Boreskipet fotografert ved hjelp av drone. Her fra Skollhøyden der prøver av flere typer magmaavsetninger ble samlet inn. Foto: Peter Betlem
Været var godt, og forventningene høye da boreskipet JOIDES Resolution i august i fjor forlot kaia i Reykjavik på Island og satte seil mot Norskehavet.
Det prestisjefulle, internasjonale boreprogrammet IODP var tilbake i norske farvann for første gang på vel 35 år, og representanter fra flere norske forskningsmiljøer hadde mønstret på (geoforskning.no: Kommer til Norge).
Formålet var å hente opp boreprøver av bergartene under havbunnen som kan hjelpe oss å besvare noen av de største spørsmålene vi fortsatt stiller oss om dannelsen av Norskehavet, men også hvordan de enorme vulkanutbruddene for ca. 55 millioner år siden påvirket det globale klimaet.
Første funn var tørt land
Kolgahøyden sør for Vøringplatået var første lokalitet. I forkant av boringen holdt forskerne en intern konkurranse. Hva skjuler seg under de vulkanske bergartene – basaltene – som er påvist fra seismiske undersøkelser?
Ulike bergarter ble foreslått, og mange fikk seg en overraskelse da de første kjernene ble løftet opp på dekk. Granitt. En bergart geologer forbinder med kontinenter ble funnet nærmere 400 km til havs, noe som er med på å demonstrere den reelle utbredelsen av kontinentalskorpen.
– Granitten ble påtruffet i flere borehull. Den var forvitret, og dette forteller oss at Kolgahøyden har vært tørt land. Dette er de første borehullene herfra som har påvist nettopp dette, forteller Sverre Planke (geoforskning.no: Innovatør og forsker), og legger til at andre norske forskere har gjort geofysiske observasjoner i Barentshavet, sør for Svalbard, som indikerer en mer utstrakt kontinentalskorpe enn tidligere antatt, også der (geoforskning.no: Mer kontinentalskorpe i Arktis).
Det ble også, som forventet, påtruffet basalt i form av lavastrømmer. Disse lavastrømmene kan være med på å dokumentere den første vulkanske aktiviteten på den midtnorske marginen. Ifølge Planke viste kjernene vekslende lag av vulkanske og sedimentære bergarter, noe vi også kjenner til fra olje- og gassforekomster i vulkanske regioner (se faktaboks).
Med stillingen som Co-Chief Scientist på boreskipet, hadde Planke ansvar for den vitenskapelige gjennomføringen av toktet sammen med den tyske GEOMAR-professoren Christian Berndt (som for øvrig tok doktorgrad ved Universitetet i Oslo (UiO) og deretter var forskerkandidat ved UiT Norges arktiske universitet).
Planke er også daglig leder i Volcanic Basin Petroleum Research (VBPR) og professor II ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk (CEED) ved UiO.
Ukjent terreng
Funnet av granitt er et godt eksempel på at vi fortsatt har mye å lære om geologien i Norskehavet.
Med unntak av områdene nær kysten, der et vell av oljeselskapenes lete- og produksjonsbrønner har boret gjennom de sedimentære bergartene, er de ytre delene av Norskehavet og de magmatiske bergartene og grunnfjellet lite undersøkt og prøvetatt.
Noen få vitenskapelige tokt de siste tiårene, stort sett utført i regi av andre nasjoner, er hederlige unntak.
– Dyphavet i Norge er lite undersøkt. Mye er ugjort. Potensialet for å forstå jordens utvikling og tidligere tiders klima i Norskehavet og Nordøst-Atlanteren er stort. Derfor var IODP-toktet svært viktig for å skaffe høykvalitetsdata i det som stort sett er ukjent terreng, hevder Planke.
Gjennom 60 hektiske dager med lange skift og stort arbeidspress ble drøyt to kilometer med borekjerner samlet inn. Planke er godt fornøyd med både kvantiteten og kvaliteten av kjernene.
– Like viktig som at vi fikk samlet inn enorme mengder av kjerner, er det at vi fikk samlet inn kjerner fra de ønskede områdene og geologisk interessante lag.
Norsk vulkanprovins
Norskehavet og Vøringplatået er kjent for sine utbredte, kilometer-tykke vulkanske bergarter. Vulkanismen kan sees i sammenheng med dannelsen av Atlanterhavet for om lag 55 millioner år siden, der store mengder magma ble presset opp og avsatt på og under havbunnen mellom Norge og Grønland.
For å få bedre forståelse av hvordan den norske vulkanprovinsen ble dannet, var det viktig å få samlet inn prøver av de vulkanske lagrekkene.
Foruten Kolgahøyden, ble det også utført boringer ved Skollhøyden lenger nord.
– Kjernene fra Skollhøyden er unike fordi vi fikk samlet inn ulike typer basalter som gjenspeiler forskjellige stadier av oppsprekkingen av Atlanterhavet. Analyser av disse kjernene vil gi oss mer informasjon om hele utviklingen, inkludert de ulike pulsene av vulkanisme, samt varighet, intensitet og pausene mellom utbruddene, forklarer Planke.
Planke påpeker at Skollhøyden er et godt eksempel på hvorfor Vøringmarginen er en geologisk vulkanprovins i verdensklasse.
– De vulkanske bergartene på denne marginen er kun dekket av et tynt lag med sedimenter. Dermed er det mulig å bore seg ned til dem uten å måtte bruke flere dager på det, med de ekstra kostnadene det ville medført.
Basaltene som ble påtruffet under et 115 meter tykt dekke av yngre sedimenter representerer i all hovedsak flere sekvenser av lava. Sedimentære bergarter mellom sekvensene gir god anledning for presis datering og bedre forståelse av miljøet lavautbruddene fant sted i, og det ble til sammen hentet inn nærmere 600 meter med kjerner.
Ny kunnskap om klimagåte
For 56 millioner år siden steg den globale temperaturen raskt og kraftig. Over en periode på om lag 170 000 år var verden faktisk 5 – 8 °C varmere enn før temperaturstigningen. Aldri igjen har jorda vært like varm.
Varmeperioden er oppkalt etter de geologiske periodene den strakk seg over – Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM).
Det er generelt akseptert at temperaturøkningen skjedde i løpet av noen få tusen år. Varmepulsen skal også ha sluttet svært brått.
IODP-toktet hadde også som formål å fremskaffe materiale som styrker teorien om at PETM-hendelsen (geoforskning.no: Did volcanism cause the hothouse climate?) skjedde som følge av utslipp av store mengder metan og CO2 til atmosfæren.
– Vi er svært fornøyde med å ha samlet inn flere gode, høyoppløselige kjerneprøver fra PETM-lagene, der blant annet tilstedeværelsen av unike mikrofossiler og askelag hjelper oss med presis datering, forteller Planke.
Teorien, som ble foreslått av Planke og kolleger for drøyt 15 år siden, er plausibel. Varmeperioden har funnet sted i samme periode som åpningen av Norskehavet og den vulkanske aktiviteten.
I henhold til teorien trengte magma inn i sedimentene og modnet (varmet opp) det organiske materialet (planterester) slik at gasser ble dannet (geoforskning.no: Gåten er fortsatt ikke løst).
Det finnes tydelige geologiske spor av denne hendelsen. Blant de sedimentære lagene i Norskehavet er vi kjent med hundrevis av krater- og pipestrukturer som vitner om voldsomme, eksplosive utslipp av gass fra dypet (Nature, 2004: «The role of methane from a volcanic basin as a mechanism of initial Eocene global warming»).
Forskerne boret ned i PETM-lagene ved flere lokaliteter.
– Vi har samlet en helt unik database på PETM. Det finnes knapt borekjerner fra disse lagene fra tidligere, og de som finnes er ikke like godt bevart eller like tykke som de vi har påtruffet, sier den vitenskapelige toktlederen, godt fornøyd.
Enorme volum av magma
Kan den vulkanske aktiviteten virkelig ha vært omfattende nok til å ha påvirket det globale klimaet?
– Sett i sammenheng med hvor store volumer med magma som trengte opp i Norskehavet i denne perioden, er det sannsynlig, mener Planke.
Ifølge toktlederne kan det totale volumet av magma som trengte opp i Norskehavet ha vært 6 – 10 millioner kubikkilometer. Det ville dekket hele Europas landareal med et opptil én kilometer tykt lag av stein.
Selv om utbruddene skjedde over en periode på flere millioner år, skal de største volumene av magma ha blitt avsatt under PETM-perioden.
Oppkalte vulkan etter professor
De siste boredagene tilbrakte boreskipet i dyphavet i Lofotenbassenget. Også dette området representerer i stor grad ukjent farvann der svært få undersøkelser har blitt utført tidligere.
I skråningen like over dyphavssletten stikker en liten høyde på om lag 50 meter opp. Men på samme måte som at et isfjell kun røper en liten del av seg selv over havoverflaten, viser seismiske data at den lille høyden har en vertikal utbredelse på hele to kilometer i dypet.
– Vi har lenge antatt at det er en vulkan. Men det var først da vi fikk boret ned i den, at vi kunne bekrefte dette. Vi påviste blant annet putebasalter (putelava), en klar indikator på vulkanisme.
Undersøkelsene viser også at vulkanen en gang kan ha reist seg over havoverflaten, ikke ulikt Islands vulkan Surtsey, som brøt havoverflaten i 1963.
De vitenskapelige toktlederne valgte navnet Eldhø (ildhøyde) på vulkanen til ære for professor emeritus Olav Eldholm ved Universitetet i Bergen. Navnet på den 50 millioner år gamle vulkanen er også inspirert av den islandske vulkanen Eldgjá (Ilddal).
– Olav har vært en svært viktig person når det gjelder den tidlige kartleggingen av Norskehavet. Hans pionerarbeid og datainnsamling har vært avgjørende for den kunnskapen vi har om vulkanisme og platebevegelser i Norskehavet i dag, fremholder Planke.
Med sitt omfattende arbeid i Norskehavet opp gjennom årene, inkludert innsamling av prøver i regi av VBPR og andre aktører, kan Sverre Planke selv bli stående som en pioner i utforskningen av de nordlige norske havområdene.
Denne saken ble først publisert i GEO 2022. Bestill ditt eksemplar her
