Bilde fra stranda Knudeklint på Fur. Her kan man tydelig se de svarte basaltiske askelagene innimellom lyse marine sedimenter. Foto: Morgan Jones
Jordoverflaten har ikke alltid sett slik ut som den gjør i dag. En gang var alle de kontinentale platene samlet til et stort kontinent, kalt Pangea. For rundt 200 millioner år siden begynte dette superkontinentet å sprekke opp og de verdenshavene vi kjenner til i dag ble gradvis dannet. Dette tok lang tid, og ikke før for ca. 60 millioner år siden begynte den nordlige delen av Atlanterhavet å åpne seg opp.
Samtidig med at det skjedde, så ble den Nordatlantiske vulkanprovinsen dannet, et enormt område med vulkansk aktivitet som dekket store deler av Grønland, de Britiske øyer og det gradvis åpnede havområdet utenfor Norskekysten, slik som er vist i figuren under.
Enorme mengder med lava strømmet ut på overflaten og dannet noen av de største fjellene langs østkysten av dagens Grønland. Men på et tidspunkt for rundt 56 millioner år siden endret plutselig vulkanismen karakter og ble eksplosiv, og hundrevis av eksplosive utbrudd spydde ut aske som la seg som tepper over hele Nord Europa. Men hva var det som forårsaket dette eksplosive skiftet?
For å finne ut av dette har forskere fra Universitetet i Oslo dratt ned til øya Fur i Limfjorden nord i Danmark. Her kan man i dag finne tykke sedimentære lagrekker med marin leire som ble dannet i det grunne havet som var datidens Nordsjøen.
Innimellom denne leira finner vi askelagene, en liten bit av den enorme mengden aske som en gang dekket områder helt ned til dagens Østerrike. Disse askelagene er unike av mange grunner, blant annet er de eksepsjonelt godt bevart, noe som har gjort det mulig å utføre kjemiske analyser som vanligvis kun kan gjøres på mye yngre aske. Det er slik mysteriet kan løses.
Når lava er under bakken kalles den magma og inneholder mange ulike kjemiske stoffer, blant annet en flytende fase med såkalte volatiler. Det vil si hovedsakelig vann, karbondioksid og svovel.
Når trykket over magmaen er stort nok vil disse volatilene være i flytende form, men når magmaen beveger seg gjennom jordskorpa på vei opp til overflaten letter gradvis det overliggende trykket og volatilene blir ustabile og går over i en gassfase. Gass tar opp mer plass, og dannelsen av en slik gassfase er med på å drive magmaen oppover i jordskorpa.
Når vulkanske utbrudd blir eksplosive er det vanligvis fordi de har høyt innhold av silisium. Da blir magmaen seig og tyktflytende slik at gassene ikke slipper fri i et rolig og jevnt tempo, men i stedet bygger seg opp til det eksploderer. Men analyser av askene i Danmark viser at de fleste er produsert av basaltisk magma, altså mer rennende magma med et lavt silisiuminnhold.
Det må altså være noe annet som har ført til den enorme eksplosiviteten.
En annen faktor som kan føre til at utbrudd blir eksplosive, er dersom magmaen treffer vann i det den stiger mot jordoverflaten. Ettersom utbruddene i den Nordatlantiske vulkanprovinsen skjedde samtidig som Atlanterhavet åpnet seg opp, stilte forskerne seg spørsmålet om kontakt mellom vann og lava kunne være årsaken til eksplosiviteten.
Men i forskningens verden er det ikke nok å se en mulig sammenheng og lage en hypotese, det må også testes. Derfor valgte forskerne å plukke masse små partikler av vulkansk glass fra askelagene og måle innholdet av volatilene vann, karbondioksid og svovel.
Disse analysene viser at askelagene inneholder en mye høyere mengde vann og svovel enn det man hadde forventet dersom magmaen hadde kommet helt ut i atmosfæren og all gassen hadde sluppet fri.
Den mest sannsynlige forklaringen er at det var nok vann over vulkanen til å hindre gassen å unnslippe, men ikke så mye at det hindret asken å eksplodere ut.
Forskerne kan dermed konkludere at en gang for ca. 56 millioner år siden, så må store deler av den Nordatlantiske vulkanprovinsen ha vært oversvømt. Faktisk viser analysene at vulkanene på dette tidspunktet kan ha vært dekket av et hav med opp 1000 m dybde.
Om det var vulkanismen som flyttet seg ut i havet, eller havet som strømmet over vulkanene vil fremtidig forskning vise. Men det er hvert fall sikkert at man hadde vært grundig askefast om man prøvde å fly hjem fra Danmarksferie.
Ella Wulfsberg Stokke jobber som postdoktor ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk ved Universitetet i Oslo.
Hun bruker geokjemiske analyser til å studere både klima og vulkansk aktivitet i overgangen paleocen-eocen.
Dette er hennes bidrag til formidlingskonkurransen 2023.
Referanse
Stokke, E. W., Liu, E. J. and Jones, M. T. (2020) Evidence of explosive hydromagmatic eruptions during the emplacement of the North Atlantic Igneous Province, Volcanica, 3(2), pp. 227-250. doi: https://doi.org/10.30909/vol.03.02.227250
