Mapping of gravitational deformation at Redfjellet, western Norway, and its relation to the tectonic history

Abstract

Opp gjennom historien har fjellskred og sekundære effekter som flodbølger gjentatte ganger utgjort en fare mot samfunnet i Norge. Flere katastrofale hendelser har ført til totalt 932 omkomne, noe som underbygger behovet for å redusere risikoen ustabile fjellpartier representerer. Systematisk kartlegging ble iverksatt av Norges geologiske undersøkelse (NGU) for å oppdage fjellsider som viser tegn på gravitativ deformasjon. Redfjellet, langs Eidfjorden innerst i Hardangerfjorden, viser aktiv deformasjon basert på årlige målinger med differensiell satellittnavigasjonssystemer (dGNSS) utført mellom 2017 og 2020. Målingene viser en bevegelse på opptil 8 mm i året. Detaljert strukturkartlegging i felt avslører en kompleks tektonisk historie som involverer duktil og sprø deformasjon. Automatiske lineamentanalyser på digitale høydemodeller knytter de målte strukturene til den Sveconorvegiske fjellkjedefoldingen og Hardangerfjord-skjærsonen, noe som antyder en sterk tektonisk kontroll av ustabiliteten på Redfjellet. Kinematiske analyser og geomorfologisk analyse av høyoppløst høydemodell antyder kompleks deformasjon av fjellsiden. Det foreslås en bruddmekanisme som involverer både kileutglidning og planutglidning langs flere avløsende sprekkeplan. Redfjellet-blokken har et totalt volum på 9,2 millioner m3, med utløpsanalyse som viser at den vil nå fjorden hvis hele blokken sklir ut. Imidlertid, med lav fareklasse og lav årlig sannsynlighet for utglidning, anses blokken å være et lavrisikoobjekt for øyeblikket. Fortsettelse av periodiske bevegelsesmålingene anses derfor som tilstrekkelig. Redfjellet tolkes å være en lokal ustabilitet innad i Ingebjørgfjellet DSGSD, som viser morfologiske strukturer som halv-graben, store innsynkninger og bulende tå. En utglidning av hele Ingebjørgfjellet DSGSD anses imidlertid ikke som realistisk, da det tidligere ikke er registrert utglidning av hele DSGSDer hverken i Norge eller andre steder.

Historically in Norway, rock slope failures and secondary effects such as displacement waves represent a repeated threat to the society. Several catastrophic events have led to a total of 932 fatalities, demonstrating the need to reduce the risk posed by unstable rock slopes. Systematic mapping was initiated by the Geological Survey of Norway (NGU) to discover slopes that show signs of gravitational deformation. Redfjellet, which is located along Eidfjorden – an inner branch of Hardangerfjorden – is actively deforming according to annual differential global navigation satellite system (dGNSS) measurements carried out between 2017 and 2020. The measurements show a displacement of up to 8 mm/year. Detailed structural field mapping reveals a complex tectonic history involving ductile and brittle deformation. Automated lineament analyses on digital elevation models (DEMs) link the measured structures to the Sveconorwegian orogeny and the Hardangerfjord Shear Zone, which suggests a strong tectonic control on the Redfjellet instability. Kinematic analysis, as well as geomorphological analysis of high-resolution DEMs suggest that the slope deformation is complex. A failure mechanism involving both wedge sliding and multiplanar failure is proposed. The Redfjellet block has a total volume of 9.2 million m3, with runout analysis showing it will reach the fjord if the entire block fails. However, with a low hazard class and low annual probability of failure, it is presently considered a low-risk object. Continued periodic displacement measurements are therefore considered sufficient. The instability at Redfjellet is inferred to be a localised unstable slope section within the larger Ingebjørgfjellet deep-seated gravitational slope deformation (DSGSD), which show morphostructures such as a half-graben, massive counterscarps and toe bulging. A failure of the entire Ingebjørgfjellet DSGSD is however not considered realistic, as no previous catastrophic failures of entire DSGSDs are recorded in Norway or anywhere else.