Vulkaner og Pladetektonik - Rapport i Naturgeografi

Side 1

Naturgeografi C – Pladetektonik og Vulkaner Anders K. Blohm

1

1. Beskriv beliggenheden af jordens jordskælvszoner og vulkanzoner. Fremhæv sammenhængene mellem pladerandstypen og de geologiske aktiviteter.

Pladerne dækker jordens overflade som brikkerne i et puslespil, og det er langs kanterne af pladerne vi finder de største niveauforskelle på jorden. Dybhavsgrave ligger, hvor en plade dykker ned under en anden.

Mægtige bjergkæder dannes, hvor to tykke plader støder voldsomt sammen. Det er også langs pladernes kanter de fleste og største jordskælv udløses. Derfor er det vigtigt at vide præcist, hvor pladernes kanter befinder sig. Med satellitmålinger har man gennem de seneste 15 år været i stand til at bestemme havdybderne nøjagtigt. Herved er man blevet i stand til at kortlægge en lang række strukturer på havbunden langt bedre end man tidligere kunne ud fra skibs- og ubådsobservationer. Denne information er uhyre vigtig, da havbundens variationer kan sammenknyttes med pladetektonik og jordskælv

Jordskælvszoner

Langs jordens pladegrænser, hvor lithosfærepladerne mødes, opstår der tre forskellige typer jordskælvszoner.

Disse tre jordskælvszoner har hver især deres karakteristiske "fingeraftryk", som forholdsvist nemt kan skilles fra hinanden.

DE TRE TYPER ER:

• Spredningszoner hvor pladerne glider fra hinanden og ny skorpe dannes.

Den midtatlantiske højderyg ned gennem

Atlanterhavet er en spredningszone.

• Subduktionszoner/overskydningszoner hvor en

plade presses ned under en anden og omdannes.

Dybhavsgravene rundt langs Stillehavets kyster findes i forbindelse med subduktionszoner.

• Bevarende pladegrænser, hvor pladerne glider forbi hinanden.

San Andreas forkastningen i Californien er det kendteste eksempel herpå.

Spredningszoner

I en spredningszone, hvor pladerne bevæger sig væk fra hinanden, vælter magma op fra jordens indre og danner en lang bjergkæde på havbunde. En sådan bjergkæde kaldes for en midt-oceanryg. Man kan faktisk følge et helt system af midt-oceanrygge fra den midtatlantiske ryg videre syd om Afrika, gennem det Indiske Ocean, syd om Australien og op gennem Stillehavet mod Californien. Nord for Island har satellitopmålingerne vist, at systemet fortsætter videre op nord om Svalbard og østpå mod Rusland.

Sammenlagt er spredningszonen mere end 60.000 km lang. I spredningszoner oplever man kun overfladenære jordskælv, der udløses i pladen mellem overfladen og ca. 10 km dybde. Under pladerne er materialet ikke smeltet, men det er for blødt til, at der kan opstå store spændinger der kan udløses som jordskælv. Derimod er der meget kraftig vulkansk aktivitet i hele zonen.

Side 2

Naturgeografi C – Pladetektonik og Vulkaner Anders K. Blohm

2

Island er særlig interessant, fordi øen ligger oven på den midtatlantiske spredningszone. Derfor er der også særlig kraftig vulkansk aktivitet på Island. I takt med at pladerne bevæger sig væk fra hinanden under Island bliver øen faktisk større og større år for år.

Subduktionszoner

I subduktionszonerne, hvor en plade presses ned under en anden plade (subduceres), er situationen en helt anden, og her kan jordskælv forekomme i op til 700 km's dybde. Sådanne subduktionszoner findes eksempelvis i Stillehavet ved Sydamerikas vestkyst, hvor Andesbjergene skyder op samtidig med at en oceanplade presses ned under kontinentet. Langs de fleste af Stillehavets kyster findes der aktive subduktionszoner. De allerkraftigste jordskælv på jorden udløses netop i disse subduktionszoner.

Figuren ovenover viser hvordan oceanpladen presses ind under den tykke kontinentalplade. Dette fænomen kunne bl.a. opleves ved Sumatra jordskælvet 2. juledag 2004 hvor jordskælvet opstod i subduktionszonen, der løber vest for Sumatra, hvor den indiske oceanplade presses ind under den lille tykke Burmesiske kontinentalplade.

Bjergkædedannelse

Når to tykke kontinentalplader kolliderer, opstår der bjerge fordi den ene plade ikke uden videre kan skubbes ned under den anden. Her presses materialet sammen og skubbes op og til siden og der dannes bjergkæder.

Himalaya bjergene skyldes eksempelvis at Indien bevæger sig ind i den eurasiske plade med ca. 5 cm /år.

Den Indiske plade presses lidt ned under den Eurasiske plade, og fordi begge plader er tykke, løftes verdens mægtigste bjergkæder op i sammenstødet. Kraftige jordskælv tæt på jordoverfladen er ikke usædvanlige i sammenstødszonen.

Bevarende pladegrænser

Hvor to plader glider langs hinanden opstår der også jordskælv. I disse zoner er bevægelsen horisontal. Disse zoner er umiddelbart lidt svære at lokalisere da de oftest ligger tæt sammen med spredningszoner. Det klassiske eksempel på denne type pladegrænse findes i Californien, hvor San Andreas forkastningen er en af de brudflader som pladerne glider langs. I disse zoner forekommer jordskælvene oftest i 5-50 km dybde.

Vulkaner

Der findes flere forskellige typer vulkaner, nogle er høje kegler, andre er flade og let buede som skjolde.

Hvilken type vulkan, vi ser, afhænger af, hvordan vulkanen er dannet, især af om den er dannet ved en sprednings zone eller ved en underskydningszone. Når en vulkan er i udbrud kommer der flere forskellige slags materialer ud: Faste materialer i form af sten, vulkansk aske og støv. Flydende materialer i form af lava, som er smeltet sten-materiale og forskellige gas arter.

Vulkaner ved sprednings zoner

Side 3

Naturgeografi C – Pladetektonik og Vulkaner Anders K. Blohm

3

I sprednings zonen midt ned gennem Atlanterhavet er der mange vulkaner – vi ser dem bare ikke. De danner det, vi kalder Den Midtatlantiske Højderyg. De allerfleste af disse vulkaner er under vandet. Kun helt mod nord, ved Island, dukker vulkanerne op over vandoverfladen og danner Island. Det er derfor ikke ualmindeligt med vulkanudbrud i Island. I årene 1963-67 kunne man følge, hvordan en ny ø blev skabt tæt ved Island. Først vældede store dampskyer op, senere strømmede lava ud, og aske blev kastet til vejrs. I 1967 var udbruddet slut, og øen Surtsey var skabt. Dette var et typisk udbrud for spredningszonen.

Vulkaner ved underskydningszoner

Når en plade dykker ned under en anden, afgiver den sit medbragte vand. Vandet stiger opad som vanddamp, op i pladen ovenover. Det bevirker, at dele af denne plade smelter. Den smeltede stenmasse kaldes magma, og da den er lettere end den faste plade fortsætter magmaen med at presse sig opad. Når den varme magma trænger sig frem gennem jordoverfladen, dannes en vulkan. Magmaen begynder at flyde på overfladen, og nu kalder vi den lava. De vulkaner, der dannes ved underskydnings zonerne, er ofte eksplosive og farlige.

Det skyldes, at den gas, der dannes i magmaen, har svært ved at slippe ud gennem den tykt flydende magma.

Først når trykket fra gasserne er blevet meget stort, kommer der et vulkan udbrud med voldsomme eksplosioner. Underskydnings zone vulkanerne dannes altså i den zone, hvor en oceanbundsplade glider ind under en anden oceanbunds plade eller under en kontinent plade.

Side 4

Naturgeografi C – Pladetektonik og Vulkaner Anders K. Blohm

4

2. Ved hjælp af teorien om pladetektonik: Forklar hvordan vulkanisme opstår ved konstruktive og destruktive pladerande samt hot-spots, idet du gør rede for følgende:

a. Forskellene på kegle- og skjoldvulkaner

b. Forskellene i magma/lava-materiale

Vulkaner opstår på flere måder. Ved konstruktive pladerande, hvor to tektoniske plader bevæger sig væk fra hinanden - og ved destruktive pladerande, hvor to plader presses imod hinanden og den ene skubbes ned under den anden. Ud over jordskælvsaktiviteten langs pladegrænserne ser man undersøiske vulkaner eller hotspots. Hotspots er ikke direkte relateret til pladetektonik, men opstår, hvor varmt materiale stiger op dybt nede fra jordens kappe. Hotspotten brænder huller i form af vulkaner på havbunden. Den kendteste hotspot er Hawaii.

Skjoldvulkaner

Vulkanen dannes af en tyndtflydende basaltmagma, som samler sig i et magmakammer dybt nede i Jorden.

Når en skjoldvulkan går i udbrud strømmer dens lava hurtigt ned ad siderne og størkner først flere kilometer væk. Derfor kommer vulkanen til at ligne et stort, fladt skjold på jordoverfladen. Skjoldvulkanerne er ikke særlig eksplosive, fordi magmaen ikke indeholder så meget vand. Mange af dem ligger under havoverfladen i en konstruktiv pladegrænse. En konstruktiv pladegrænse er der, hvor der skabes nyt land, fordi pladerne trækker sig fra hinanden.

Keglevulkaner

Keglevulkanen bliver bygget op af forskellige lag af lava og aske. Magmaen er andesitisk og dannes ved destruktive pladegrænser. Det er der, hvor pladerne bliver skubbet ned under hinanden, og land forsvinder.

Andesitisk magma er sejtflydende og indeholder meget vand. Vulkanen bliver høj med stejle sider, fordi den seje lava flyder langsomt og størkner allerede på vej ned ad vulkanens sider. Vandet gør magmaen eksplosiv, fordi vandet fordamper under opvarmning. Hvis det ikke kan komme væk, sprænger det sig igennem stenmassen. De gamle lavalag kan også holde udbrud tilbage. Derfor er der længere imellem udbruddene, men de er så meget mere eksplosive og voldsomme. Keglevulkaner findes især rundt langs Stillehavets ildring (betegnelsen for det bælte af vulkaner, der ligger rundt langs de asiatiske og amerikanske stillehavskyster), hvor havbunden bliver skubbet ned under landjorden. Vesuv, et vulkansk bjerg i Syditalien nær storbyen Napoli, er en af de kendteste keglevulkaner.

Eksplosionsvulkaner

I en eksplosionsvulkan er lagene inde i vulkanen næsten ikke til at bryde igennem. Når magmaen stiger op i vulkanen, når meget af den at størkne på vejen. Det som ikke når at størkne, indeholder meget gas, og det bliver rigtig eksplosivt. Udbruddet er derfor altid en kæmpe eksplosion, hvor aske og pimpsten bliver slynget ud af vulkanen. Efter eksplosionen falder den hule vulkan sammen, og der efterlades et stort krater.

Magma

Magma er et geologisk udtryk for 600-1200 °C varm, smeltet stenmasse, der ved afkøling og størkning danner magmabjergarter som fx basalt og granit. Magmaer opstår ved delvis afsmeltning af bjergarter i den øverste del af jordens kappe eller nederst i skorpen. Denne proces sættes i gang af en temperaturstigning, et

Side 5

Naturgeografi C – Pladetektonik og Vulkaner Anders K. Blohm

5 fald i trykket eller en tilførsel af vand og andre flygtige stoffer. Der findes forskellige magmatyper, hhv.: basaltisk magma, andesitisk magma, dacitisk magma og rhyolitisk magma, der hver især består af en individuel temperatur og gas indhold.

Når magmaen kommer op til overfladen skifter den til betegnelsen ”lava”. Lige som magma er der flere forskellige former for lava, nogle mere tyktflydende end andre. Dette afhænger hovedsageligt af den kemiske sammensætning af de forskellige stoffer i lavaen.

Side 6

Naturgeografi C – Pladetektonik og Vulkaner Anders K. Blohm

6

3. Vælg en case omhandlende en vulkan og dens udbrud. Gør rede for vulkanens beliggenhed og geologi, konsekvenserne ved tidligere eller fremtidige udbrud. Kom herunder ind på vulkanudbruds mulige effekt på Jordens klima.

Yellowstone

Den vulkanske caldera i Yellowstone i Wyoming er dannet af en hotspot, et særligt varmt område i Jordens indre, og det har ligget under det Nordamerikanske kontinent i 17 millioner år. I løbet af de sidste to millioner år har der været tre meget store vulkanudbrud over dette hotspot, og de har alle fulgt det samme mønster. Først steg en masse af smeltet sten, op fra hotspotten i Jordens indre til den nedre del af Jordens skorpe. Her smeltede magmaet den nederste del af skorpen, og dette nye magma trængte videre op og fyldte et eller flere store magmakamre få kilometer under overfladen.

Alle tre udbrud var yderst eksplosive, fordi magmaet fra skorpen var tyktflydende. Det tyktflydende magma forhindrede nemlig gasser fra vulkanen i at komme ud af den. Men gassernes tryk steg med tiden, til det blev så stort, at det pressede magmaet ud af vulkanen. Da var trykket så stort, at store områder af overfladen blev sprængt bort ved udbruddet.

Tre store udbrud

Det første udbrud i Yellowstone bortsprængte omkring 2.500 km3 klipper for 2 millioner år siden. Det svarer til at bortsprænge hele Sjælland og efterlade et flere hundrede meter dybt hav. Det andet udbrud fjernede 280 km3 klipper for 1,3 millioner år siden og det sidste sendte yderligere 1.000 km3 bort for små 630.000 år siden. Efter hvert udbrud styrtede magmakammeret sammen og efterlod en caldera, et dybt hul i overfladen.

Det sidste udbrud dannede den nuværende Yellowstone Caldera, som måler 85 gange 45 kilometer, og som ligger i Yellowstone National Park. Askelagene fra dette udbrud lagde sig så langt borte som ved Den Mexicanske Golf. Efter dette udbrud er små, nye vulkaner vokset op ved Sour Creek og Mallard Lake i hhv.

calderaens nordøstlige og sydvestlige del.

Yellowstone-vulkanen er en såkaldt supervulkan, som er en fællesbetegnelse af vulkaner, hvis udslyngne materiale under et enkelt vulkanudbrud overstiger 1.000 km3. Ved de gigantiske udbrud, som heldigvis er uhyre sjældne, trænger enorme mængder eksplosiv magma igennem jordskorpen og pumpes op i atmosfæren i form af pimpsten, aske og gas.

Sker dette igen, kan det få fatale konsekvenser for hele U.S.A. og klimaet på jorden.. Et udbrud fra en supervulkan er typisk nok til at forårsage langtidsvirkninger i vejret og eventuelt udløse en ny istid, som ikke blot vil have mange store konsekvenser for menneskene på jorden, men også mange dyre og plantearter vil være i fare for at blive udryddet. Et nyt udbrud i Yellowstone vil først og fremmest sende en glødende lavine af aske som potentielt vil udslette alt liv i en radius af 100 km2, der bor i dag omkring 100.000 mennesker i dette område. En kæmpe askesky og en stor mængde svolvlsyregasser vil sprede sig i både atmosfæren og stratosfæren og over det meste af verden. Et sådan udbrud regner man med at ville betyde et fald i temperaturen på omkring 12 °C og give os vinter året rundt i 2 – 3 år.

Det er svært at sige om Yellowstone igen vil gå i udbrud i den nærmeste fremtid, men beregninger viser at der er ca. 600.000 år imellem hvert af disse udbrud. Det er nu omkring 640.000 år siden, og i de seneste år har der været en del aktivitet i undergrunden.