < 3,75 ϕ (<0,074 mm). Det torkade provet siktades igenom 4ϕ (16 mm), 3ϕ (8 mm), 2ϕ (4 mm), 1ϕ (2 mm), 0ϕ (1 mm), 1ϕ (0,5 mm), 2ϕ (0,25 mm), 3ϕ (0,125 mm), 3,75 ϕ (0,074 mm) siktar med hjälp av en skakapparat i 15 minuter, sedan vägdes varje fraktion var för sig med 0,1 g precision Hydrometeranalys 100 g provet vägdes in med en 0,1 g precision och siktades för hand genom en 1 ϕ sikt. Materialet < 1 ϕ slängdes bort och det kvarvarande provet vägdes in. Med 100 ml 0,05M natriumpyrofosfat och destillerat vatten dispergerades provet i ett enlitersrör och skakades i en vändapparat i 15 minuter. Röret fylldes på med destillerat vatten upp till 1000 ml och omrördes kraftigt. När omrörningen avbröts startade tidtagningen och hydrometern lades in i suspensionen. Avläsningen skedde efter ett lämpligt tidsintervall. Efter avslutad provtagning tvättsiktades provet genom en 3,75 ϕ sikt, denna torkades i ugn pa 105 C i ett dygn och det kvarstående materialet vägdes med en 0,1 g precision. Detta ger en kontrollpunkt som kan jämföras med det kvarstående materialet från torrsiktningen vid 3,75 ϕ. Kornstorleksdistributionen avläses ur ett nomogram med hjälp av resultaten från hydrometeranalysen. 11

13 2.2 Komposition Identifiering av litologi för provenance gjordes för fraktionerna mycket grov sand (0 till 1 ϕ), grus ( 2 till 5 ϕ), största sten från tvärsnittet ( 6 till 8 ϕ) och block på ryggens yta(> 8 ϕ) genom att först tvättsikta jordproverna B:24, D:24 och F:24 i en 3,75 ϕ sikt, torka de i ugn på 105 C under ett dygn och sedan sikta proverna för hand genom 5, 4, 3, 2, 1, 0 ϕ (32, 16, 8, 4, 2, 1 mm) siktar. Mycket grov sand fraktionen delades in i cirka 300 korn med en liten delningsapparat och med hjälp av optisk mikroskopiering identifierades bergarten. Identifikation med mikroskopet gjordes även för 100 korn av fraktionerna 2 till 3 ϕ (4 8 mm) och 3 till 4 ϕ(8 16 mm), samt av alla tillgängliga korn av storleken 4 till 5 ϕ (16 32 mm). Litologin för den största stenen på det blottade tvärsnittets yta bestämdes i fält och gjordes på 106 stenar. För blockfraktionen analyserades 100 block i fält från Timmersdalaryggens överyta. För att blocken skulle ta del av analysen behövde de minst vara 1 meter långa längst a axeln. Mätningen gjordes längs en 5 meter bred sträcka längst med ryggens yta. Det finns risk för feltolkning av blockens sfäriskhet med metoden eftersom blocken inte grävdes fram och deras b och c axlars storlek kan vara större än angivet, dessa har därför markerats i protokollet med en asterisk. 2.3 Formanalys Formen (sfäriskhet och rundhet) av material som transporterats med glaciärer kan ge viktig information om tidiga glaciala processer och miljöer. Form reflekterar både ursprungsmaterialets fysikaliska egenskaper samt förändringar efter erosion och vittring. Detta kan ge information om omblandning, transport och deposition gjorda av glaciärer. En formanalys utfördes för de 106 stenarna från det blottlagda tvärsnittets yta och på blocken från ryggens överyta genom att mäta a, b och c axlarna med ett tumstock och använda Powersskalan för att bedöma rundhet. Behandling och presentation av partikelform visas bäst med ett triangeldiagram som visar förhållandena mellan axlarna b:a och c:a (Sneed and Folk, 1958). Denna metod minskar utrymmet av feltolkning av resultaten och återspeglar de olika formklasserna bäst (Benn and Ballantyne, 1993). I formbehandlingen användes programvaran TRI PLOT (Graham & Midgley, 2000). Med triangeldiagrammet presenteras även ett C 40 index som är procentdelen av provet som har de axiala förhållandena c:a 0,4. Resultaten för rundhet presenteras som ett RA index vilket är procentdelen av betydligt angulär (very angular) och angulär (angular) hos fragmenten i ett prov. En vidareanalys av provernas form gjordes genom att plotta C 40 och RA indexen mot varandra. Från RA C 40 diagram gjord på kontrolldata från Storbreen, Norge (Benn & Ballantyne, 1994) visar att det finns en skillnad mellan aktivt och passivt transporterat material i glaciala miljöer (figur 13). 12

14 2.4 Sedimentära strukturer Sedimenten i skärningen har bearbetats delvis under vägbygget. Fotografier av Mark Johnson tagna i samband med utgrävningen av vägen 2008 visar sedimentens ursprungliga karaktär. 2.5 Blockorientering på ryggen På Timmersdalaryggen mättes strykningen av 32 block genom att mäta med en kompass längst med a axelns riktning. Genom att minst mäta 30 stycken kan man få ut ett första utkast på blockens genomsnittliga orientering (Benn & Evans, 2004). 13

15 3. Resultat 3.1 Kornstorleksdistribution Resultaten är redovisade i phi skala(ϕ) enligt Wentworth indelningen. Den dominerade kornstorleken består av grusfraktionen 2 till 4 ϕ samt av storleksklassen sand, 4 till 1 ϕ, med stor andel av mycket fin sand (3 till 4 ϕ). Andelen silt (4 till 8 ϕ) och ler (< 8 ϕ) är väldigt liten. Dessa resultat är redovisade i histogramen i figur 7 (D) till (F). Figur 7 (A) visar den kumulativa andelen av passerat material för proverna B:24, D:24 och F:24 och visar att proverna har samma fördelning av materialet fast olika mycket för de följer samma kurvatur. I figur 7 är histogramen för största stenen på tvärsnittet och blocken på ryggens överyta inkluderade, medelvärdet för största storleken på stenen och blocket är inräknade. I denna figur 7 kan man tydligt se att det saknas sediment mellan fraktionerna 4 till 5 ϕ. Det är underligt att denna fraktion saknas. Triangeldiagramen (B) och (C) i figur 7 visar procentdelen lera silt sand respektive finmaterial sand grus och visar att jordproverna består mestadels av grus och sand. Denna tolkning stödjs av kornstorlekshistogramen i figur 7 (D) till (F). Slutsatsen är att matrisen består av sand och grus. 14

16 A B D E C F Figur 7 (A) Kumulativa kurvor för < 4 ϕ (< 16 mm) fraktioner baserade på kornstorleksanalyser av jordproverna B:24, D:24 och F:24 från tvärsnittet samt histogram och medelvärde för största storlek för största korn och block. (B) Triangeldiagram över procentdelen lera silt sand förhållandet från tvärsnittet. (C) Triangeldiagram över procentdelen grus sand finmaterial (silt och ler) från tvärsnittet. (D, E och F) Representativa histogram över 4 ϕ till 10 ϕ (< 16 mm till <0,001 mm) fraktionerna från respektive jordprover B:24, D:24 och F:24. 15

17 3.2 Komposition Kompositionen av den största kornstorleken i tvärsnittet Resultatet från identifieringen av litologi längst tvärsnittet är sammanställt i tabell 1, profil A till F. I fält längst profilerna A till F påträffades på olika typer av sandsten. En mycket lättvittrad, ofta sönderfallen på plats, grönaktig sandsten (figur 8 (B)) samt en finkornigt kompakt sandsten med ofta förekommande släp, kryp och grävspår (figur 8 (C)). I beräkningarna är de två sandstenar benämnda som en enhetlig bergart eftersom de härstammar från samma lager från tidsperioden undre kambrium, därmed är inte en särskiljning av betydelse. Mycket av den alunskiffern (figur 8 (A)) från tvärsnittets yta har vittrat sönder på plats och är sällan av stor storlek men vid närmare titt på matriset syns det tydligt att det består av en stor andel av mindre fraktioner alunskiffer. Graniten var röd och finkornig (figur 8 (D)) och gnejsen uppvisade svag gnejsighet. Enligt (Lundqvist, Högblom, & Westergård, 1931) tillhör graniten och gnejsen urberggrunden av den sydvästra svenska järngnejsformationen men eftersom dessa två var svårbestämda och en särskiljning inte var av betydelse utöver det faktum att de båda tillhör urberggrunden, grupperades de därför som en granit/gnejs enhet. Andra bergarter som förekom längst profilerna var glimmerskiffer och orsten som grupperades in i enheten skiffer. Vissa av bergarterna sönderfaller mycket lätt och visar tydligt att de spruckit upp på plats, för sandsten sker detta i större frekvens men granit/gnejsen uppvisade detta med. A B C D Figur 8 Alla fotografier är tagna från Timmersdalavallens tvärsnitt. (A) Alunskiffer (B) Mickwitzia sandsten (C) Lingulid sandsten (D) Granit. 16

18 Vid bestämningen av litologi av kategorierna grus, sten och block var det lätt att urskilja mellan de bergarterna eftersom det fanns ett större fragment utgå ifrån. För fraktionen mycket grov sand bestod kornen av sammanfogade fältspat och kvartskorn men även av enskilda korn. Eftersom granit och gnejs är kategoriserade som en enhet urberg, krävdes ingen urskiljning mellan fältspat och kvart. Mellan kvarts och sandsten bestod kvartskornen av kristaller medan sandstenen bestod av desto finkornigare kvartssammansättningar. Sandfraktionen 0 till 1 ϕ, mycket grov sand, i proverna B:24, D:24 och F:24 visar en generell procentuell fördelning dominerad av granit/gnejs (43,3 51,6 %) med efterföljande sandsten (23,6 40,5 %) och skiffer (11 24,8 %). I genomsnitt visar sandfraktionen att det består av 47,8 % granit/gnejs, 32,2 % sandsten och 20 % skiffer. Beräkningarna för storleksfraktionen grus i prov B:24 visar att det domineras av sandsten (50,0 75,8 %) sedan granit/gnejs (15,2 38 %), samt en mindre del skiffer (9,1 24,1 %). Prov D:24 visar en sammansättning med mestadels av sandsten (49,6 76,8 %) samt en relativt likartad fördelning mellan skiffer (14,3 26,8 %) och granit/gnejs (8,9 26,8 %). Prov F:24 visar en större andel av sandsten (55 69 %) samt mindre delar av granit/gnejs (8,5 29,4 %) och skiffer (11,8 22,5 %) som även här har en relativt likartad fördelning. Stenfraktionen har en komposition som domineras av sandsten (57,5 %), granit/gnejs (30,2 %) och en mindre del skiffer (12,3 %) medan blocken består av en större andel av granit/gnejs (58 %) och sedan av sandsten (41 %). Resultaten från beräkningarna är redovisade i tabell 1. En intressant aspekt är hur procentdelen av skiffer varierar med kornstorleken i tabell 1. Det är förväntat att de större kornstorlekarna borde innehålla större andel skiffer detta är dock inte fallet för prov D:24 och F:24. Det skulle kunna bero på det faktum att större skifferfraktioner sönderfaller oftare i mindre bitar på grund av vittring. I figur 9 har procentdelen granit/gnejs sandsten skiffer ur de samtliga fraktionsklasserna (tabell 1) redovisats i ett triangeldiagram vilket visar att sedimentet består mestadels av sandsten och granit/gnejs. Detta resultat beror troligast på det faktum att dessa bergarter är motståndskraftigare mot erosion än skiffer, vid närmare titt på materialet i fält kunde man se att matriset består till stora delar skiffer som vittrad sönder på plats (figur 8 (A)). 17

19 Tabell 1 Sammanställning av litologi för fraktionerna mycket grov sand (0 till 1 ϕ), grus ( 2 till 5 ϕ), sten ( 6 till 8 ϕ) och block (> 8 ϕ). Prov B:24 Profil A till F Kornstorlek Kornstorlek Litologi (%) Totalt Kornstorlek Kornstorlek Litologi (%) Totalt (ϕ) (mm) Granit/gnejs Sandsten Skiffer antal (ϕ) (mm) Granit/gnejs Sandsten Skiffer antal 0 till ,6 23,6 24, till ,2 57,5 12, till ,0 50,0 12, till ,3 46,6 24, till ,2 75,8 9,1 99 Prov D:24 Vallens yta Kornstorlek Kornstorlek Litologi (%) Totalt Kornstorlek Kornstorlek Litologi (%) Totalt (ϕ) (mm) Granit/gnejs Sandsten Skiffer antal (ϕ) (mm) Granit/gnejs Sandsten Skiffer antal 0 till ,3 32,4 24,4 476 > 8 > ,0 41,0 1, till ,8 49,6 23, till ,8 55,3 31, till ,9 76,8 14,3 56 Prov F:24 Kornstorlek Kornstorlek Litologi (%) Totalt (ϕ) (mm) Granit/gnejs Sandsten Skiffer antal 0 till ,5 40,5 11, till ,0 55,0 16, till ,4 58,8 11, till ,5 69,0 22,5 71 Figur 9 Triangeldiagram över procentdel granit/gnejs sandsten skiffer från kompositionen av sand, grus och block, resultaten kommer från tabell 1. 18

20 3.3 Formanalys Resultaten visar att storleksfraktionen sten har ett C 40 = 31 (figur 10 (A)) och ett RA = 14 (figur 11 (A)). Blocken har C 40 = 55 (figur 10 (B)) och RA = 9 (figur 11 (B)). Resultatet för C 40 för block, figur 10 (B) är ett relativt högt värde som enligt Benn & Ballantyne (1994) är vanligt för material som transporterats supraglacialt. I samband med detta förväntas då ett högt RA värde men istället är resultatet lågt och tyder på att blocken har genomgått någon form av rundning vilket istället är vanligare i subglacialt sediment. Vid en undersökning av tappningssediment från en isdämd sjö i Patagonien passar RA/C 40 värdena bra ihop med resultaten för blocken (figur 12) (Harrison, Glasser, Winchester, Haresign, Warren, & Jansson, 2006). Sandy boulder gravel litofacies (figur 12) från Patagonien består av stora block av subangulär och subrundad karaktär som överlagrats med sand. Litofacien beskrivs som en del av den slutliga fasen vid dräneringen av den isdämda sjön som har dragit med sig block längst med ytan avsatt de i flödesriktningen. Resultat från Harrison et al. (2006) liknar de resultaten för blockfragmenten i Timmersdala med högt C 40 och lågt RA värde. Detta betyder att blocken kan ha haft en likartad avsättningshistorik, att blocken lagt sig parallellt med flödesriktningen vid dräneringen som en drapering över redan existerande landskapsform i Timmersdala. Resultat från RA/C 40 plottningen för sten överensstämmer bra ihop med resultaten för moraine (figur 13) framtagna av Benn & Ballantyne (1994) från analyser vid Storbreen medan resultaten för blocken inte passar in i diagrammet. Detta betyder att stenarna i Timmersdala har mycket troligen blivit aktivt transporterade och blivit utsatta för nötning. 19

21 A B Figur 10 (A) Triangeldiagram som representerar sfäriskhet för de största stenarna på tvärsnittets yta. (B) Triangeldiagram som representerar sfäriskhet för blocken. A B RA=14 Figur 11 (A) Histogram över rundhet för de största stenarna på tvärsnittet. (B) Histogram över rundhet för block. 20

22 Figur 12 RA/C 40 diagram för sediment från Patagonien, Anderna. Svart kvadrat=största sten på tvärsnittet. Svart cirkel=blockfraktionen Figur 13 Svart cirkel=stenfraktionen. Cirkel med svarta kanter=blockfraktioen i ett RA/C 40 diagram för sediment från Storbreen, Norge. 21

23 3.4 Sedimentära strukturer Figur 15 visar olika fotografier av exponeringar från Timmersdalaryggen i samband med vägkonstruktionen Figur 14 (A) till (F) visar hur ryggen består av dåligt sorterad material, detta är tolkat efter hur de större stenare i bilderna är täckta av lera och silt som ger ett smutsigt intryck. Detta syns speciellt bra i figur 14 (F). Figur 15 är förstoring av figur 14 (A) och visar en svag imbrikation i materialet, gruset har ändå en svag orientering från figurens övre vänstra kant till den undre högra kanten och tyder att det funnits en flödesriktning vid avsättningen. A 4D B 5E C 6F Figur 14 (A) Exponering vid Timmersdala som visar ett något rundat sandstensblock, materialet är dåligt sorterad med lerig siltig grus. Bilden visar en svag överlappning (IMBRIKATION) av materialet. (B) Bilden är lik den i (A), materialet består av synlig skiffer och sandstens stenar som är dåligt sorterade. (C) Bilden är tagen strax efter att de påbörjat vägbyggnationen. (D) Exponering av Timmersdalavallen under vägbyggnationen. (E) En närbild av föregående bild (D). (F) En närbild av föregående bild (E). Alla bilder är tagna av Mark Johnson. 22

24 Under utgrävningen av vägen observerades (Johnson & Påsse, personlig kommunikation) svagt utvecklade korssiktningar som lutar västerut, och indikerar att sedimentet har byggt ut åt väster under avsättningen. Figur 15 Bilden (foto: Mark Johnson) är samma som i figur 13 (A) och visar en exponerad yta av Timmersdalavallen. Linjerna är till för att framhäva den svaga imbrikationen i materialet. 23

25 3.5 Blockorienteringen på ryggen Rosdiagrammet i figur 16 visar att det finns en genomsnittlig orientering hos block som ligger på ryggens yta, som överensstämmer med väl ihop med Timmersdalavallens översiktliga sydostnordvästliga orientering (figur 17). Detta indikerar ett förhållande mellan riktningen för den prefererade orienteringen av ytblocken och transportriktningen (Andrews, 1965). Figur 16 Rosdiagram för strykningen hos block på Timmersdalavallens överyta. Figur 17 LiDAR bild kombinerad med rosdiagrammet som visar ryggens och blockens orientering. 24

26 4. Diskussion Sedimentet i tvärsnittet Resultaten från kornstorleksanalysen visar att sedimentet i tvärsnittet är dåligt sorterad innehållande finmaterial som begränsas av en övre fraktion av 7 ϕ (figur 7). Att sedimentet även innefattar svag imbrikation (figur 15), rundade partiklar (påvisat av formanalysen, figur 10 och 11) och att kompositionen (tabell 1) består av sandsten och skiffer stödjer hypotesen att sedimentet är tappningssediment. Kompositionsinnehållet visar att sandstenen och skiffern har eroderats från Billingens nordspets och kornstorleken tyder på en avsättning av ett sedimentrikt vattenflöde, den finmaterialrika suspensionen fångades in mellan hålrummen vid en snabb avsättning. Den generella isriktning var nord sydlig, därmed måste materialet ha fraktats med vattnet från öster och de svagt utvecklade korssiktningarna indikerar tillväxt västerut under avsättningen av materialet i ryggen. Tjockleken på det exponerade tvärsnittet tyder på att ryggen mestadels består av detta precis beskrivna sediment. Resultaten stödjer Johansson (1926) påstående om att ryggen var tappningssediment och inte Lundqvists teori (1931) om att ryggen huvudsakligen bestod av en randmorän som endast var täckt av sediment från tappningen. Blocken Blocken på ryggens överyta visar att de inte tillhör samma avsättning som sedimentet i tvärsnittet. Blocken är koncentrerade till ytan och var väldigt få i skärningen under utgrävningen, detta tyder på att de troligast har avsatts på ryggen. Att orienteringen av den längsta axeln (a axeln) är parallell med ryggen pekar på att det finns två möjliga tolkningar. Isen kan ha plockat med sig block norr om ryggen och avsatt det på överytan som flyttblock. När den eroderande smältvatten strömmen tappade issjön, omformades sedimentet till en rygg under en isframryckning. Isen tryckte upp tappningssedimentet som fanns väster om Billingen, formade en rygg och lämnade block på ytan. Blocken avsattes tvärt till isrörelse riktningen. En annan möjlighet är att blocken avsattes i dess nuvarande orientering under någon fas av tappningen, det vill säga att de är orienterade av en tappningsström. Varför blocken endast återfinns på ytan är oklart. Avsättningsmodellen Från resultaten går det inte att få fram en tydlig avsättningsmodell dock ger den faktorer som begränsar modellen. Det finns tappningssediment i Timmersdala och i Klyftamon dock inget mellan dessa två platser. Därmed finns det en möjlighet att det kan ha existerat en dödis tunga över Långensänkan som i sådana fall har bevarat befintliga getryggs åsar i Lerdala söder om Timmersdala. Sannolikheten av att det funnits en dödis tunga över området har gjort att det finns olika möjliga för hur avsättningen av sedimentet i Timmersdala kan ha sett ut. Två bildningssätt vilket förutsätter dödis är (1) att sedimentet avsattes i en tunnel under isen (2) sedimentet avsattes i en spricka genom isen. Den tredje teorin utgår från att det inte fanns dödis över Långensänkan och att (3) sedimentet avsattes i en fan framför isen. 25

27 En fjärde teori är att (4) sedimentet trycktes upp till en rygg av en senare isframryckning med eller utan dödis i Långensänkan vid själva avsättningen av sedimentet. Utan tillräckligt med information går det inte att urskilja mellan dessa hypoteser. 5. Slutsats Resultaten tyder på att sedimentet i ryggen och blocken på ryggens överyta har olika avsättnings ursprung. Sedimentet i Timmersdalaryggen avsattes först och beroende på om det fanns dödis närvarande över Långensänkan vid tillfället finns det olika möjliga avsättningsmodeller: (1) Sedimentet avsattes i en tunnel under isen (dödis över Lången). (2) Sedimentet avsattes i en spricka genom isen (dödis över Lången). (3) Sedimentet avsattes i en fan framför isen (ingen dödis över Lången). (4) Sedimentet trycktes upp till en rygg av en senare isframryckning oberoende av om det fanns dödis eller inte. Blocken avsattes efteråt och kan ha avsatts på två olika sätt. Antingen från norr om ryggen som flyttblock och i ett senare skede tryckts ihop tillsammans med sedimentet till en rygg av den framryckande isen. Alternativt att de har avsatts direkt i dess nuvarande orientering under någon fas av tappningen av en tappningsström. Tack till Jag vill tacka min handledare Mark D. Johnson som bidragit med detta projekt och Olof Johansson Ström som hjälpt till vid laborationerna. Samt mina klasskamrater Adrian Bergström och Caisa Adolfsson för deras insats ute i fält. Även ett tack till mina kursare Adrian Bergström, Anna Albertsson, Caisa Adolfsson och Vera Bouvier som läst mitt arbete och kommit med värdefulla kommentarer under projektets gång. 26

28 Referenser Alm, G., Andrén, T., Björck, S., Jakobsson, M., Lindeberg, G., & Svensson, N. O. (2007). Recontructing the Younger Dryas ice dammed lake in the Baltic Basin: Bathymetry, area, volume. Global and Planetary Change 57, Andrews, J. (1965). Surface boulder orientation studies around the northwestern margin of the Barnes ice cap, Baffin Island, Canada. Journal of sedimentary research, Sedimentary petrology and processes, Benn, & Evans. (1998). Glaciers and Glaciations. Benn, D. I., & Evans, D. J. (2004). A practical guide to the study of glacial sediments. London: Arnold. Benn, D., & Ballantyne, C. (1993, 18). The description and representation of clast shape. Earth Surface Processes and Landforms, Benn, D.I., & Ballantyne, C. (1994). Recontructing the transport history of glacigenic sediments: a new approach based on the co variance of clast form indices. Sedimentary Geology, ss Bjöck, S., & Digerfeldt, G. (1984). Climatic changes at Pleistocene/Holocene boundary in the Middle Swedish end moraine zone, mainly inferred from stratigraphic indications. Climatic Changes on a Yearly to Millennial Basis, Björck, S. (1995, 27). A review of the history of the Baltic Ice Lake, ka BP. Quaternary International, Cheel, R., & Rust, B. (1982). Coarse grained facies of glaciomarine deposits near Ottowa, Canada. Research in Glaciofluvial and Glaciolacustrine Systems, Fredén, C., & Wastenson, L. (1998, 2.a utg.). Berg och jord. Sveriges nationalatlas. Graham, D. J., & Midgley, N. G. (2000). Graphic representation of particle shape using triangular diagrams: An excel spreadsheet method. Earth Surface Processes and Landforms, 25, Harrison, S., Glasser, N., Winchester, V., Haresign, E., Warren, C., & Jansson, K. (2006). A glacial lake outburst flood associated with recent mountain glacier retreat, Patagonian Andes. The Holocene, 611. Johansson, S. (1926, 48:2). Baltiska issjöns tappning. Geologiska Föreningen i Stockholm Förhandlingar, Kehew, A., & Lord, M. (1987, 99). Sedimentology and paleohydrology of glacial lake outburst deposits in southwestern Saskatchewan and northwestern North Dakota. Geological Society of America Bulletin, Lundqvist, G., Högblom, A., & Westergård, A. H. (1931). Beskrivning till kartbladet Lugnås. 27

29 Lundqvist, J., Lundqvist, T., & Lindström, M. (2000). Sveriges geologi från urtid till nutid. Lund Studentlitteratur. Powell, R. (1990). Glacimarine processes at grounding line fans and their growth to ice contact deltas. Glacimarine Environments: Processes and Sediments. Geological Society Special Publication 53, Strömberg, B. (1992). The final stage of the Baltic Ice Lake. SGU, Ca 81,