Hedmarksgruppen
B - Baltika og L – Laurentia for ca. 600 Ma siden med orientasjon ca. etter Merdith et al. (2020). Sedimentære bassenger og Hedmarksgruppen i dag etter Nystuen (1987). E – Engerdalenbassenget, F – Finnmarksbassengene, H – Hedmarksbassenget, R – Risbackbassenget, T – Tossåsfjälletbassenget og V – Valdresbassenget.
Hedmarksgruppen
I store deler av Innlandet fylke, spesielt i det gamle Hedmark, består berggrunnen av bergarter som er gruppert sammen som Hedmarksgruppen. Disse stammer fra en tid hvor et superkontinent kalt Rodinia brøyt opp og et nytt hav, Iapetushavet, ble åpnet mellom kontinentalplatene Baltika (med Norge) og Laurentia (Skottland + Grønland og Nord-Amerika). Gruppen består i hovedsak av sedimentære bergarter som ble dannet i et riftbasseng, sannsynligvis formet som en bukt, og en basaltformasjon. Hvor gamle de eldste bergartene er ikke kjent men de kan være opp mot 750 Ma, som er den antatte tidspunktet oppsprekkingen av begynte. Oppsprekkingen skjedde i to faser; først fra ~750 – 700 Ma så igjen mellom ~635 – 520 Ma (Robert et. al., 2021). De de dateringene vi har av de eldste formasjonene, f.eks. av Bingen et al. (2005), viser at de fleste formasjonene kommer fra den siste fasen. Den yngste formasjonen i gruppen er Vangåsformasjonen med det yngste leddet Ringsakerkvartsitten kan være så ung som 520 Ma. Like etter det trengte havet inn over randsonen av Baltika og de eldste bergartene i Oslofjordovergruppen. Under Den kaledonske fjellkjedefoldingen, 425 – 405 Ma, lukket Iapetushavet seg når Baltika og Laurentia igjen kolliderte og skapte kontinentet Laurussia, som senere ble en del av superkontinentet Pangea. Under kollisjonen brøyt store flak av jordskorpen langs randen av Baltika opp og ble skjøvet langt inn på kontinentet. Skyvedekket med Hedmarksgruppen er flyttet 230 km sørøst fra hvor de ble avsatt, hvis vi sammenligner med det underliggende grunnfjellet (Nystuen, 1987).
Hedmarksgruppen er klassifisert som en gruppe, bestående av 14 formasjoner: Vangsåsformasjonen, Ekreformasjonen, Moelvtillitten, Svarttjørnkampbasalten, Ringformasjonen, Biriformasjonen, Bjørånesformasjoenen, Osdlasformasjonen, Atnaformasjonen, Rendalsformasjonen, Biskopåsformasjonen, Imsdalsformasjonen, Storskarvformasjonen, Brøttumformasjonen. Men i eldre litteratur har Hedmarksgruppen en høyere rang, overgruppe, med to grupper (noen steder kalt undergrupper) under seg; Lillehammergruppen og Renagruppen. Lillehammergruppen var tenkt som de tre eldste formasjonene i sørvest, Brøttum-, Biskopås- og Biriformasjonen, mens Renagruppen var de yngre formasjonene i nordvest Ringformasjonen, Moelvtillitten, Ekreformasjonen og Vangsåsformasjonen. Ettersom flere formasjoner ble kjent og det ble klart at flere av formasjonene overlapper i tid og rom så har Lillehammergruppen og Renagruppen gått ut av bruk.
Utfordringene med dateringer og istider i Skandinavia og Hedmarksgruppens alder
Spredt rundt i Skandinavia kan vi finne rester etter istider fra omtrent den tiden da disse bergartene ble dannet. I Hedmarksgruppen finner man Moelvtillitten, som er avsetninger etter en istid. På Varangerhalvøya i Finnmark fant geologen Reusch i 1890 tillitter som ble tolket til å være fra kambrisk tid. Istiden fikk navnet Varangeristiden etter Varangerhalvøya. Da flere tillitter fra omtrent denne tiden ble funnet flere steder i verden, ble Varangeristiden ofte knyttet til konseptet om en snøballjord – en eller flere istider som dekket hele jorda. Videre undersøkelser har vist at tillittene i Finnmark ikke tilhører en formasjon, men to formasjoner. Den eldste formasjonen, Smalfjordformasjonen, består av tre lag med tillitt, skilt av sandsteiner. Etter dette følger Nyborgformasjonen med sandsteiner og slamsteiner, før en ny formasjon med ett tillittlag, Mortensnesformasjonen. Moelvtillitten er blitt ansett for å ha samme opprinnelse som Mortensnesformasjonen. Hvis vi kan si noe om alderen til denne, kan vi kanskje også si noe mer om alderen til Moelvtillitten.
Nyborgformasjonen ble datert på 70-tallet til å være 668 ± 23 Ma (Roberts & Siedlecka, 2022). Usikkerheter knyttet til hva sedimentene har vært gjennom før diagenese og sementering til fast berg gjør imidlertid at denne alderen har blitt revurdert flere ganger og er noe usikker. Nystuen (1982) oppgir for eksempel 650 ± 7 Ma. En alder for diagenesen er funnet å være ca. 560 Ma (Gorokhov et al., 2001), så sedimentene er i alle fall eldre enn dette. Fossiler fra Nyborgformasjonen ser ut til å plassere den i tidlig Ediacara (Agić et al., 2020). Med denne informasjonen har flere artikler pekt på to istider: Marinoan-istiden for den eldre Smalfjordformasjonen og Gaskiers-istiden for den yngre Mortensnesformasjonen (Roberts & Siedlecka, 2022). Ettersom tillittene i Finnmark ble koblet til forskjellige istider gikk begrepet Varangeristiden ut av bruk, av og til også brukt som et lokalt synonym til Marinoan-istiden.
Marinoan-istiden, som antas å ha vært en full snøballjord-istid, er datert i Namibia til ca. 639–635 Ma (Tasistro-Hart et al., 2025). Gaskiers-istiden er datert i Canada til 579,63 ± 0,15–579,88 ± 0,44 Ma (Pu et al., 2016). Flere ting taler for at Moelvtillitten og den korrelerte Nyborgformasjonen hører til den kortere Gaskiers-istiden. Begge formasjonene ser ut til å bestå av ett lag med tillitt som gradvis går over i skifre. Når istider begynner og slutter, synker generelt havnivået noe, noe som ofte fører til dannelsen av kalk- og dolosteiner. Verken Moelvtillitten eller Nyborgformasjonen ser ut til å ha dette. I bunnen av Nyborgformasjonen er det imidlertid en dolostein like over Smalfjordformasjonen. Ved å sammenligne δ13C-verdiene i denne med verdier fra andre kjente steder i verden får man en mulig alders match med 635 Ma (Roberts & Siedlecka, 2022). Ediacara er perioden som begynner da Marinoan-istiden slutter, så tidlige ediacara-fossiler i Nyborgformasjonen ville også stemme med dette. Studier av klastene i Moelvtillitten viser at mesteparten var korttransportert, så en flere millioner år lang istid er ikke nødvendig for å forklare Moelvtillitten (Nystuen & Sæther, 1979). Det kan passe med Gaskiers-istiden. Det ble også funnet klaster av zirkoner datert til ca. 620 Ma i Rendalsformasjonen under Moelvtillitten, noe som tyder på at den er yngre, for eksempel fra Gaskiers-istiden (Bingen et al., 2005). Også i Brøttumformasjonen ble det funnet zirkoner av tilsvarende alder (Lamminen et al., 2014). Ingen av disse dateringene kan imidlertid sies å være robuste. Tidlige ediacara-fossiler er vanskelige å datere med sikkerhet, δ13C-verdier krever noe å sammenligne med, så kanskje en annen tolkning passer bedre. Noen få zirkoner med ukjent opphav være feildatert på grunn av en senere metamorfose.
Så hva har vi av gode dateringer som kan være hjelpsomme?
Ved Ottfjället i Sverige finner man Lillfjället-formasjonen med istidsavsetninger og skifre som er avsatt i Tossåsfjälletbassenget. Denne formasjonen er korrelert med hele sekvensen i Finnmark: Smalfjordformasjonen, Nyborgformasjonen og Mortensnesformasjonen (Nystuen et al., 2008). Det som er svært hjelpsomt for dateringen, er dolerittgangene som kutter gjennom hele formasjonen. Disse er datert til 596,3 ± 1,5 Ma (Kumpulainen et al., 2021). Dette stemmer overens med flere andre basalt-ganger dannet av antatt rifting rundt 600 Ma da Baltika og Laurentia skilte lag (Robert et al., 2021; Merdith et al., 2020). Andre slike basalter er for eksempel de 616 Ma basalt-gangene i Egersund området (Bingen et al., 1998). Så alderen fra Ottfjället er veldig troverdig. Ettersom Lillfjället-formasjonen kuttes av disse dolerittene, må formasjonen være eldre. Hvis korrelasjonen holder, må også Moelvtillitten og tillittene i Finnmark være eldre enn dette. Da vil Marinoan-istiden, «snøballjorden II», være den mest sannsynlige istiden. En annen istid mellom 635 Ma og 596 Ma kunne vært mulig, men ingen slik istid er kjent.
Spørsmålet blir da om det finnes spor etter Gaskiers-istiden i Hedmarksgruppen, siden de yngste formasjonene er yngre enn dette. Baltika lå på den tiden lenger sør, nærmere polområdene, enn Laurentia (Merdith et al., 2020), så det burde ha vært is også her, selv om Baltika da var separert fra Laurentia. Det er flere inkonformiteter oppover i lagrekken, så det er mulig at avtrykket etter en kort istid har blitt slettet av senere erosjon. Eller kanskje vi bare ikke har funnet en eksponering ennå. Hypotesen om at Moelvtillitten hører til Marinoan-istiden, Varanger-istiden, kan muligens styrkes eller forkastes med en datering av Svarttjørnkampbasalten. Svarttjørnkampbasalten er den eneste formasjonen i Hedmarksgruppen med vulkansk opprinnelse. Opprinnelig var den en basalt, men etter senere metamorfose består formasjonen av grønnstein. Metamorfosen kan derfor være en utfordring når dannelsesalderen skal dateres. Men hvis denne kan dateres, vil man få en alder for noe som ligger rett under Moelvtillitten, og dermed en øvre grense for hvor gammel den kan være. Det vil muligens enten utelukke eller styrke hypotesen om Marinoan-istiden som kilden til Moelvtillitten.
Referanser
Bingen, B., Griffin, W.L., Torsvik, T.H. & Saeed, A. (2005), Timing of Late Neoproterozoic glaciation on Baltica constrained by detrital zircon geochronology in the Hedmark Group, south-east Norway. Terra Nova, 17, 250-258. https://doi.org/10.1111/j.1365-3121.2005.00609.x
Gorokhov, I. M., Siedlecka, A., Roberts, D., Melnikov, N. N., & Turchenko, T. L. (2001). Rb–Sr dating of diagenetic illite in Neoproterozoic shales, Varanger Peninsula, northern Norway. Geological Magazine, 138(5), 541–562. https://doi.org/10.1017/S001675680100574X
Kumpulainen, R. A., Hamilton, M. A., Söderlund, U., & Nystuen, J. P. (2021). U-Pb baddeleyite age for the Ottfjället Dyke Swarm, central Scandinavian Caledonides: New constraints on Ediacaran opening of the Iapetus Ocean and glaciations on Baltica. GFF, 143(1), 40–54. https://doi.org/10.1080/11035897.2021.1888314
Pu, J.P., Bowring, S.A., Ramezani, J., Myrow, P., Raug, T.D., Landing, E., Millas, A., Hodgin, E., & Macdonald, F.A. (2016). Dodging snowballs: geochronology of the Gaskiers glaciation and the first appearance of the Edicaran biota. Geology, 44, 955–958. https://doi.org/10.1130/G38284.1
Tasistro-Hart, A. R., Macdonald, F. A., Schmitz, M. D., Crowley, J. L., Roots, C. F., Jones, D. S., Maloof, A. C., Strauss, J. V., & Cohen, P. A. (2025). Four-million-year Marinoan snowball shows multiple routes to deglaciation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(18), e2418281122. https://doi.org/10.1073/pnas.2418281122
Robert, B., Domeier, M., & Jakob, J. (2021). On the origins of the Iapetus Ocean. Earth-Science Reviews, 221(103791). http://doi:10.1016/j.earscirev.2021.103791
Brøttumformasjonen
I den sørvestlige delen av Hedmarksgruppen er Brøttumformasjonen den eldste kjente formasjonen. Akkurat hvor gammel formasjonen er vet vi ikke, men basert på datering av zirkoner må den yngste delen av formasjonen være yngre enn 620 Ma. For Lamminen et. al. (2014, fig. 12) fant zirkoner som ble datert til ca. 620 Ma, det betyr at zirkon-krystallene krystalliserte og tok opp uran som senere kunne bli brukt til datering. Men etter krystalliseringen må zirkonet ha erodert ut av kildebergarten å blitt transportert til Hedmarksbassenget å blitt en del av Brøttumformasjonen. Ingen slik kildebergart av den alderen er kjent nær Norge, så det kan være langtransportert materiale. Det er funnet acritarker, mikrofossiler, i skifer fra Brøttumformasjonen. Disse mikrofossillene plasserer alderen i perioden sen cryogen til tidlig ediacara, ca. 630 – 580 Ma (Nystuen et al., 2008).
Heller ikke formasjonens tykkelse er kjent, men på sitt tykkeste er den minst 4 km (Nystuen et al., 2008). Formasjonen består av alternerende lag av grå sandstein/siltstein og svart leirskifer/fyllitt som dekker mesteparten av Gudbrandsdalen og fjellet over mot Østerdalen. Bildet over viser et typisk snitt av formasjonen fra en fersk eksponering, sør for Øyer, eksponert i forbindelse med bygging av ny E6. Her ses grå sandsteinslag med hvite kvartsårer (markert S) og svart leirskifer til fyllitt imellom. Leirskiferen forvitrer typisk til en rødbrun rustfarget stein. Englund (1972) har sett på sammensetningen av sandsteinene i området, de består rundt 95 % mineralkorn og 5% bergartsfragmenter. Hvorav mineralkornene er 40-50 % kvarts, rundt 20 % plagioklas hvorav albitt er vanligst, oppimot 10 % alkalifeltspat og rundt 20 % lys glimmer med andre mineraler bare i små mengder.
Brøttumformasjonen består av marine avsetninger avsatt et stykke fra land. Mange av lagene viser tegn til å være turbiditter, sedimenter avsatt av undersjøiske slamstrømmer (Englund, 1972). Sand og slam som har bygd seg opp langs kanten av bassenget har løsnet som skred av sterke strømmer i vannet. Disse undersjøiske skredene har transportert sedimentene dypere ut i bassenget. Vi kjenner igjen slike lag ved at bunnen av laget er grovere, ofte fin-konglomeratisk, for tyngre sedimenter faller ut av strømmen. Bunn laget viser ofte også en erosjonskontakt med lagene under. Høyere opp i laget har vi dårligere sortert materiale for skredet er blandet alt, deretter går det over til finere lettere materiale som lander etter skredet er over, som en støv sky. Til slutt har vi skifere som kommer fra en rolig periode mellom skredene. Samlet sett kan hele laget kalles en turbiditt, bunnen kan være grovkornet sand til fint konglomerat. Den dårlige blandete sandsteinen i midten kan kalles en gråvakke, sandstein av kvarts, feltspat og bergartsbruddstykker sammensveiset i en grunnmasse av slam (leire og fin silt) som utgjøre 15 % eller mer av hele bergarten. Mens toppen av laget går over i siltsteiner og leirskifere.
Referanser
Lamminen, J., Andersen, T., & Nystuen, J. P. (2014). Provenance and rift basin architecture of the Neoproterozoic Hedmark Basin, South Norway inferred from U–Pb ages and Lu–Hf isotopes of conglomerate clasts and detrital zircons. Geological Magazine, 152(1), 80–105. https://doi.org/10.1017/s0016756814000144
Nystuen, J. P., Andresen, A., Kumpulainen, R. A., & Siedlecka, A. (2008). Neoproterozoic basin evolution in Fennoscandia, East Greenland and Svalbard. Episodes, 31(1), 35–43. https://doi.org/10.18814/epiiugs/2008/v31i1/006
Biriformasjonen
