Vor urolige klode
Pludseligheden, voldsomheden og uforudsigeligheden gør jordskælvet til et angstmoment på den klode, hvor mennesket ellers i stigende grad er herre over sine eksistensvilkår. Men jordskælv er også den drivkraft, som holder Jordens overflade ung, frugtbar og oven vande.

Det Røde Havs åbning fortsætter ned gennem Østafrika, hvor Tanganyikasøen og Malawisøen er opstået ved, at Østafrika trækkes bort fra resten af Afrika. Denne 'rift' udvikler sig videre mod syd, som når man river et stykke papir, til Mozambique, hvor et jordskælv med en størrelse 7,0 dannede et 1 meter brud over et interval på ca. 20 km. Princippet er nu, at efter 1.000 jordskælv gennem måske 1-10 millioner år vil den side, hvor drengen står, være sunket til en sø med en dybde på 500 meter, mens siden, som drengen holder med hånden, er steget til en højde på 500 meter. (Foto: Julian Bommer)

 

I 1906 oplevede San Francisco et voldsomt jordskælv, som lagde store dele af byen i flammende ruiner, og som kostede over 3.000 mennesker livet. 

Begivenheden satte skub i en mere systematisk naturvidenskabelig og ingeniørmæssig forskning i jordskælvs hyppighed, deres størrelser og deres virkninger.

Seismometre kom til at spille en central rolle i denne forskning. Et seismometer måler bevægelsen af jorden helt lokalt, og indlysende nok vil denne bevægelse være svagere, jo længere seismometeret befinder sig fra et jordskælv.

Jordskælvs størrelser. Spørg Richter!

I 1930'erne arbejdede seismologen Charles F. Richter (1900-1985) på at omsætte målte udsving på seismometre i forskellig afstand fra jordskælvet til et mål for selve størrelsen af jordskælvet.

Richter arbejdede udelukkende med mindre jordskælv i Californien, og han havde næppe forestillet sig, at hans formler skulle blive retningsgivende for alle senere størrelsesbestemmelser af jordskælv.

Fælles for denne type formler er, at de udregner en størrelsesangivelse ved at tage titalslogaritmen til et seismometerudsving og dertil addere et korrektionsled for afstand.

Richtertal = log10(maximaludsving) + f(afstand)

Det betyder, at et trin op på skalaen kræver, at bevægelsen er 10 gange kraftigere. Som tommelfingerregel vil et jordskælv med størrelse 7 i Japan give op-ned-bevægelser i Danmark på cirka 0,1 mm, størrelse 8 giver cirka 1 mm, og størrelse 9 giver cirka 10 mm.

Disse globale bevægelser er måske overraskende store i betragtning af, at mennesker i Danmark aldrig mærker fjerne jordskælv. Årsagen er, at bevægelserne er langsomme som oceandønninger. Men tættere på jordskælvscentret er det en helt anden sag, som de følgende beretninger fortæller.

Charles Darwins oplevede jordskælv på tæt hold

På sin berømte jordomrejse med forskningsskibet Beagle er Charles Darwin 20. februar 1835 nået til byen Valdivia i Chile. Han oplever her et meget stort jordskælv på nærmeste hold. Hans dagbog siger:

»Den 20. Februar. Dette har været en mindeværdig Dag i Valdivias Historie paa Grund af et saa voldsomt Jordskjælv, at selv de ældste Indbyggere ikke kunne erindre at have oplevet noget Lignende. Jeg var tilfældigvis i Land og laa og hvilede mig i Skoven. Det kom pludseligt og varede to Minuter ... Det var ikke vanskeligt at staa opret, men Bevægelsen gjorde mig næsten svimmel; den havde for Følelsen en vis Lighed med et Skibs Bevægelse over en lille Malstrøm eller maaske snarere med den Fornemmelse, man har ved at løbe paa Skøjter hen over en tynd Is, der gynger under Legemets Vægt. Et stærkt Jordskjælv tilintetgjør med et Slag alle vore tilvante Forestillinger: Jorden, Sindbilledet paa Fastheden, har bevæget sig under vore Fødder som en tynd Skorpe over en Vædske — et eneste Sekund har opfyldt Sindet med en forunderlig Følelse af Usikkerhed, som mange Timers Overvejelse ikke vilde have frembragt.« (Oversættelse 1876 af Emil Chr. Hansen og Alfred Jørgensen).

Darwins geni som naturforsker mærkes i den omhyggelige registrering af og refleksion over fænomenet. Han befinder sig i en afstand af 3-400 kilometer fra jordskælvets centrum, så den vedvarende, vuggende rystelse, han oplever, er overfladebølger fra det fjerne jordskælv.

I den nærliggende by Valdivia fortæller andre besætningsmedlemmer ham om knap så meditative oplevelser. Darwin refererer:

»... skjøndt Husene ikke faldt, da de vare byggede af Træ, bleve de dog voldsomt rystede, og Bjælkerne knagede og tørnede mod hverandre. Folk styrtede ud af Husene i den største Skræk. Det er saadanne ledsagende Omstændigheder, der gjøre Jordskjælvene saa skrækkelige for Alle, som have set og følt deres virkninger.«

Jordskælv opleves mindre dramatisk i fri natur

Det er karakteristisk, at jordskælv opleves meget mindre dramatisk i den frie natur end nær menneskeskabte konstruktioner.

Darwin og Beagle sejler derpå mod nord og når 10 dage senere byen Concepción, som lå meget tæt på jordskælvscentret. Darwin refererer:

»Den engelske Konsul, Hr. Rouse fortalte os, at han sad ved Frokostbordet, da den første Bevægelse varskoede ham om at løbe ud. Han var næppe naaet midt ud i Gaarden, før den ene Side af hans Hus styrtede ned med et voldsomt Brag. Han havde Aandsnærværelse nok til at erindre, at hvis han blot kunde naa op til Toppen af den Del, der allerede var falden, saa var han sikker. Da han paa Grund af Jordens Bevægelse ikke kunde staa oprejst, kravlede han der op paa Hænder og Fødder, og næppe var han kommen op paa den sammenstyrtede Dynge, før den anden Side af Huset styrtede sammen, medens store Bjælker strøg tæt forbi hans Hoved. Med blindede Øjne og Munden tilstoppet af Støv og Sand, der som en tæt Sky formørkede Himlen, naaede han til sidst ud paa Gaden.«

Jordskælvsrisiko er stadig truende i mange dele af verden

Vi skal senere se på flere af Darwins eminente observationer efter dette jordskælv. Men jordskælv var kun en af mange rædsler i Darwins samtid, hvor hungersnød og grufulde infektionssygdomme dominerede. I vore dage behøver vi ikke at frygte sult og kolera.

Jordskælvsrisiko derimod er stadig truende vilkår i mange egne af verden. 22. februar 2011 var der et mindre jordskælv lige under byen Christchurch i New Zealand. En nutidig øjenvidneberetning fra internettet lyder:

Fakta

Denne artikel stammer fra bogen '25 søforklaringer - Naturvidenskabelige fortællinger fra Søauditorierne'. Bogen bringes i samarbejde med Aarhus Universitetsforlag. Køb bogen her.

»Mens vi ventede på, at lyskurven skulle skifte, kom der et tordenbrøl fra undergrunden og et voldsomt ryk i bilen. I samme øjeblik styrtede store stykker murværk ned mod bilen, mest truende mod passagersiden, hvor min kone sad. Instinktivt accelererede jeg bilen fremad og bremsede midt i krydset. Allerede inden da var vi indhyllet i støv og helt uden udsyn. Da støvet lagde sig, så vi en mand med kritiske kvæstelser i hovedet, en kvinde med brækket albue og en kvinde med blødende ansigt. Bag os en totalt knust bus uden tegn på liv. Vi slap mirakuløst uden skader, bortset fra skrammer på bilen fra hoppende mursten.« (Forfatterens oversættelse)

I bussen omkom otte personer.

Hvis der ikke var menneskelige konstruktioner, ville jorskælv bare være ubehagdelige

Ved dette skælv, som havde den moderate Richter-størrelse 6,3, omkom i alt 185, heraf alene 115 i den lokale tv-stations hovedbygning.

Bygningen var opført i 1986, hvor man netop havde skiftet filosofi med hensyn til jordskælvssikring fra stærke stive konstruktioner, der ikke 
kan give efter, til deformerbare, men 'seje' konstruktioner, der vrides ud af facon, men ikke kollapser totalt.

Desværre overholdt TV-bygningen ikke de nye regulativer, og kun syv undslap i live.

Beretningerne fortæller os noget væsentligt om risikoen ved jordskælv. Hvis ikke mennesker byggede huse, som de kunne få i hovedet, ville jordskælv mest have karakter af en foruroligende og sjælden forlystelse.

Huse af træ kan give sig og kollapser ikke på den samme katastrofale måde som traditionelle huse af mursten eller betonelementer.

Og når jordskælvet sker, er det af stor betydning, at man udnytter tiden straks efter første rystelse til at bringe sig i mere sikker position.

Jordskælv ændrer på landskabet

Jordskælv sker, når opbyggede spændinger i Jordens indre udløses. Det sker pludseligt, inden for sekunder, men når rystelserne dør hen, er alt tilsyneladende som før.

Ved større jordskælv med størrelse over 7 til 8 sker der dog ofte markante ændringer af topografien. Det ser man særligt tydeligt nær kysten, hvor strandlinjen er et anskueligt mål. Darwin fortæller:

»Den mærkeligste Virkning af dette Jordskjælv var den stadige Hævning af Landet ... Ved Øen S. Maria (omtrent 30 Mile borte) ... fandt Kaptajn Fitz Roy Lag af raadne Muslinger, der endnu hang fast ved Klipperne, ti Fod over Højvands-Mærket; Beboerne havde tidligere ved stærkt Lavvande dykket ned efter disse Muslinger.«

Med over tre meters lodret forskydning af undergrunden er der ingen tvivl om, at Darwin’s jordskælv var i superligaen, formentlig
i top 10 for 1800-tallet.

Men som den geolog Darwin også var, stoppede han ikke ved den enkeltstående begivenhed, men inddragede endvidere jordskælvet i forklaringen på fossilers forekomst i bjergene og selve Andesbjergenes dannelse:

»Hævningen af denne Provins er i Særdeleshed interessant, fordi den har været Skuepladsen for adskillige andre voldsomme Jordskjælv, og paa Grund af den uhyre Mængde Havdyrskaller, der ligge spredte over Landet op til en Højde af 600, ja jeg tror næsten 1000 Fod ... man kan næppe tvivle om, at denne store Hævning af Landet er bevirket ved mange gjentagne smaa Bevægelser, saaledes som den, der ledsagede eller foraarsagede Jordskjælvet i dette Aar ....«

Tsunamien kom fra jordskælv under vandet

Som manifesteret i de ovennævnte kystlinjeforskydninger kan Jorden under jordskælv 'skyde ryg' under et større eller mindre område.

Når det sker under hav, vil havoverfladen følge med op, og dermed er havoverfladen ikke vandret længere.

Denne pukkel af vand med en højde på måske 1 meter vil nu begynde at bevæge sig som en bølge. Bølgen er flad og umærkelig til havs, men tæt på land rejser den sig. Det skyldes to fænomener.

Alene på grund af faldende vanddybde vil bølgens højde vokse til det dobbelte, hver gang havdybden falder med en faktor 16.

Hvis bølgen derfor dannes med en højde på 1 meter på 1.600 meter vand, vil den på 100 meters vanddybde være vokset til 2 meters højde, og på 6 meters vand vil den nu nå højden 4 meter, hvor bølgen efterfølgende vælder ind over land.

Jordskælvet nær Japan i marts 2012 skabte en voldsom tsunami. Kortet viser bølgehøjden på åbent hav. Variationer i oceandybden spreder og samler energien i et meget kompliceret mønster. Detaljerne i bundforhold nær kysten giver yderligere lokale variationer i bølgehøjden. F.eks. er der nær Crescent City i det nordlige Californien ofte særlig kraftig forstærkning af tsunamibølger fra Japan. Computermodeller varslede en bølgehøjde på over 2 meter, og en nysgerrig fotograf omkom, da bølgen ramte. Ved Los Angeles syd for Crescent City var bølgehøjden til sammenligning under 30 cm. (Illustration: NOAA)

Desuden kan varierende vanddybder på lavt vand mellem revler og dyb fokusere tsunamiens udbredelsesenergi endnu mere.

 

Pålidelig tsunamivarsling kan virke imod hensigten

Straks en jordskælvsposition er kendt – få minutter efter bruddet er sket – er det muligt at beregne en 'tsunami-udsigt' for kysterne i det omkringliggende ocean.

Efter det store Tohoku-skælv i Japan 2011 var varslingstiden langs Japans kyst for kort til at hjælpe befolkningen i sikkerhed. Men bølgens fremfærd i Stillehavet gav god tid til at varsle befolkningerne på den anden side af dette ocean.

Da bølgen nåede Californien cirka 10 timer senere, vidste man, at bølgen ville blive cirka 2 meter nær Crescent City, men mindre end 30 cm nær Los Angeles.

Lokalbefolkningen i Crescent City viste stor interesse for fænomenet. En gruppe særligt interesserede blev revet til havs af bølgen, men reddede sig i land 
igen – bortset fra én, der først blev fundet tre uger senere 500 kilometer nord for byen.

Det er et eksempel på, at pålidelig tsunamivarsling kan virke imod hensigten.

 

Japan var forberedt på jordskælvet, men ikke tsunamien

Det er bemærkelsesværdigt, at ud af de cirka 15.000 omkomne i Japan druknede over 90 % i tsunamien, og det var formentlig kun nogle hundrede eller færre, der omkom på grund
af selve jordskælvet.

Japan var faktisk meget velforberedt på det gigantiske jordskælv. Således var bygninger i Japan designede under hensyn til jordrystelser, så at bygninger selv
i værste fald kun brækker og bøjer, men med bevarelse af mange vinkler og hulrum til overlevende.

Ingeniørers og arkitekters rettidige omhu kan på denne måde hjælpe meget på selve jordskælvsrisikoen for mennesker.

Men tsunamier er naturligvis lige så frygtelige nu som på Darwins tid. Hans beretning fra Concepción 1835 rammer godt, hvad vi danskere har oplevet på TV:

»... hele Kysten var bestrøet med Tømmer og Bohave, som om over Tusind Skibe vare forliste. ...(bølgen) naaede en Højde af tre og tyve Fod over den højeste Springflod. ... en Skonnert blev kastet ind midt imellem Ruinerne, 200 Yards fra Kysten ... «

 

Jord og stenskred kan også udløse kæmpebølger

Men tsunamier kan have andre årsager, end at jorden 'skyder ryg'. Jord og stenskred ned i hav eller søer kan også udløse dramatiske flodbølger. I 1963 skabte et skred oven for Vajont Dæmningen i de italienske alper en flodbølge med en højde på 250 meter. Den dræbte over 2.000 mennesker.

Nær vore egne kyster skete det såkaldte Storeeggan-skred under havet ud for Norge for cirka 8.000 år siden. Selvom skreddet skete under havet, skabte det alligevel mægtige forstyrrelser, som førte til en tsunami i hele Norskehavet.

Langs Norge, Færøerne og Skotland er der fundet spor efter denne tsunami op til 10 meter over nuværende havniveau. Skreddet skete kort efter istiden under den såkaldte fastlandstid med 10-15 meter lavere havniveau, så tsunamien kan have oversvømmet øer med mere end 20 meters terrænhøjde.

Olieindustrien, som netop udnytter olieog gasforekomster på den norske kontinentalsokkel, er yderst opmærksomme på denne type katastrofale skred. De vurderer heldigvis, at risikoen for skred ikke findes mere. Men det er hævet over enhver tvivl, at jordskælv generelt kan udløse skred over og under havet og dermed indirekte være årsag også til denne type tsunamier.

 

Jordskælvsrisiko kortlægges med GPS

I dag er det børnelærdom, at Jorden er dækket af 50-200 kilometer tykke lithosfæreplader, som bevæger sig med nogle centimeter per år i forhold til hinanden. Hvor pladerne støder sammen, dannes bjerge og oceandybgrave, og hvor de glider fra hinanden, dannes ny oceanbund.

Dette enkle billede er yderst komplekst
i virkeligheden. Med særligt GPS-udstyr er det muligt at måle positionen af punkter på jorden med en nøjagtighed på få millimeter. Når der således over en årrække måles i mange punkter, fremstår et mønster af 'bevægelsespile'.

På en stiv plade vil to nabopunkter bevæge sig med samme fart og retning, dvs. deres pile er lige lange og parallelle. Men hvis bevægelsespilene ved to nabopunkter ikke er parallelle og lige lange, betyder det, at lithosfæren til stadighed deformeres mere og mere mellem disse to punkter.

I almindelighed vil deformationen være en elastisk opspænding som ved bøjning af en bjælke – buen spændes, og der sættes energi i banken år efter
år. Denne opsparing af energi i Jorden kan måles med stor nøjagtighed. Derimod er det mere uforudsigeligt, hvor stor energikontoen skal være, før der udbetales jackpot i form af et brud med tilhørende jordrystelse.

 

Dårlige bygninger førte til tab af menneskeliv

Når lithosfæreplader trækkes fra hinanden over lang tid, udløses tusinder af store jordskælv, og jordskorpen brydes op og bliver tyndere. Det giver plads til aflejring af sedimenter som i Nordsøen. Hvor indsynkningen er særligt kraftig, er der større sandsynlighed for, at der dannes olie og gas. Derfor har samfundet og erhvervslivet stor interesse i at forstå, hvordan kræfter og brud i detaljen skaber sedimentbassiner og oliefælder. Billedet viser brud og deformationer i en computermodel efter 7 millioner års strækning af et bassin, der nøje svarer til Centralgraven i Nordsøen.
(Illustration: Kenni Dinesen, Geoscience, Aarhus Universitet)

Et godt eksempel er jordskælvet langs Enriquillo-forkastningen nær Port au Prince, Haiti, i 2010.

Sidst denne brudzone rørte alvorligt på sig, var i 1751 med et skælv, som skønnes at have haft størrelse 7,6.

Med den opspændingshastighed, som GPS-målinger har vist omkring denne brudzone, ville det vare cirka 750 år, dvs. til år 2500 eller senere, før 'kontoen' igen kunne udbetale et skælv af denne størrelse.

Men det skete efter kun 1/3 af tiden, og skælvet var ganske rigtigt kun cirka 1/3 af styrken af det foregående. Alligevel var ødelæggelserne og tab af menneskeliv overvældende – blandt andet på grund af dårlige bygninger.

 

Der er lagt i kakkelovnen til en katastrofe

Det østlige Middelhav er også et meget jordskælvsaktivt område. GPS-målinger viser således, at den østlige bred af Jordandalen bevæger sig cirka 4 mm/år hurtigere mod nord og 1,5 mm/år øst end Vestbredden. Det forklarer jordskælvsaktiviteten ved for eksempel Jeriko.

I år 659 blev byen således totalt ødelagt, og i 1927 blev byen ramt af et skælv med størrelse 6,2, svarende til skælvet 2011 i Christchurch. Om trompeterne omtalt i Det Gamle Testamente (Jos. kap. 6) også fik hjælp af et jordskælv til at omstyrte byens mure, er ikke fuldt opklaret.

Selve Jordandalen og Det Døde Hav er opstået efter gentagne sådanne jordskælv, hvorved dalen trækkes fra hinanden og nu er sunket ind til under havniveau.

Længere mod nord ligger Tyrkiet og Grækenland, som relativt til Europa og Sortehavet bevæger sig mod vest med 2-3 cm per år.

Denne bevægelse ophober spænding langs den nordanatolske brudzone, som har haft adskillige jordskælv de seneste 100 år – senest med størrelse 7,6 ved Izmit i 1999, 70 kilometer øst for Istanbul.

Brudzonen har ikke givet sig endnu vest for Izmit, dvs. under Istanbul, og det er dermed den største enkeltstående jordskælvstrussel i verden for tiden.

Med 13 millioner indbyggere og med 5-10 gange større forventelig jordskælvsstyrke end ved Port au Prince i 2010 – og med mildt sagt uklar status på jordskælvssikring af bygningsmassen – er der i sandhed lagt i kakkelovnen til en katastrofe.

 

Jordskælv holder Jorden ung og oven vande

De steder, hvor GPS-målinger viser, at punkter på Jorden bevæger sig fra hinanden, vil der komme til at 'mangle' klipper, og der dannes gravsænkninger som i Jordandalen.

Nu er der bjerge omkring Jordandalen, så den er stadig tørt land. Men som regel vil havet under disse omstændigheder flyde ind og danne en fjord eller havbugt.

Hele Nordsøområdet har de seneste 300 millioner år hovedsageligt været under strækning, hvor tusinder af store jordskælv har dannet gravsænkninger med dybder på op til 10 kilometer.

Derfor har der det meste af denne periode være et lavvandet hav, som løbende er udfyldt med cirka lige dele sand, ler, salt og kalkskaller fra smådyr.

At vi overhovedet har tørt land at gå på i Danmark, skyldes de umådelige mængder nedbrydningsprodukter, som floder har tilført fra omkringliggende bjergkæder i Skandinavien, Ural og Alperne. Men hvordan opstår disse bjergkæder?

 

Pladerne glider ind under hinanden

De steder, hvor GPS-målinger viser, at punkter bevæger sig mod hinanden, vil der med tiden blive for meget klippe. Jorden løser dette overskudsproblem på to måder.

Hvis den ene plade er ocean, kan der dannes en subduktionszone, hvor oceanpladen, der har relativt høj massefylde, glider ind under den anden plade, der kan være enten en kontinentplade (som langs Andesbjergene) eller en oceanplade (som langs Marianergraven i Stillehavet).

'Glider' er nu ikke et dækkende ord, som de store jordskælv langs Stillehavets rand vidner om. Pladerne glider ind under hinanden i pludselige ryk
af 3-20 meters længde, efterfulgt af pauser 
på 100-1.000 år.

Der er enorme kræfter i spil, når de store lithosfæreplader presses ind under hinanden i subduktionszoner. Her er det illustreret ved subduktionszonen
langs Sydamerikas kyst, hvor den tunge Stillehavsplade skydes ind under Andesbjergene. Hvis firhjulstrækkere skulle levere et tilsvarende træk, skulle de stå skulder ved skulder langs hele Sydamerikas kyst og kobles sammen i et vogntog, der rækker herfra og længere væk end til Månen.
(Illustration: Troels Marstrand)

Sådanne jordskælv af størrelser fra 8 til 9,5 sker i gennemsnit en gang om året, og de store skælv tegner sig for 2/3 af jordskælvsenergien.

Årligt sker der tusinder af jordskælv med størrelse mindre end 8, men de tegner sig i gennemsnit for under 1/3 af hele årets energiudladning. Disse tusinder, inklusive skælvene i Haiti og Christchurch, er kun krymmel på kagen.

 

Hvis begge plader er kontinentplader, kan pladerne ikke dykke

Oceanpladen indeholder vand i våde sprækker, så når pladen trækkes ned i dybet, følger der vand med. Når pladen på sin vej nedad passerer en dybde på cirka 100 kilometer, får vandet sten til at smelte til magma, som bryder op mod overfladen.

På denne måde opstår den perlerække af vulkaner, som omkranser Stillehavet.

Gradvist opbygges øbuerne i Stillehavet – som Marianerne nær Filippinerne og Aleuterne nær Alaska – og når en øbues vulkaner har været aktive længe nok, dannes sammenhængende landområder som Java og Sumatra.

Hvis begge plader er kontinentplader, som det er tilfældet med Italien og Centraleuropa, kan ingen af de to plader dykke, og et mylder af kæmpemæssige rynker og folder opstår.

Jordskorpen i Alperne er op til dobbelt så tyk som under Danmark, og konsekvensen er, at jordoverfladen buler op til flere kilometers højde – som et gigantisk isbjerg flydende i Jordens blødere indre.

 

Basel blev nærmest jævnet med jorden

Det er vel unødvendigt at minde om, at sådan noget ikke sker i stilhed, men som en cyklisk vekslen med langsom oplagring af elastisk energi, der pludselig udløses som jordskælv. Et af de nordligste tilfælde var i Basel nær den tyskschweiziske grænse i 1356.

Richterstørrelsen var mellem 6,5 og 7, og byen blev praktisk talt jævnet med jorden. Himalaya og Tibet er et endnu større eksempel på det samme, hvor Indiens påtrængende adfærd over for Asien skaber spændinger og brud så langt mod nord som Tangshan i Nordkina, hvor 200-500.000 omkom ved et 7,6 skælv i 1976.

Hvis oceanpladen dykker ned under en kontinentplade – som langs Sydamerika – dannes bjergkæder med et mix af 'rynker og folder' samt vulkaner. De højeste vulkaner i verden findes her.

Darwin fik denne rykvise proces at føle, og det største jordskælv de seneste 100 år skete netop under Valdivia i 1960. Størrelsen var 9,5. Og som Darwin også bemærkede, løftes Andesbjergene op af havet i små ryk ved disse store skælv.

 

Et kig under motorhjelmen

Jordskælv er konsekvensen af udløsning af opsparet elastisk energi i lithosfæren, og GPS-målinger viser os, hvor denne energi opspares. Men hvor kommer energien fra? Hvad er motoren i den pladetektoniske maskine? Forklaringen er ikke helt enkel, men egentlig indlysende nok.

Brændstoffet i motoren er radioaktivitet. Små mængder af uran, thorium og kalium producerer energi, som opvarmer Jordens dybeste indre. Varme giver udvidelse og dermed lavere massefylde, og så vil dette varme materiale dybt i Jorden gerne flyde ovenpå.

Så er motoren klar til at køre.

Lithosfærepladerne, som rækker ned til en dybde på 50-200 kilometer, er hovedsageligt i en 'sprød' tilstandsform. Det betyder, at spændinger kan ophobes som elastisk energi, og hvis lithosfærepladen skal deformeres, sker det ved brud, dvs. jordskælv.

Det er derfor, at lithosfæren bevæger sig som sammenhængende plader. Den resterende del af Jordens kappe – fra en dybde cirka 100 kilometer under jordoverfladen til en dybde af cirka 2.900 kilometer – er i en tilstand mellem fast og sejtflydende form, som vi kender det fra glas.

Det betyder, at hele kappen kan cirkulere som en kæmpemæssig lavalampe. Så det gik den i gang med straks efter Jordens dannelse for over 4.000 millioner år siden. Samtidigt køles lithosfærepladerne løbende, som tiden går, og dermed får de større og større massefylde.

 

Motoren får lidt ekstra turbo

Gamle lithosfæreplader vil egentlig gerne tilbage til kappens dyb. Det sker ved subduktionszonerne (som for eksempel ved Marianergraven og langs Andesbjergene), hvor den tunge, gamle oceanlithosfære synker ned. Og nu får motoren ekstra turbo.

For lithosfærepladens nedhængende del i kappen trækker i resten af lithosfærepladen og forstærker processen.

Rystelser kan skyldes både jordskælv og eksplosioner. Tabellen viser for hvert trin på Richterskalaen den mængde sprængstof, som kan skabe en sådan rystelse.

Den kraft, hvormed den synkende lithosfæreplade trækker, er enorm.

Hvis vi således ville give den nedhængende lithosfæreplade et øjebliks frikvarter, skulle vi koble velvoksne firhjulstrækkere på – skulder ved skulder langs Sydamerikas kyst og koblet sammen som et tog med en længde længere end til Månen – for med hjulspin i 1. gear at yde den trækkraft, hvormed Stillehavspladen trækkes ind under Andesbjergene.

Tilsammen udgør lithosfærepladernes træk og den store radioaktivitetsdrevne konvektion i kappen den voldsomt stærke motor, som driver pladebevægelserne, vulkanismen og jordskælvene.

 

Jordskælv skabt af mennesker

I seismologien skelner man ikke mellem jordskælv med naturlige årsager og jordskælv forårsaget af mennesker.

Overalt på kloden udløses små spændinger i jorden, og der udsendes lydbølger i jorden, der måles til størrelse 1 eller mindre på Richterskalaen.

Særligt vigtigt har det været for mennesker at overvåge kernefysiske sprængninger. Derfor er der etableret en omsætningstabel mellem sprængkraft i en underjordisk sprængning og den tilhørende jordskælvsstørrelse på Richterskalaen.

Således måles rystelsen efter et ton dynamit til en Richterstørrelse på 2, mens de allerstørste brintbomber lige netop ryster Jorden så kraftigt som jordskælvet i Haiti.

Det er herudfra klart, at mennesker ikke let laver særligt stærke jordskælv.

 

Olieudvinding er under mistanke

Men kan menneskelig aktivitet måske udløse naturligt opsparet elastisk energi i form af større jordskælv? Olieudvinding har været under mistanke, men der er ikke troværdige eksempler på andet end helt små skælv omkring størrelse 1 udløst omkring oliefelter.

Mere tvivl kan der være, når mennesket indsprøjter vand under højt tryk med det formål at åbne sprækker i undergrunden, for eksempel i forbindelse med indvinding af varmt vand eller skifergas.

Ved Basel forsøgte man at skabe en cirkulation af vand dybt under byen med henblik på oppumpning af varmt vand til boligopvarmning. Der skete en markant forøgelse af jordskælvsaktiviteten synkront med injektioner af vand.

Skælvene var små, men lydbølgerne var så højfrekvente, at de kunne høres i huskældre i Basel. Alle i Basel kendte til det katastrofale skælv i 1356, så på grund af offentlige protester blev projektet stoppet.

 

Billeder af jordens indre

Geofysikere udnytter en hel række målemetoder til at danne billeder af Jordens indre. Målinger af magnetfelt, tyngdefelt, elektriske strømme, radarbølger og radioaktivitet afdækker finstruktur i de yderste lag af jordkloden.

Men når der skal dannes billeder af 'jordskælvsmotoren', dvs. lithosfærepladerne og konvektionsprocesserne i kappen, er jordskælvsbølger det eneste, der duer.

Resultaterne opnås i store internationale samarbejder, hvor jordskælvsobservationer fra nationale seismologiske centre samles i internationale databaser.

Permanente observatorier suppleres med data fra mobile seismometre, som opstilles i perioder på 1-2 år i mere eller mindre afsides områder.

Data behandles efterfølgende med teknikker svarende til dem, der benyttes ved røntgenscanning af menneskekroppen. Detaljerne er komplicerede og meget arbejdskrævende, men principperne er heldigvis lette at forklare.

 

Lithosfæren under Sverige er over dobbelt så tyk som under Norge og Danmark

Når trykbølgen udbreder sig gennem Jorden, sker det med en 'lydhastighed', som generelt vokser fra cirka 8 km/s lige under jordskorpen i cirka 40 kilometers dybde til op mod 13 km/s i 2.900 kilometers dybde.

Men små variationer i temperatur og kemisk sammensætning giver små variationer i lydhastigheden.

Mars er slet ikke urolig på samme måde som Jorden. I stedet for vore
midtoceaniske vulkanrygge og vulkankæderne rundt langs alle subduktionszonerne er vulkanismen på Mars koncentreret i et samlet højland, der udgør mindre end 25 % af planetens areal. Til gengæld finder vi Solsystemets største vulkan på Mars i form af Olympus Mons, som er ca. 25 km høj og har en diameter på ca. 600 km.
(Foto: NASA/Seddon)

I områder, hvor temperaturen er højere end omgivelserne, er lydhastigheden lavere, og dermed vil lydbølgen blive forsinket. Hvor lithosfæren er gammel, kold og tyk, ankommer jordskælvssignalerne tidligere, og hvor lithosfæren er ung, varm og tynd, ankommer jordskælvsbølgerne senere.

På denne måde kunne vi ved Geoscience i Aarhus i samarbejde med internationale kolleger kortlægge afgrænsningen af den op mod to milliarder år gamle 'svenske' lithosfæreplade, som grænser op til det norske fjeldområde og det danske bassinområde.

Lithosfæren under Sverige er over dobbelt så tyk som under Norge og Danmark, og grænsen forløber fra Bornholm, nord om Skåne, Halland og Blekinge, videre ud i Kattegat, op langs Oslo-fjorden og nord om Jotunheimen til Trondheim.

Denne lithosfæregrænse giver den dybere forståelse af den fundamentale geologiske forskel mellem det uforanderlige Sverige og det norske og danske område, som for 250 millioner år siden blev strakt med vulkanisme og indsynkning til følge og efterfølgende aflejring af olieførende lag.

 

Jorden – urolig på sin egen måde

På Newtons tid dvs. omkring år 1700 tog man det for givet, at planeterne og stjernerne var kloder som Jorden, og at de var beboede af væsner, der lignede os. Siden da har en lang række teknologiske fremskridt givet astronomien og planetforskningen trinvis bedre forståelse af både planeter og måner i vort solsystem og af andre stjernes planetverdener.

Men ved stort set hver ny erkendelse har det vist sig, at himmellegemerne afveg
fra vore forventninger om det genkendelige. Apollo-missionen til Månen medbragte de mest følsomme og højteknologiske seismometre for at kunne studere den seismologiske aktivitet.

Månen blev dog en gådefuld skuffelse. Bortset fra sjældne meteornedslag sker måneskælv kun på nogle få 'knirke-punkter' cirka midtvejs til centrum. Energikilden er de svage ændringer i Månens deformation
i Jordens tyngdefelt, når den i sit elliptiske kredsløb skifter afstand til Jorden. Månen selv er stendød.

 

Der er ikke meget fut i Mars

Men vore naboplaneter da? Her ville det blive spændende at kortlægge deres vandrende lithosfæreplader med GPS og seismometre. Igen må man skuffes og overraskes.

Der er ikke meget fut i Mars. I sin dybe fortid har den ganske vist været meget vulkansk aktiv, men på en helt anden måde. Den nordlige halvdel af Mars er oversået med meteorkratere – formentlig fra Solsystemets brutale barndom – mens disse gamle kratere på Mars’ sydlige halvkugle synes oversvømmet af lavastrømme fra planetens ungdom.

Hovedparten af alle vulkaner på Mars ligger inden for et mindre område, som har været aktivt lige siden, men med meget mindre intensitet. De seneste cirka 50 millioner år har der kun været ganske få vulkanudbrud.

 

'Klimakatastrofer' ville nok have nulstillet evolutionen på Venus 10-20 gange

Venus er kendt for sin ugæstfrie, tætte og varme atmosfære. Men selv med en venlig atmosfære ville Venus faktisk være lige så mærkelig og uegnet til liv af vores type, som Mars er det. Radarmålinger fra satellit har kortlagt Venus’ topografi med en nøjagtighed, der nærmer sig, hvad vi kender fra Google Earth.

Der er ikke spor af de typiske vulkankæder og dybgrave, som er karakteristiske for lithosfærepladegrænser på Jorden. Men Venus er langt fra død. Venus’ overflade vurderes til at være kun 3-500 millioner år gammel, så noget tyder på, at Venus har en helt anden 'motor' til at slippe af med den radioaktive varme.

Det tyder på, at varmen spares op i dybet under den sammenhængende lithosfære ved overfladen. Med 300 millioner års mellemrum eller mere går der hul på bylden, og hele Venus’ overflade udskiftes i et ragnarok af vulkanisme og jordskælvsaktivitet.

Selv med temperaturer, der tillod liv baseret på DNA og proteiner, ville sådanne tilbagevendende 'klimakatastrofer' formentlig have nulstillet evolutionen 10-20 gange i Venus’ historie.

 

Jorden er rimelig fredelig

Alene denne lille statistik kunne antyde, at planeter med vedvarende fornyelse af overfladen gennem vedholdende pladetektonik med moderat og ret konstant vulkanisme og tilbagevendende jordskælv kan være sjælden i universet.

For bedre at forstå exoplaneter
i andre solsystemer forskes der indgående i, hvilke betingelser en planet skal opfylde for at udvise stilfærdig pladetektonik som Jorden. Betingelserne er ikke klare, men tilstedeværelsen af oceaner er formentlig en væsentlig medvirkende faktor.

Vandet reagerer nemlig med silikaterne i lithosfærepladen og danner mineraler, som kan virke som smøremiddel i de subduktionszoner, som for eksempel Venus mangler for tiden, og som Mars aldrig ser ud til at have udviklet.

Så Jorden ser faktisk ud til at have sin helt egen fredsommelige måde at være urolig på. Hvor ubehagelige jordskælvene end måtte være, er de en nødvendig del af den proces, som holder Jordens overflade beboelig og smuk for væsener som os.