Andreas sitt PhD prosjektet – hva går det ut på?

Jettan, Nordnesfjellet med utsikt til Lyngen. Troms og Finnmark. Instrumenter som overvåker fjellet og dype sprekker syns i forgrunnen. Foto: NVE.

av Andreas Grumstad

UiT har nettopp ansatt en ny PhD-kandidat innen fjellskred! I februar i år begynte jeg i stillingen, og her skal vi se litt nærmere på hva jeg skal gjøre i mitt fire år lange Ph.d. prosjekt. 

PhD prosjektet skal i hovedsak hjelpe til med å finne ny kunnskap om fjellskred. Det er mye man ikke vet om fjellskred og hvordan de fungerer, og et ph.d. prosjekt kan ikke finne svar på alt, men skal ta for seg noen spørsmål og prøve å finne gode svar. Louise Vick er leder for geofareavdelingen ved UiT og hovedveileder for Andreas.

Et fjellskred er en (noen ganger stor) masse av fjell og stein (og jord, snø, trær og alt som følger med) som kollapser fra en fjellside og farer raskt nedover i dalen eller fjorden. Det er ikke så ofte dette skjer, i snitt et par ganger i århundre, men når det skjer så er det dramatisk og kan få store konsekvenser for befolkningen. Veldig ofte er den eneste måten å begrense skadene på å varsle når skredet kommer, slik at folk kan holde seg unna. Fast infrastruktur og bygninger er ikke så mye å gjøre med.

Før en fjellside raser og blir et skred vil det krype sakte nedover skråningen med hastigheter mellom mm og cm i året. I denne fasen kaller vi det for et ustabilt fjellparti. Slike ustabile fjellparti kan ha beveget seg i mange år, i noen tilfeller flere tusen år. Når en fjellside begynner å bevege seg kan det en eller annen gang kollapse. Vi vet bare ikke om eller når det skjer. For å kunne si noe med sikkerhet om ustabile fjellsider må vi ha god kunnskap om hvordan de fungerer. Hvis vi kunne gått inn i hvert enkelt tilfelle å vurdere hvor nære det er til kollaps og eventuelt enda mer presist forutsi når det vil skje, kan vi spare samfunnet for mye bry og penger. Dette skal jeg undersøke og prøve å finne noen gode svar på.

For å finne ut dette så må vi vite hvordan ustabile fjellpartier oppfører seg og hvorfor de beveger seg. Mye av dette har forskere fra hele verden arbeidet mye med og bakgrunnen kan vi. Det innebærer i prinsippet at vekten av steinmassene overgår friksjonskreftene, slik at det kan skli. Teorien dette foregår på kalles ‘progressive failure’, se figuren under. Når ustabile fjellsider og fjellskred beveger seg vil det alltid finne minste motstandsvei, og som regel innebærer det at skredet utnytter strukturer og svakhetssoner i bergarten som glideplan og avgrensinger. For at en ustabil fjellside skal kollapse i et fjellskred må glideplanet og avgrensingene til skredet være ‘åpent’, det vi si at det ikke holdes igjen av partier med intakt stein eller lignende. Progressive failure teorien beskriver hvordan en fjellside først begynner å krype (bevege seg) for så å utvikle mer og mer ‘åpne’ glideplan og avgrensinger, før det til slutt kollapser. En ustabil fjellside vil ha flekker eller områder med intakt fjell, steinbroer, som bremser steinmassene fra å kollapse. Over tid (geologisk tid, kanskje flere tusen år), etter hvert som vekten og spenningene i bergmassen jobber, vil steinbroene bli svakere og danne nye sprekker som forbinder strukturene og svakhetssonene som er i bergarten fra før. Glidesonen(e) som en ustabil fjellside beveger seg langs vil utvikle seg til en glattere og jevnere overfalte med lavere friksjon, her kan det også dannes et fint opp kunst materiale som er veldig svakt (forkastnings materiale). Når et fjellskred utvikler seg på denne måten vil friksjonen til slutt bli så liten at fjellsiden kollapser. Det vi veldig gjerne vil vite er når det skal skje.

Skisse over progressive failure -teorien. Akkumulert deformasjon (eller svakheter) oppover og tid bortover. Etter Stead and Eberhardt, 2013.

Problemet er at det ikke er så lett å finne ut hvilken tilstand en ustabil fjellside er i, eller hvordan den egentlig blir svakere over tid. Så langt har vi teorier, men lite fast bevis. Da må vi først se hvordan det ser ut under overflaten i et fjellskred, og eneste måten det er mulig på er ved å kjernebore. Kjerneboring er ikke bare  veldig kostbart, men også logistisk komplisert høyt oppe i en bratt fjellside (vanntilførsel, transport av utsyr osv.). Et par utvalgte ustabile fjellsider som er ansett som høyrisiko objekter har blitt kjerneboret, blant annet, Åkneset i Møre og Romsdal og Nordnesfjellet (Jettan) i Troms og Finnmark.

Ved å bruke tradisjonell geologisk kartlegging på overflaten og radar teknologi er det mulig å gjøre en vurdering av ustabile fjellsider uten å bore. Med geologisk kartlegging mener jeg at man er ute i felt og gjør observasjoner, tar bilder og notater og henter inn steinprøver til styrketesting. Da kartlegger man hvor svakhetssonene er og hvordan bergmassen ser ut og oppfører seg ved ulike punkter i den ustabile fjellsiden. Steinprøvene tas med til laben og skal testes for styrke. Ved å samle steinprøver fra områdene rundt glidesonen og utenfor (et punkt vi vet er uforstyrret av skredprosessene), kan de sammenlignes, og tilstanden til bergarten i den ustabile fjellsiden kan vurderes. Radar teknologi er blitt mer og mer brukt de siste 10 årene som et verktøy for kartlegging og bevegelsesinformasjon. Teknologien tar bilder av jordoverflaten fra satellitt eller bakkebasert radar for å sammenligne to eller flere av bildene. Hvis bakken så er i bevegelse, vil radarbildene fange opp dette på mm nivå og kan gi informasjon om bevegelse i bakken. Ved å sette sammen resultatene fra geologisk kartlegging, styrketester på laben og bevegelsesdata fra radar, kan vi verifisere glidesoner, finne ut hvordan fjellsider blir svakere over tid, og kanskje gi en vurdering av tilstanden. Til slutt vil vi prøve å sette dataene vi har funnet inn i en modell for å se hvordan den responderer og sammenligne den med andre fjellskred og ustabile fjellsider. Utover det skal jeg være lærer på ulike kurs ved universitetet og prøve å holde denne bloggen i gang. Ta gjerne kontakt hvis du lurer på noe.

Dette er en liten oversikt over hva PhD prosjektet skal jobbe med. De neste årene og detaljene rundt hva som blir gjort blir vurdert etter sommerens feltsesong og resultatene fra den. Det blir spennende å se resultatene til høsten!

Feltarbeid ved Jettan en nydelig høstdag. Sprekken i bildet blir større hvert år og blir målt med et ekstensometer. Foto: Steffen Bergh (UiT).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *