Annonceinfo

Jordskælv kommer fra klodens dynamiske overflade

Jordskælv er ikke jævnt fordelt over jordens overflade. De er stort set koncentreret i smalle bælter. I de samme zoner finder vi vulkaner og bjergkæder. Hvorfor er det sådan?

Jordskælv med styrke fem eller større mellem 1973 og 2003. Pladegrænserne kan tydelig ses som mere eller mindre kontinuerlige bånd af jordskælv. (Illustration: NORSAR)

Kortet over jorden er i bestandig forandring. Men slår du op i et atlas, som blev lavet for ti år siden, kan du alligevel regne med, at der ikke er sket så meget, at du må omlægge din rejseplan.

Jordskorpens plader bevæger sig nemlig kun mellem én og ti centimeter i året.

PlademosaikForandringerne sker langsomt set fra vores perspektiv, men over millioner eller milliarder af år er der tale om rigtigt store forflytninger.

I dag ved vi, at næsten alle geologiske processer er enten direkte eller indirekte påvirket af pladetektonik. Ordet tektonik stammer fra græsk og betyder 'at bygge'. Pladetektonik refererer altså til hvordan jordskorpen er bygget op af en mosaik af forskellige plader.

Ideen om at jordens overflade er i stadig bevægelse, har bogstavelig talt ført til en grundlæggende ændring i den måde, vi ser verden på. Pladetektonikken har været lige så vigtig for geologien, som opdagelsen af atomets opbygning har været for fysikken og evolutionsteorien for biologien.

Ikke som et æg eller en rosinJordens stenede skorpe stivnede for flere milliarder år siden, lige efter at jorden blev dannet. Men den blev ikke til en fast skal, som en æggeskal. Den er delt op i store plader, som driver rundt på den bløde og varme kappe inde i jordkloden.

Pladerne bevæger sig i mange forskellige retninger, og over lange tidsperioder forandrer de også størrelse eftersom kanterne vokser, klemmes sammen, eller bliver trykket ned igen i jordens kappe.

Langt ind i 1900-tallet troede mange forskere, at dengang da jorden afkøledes efter den blev skabt, trak planetens overflade sig sammen og blev rynket som en rosin. Man troede at kontinenterne lå fast på jordens overflade.

PuslespilsbrikkerIdéen om at kontinenterne havde flyttet sig blev godt nok fremlagt længe inden 1900-tallet. Så tidlig som i 1596 foreslog den tyske kortmageren Abraham Ortelius, at det amerikanske kontinent var blevet revet løs fra det europæiske og afrikanske kontinent.

Hvis du kigger på en globus, ser kontinenterne ud som puslespilsbrikker der passer sammen.

I 1912 blev idéen taget op igen af den tyske meteorolog Alfred Lothar Wegener, som kaldte den 'teorien om kontinentaldrift'. Wegener mente at for 200 millioner år siden begyndte superkontinentet Pangæa at dele sig op.

Fossiler og uvanlige geologiske strukturerUdover det at kontinenterne så ud til at passe sammen som puslespilsbrikker, var Wegener opmærksom på, at de samme usædvanlige geologiske strukturer og fossiler af samme slags planter og dyr fandtes langs kystlinjerne af Sydamerika og Afrika.

Han tænkte, at det ville være fysisk umuligt for disse organismer at svømme eller blive transporteret over det store hav.

Wegeners idéer blev trods dette ikke specielt vel modtaget. Han kunne nemlig ikke forklare hvilken slags kræfter, der kunne være stærke nok, til at flytte hele kontinenter over store afstande. Efter at han døde, dukkede der nye informationer op, for eksempel gennem udforskningen af havbunden, som efterhånden førte frem til den nuværende teori om pladetektonik.

Den midtatlantiske ryg: Forestil dig at du har suget verdenshavene væk med et stort sugerør. På bunden vil du se denne midthavsryg.

I dag er teorien om pladetektonik blevet bekræftet og befæstet, men flere aspekter ved teorien debatteres stadigt. Et af de vigtigste spørgsmål handler fortsat om, hvordan kræfterne som bevæger pladerne fungerer.

Ingen flad havbund og tynde sedimenterFire store udviklinger indenfor videnskaben udløste formuleringen af teorien om pladetektonikken.

For det første blev man klar over at havbunden ikke var flad. Udforskningen af havene, for eksempel ved hjælp af ekkolod, viste at havbunden var ujævn og kuperet, og at der til og med lå store bjergkæder dernede - som Den Midtatlantiske Ryg.

I 1947 fandt amerikanske seismologer også ud af, at sedimentlaget på havbunden var meget tyndere, end man havde troet. Forskerne antog nemlig at havene havde eksisteret i mindst fire milliarder år, og at sedimentlaget derfor ville være meget tykt. Hvorfor fandt de kun et tyndt lag? Svaret skulle blive afgørende for udviklingen af teorien om pladetektonikken.

MidthavsryggeneSenere i 1950erne stod det klart, at der lå en enorm bjergkæde på havbunden, som næsten gik rundt om hele jordkloden. Denne globale midthavsryg er en enorm bjergkæde under vandet, mere end 50.000 kilometer lang og op til 800 kilometer bred. Den slynger sig mellem kontinenterne og rejser sig op til 4.500 meter over havbunden.

Der går sådan en højderyg i nord-sydgående retning gennem hele Atlanterhavet, hvor Island er det højeste punkt. Øen, som ligger midt på ryggen, revner bogstavelig talt på midten.

Selv om den stort set er godt gemt under havet, er den globale midthavsryg faktisk det mest prominente topografiske træk ved planeten jordens overflade.

Magnetiske zebrastriber ligger symmetrisk med midthavsryggene. (Illustration U.S. Geological Survey)

Magnetisk zebramønsterSamtidigt med at de fik bedre oversigt over havbunden, fandt forskerne mærkelige magnetiske variationer dernede. Havbunden består af store mængder basalt, en vulkansk bjergart som er rig på jern. Basalt indeholder et meget magnetisk mineral kaldet magnetit.

Magnetit har såkaldt 'reverseret polaritet', det vil sige modsat af jordens magnetfelt. Magnetit vil kunne få nord-enden af en kompasnål til at pege mod syd. Korn af magnetit i vulkansk klipper fungerer som små magneter, og lægger sig på en speciel måde, orienteret efter jordens magnetfelt.

Når magmaen køles ned og bliver til vulkanske sten, fastlåses magnetit-kornene, således at stenen registrerer jordens magnetiske orientering eller polaritet, på det tidspunkt afkølingen fandt sted.

Det mærkelige som forskerne observerede, var at de magnetiske variationer på havbunden havde et tydelig mønster, næsten som zebrastriber. Zebramønsteret var sat sammen af vekslende striber med normal polaritet og reverseret polaritet.

Revner på havbundenForskerne måtte spørge sig selv, hvordan dette stribemønster var blevet skabt, og hvorfor det var symmetrisk henover toppene af midthavsryggene. I begyndelsen af 1960erne kom der en teori om at midthavsryggene markerede strukturelt svage zoner, hvor havbunden ganske enkelt blev revet i to langs midthavsryggene.

Ny magma fra jordens indre ville let kunne vælde op gennem denne revne og danne ny jordskorpe på havbunden. Idéen blev understøttet af observationer, som viste, at de klipper som ligger nærmest midthavsryggen, er meget unge, og at klipperne bliver stadig ældre, jo længere væk man kommer fra midten. De nyeste klipper har altid vore dages (normale) polaritet, noget som antyder at jordens magnetfelt har vendt rundt mange gange.

Hypotesen fik megen støtte, og jordskorpen på havbunden opfattes nu som et slags arkiv, over hvordan jordens magnetfelt har skiftet igennem tiderne. Dette er sket 170 gange de sidste 80 millioner år.

Jordskorpens plader som de ligger i dag. (Illustration: NASA)

Boringer efter olie siden anden verdenskrig, har givet forskerne prøver fra jordskorpen under havet som bekræfter hypotesen.

Danner ny jordskorpeEn konsekvens af at havbunden revner og magma vælder op, er at ny havbund bliver dannet hele tiden. Men hvordan kan ny jordskorpe dannes langs midthavsryggene uden at jorden bliver blæst op som en ballon og øger sin størrelse?

Geologen Harry H. Hess konkludere, at hvis ny jordskorpe blev dannet et sted, måtte den krympe et andet sted. Han antydede at havbunden bevægede sig væk fra midthavsryggene som på et samlebånd, og forsvandt ned i dybhavsgrøfterne.

De er dybe og smalle undervandsdale langs kanten af havbunden i Stillehavet. Hess mente ganske enkelt at Atlanterhavet voksede, mens Stillehavet krympede.

RecirkuleringHan forstillede sig en slags recirkulering af jordskorpen, hvor ny skorpe blev dannet ved midthavsryggene, og gammel skorpe forsvandt ned i dybhavsgrøfterne. Dette forklarede hvorfor jorden ikke voksede når ny jordskorpe blev dannet, samtidig med at det forklarede hvorfor der er så få sedimenter på havbunden, og hvorfor klipperne på havbunden er yngre end klipperne i kontinenterne.

Grunden til at en midthavsryg optræder som en ryg, er at den nydannede, varme skorpen er let, men bliver koldere og tungere og synker derfor nedad, efterhånden som den bevæger sig længere væk fra selve pladegrænsen.

JordskælvsmønsterUdviklingen af seismografen gjorde forskere rundt om i verden i stand til at se, at jordskælvene var koncentreret i visse områder, nærmere bestemt parallelt med dybhavsgrøfterne og langs midthavsryggene. Man skønnede at der var en sammenhæng mellem jordskælv, midthavsrygge og dybhavsgrøfter.

Destruktiv pladegrænse. (Illustration: U.S. Geological Survey)

I dag ved forskerne en del om hvordan jordskorpens plader bevæger sig, og hvordan disse bevægelser hænger sammen med jordskælv, vulkaner og dannelsen af bjergkæder. Det meste af det vi kan kalde 'action' indenfor geologien sker der hvor de forskellige plader møder hinanden.

PladegrænserneVi kan tale om flere forskellige typer pladegrænser. For det første har vi de konstruktive pladegrænser, der hvor pladerne bevæger sig væk fra hinanden og hvor der dannes ny jordskorpe imellem dem.

En bevægelse på 2,5 cm om året langs Den midtatlantiske ryg giver for eksempel en forflytning på 25 kilometer i løbet af én million år.

Så har vi de destruktive pladegrænser, hvor gammel skorpe forsvinder. Hvis den ene plade består af havbund, kan den for eksempel glide ned under den anden plade. Dette område kaldes en subduktionszone, og kan give ophav til enorme jordskælv.

Hvor havbunden presses ned dannes der en dybhavsgrøft, hvor havdybet nogle steder overstiger 10.000 meter. Sådanne pladegrænser findes vest for Sydamerika, øst for Japan, og ud for Sumatra, hvor det enorme jordskælv som målte ni på Richterskalaen kom 2. juledag 2004.

Der er ofte vulkansk aktivitet lige ved disse grænser, fordi den nedadgående plade smelter og danner magma, som flyder opad igen og danner vulkaner. Hvordan dette sker, er forskerne ikke blevet helt enige om endnu.

Himalaya blev tilEn anden type destruktiv pladegrænse finder vi, hvor to kontinentalplader støder sammen. Her er begge sider så tunge, at ingen af dem vil blive presset ned under den anden. I stedet presses massen på begge sider opad til høje bjergkæder, akkompagneret af ganske store jordskælv.

Kontinentalplade mod kontinentalplade. (Illustration: U.S. Geological Survey)

Himalaya-bjergene er et resultat af den igangværende kollision imellem Indien og Asien. Mount Everest ligger 8.850 meter (målt i 1999) over havet. Klipperne på toppen er af kalksten, som blev dannet på bunden af et varmt og lavvandet hav.

Kalksten består af fossile marine skabninger - fra plankton til skaldyr og fisk. I årevis hev geologerne sig i håret, for at forklare hvorfor fossiler af bittesmå undersøiske organismer var havnet på toppen af en bjergkæde.

Andre grænserEn anden type pladegrænse er såkaldte sideværts pladegrænser. Her bevæger to plader sig sidelæns i forhold til hinanden. Den mest kendte pladegrænse af denne type ligger i Californien, hvor Stillehavspladen bevæger sig nordpå i forhold til den Nordamerikanske plade og forårsager mange ødelæggende jordskælv.

Desuden findes der en del pladegrænser som ikke er veldefinerede, og hvor det som sker mellem dem ikke er så godt forstået. I enkelte områder sker pladebevægelserne over brede bælter og er derfor vanskeligere at definere.

Hvad er drivkraften?Så til et af de lidt vanskeligere spørgsmål: Hvad er det, som giver jordskorpens plader deres bevægelser?

Forskerne kan ikke beskrive disse usete kræfter helt præcist, men de allerfleste mener at de relativt overfladiske kræfter som driver jordskorpens plader er koblet sammen med kræfter som opererer meget længere inde i jordkloden.

Generelt set er forskerne enige om, at drivkraften er den seje bevægelse af varm og tyk magma som ligger under de stive jordskorpeplader.

Man tror at kappen bevæger sig i nogle cirkelagtige mønstre, som i en gryde med vand du sætter på en kogeplade. Det varme vand stiger op mod overfladen, hvor det køles ned og synker tilbage til bunden og varmes op igen.

Forskerne forestiller sig flere sådanne cirkelbevægelser, kaldet konvektionsceller dybt inde i jordens kappe.

Foruden konvektionskræfterne mente man tidligere, at den magma som vælder op ved de konstruktive pladegrænser er med til at skubbe til pladerne.

I de seneste år er man gået lidt bort fra dette, og forskerne hælder nu til den idé at de kræfter som er associeret med en plade som trækkes ned under en anden plade er vigtigere.

© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov

Seneste fra Miljø & Naturvidenskab

Annonceinfo

Det læser andre lige nu

Annonceinfo

Spørg Videnskaben

Annonceinfo

Abonner på vores nyhedsbrev

Når du tilmelder dig, deltager du i konkurrencen om lækre præmier.

Mest sete video

Annonceinfo

Seneste kommentarer

Seneste blogindlæg