Vorige week besteedde Kennislink al aandacht aan de archeologie van Jan Mayen. Nu is ook de aardwetenschap aan de beurt. Want op het eilandje Jan Mayen ligt de meest noordelijke actieve vulkaan ter wereld: de Beerenberg. Het zou logisch zijn dat daar, midden in de Atlantische Oceaan, een vulkanisch complex op een spreidingsrug ligt. Dat is nou net niét het geval…

Een nieuwe oceaan

De Atlantische Oceaan heeft zich in de loop van miljoenen jaren een weg gezocht naar het noorden. Waar tussen Noord-Amerika en Afrika de continentale korst al 150 miljoen jaar geleden stuk getrokken werd, gebeurde dat tussen Groenland en Noorwegen ‘pas’ 55 miljoen jaar terug. Bij het openen van een nieuwe oceaan wordt de aardkorst over een tot tientallen kilometers breed stuk opgerekt. In eerste instantie gebeurde dat ook met Jan Mayen en de oostkust van Groenland, wat resulteerde in het openen van de Aegir Rug ten oosten van Jan Mayen, die de continenten uiteen dreef.

Het microcontinent waarop Jan Mayen ligt is op deze illustratie uitgelicht. Het eiland is alleen te bereiken met Noorse legervliegtuigen of over zee. In overleg met de Noorse overheid konden we in dit natuurreservaat uniek onderzoek doen. Deze reis, georganiseerd door De Koninklijke Marine en het Koninklijk Nederlands Aardrijkskundig Genootschap, bood ons de kans om meer gegevens te gaan verzamelen. Nadat we met MV De Zeeland vanuit Den Helder naar het eiland voeren, werden we aan land gezet met snelle interceptieboten van de marine.

Bernd Andeweg (bewerking)

Bernd Andeweg (bewerking)

Rond 35 miljoen jaar geleden veranderde de setting en werd Jan Mayen losgerukt van Groenland en ontstond tussen beide de Kolbeinsey Rug die de activiteit van Aegir overnam. Vanaf dat moment begon het microcontinent met Eurazië weg te bewegen van Groenland. Onder het oppervlak van de Noordelijke Atlantische oceaan loopt dit microcontinent als een rug van zuidzuidwest naar noordnoordoost. En op de noordelijke punt daarvan heeft vulkanisme een flink complex gebouwd: van ruim 2000 meter diepte naar 2277 meter hoog in 20 kilometer afstand. Dat is behoorlijk steil!

Hotspot of breukzone

Als Jan Mayen niet op een spreidingsrug ligt, waarom dan toch vulkanisme? Een optie is een hotspot, maar daar is eigenlijk weinig aanleiding voor: de hotspot zou dan een continentale korst van onder opwarmen en explosief magma produceren. Op Jan Mayen komt juist magma voor dat erg dun en vloeibaar is…

De andere optie voor het ontstaan van de vulkaan is gerelateerd aan de grote breukzone ten noorden van Jan Mayen. Die breukzone verbindt de Mohns- en Kolbeinsey-spreidingsruggen met elkaar, waardoor bij Jan Mayen twee platen langs elkaar bewegen (zie de figuur hierboven). Als de breukzone niet helemaal recht loopt, of de beweging niet alleen langs elkaar maar ook een beetje uit elkaar plaatsvindt, wordt de aardkorst rond Jan Mayen lokaal uit elkaar getrokken. Hierdoor kan het magma uit de mantel eenvoudig naar het aardoppervlak komen.

Breukjes in aslagen op Jan Mayen. De zuidrand van de Beerenberg is opvallend recht. Een van de kliffen langs die rand, de Havhestberget, is een vogelrots. (Havhest is Noors voor Noordse stormvogel.) Vrijwel alle horizontale aslagen waar de vogels tussen nestelen, worden doorsneden door actieve breuken. Nadere analyse van de beweging van de breuken in combinatie met geochemisch onderzoek zal helpen bij het opstellen van een beter model van de geologische ontwikkeling van het eiland. Op het eerste gezicht wijzen de zichtbare breuken op een langs en uit elkaar bewegend breukensysteem.

Bernd Andeweg

Historische uitbarstingen

De meeste publicaties over het vulkanische Jan Mayen gaan over de uitbarstingen van 1970 en 1985 of over de bijzondere chemie van de lava op het eiland. Het standaardwerk over de geologie van het eiland (Fitch, 1962) dateert zelfs nog van vóór de tijd dat plaattektoniek een geaccepteerd fenomeen was in de geologie. Tijdens deze reis verzamelden we gesteentemonsters van verschillende formaties (geologische eenheden), ook hoog op de Beerenberg. Van deze monsters zullen we met moderne technieken nog meer details aan de pyroxeen- en olivijnrijke basalten proberen te ontfutselen.

Methoden om gesteenten te dateren gaan vaak uit van miljoenen jaren, hier zijn alle basaltformaties slechts een paar duizend jaar oud! In hoeverre is dit magma dat direct uit de mantel komt, of is de bazaltische samenstelling met fenokristen (grote kristallen) het gevolg van een scheidingsproces in een magmakamer onder Jan Mayen?

Bazalt met pyroxeenkristallen (augiet, donkergroen) en olivijnkristallen (lichtgroen). Deze mineralen zijn een aanwijzing voor een magmabron direct uit de mantel.

Bernd Andeweg

Ook verzamelden we monsters die we willen gebruiken voor klimaatstudies. Op twee stranden vonden we schelpen, zij leggen in hun groeiringen de omstandigheden vast tijdens hun leven, zoals temperatuur en watersamenstelling. Aan de hand van de isotopensamenstelling kunnen we dus veranderingen in het klimaat achterhalen. Dat sluit mooi aan op de activiteiten van de biologen, die in 1983 de laatste vogeltelling deden en dat nu hebben herhaald. Verder wilden we meer jonge sedimenten verzamelen. Het eiland bestaat uit zeer poreus gesteente en het regent hier nooit echt hard. We zochten daarom vooral op plaatsen waar het water stagneert en het sediment wordt afzet.

Fossiel stuifmeel

Op twee plekken konden we buizen in klei- en zandafzettingen slaan om sedimentkernen te steken . We hopen daar in het lab fossiel stuifmeel in te vinden. Het grootste deel van de begroeiing van het eiland bestaat uit mossen, maar op beschutte plekken groeien op het groenzwarte zand wel vaatplanten. Er is veel onderzoek gedaan naar klimaatverandering op het noordelijker gelegen Spitsbergen. Op Jan Mayen moet dit ook zichtbaar zijn in de gegevens want sinds drie decennia komt er ook in de winter geen zee-ijs meer tot aan Jan Mayen.

Ook hebben we op de top van de kratervormige berg Eggoya kwikmeters neergezet. De berg zelf is in de winter het enige niet besneeuwde deel van het eiland: er komen fumarolen voor: gaten waar warm vulkanisch gas uit komt. Op deze hoge breedtegraden komen alarmerend hoge kwikgehaltes voor, bijvoorbeeld in vetweefsel van ijsberen en bij het inheemse volk, de Inuit. Wat wij graag willen weten is de natuurlijk kwikuitstoot uit vulkanen.

Kwikmeters op Eggoya met Jeroen Rijlaarsdam. Tot voor kort werd de natuurlijke uitstoot op 50% van het totaal gesteld; de industriële uitstoot is inmiddels enorm vergroot. De kans dat de natuur die trend bijhoudt is nul. Deze noordelijkste vulkaan van de wereld is daarom een uitgelezen plek om er achter te komen welke uitstoot in de regio van nature plaatsvindt.

Bernd Andeweg

Lessenserie

Behalve de missie van het KNAG om een in 1930 geplaatste gedenksteen veilig te stellen, die was geplaatst ter ere van een overwintering door zeven Nederlanders in 1614, zal de KNAG-delegatie ook een lessenserie voor het middelbaar en lager onderwijs maken rond thema’s als vulkanisme, klimaatverandering, oceaanstromingen. Verder zullen alle verzamelde gegevens en monsters een flinke bijdrage gaan leveren aan het begrip van de rol die dit eenzame en mysterieuze vulkanische eiland speelt in veel aardwetenschappelijke onderwerpen.

Hoogtekaart van Jan Mayen (het noorden wijst hier naar naar rechtsboven).

Wikimedia Commons

Deelnemers namens KNAG: Eelko Postma, directeur; Jeroen Rijlaarsdam, docent Aardrijkskunde op het Vossius en 4de Gymnasium; Bernd Andeweg, aardwetenschapper VU Amsterdam. Naast eigen waarnemingen aan breuken en structuren op het eiland verzamelde hij gegevens die door oa. Dr. Janne Koornneef (petrologe, VU Amsterdam), Dr. Frits Steenhuisen (milieukundige, RUG), Dr. Simon Troelstra (marien geoloog, VU Amsterdam), Dr. Jorien Vonk (klimaatwetenschapper, UU) kunnen worden gebruikt.