Den gangen dinosaurene var askefaste

Av Snorre Olaussen, Unis; Sten Andreas Grundvåg, Universitetet i Tromsø; Jørn Hurum, Naturhistorisk Museum, UiO og Kim Senger, Unis.

I Longyearbyen går, sykler og kjører vi på veier av løsmasser som er flere tusen år gamle; gress og asfalt fra nåtid, og i disse dager også på importert fremmedstein fra fastlandet. Longyearbyen og Barentsburg finnes på grunn av kull som ble dannet av torv fra myrer som dekket landskapet for rundt 60 millioner år siden. Den gang var miljøet her oppe som skoger er i Sentral-Europa i dag.

Men vi skal lenger tilbake i klodens historie. Like under Longyearbyen er det bergarter fra første del av krittiden, det vil si i tidsrommet 100 til 145 millioner år tilbake i tid. Det er bergarter som stammer fra leire og sand lagt ned i et grunt stormfullt hav, elvesletter og deltaer, med frodige skoger og sumper i bakgrunnen.

Sandsteiner og skifre fra krittiden finner vi langs klippene ved Flyplassveien, kystklippene ut mot Bjørndalen og i skrentene opp til gruveinnslagene i Longyeardalen, Adventdalen og Hiorthfjellet. Er du ute etter fossile trestammer, muslinger og ammonitter er det muligheter i alle disse områdene.

Men alle disse bergartene ligger over, og er dermed litt yngre, enn de bergartene vi finner dinosaurspor i. Fotsporene opptrer i en geologisk enhet med vekslende lag av sandstein og skifer med noen få kull-lag som har fått navnet Helvetiafjellformasjonen. Disse sedimentære bergartene ble i sin tid avsatt på vidstrakte elvesletter. For 125 millioner år siden da denne sandsteinen bare var løs sand, hadde Svalbard en rik, variert og varmekjær flora med et yrende dyreliv. Dyrelivet på den tiden stod i sterk kontrast til dagens arktiske fauna, med flokker av planteetende dinosaurer samt en og annen kjøtteter vandret rundt uvitende om deres katastrofale skjebne i form av voldsomme vulkanutbrudd.

Selv om vi visste mye om kritt bergarter på Svalbard helt fra de første studier av den svenske naturviteren Alfred Nathorst sin utforskning på Kong Karls Land i 1898 så har det vært flere løse tråder. I 2012 foreslo UNIS og Universitetet i Stavanger (UiS) et forskningsprosjekt til industrien med begrunnelse i en «gruk» fra den danske matematikeren Piet Hein: At vide hvad man ikke ved er dog en slags alvidenhed. Med støtte fra nær 20 industriselskaper og i samarbeid med universitetene på fastlandet og universitetene i Moskva, Austin i Texas og København, fikk vi et tre-årig prosjekt: «Lower Cretaceous basin studies in the Arctic» (forkortet til LoCrA), der UNIS sin rolle i prosjektet var først og fremst å kartlegge og beskrive krittlagrekken på Svalbard, mens UiS satte søkelys på undergrunnen både på norsk og russisk side av Barentshavet.

Temperert til subtropisk skog og mangrove i Adventdalen?

Hvordan så det ut på Svalbard og nærområdene i den delen av krittperioden da Helvetiafjellformasjonen ble dannet og dinosaurene regjerte kloden?

Som et tidsbilde for ca. 125 millioner år siden er det bare å ta en titt på Adventdalen, Adventelva og Adventfjorden og multiplisere størrelsen på elvesletta med noen 1000 ganger og snu Adventelvas kystlinje mot sør. Deretter legger vi på mangrove skog på kyststripa og når du går oppover dalen vil du se tett skog på begge sider av en elv ikke ulik Adventelva midtsommers med alle sine grus- og sandbanker. Men dalen var betydelig bredere, og dalsidene var neppe mer enn maksimalt noen få hundre meter høye.

Foruten plantefossiler som viser en varmekjær flora finner vi rester etter marine øgler, fisk, blekkspruter, skjell, kråkeboller og ikke minst fotavtrykk av dinosaurer som til nå er funnet på seks steder på Spitsbergen. Et enkelt bein sannsynligvis tilhørende en forhistorisk fugl er også funnet på Schønrockfjellet på østkysten av Spitsbergen. Men selvsagt håper vi fremdeles på ordentlige funn av dinosaurknokler.

Rester av en enorm arktisk vulkansk provins

Vel så spennende som fossile rester etter flora og fauna er spor av en samtidig gigantisk vulkanisme på Svalbard. Ikke bare på Svalbard, den dekket store deler av Arktis. Overalt på øygruppa ser vi rester av dette voldsomme kapitlet i Svalbards historie.

Dette er da også en av de mest iøynefallende bergartene på Svalbard, du ser dem umiddelbart når du kommer ut av Adventfjorden. Disse bekmørke bergartene som skjærer seg inn i omkringliggende bløte skifere i fjellsidene ovenfor Vindodden og Botneheianosa, eller står som steile kystklipper ved Diabasodden og Hatten, eller danner det velkjente amfiet ved Hyperittfossen. Bergarten kalles doleritt og danner ganger som stort sett følger helningen på de omkringliggende lagene, men i noen tilfeller klatrer de oppover og skjærer tvers gjennom lagrekken som vertikale ganger. Doleritt er svært motstandsdyktig mot vær og vind, og ved Rotundafjellet ved Kapp Thordsen på nordsiden av Isfjorden danner de beskyttende lokk for underliggende skifere som er mindre motstandsdyktige mot erosjon. Noen har kanskje hittat farefulle skjær nær Gåsøyane; doleritten er nemlig også kjent som en effektiv propelldødare.

Best kommer disse bergartene fram i mars-april som svarte horisontale streker i landskapet. Prøv å legg merke til disse neste gang du kjører innover Sassendalen i retning Fullmardalen.

Doleritt er dannet fra lava som trengte inn i de omkringliggende bergartene som lå rundt 1 til 2 kilometer dypere ned i jordskorpen enn nå. Når lavaene så størknet ble de til doleritt, eller basalt eventuelt diabas om du vil; kjært barn har mange navn, men i praksis er det det samme. Under og like etter nedkjølingen krympet de størknete lavaene og sprakk opp i et særegent søyle-mønster slik som det vi ser på Diabasodden og Hatten i dag. På Kongsøya i Kong Karls Land finner vi lava som fløt utover elvesletter og sprutet aske fra vulkankjegler og åpne sprekker i jordskorpen. Vulkanske askelag har blitt funnet i Helvetiafjellformasjonen under boringene av flere av CO2 brønnene i Adventdalen. Ved større vulkanutbrudd fraktes tette askeskyer langt av sted med luftstrømmene og avsettes til slutt på bakken som et alt-dekkende slør av aske. Disse askelagene brytes raskt ned til leirmineraler og danner da en avsetning som kalles bentonitt*. I bentonittene kan man også finne små krystaller av mineralet zircon som dannes under selve vulkanutbruddet. Disse krystallene kan vi datere og dermed kan de gi oss en dannelsesalder og et relativt nøyaktig estimat for når utbruddet fant sted.

CO2-boringene i Adventdalen

Bentonitten som ble det påtruffet under boringene i Adventdalen er omkring 20 cm tykt og befinner seg på om lag 157 meters dyp. En gruppe ved Institutt for geovitenskap ved Universitetet i Oslo (Corfu med medarbeidere) daterte zirkonene til 123.3 millioner år +/- 200.000 år som er bemerkelsesverdig nøyaktig.

Vi geologer blir overlykkelige når vi får så gode data. Siden bentonitten ble påtruffet i omtrent samme nivå i nesten alle CO2-brønnene forsto vi etter hvert at de hørte til den samme enkelthendelsen. Det er vel grunn til å tro at noen dinosaurer fikk fart på seg når denne skyen kom, men enkelte gikk nok til grunne. Størrelsen på utbruddet må ha vært noe helt annet enn den lille fjerten fra vulkanutbruddet i 2010 fra Eyjafjallajökulls (Isl: Eldgosið í Eyjafjallajökli) hvor vi alle var askefaste. Vi finner ikke 20 cm kompakt bentonitt etter den.

Vulkanisme og klimaforandringer

Det var ikke bare Arktis som hadde stor vulkansk aktivitet i denne perioden, også på sørlige breddegrader ble større vulkanske provinser dannet. Som sagt lå Svalbard forholdsvis langt nord allerede på den tiden, like ved den nåværende polarsirkelen. Da var kloden på vei inn i en varm tid. Denne hendelsen med raskt klimaskifte på kloden, her oppe fra kaldt til varmt, har fått et eget navn; «the early Aptian climate optimum». Aptian er en tidshorisont i tidlig krittid da det plutselig ble varmt over hele kloden. Flere forskere mener at det skyldes økte CO2 utslipp ved at store mengder glovarm lava trengte inn i karbonrike skifre og kjemiske reaksjoner ved steking/koking av det organiske innholdet dannet CO2. Men kan vi skylde på vulkanisme for dagens økte CO2 utslipp? Nei, det kan vi ikke! Dagens vulkanske aktivitet er å betrakte som minimal, neglisjerbar kilde til CO2 i atmosfæren, dette kan vulkanologer lett beregne (her er all vulkansk aktivitet tatt med i beregningene; inkludert geysirer og gasser fra varme sprekker etc.). Våre CO2 utslipp er enorme i forhold til nåværende vulkanisme. Det er heller ikke påvist at den vulkanske aktiviteten har økt de siste 150 årene som kan forklare økende CO2 innhold i atmosfære fra under 300ppm i 1860 til nå nær 415ppm i dag.

I Arktis så vi en stor vulkansk aktivitet for 123 millioner år siden som høyst sannsynlig økte CO2 innholdet i atmosfæren og ga et varmere klima. Svalbards geologi har et unikt arkiv om hvordan klimaet har forandret seg i nær 700 millioner år tilbake i tid og fram til i dag. Noe faktisk Fridtjof Nansen påpekte allerede i 1920. Klimaendringer langt tilbake i tid og studier av fossilene kan hjelpe oss til å forstå hvordan vår levende planet vil reagere på dagens oppvarming.

Bentonitt

Bentonitt er et viktig industriprodukt og brukes til så mangt: mange kjenner det kanskje fra helsebringende rensende mineralleire til ca. 400/500 kroner per kilo. Mer ukjent er nok er det at det også brukes til behandling av hvitvin! Tenk på det neste gang dere drikker hvitvin - fossil vulkansk aske-behandlet vin – det viser at geologer kan brukes til så mangt.