Gneis

For byggeprosjekter er gneis ofte solid byggegrunn, men foliasjon, sprekker, forvitring, svakhetssoner og vannforhold styrer hvordan fjellet faktisk oppfører seg.

Bildet ovenfor er fra Fjellhamar-området nær Oslo og viser typisk båndet gneis i felt. Slike lokale observasjoner er viktige, fordi bergarten ikke bare skal beskrives geologisk. I byggesaker må man også vurdere hvordan foliasjon, sprekker, slepper, forvitring og løsmasser over berg påvirker grunnforhold, skjæringer og fundamentering.

Gneis er en metamorf bergart, altså en bergart som er omdannet fra en eldre bergart under høyt trykk og høy temperatur. Den kjennes lettest igjen på den karakteristiske stripete strukturen, der lyse og mørke mineraler ligger i vekslende bånd.

Som stein er gneis hard, tung og motstandsdyktig. Den brukes både som naturstein, fasadestein, pukk, murstein og byggemateriale. Geologisk er gneis særlig viktig i Norge, fordi den finnes i store deler av landet og ofte inngår i det gamle grunnfjellet.

Gneis er en bergart, og tilhører gruppen metamorfe bergarter. Denne artikkelen handler derfor om gneis som konkret bergart, ikke om alle metamorfe bergarter generelt.

Hva er gneis?

Gneis er en grovkornet metamorf bergart med tydelig bånding, ofte kalt gneisstruktur eller foliasjon. Den dannes når en eldre bergart omdannes dypt i jordskorpen, uten at bergarten smelter helt.

Den opprinnelige bergarten kan ha vært magmatisk, for eksempel granitt, eller sedimentær, for eksempel sandstein eller leirskifer. Under trykk, varme og deformasjon vokser mineralene om og ordner seg i lag. Resultatet er den stripete strukturen som gjør gneis lett å kjenne igjen.

Kort sagt: Gneis er en omdannet bergart med vekslende lyse og mørke mineralbånd, dannet ved høy metamorf grad.

Fordi gneis kan dannes fra ulike utgangsbergarter, finnes det mange varianter. Felles for dem er at de har tydelig bånding og er dannet ved kraftig omdanning av eldre bergarter.

Fakta om gneis

Gneis er vanligvis hard, grovkornet og tydelig båndet. De lyse båndene består ofte av kvarts og feltspat, mens de mørke båndene gjerne inneholder glimmer, amfibol eller andre mørke mineraler.

I Norge er gneis svært vanlig. Den finnes i store deler av berggrunnen og er ofte en viktig del av grunnfjellet. For geologi, byggesak og grunnarbeid er gneis derfor en bergart man ofte møter i felt.

De viktigste praktiske faktaene om gneis er:

• gneis er en metamorf bergart
• gneis har vanligvis tydelig bånding
• gneis består ofte av kvarts, feltspat, glimmer og amfibol
• gneis er vanligvis hard og sterk
• gneis kan være god byggegrunn når fjellet er friskt og lite oppsprukket
• foliasjon og sprekker kan gi svakhetsplan i bergmassen
• oppsprukket eller forvitret gneis kan ha langt svakere bergmassekvalitet enn frisk gneis

Hvordan dannes gneis?

Gneis dannes ved regionalmetamorfose. Det betyr at bergarter omdannes over store områder, typisk i forbindelse med fjellkjededannelse. Når kontinentplater kolliderer, presses bergarter dypt ned, foldes, deformeres og varmes opp over svært lang tid.

Ved høy temperatur og høyt trykk begynner mineralene å omkrystallisere. Lyse mineraler som feltspat og kvarts skiller seg fra mørke mineraler som glimmer og amfibol. Denne oppdelingen i lag gir gneis den karakteristiske båndingen.

Gneis er en høygradig metamorf bergart. Det betyr at den er dannet ved høyere trykk og temperatur enn lavgradige metamorfe bergarter som fyllitt og enkelte skifre. Ved enda høyere metamorf grad kan gneis nærme seg delvis oppsmelting og gå over i migmatitt.

Kjennetegn på gneis – foliasjon og bånding

Det tydeligste kjennetegnet på gneis er foliasjonen. Foliasjon betyr at mineralene i bergarten er orientert i en bestemt retning, ofte som parallelle bånd eller lag. I gneis ses dette gjerne som vekslende lyse og mørke striper.

Typiske kjennetegn på gneis er:

• vekslende lyse og mørke bånd
• grov kornstørrelse
• synlige mineraler som kvarts, feltspat og glimmer
• høy styrke når bergarten er frisk
• tydelig struktur, men vanligvis ikke fossilførende lagdeling

Foliasjonen er ikke bare et visuelt kjennetegn. Den kan også fungere som et svakhetsplan i bergarten. Det har stor betydning når gneis vurderes som byggegrunn, i bergskjæringer, ved sprengning eller ved fundamentering på berg.

Granittisk gneis

Granittisk gneis er en vanlig gneistype i Norge. Den er dannet fra granitt eller granittiske bergarter som senere er omdannet. Fordi utgangsbergarten var magmatisk, kalles slik gneis ofte ortogneis.

Granittisk gneis har omtrent samme mineralinnhold som granitt: mye feltspat og kvarts, og ofte noe glimmer. Forskjellen er at gneisen har fått en tydelig bånding gjennom omdanningen.

I dagligtale brukes ordet granitt ofte litt upresist om harde, lyse bergarter. Geologisk kan noe av dette egentlig være granittisk gneis. Granitt er en magmatisk bergart, mens granittisk gneis er en metamorf bergart dannet ved omdanning av granittisk materiale.

Granittisk gneis er hard, sterk og gir ofte gode fundamenteringsforhold der fjellet er friskt, lite oppsprukket og ligger grunt. Likevel må sprekker, foliasjon, forvitring, svakhetssoner og vannforhold vurderes i konkrete byggeprosjekter.

Glimmergneis

Glimmergneis, også skrevet som glimmer gneis i enkelte søk, er en gneistype med høyt innhold av glimmer. Glimmeren gir bergarten en mer skifrig, glinsende og lagdelt karakter. Den kan derfor spalte lettere langs glimmerlagene enn en mer massiv granittisk gneis.

Fordi glimmerlagene kan være svakere, kan glimmergneis være mer utfordrende i skjæringer, skråninger og bergskjæringer. Spalteplanene kan styre hvordan fjellet sprekker opp. Dersom lagene heller ugunstig ut mot en skjæring, kan det gi økt risiko for utfall eller utglidning av blokker.

Glimmergneis ligger nær glimmerskifer i egenskaper, men er vanligvis grovere og har tydeligere gneisstruktur. Overgangen mellom skifer, glimmergneis og gneis henger sammen med økende metamorf grad.

Andre typer gneis

Gneis deles ofte inn etter utgangsbergart, mineralinnhold og struktur. I tillegg til granittisk gneis og glimmergneis finnes flere vanlige varianter.

Diorittisk gneis og tonalittisk gneis er dannet fra mørkere og mindre kvartsrike magmatiske bergarter enn granitt. De er ofte gråere og kan inneholde mer mørke mineraler.

Øyegneis er en gneis med store, øyeformede feltspatkorn i en finere grunnmasse. De store kornene ser ut som “øyne” i bergarten.

Hvit gneis er en lys, feltspat- og kvartsrik gneis med lite mørke mineraler. Den kan være dekorativ som naturstein og gir ofte et lyst, massivt uttrykk.

Migmatittisk gneis er gneis som er delvis oppsmeltet. Den kan ha årer og partier som viser overgang mellom metamorf og magmatisk dannelse.

Navn som Oppdal-gneis viser ofte til hvor bergarten er kjent fra eller brytes som naturstein.

Gneis og granitt – hva er forskjellen?

Gneis og granitt forveksles ofte fordi de kan ha nesten samme mineralinnhold og begge kan være harde, lyse og grovkornede. Den viktigste forskjellen ligger i hvordan de er dannet.

Granitt er en magmatisk bergart. Den er dannet ved at magma størknet langsomt nede i jordskorpen. Mineralene ligger vanligvis mer jevnt fordelt, uten tydelig bånding.

Gneis er en metamorf bergart. Den er dannet ved at en eldre bergart ble omdannet under trykk og temperatur. Mineralene ble orientert og ordnet i bånd. Dersom utgangsbergarten var granitt, kalles resultatet granittisk gneis.

En enkel huskeregel er: Har bergarten tydelige lyse og mørke bånd, er den ofte gneis. Er den jevn og massiv uten bånding, kan den være granitt.

Hardhet og egenvekt

Gneis er en hard og sterk bergart, men hardhet må forstås riktig. Gneis er ikke ett mineral, men en bergart sammensatt av flere mineraler. Den har derfor ikke én fast verdi på Mohs’ hardhetsskala.

Hardheten bestemmes av mineralene den består av. Kvarts er svært hardt, feltspat er også relativt hardt, mens glimmer er mykere og kan gi svakere lag. En kvarts- og feltspatrik gneis vil derfor normalt oppleves hardere og mer massiv enn en glimmerrik gneis.

Egenvekten til gneis ligger vanligvis omtrent rundt 2,6 til 2,9 gram per kubikkcentimeter. Det tilsvarer om lag 2 600 til 2 900 kilo per kubikkmeter. Lyse, kvarts- og feltspatrike gneiser ligger ofte i den nedre delen, mens mørkere gneiser med mer jern- og magnesiumrike mineraler kan være tyngre.

Mineraler i gneis

Gneis består hovedsakelig av lyse og mørke mineraler som er ordnet i bånd.

De vanligste mineralene i gneis er:

• feltspat
• kvarts
• glimmer
• amfibol
• noen ganger granat og andre metamorfe mineraler

Feltspat og kvarts danner ofte de lyse båndene. Glimmer og amfibol danner gjerne mørkere bånd. Mineralinnholdet styrer farge, hardhet, egenvekt, spalteegenskaper og hvordan bergarten oppfører seg ved forvitring og oppsprekking.

Glimmerrike gneiser kan ha tydeligere svakhetsplan, mens kvarts- og feltspatrike gneiser ofte er mer massive og harde.

Hva brukes gneis til?

Gneis er en mye brukt stein og naturstein fordi den er hard, holdbar og finnes i store mengder. Den brukes både til dekorative formål og som teknisk byggemateriale.

Vanlige bruksområder for gneis er:

• naturstein
• fasadestein
• murer og forblending
• heller og trinn
• gravstein og monumenter
• pukk, grus og fyllmasse
• tilslag i vei- og anleggsarbeid

Bruksområdet avhenger av gneistypen. En dekorativ, båndet gneis kan egne seg som naturstein, mens knust gneis kan brukes som pukk og fyllmasse. Glimmerrike eller sterkt oppsprukne gneiser kan være mindre egnet til enkelte tekniske formål.

Gneis i Norge

Gneis er en av de vanligste bergartene i Norge og utgjør store deler av det norske grunnfjellet. Den finnes over store deler av landet, blant annet i Sør-Norge, på Vestlandet, i fjellområdene og i Nord-Norge.

I Oslo-området og på Romerike kan man mange steder se gneis og andre grunnfjellsbergarter i skjæringer, knauser og fjell i dagen. Bildet ovenfor fra Fjellhamar-området nær Oslo er et eksempel på hvordan båndet gneis kan opptre lokalt i felt.

I Bergen-området og på Vestlandet finnes også mye gneis knyttet til fjellkjededannelse, ofte sammen med glimmerskifer, kvartsitt og amfibolitt. I Nord-Norge finnes store gneisområder som flere steder har betydning for tunneler, skjæringer og fundamentering.

Enkelte gneistyper er kjent under stedsnavn, som Oppdal-gneis. Slike navn brukes ofte fordi steinen brytes eller markedsføres som naturstein fra et bestemt område.

Du kan bruke berggrunnskart for å få en første indikasjon på hvilke bergarter som finnes i et område. Kartet er likevel ikke en full vurdering av fjellkvalitet, sprekker, forvitring eller lokale forhold på en konkret tomt.

Gneis som byggegrunn

For byggeprosjekter er frisk gneis ofte god byggegrunn. Den har høy styrke og kan gi gode fundamenteringsforhold der fjellet ligger grunt og er lite oppsprukket.

Men god bergartsstyrke betyr ikke automatisk at forholdene er enkle. Det er bergmassen som må vurderes. Bergmasse betyr bergarten slik den faktisk forekommer i felt, med sprekker, slepper, svakhetssoner, foliasjon, forvitring og vann. En frisk prøve av gneis kan være sterk, samtidig som bergmassen på tomten kan være oppsprukket, forvitret eller påvirket av svakhetssoner.

Ved bygging på gneis må man derfor ofte vurdere:

• foliasjon
• sprekkesystemer
• slepper og svakhetssoner
• forvitring
• vann i sprekker
• dybde til fjell
• løsmasser over berg
• stabilitet i skjæringer og bratt terreng
• om bergmassen er massiv, blokkig, oppsprukket eller knust

Det viktigste geotekniske forholdet ved gneis er ofte foliasjonen. De parallelle båndene kan fungere som svakhetsplan. Hvordan foliasjonen står i terrenget, kan derfor ha stor betydning for stabiliteten.

Ved fundamentering på berg bør man vurdere om fjellet er friskt og massivt, eller om sprekker, foliasjon og forvitring kan påvirke stabiliteten.

Bergmassekvalitet, Q-verdi og kjerneboring i gneis

Statens vegvesens veiledning N-V521 viser hvorfor man ikke bør vurdere gneis bare ut fra bergartsnavnet. Frisk gneis kan være en sterk bergart, men bergmassekvaliteten bestemmes også av oppsprekking, forvitring, svakhetssoner og vannforhold.

I veiledningen vises et norsk eksempel med borekjerner fra Bjarkøy med oppknust og forvitret granittisk gneis. Borekjernene er klassifisert med Q-verdier fra omtrent 0,33 til 2,9 per boremeter. Det viser at bergmassekvaliteten kan variere betydelig over korte avstander, selv innenfor samme forekomst av granittisk gneis.

Dette er viktig i byggesaker. Man kan ikke uten videre konkludere med gode fundamenterings- eller skjæringsforhold bare fordi bergarten er gneis. Det må vurderes hvordan bergmassen faktisk er på stedet.

Ved krevende bergforhold kan kjerneboring brukes for å dokumentere bergart, oppsprekking, sprekkemateriale, forvitringsgrad, RQD, Q-verdi, svakhetssoner og vannforhold. Borekjerner kan også gi grunnlag for laboratorietesting, for eksempel av trykkfasthet eller mineralinnhold.

For ikke-oppsprukket gneis oppgir Statens vegvesen typiske P-bølgehastigheter på omtrent 4 700–5 800 m/s. Dersom gneisen er oppsprukket, forvitret eller påvirket av leireomvandling, kan hastigheten bli betydelig lavere. Lave seismiske hastigheter kan derfor være et tegn på svakere eller mer oppsprukket bergmasse.

Poenget er enkelt: Gneis er ofte sterk som bergart, men må vurderes som bergmasse når den skal brukes som byggegrunn, i skjæringer, ved sprengning eller i bratt terreng.

Gneis i bergskjæringer og bratt terreng

I bergskjæringer kan gneis være både gunstig og krevende. Frisk og massiv gneis kan stå godt, men foliasjon og sprekker kan styre hvordan fjellet deler seg.

Dersom foliasjon eller sprekker heller ut av en skjæring, kan det gi risiko for utfall eller glidning langs svakhetsplan. Glimmerrik gneis kan være mer utsatt enn massiv granittisk gneis, fordi glimmerlagene kan gi tydeligere spalteflater.

Forvitring langs sprekker, slepper og glimmerlag kan svekke fjellet lokalt. Oppsprukket eller forvitret granittisk gneis kan derfor opptre helt annerledes enn frisk, massiv gneis. Det er ikke nok å vite at bergarten er gneis. Man må også vurdere bergmassens kvalitet, sprekkemønster, vannforhold og eventuelle svakhetssoner.

Ved skjæringer, sprengning, byggegroper eller tiltak i bratt terreng kan det være behov for geologisk vurdering av bergforhold, grunnundersøkelser eller dokumentasjon av grunnforhold. Dette må vurderes sammen med de øvrige grunnforholdene på tomten.

Gneis og løsmasser over berg

Selv om berggrunnskart viser gneis, betyr det ikke nødvendigvis at byggegrunnen på tomten består av fjell i dagen. Over gneis kan det ligge morene, sand, grus, leire, torv, fyllmasser eller andre løsmasser.

For byggesaker er dette viktig. Det kan være gneis i berggrunnen, men flere meter med løsmasser over. Da er det ofte løsmassene, ikke selve gneisen, som styrer fundamentering, setninger, graving og stabilitet.

Dersom det er usikkerhet om dybde til fjell, løsmassetykkelse eller overgang mellom løsmasser og berg, kan grunnundersøkelser være nødvendig.

Kontakt Geotekniker AS dersom du trenger vurdering av bergforhold, gneis, skjæringer eller byggegrunn i forbindelse med et tiltak.

Ofte stilte spørsmål om gneis

Hva er gneis?

Gneis er en grovkornet metamorf bergart med tydelig bånding av lyse og mørke mineraler. Den er dannet ved at en eldre bergart er omdannet under høyt trykk og høy temperatur.

Er gneis en bergart?

Ja. Gneis er en metamorf bergart. Den består vanligvis av mineraler som kvarts, feltspat, glimmer og amfibol.

Hva er gneis stein?

Gneis stein betyr vanligvis gneis brukt som naturstein, byggestein, murstein, pukk eller fyllmasse. Gneis er hard og slitesterk, men egenskapene varierer med mineralinnhold, foliasjon og oppsprekking.

Hva er forskjellen på gneis og granitt?

Granitt er en magmatisk bergart uten tydelig bånding. Gneis er en metamorf bergart med bånding. Granittisk gneis er granittisk bergart som senere er omdannet.

Hva er granittisk gneis?

Granittisk gneis er gneis som er dannet fra granitt eller granittiske bergarter. Den har mye kvarts og feltspat, men skiller seg fra granitt ved at den har tydelig bånding.

Hva er glimmergneis?

Glimmergneis er gneis med mye glimmer. Den kan være mer skifrig og spalte lettere langs glimmerlagene enn en mer massiv granittisk gneis.

Hvor hard er gneis?

Gneis er vanligvis en hard bergart fordi den ofte inneholder mye kvarts og feltspat. Den har likevel ingen fast hardhetsverdi, fordi den består av flere mineraler. Glimmerrike lag kan være svakere og lettere å spalte.

Hva er egenvekten til gneis?

Egenvekten til gneis ligger vanligvis rundt 2,6 til 2,9 gram per kubikkcentimeter, tilsvarende omtrent 2 600 til 2 900 kilo per kubikkmeter.

Hva brukes gneis til?

Gneis brukes som naturstein, fasadestein, murstein, heller, gravstein, pukk, grus og fyllmasse. Den brukes også som tilslag i vei- og anleggsarbeid.

Hva heter gneis på engelsk?

Gneis heter “gneiss” på engelsk.

Er gneis god byggegrunn?

Frisk og lite oppsprukket gneis er ofte god byggegrunn. Men foliasjon, sprekker, slepper, forvitring, svakhetssoner og vannforhold kan påvirke stabiliteten, særlig i bergskjæringer og ved fundamentering direkte på berg.

Hvorfor kan gneis være krevende selv om bergarten er sterk?

Fordi stabiliteten styres av bergmassen, ikke bare bergartens styrke. Oppsprukket, forvitret eller glimmerrik gneis kan ha svakhetsplan og varierende bergmassekvalitet selv om frisk gneis er sterk.

Referanser

Statens vegvesen, N-V521 Geologi og bergsikring i tunnel, 2023.