Pladetektonik, Vulkanisme og Jordskælv

Side 1

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 0

Pladetektonik og vulkanisme

Pladetektonik

Vores jord er mere levende end blot rotationen. Langt inde i jorden findes der stærke naturkræfter som er med til at skabe jordens overflade. Magma (varm stenmasse) vælter op fra flere tusinde kilometers dybde og skubber til lithosfærepladerne. Der vil opstå nedsynkning de steder hvor pladerne er tunge og kolde.

Når lithosfærepladerne er i bevægelse vil der opstå nogle spændinger som til sidst vil blive udløst i form af energi, lidt ligesom at trække en elastik fra hinanden. Den energi der bliver udløst vil føre til bl.a. jordskælv og vulkanisme, men samtidigt er lithosfærepladernes bevægelse nødvendig idet de bl.a. vedligeholder bjergkæderne. Vedligeholdelsen består i at pladebevægelserne skubber bjergkæderne et stykke opad når vinden har slebet toppen af. Hvis ikke lithosfærepladerne var i bevægelse ville alle bjerge blive slebet ned af vinden og resultatet bliver en glat jord. Hvis vi havde en glat jord uden niveauforskelle, ville der ikke være noget til at holde vandet tilbage fra oceanerne, hvilket vil resultere i at jorden vil være dækket af 2,5km vand.

På fig. 1.1 er de 10 største lithosfæreplader, navngivet og pilene angiver pladernes bevægelsesretning.

Pladerne bevæger sig typisk kun få centimeter om året, nogle mere end andre. Pladerne er 200-300km tykke under kontinenterne og kun 5-100km under oceanerne. Den meste geologiske aktivitet sker ved pladerandene, dvs. der hvor pladerne mødes (de orange linjer på fig. 1.1).

Fig. 1.2 på næste side, vises et eksempel på jordens opdeling samt dens materialer, temperatur, subduktionszoner, oceanryg, densiteten og de forskellige lags navne (terminologi).

Kontinent og oceanbund udgør tilsammen skorpen og skorpen sidder fast på lithosfærepladerne. Pladerne glider på et delvis smeltet og blødt lag kaldet ashenosfæren.

Pladerne dannes ved vulkanske rygge i oceanerne og destrueres andre steder hvilket resulterer i bjergkædedannelse.

Hele teorien om pladetektonik startede i 1915 da metrologen Alfred Wegener havde den teori at alle kontinenter engang hang sammen i et superkontinent ”Pangæa” (fig. 1.4). Alfred Wegener byggede bl.a. sin

Side 2

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 1 teori på at Sydamerikas og Afrikas kystlinjer passer utroligt godt sammen, ligesom to brikker i et puslespil

(fig. 1.3).

Alfred Wegener mente at disse to kontinenter er blevet skilt fra hinanden pga. kontinentaldriften. Der var bare det problem at Alfred Wegener ikke havde nogen overbevisende forklaring på dette så teorien blev vraget af datidens geologer.

Senere har det vist sig at være sandt idet man har fundet identiske fossiler på forskellige kontinenter samt skurestriber efter moræneaflejringer (fig. 1.4 på næste side).

Man kan også bygge teorien på identiske geologiske lagserier som vist på fig. 1.5. Finder man for eksempel samme slags lagserie i Sydamerika og Afrika, er der stor sandsynlighed for at de har hængt sammen.

Jordskælvszoner

Som før nævnt sker den meste geologiske aktivitet hvor lithosfærepladerne mødes og jordskælv er blandt aktiviteterne. Jordskælv bliver delt op i tre kategorier med hvert deres kendetegn.

Spredningszoner/konstruktiv pladerand: To pladerande bevæger sig fra hinanden og dermed vælter der

magma op fra jordens indre. Magmaen der kommer op af sprækken, spaltes og glider til side, hvorved det giver plads til nyt magma nedefra. Med nogle få cm pr. år skubbes gammel oceanbund ud til siderne. Derfor gælder følgende regel: Jo længere man kommer væk fra højderyggen, jo ældre bliver oceanbunden.

Et eksempel på dette kunne f.eks. være den midtatlantiske højderyg ned gennem Atlanterhavet som også er vist på fig. 1.6 og midt på fig. 1.2. Ved konstruktive pladerande opstår der kun overfladenærer jordskælv, der udløses i selve pladen mellem overfladen og 10km dybde. Under pladerne er materialet ikke smeltet men alligevel er det for blødt til at der kan opstå store spændinger der kan føre til jordskælv. Til gengæld er vulkanaktiviteten meget høj i hele spredningszonen.

Subuktionszoner/destruktiv pladerand: En plade glider en under en anden og materiale/oceanbund

destrueres. Der er tre forskellige scenarier hvor der er tale om en destruktiv pladerand:

1. To oceanbundsplader glider mod hinanden, hvor den med mest hældning glider ind under den anden. Der dannes en dybdegrav på det sted hvor de to plader støder sammen som f.eks.

Marianer-graven i den vestlige del af Stillehavet (se fig. 1.7). Den er ca. 2000km lang, 70km bred og det dybeste område der bliver kaldt for ”Challengerdybet” er ca. 11km dyb. I dette tilfælde er det Stillehavspladen og den Filippinske Plade der støder sammen, hvor Stillehavspladen synker ned

Side 3

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 2 under den Filippinske Plade med ca. 3cm/år. Den efterfølgende vulkanisme har ført til dannelsen af Marianer-øbuen.

2. En oceanbundsplade og en kontinentplade glider mod hinanden, hvor oceanbundspladen vil glide ned under kontinentpladen. Dette sker fordi oceanbundspladen er tyndere men samtidigt også har en større massefylde i forhold til kontinentpladen. Materialet der kommer imellem de to plader, foldes og omdannes under højt tryk og temperatur. Der opstår samtidigt en lang fordybning i havbunden, lige der hvor pladerne støder sammen. Andes-bjergene i Sydamerika er dannet ved denne form for sammenstød. Det sker ved at den Sydamerikanske plade støder sammen med

Nazca-pladen og langsomt bliver der dannet en bjergkæde. En huskeregel om aflejringer og jordlag er at det der ligger nederst er ældst og de nye lag der dannes, lægger sig oven på de gamle. Men ved bjergkæder kan rækkefølgen være helt tilfældig idet man for eksempel i 3km højde i Andes-bjergene har fundet fossiler af ”graptolitter” der levede i havet for 445 mio. år siden. I disse såkaldte subduktionszoner kan der forekomme jordskælv i ned til 700km byde og disse jordskælv er kendt som de kraftigste på jorden. Jordskælvet og tsunamien ved Sumatra d. 26 december 2004, opstod i en subduktionszone der løber vest for Sumatra. Som det ses på fig. 1.9, glider den Indiske oceanplade ned under Burmapladen (kontinentplade) og det var der resulterede i katastrofen ved Sumatra.

På fig. 1.8 ses jordskælvene (subduktionerzoner, markeret med røde pletter) og hvordan oceanbundspladen glider ned under kontinentpladen.

3. To kontinentplader glider mod hinanden og vil presse bjerge opad fordi ingen af pladerne kan glide ned under den anden. Derimod presses materialet sammen og skubbes opad, hvilket resulterer i en bjergkædedannelse. Alperne i Europa og Himalaya i Asien er dannet på denne måde.

Himalaya-bjergkæden skyldes at Indien og Den Eurasiske plade støder sammen med ca. 5cm pr. år.

Den Indiske plade presses lidt ned under Den Eurasiske plade, men da begge plader er tykke, løftes bjergkæden opad i sammenstødet. Kraftige jordskælv som det vi så i Pakistan, oktober måned

2005, er ikke usandsynlige.

Bevarende pladerande: To plader glider forbi hinanden med horisontal retning. De kan dog også bevæge sig i samme retning, bare med forskellige hastigheder (fig. 2.1). Et glimrende eksempel på bevarende pladerande kunne være San Andreas-forkastningen i Carlifornien, hvor Stillehavspladen bevæger sig

Side 4

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 3 nordvest med ca. 11cm/år og Den Nordamerikanske Plade bevæger sig mod sydøst med ca. 2-2,5cm/år.

Ved disse områder opstår jordskælvene i 5-50km dybde.

Pladerande og vulkanisme

Fig. 2.2 viser to oceanbundskorper der støder sammen (destruktive pladerande). Det kunne for eksempel være Filippinerpladen til højre og Stillehavspladen til venstre. I denne case er det Stillehavspladen der glider ned under Filippinerpladen fordi den har den største hældning. De røde kryds henviser til at der opstår vulkanisme, jordskælv og dybhavsgrav.

Fig. 2.3 viser to kontinentplader der støder sammen (destruktive pladerande). Det kunne som vist være Himalaya bjergkæden og Indien. De røde kryds på figuren henviser til at der kun opstår jordskælv og ingen vulkanisme, men at der derimod dannes en bjergkæde (Himalaya).

Fig. 2.4 viser en oceanplade (Nazca-pladen) der støder sammen med en kontinentplade (Sydamerikanske Plade). Vi ser at oceanpladen glider ned under kontinentpladen og det skyldes som før nævnt at oceanplader har den største massefylde. De røde kryds henviser til at der opstår dybhavsgrav, jordskælv og vulkanisme. ”Intrusioner” ifølge figuren, betyder indtrængning idet magmaen trænger ind i magmakamrene.

Hot-spots

Der er hidtil identificeret mellem 40 og 50 hot-spots på verdensplan, for eksempel ved Hawaii (fig. 2.5).

Man skulle umiddelbart tro at al geologisk aktivitet sker ved pladerandene, men man kan så spørger sig selv hvordan Hawaii er blevet dannet da den ligger midt på Stillehavspladen. Svaret er at Hawaii og resten af dens ø-kæde faktisk er dannet af noget der kaldes for ”hot-spot” (fig. 2.6). Hot-spots er koncentrationer af smeltet materiale der bliver opbevaret i centre inde i jordens indre. Et hot-spot er placeret så dybt at lithosfærepladernes bevægelse ikke spiller nogen rolle. Magma fra asthenosfæren stiger op gennem sprækker og revner i lithosfæren (kaldet for magmafanen) og forsyner en vulkan med magma. Ø-kædedannelsen sker fordi den aktive vulkan følger med lithosfærepladens bevægelse imens hot-spottet fastholder sin placering. Derefter danner hot-spottet en ny vulkan på havbunden som igen ender med at blive en ø ligesom Hawaii og den gamle bliver til en udslukt vulkan.

Side 5

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 4

Vulkanisme

Fig. 2.7 viser i grove træk hvad der sker ved vulkanisme. I asthenosfæren er kuldioxid, vand og gasser opløst i magmaet, som baner vej op i et magmakammer i lithosfæren. Derefter stiger det op via tryk og forsyner vulkanen med magma.

Men når man snakker vulkanisme, så deler man det op i henholdsvis: basaltvulkanisme og andesit-

/rhyolitvulkanisme.

Basaltvulkanisme ved oceanryg (fig. 2.8):

1. Når de to lithosfæreplader glider fra hinanden, vil basaltmagma strømme op fra asthenosfæren og op igennem magmagange i lithosfæren hvor den til sidst danner voksende pladerande og oceanryg.

Karakter for basaltvulkanisme:

• Skjoldformede vulkaner.

• Høj temperaturområder. =asthenosfæren.

• Basaltmagma på 1200° C.

• Lavt SiO_{2} indhold i magma <50%.
• Lav viskositet = sejhed.

• Letflydende og flyder langt.

• Lavt H_{2} O indhold.

• Ikke eksplosive.

Andesit-/rhyolitvulkanisme ved destruktive pladerande (fig. 2.9):

Hvad sker der ved fig. 2.9:

1. Oceanbundspladen synker.

2. Sedimenter (grus, sten, ler osv.) og skorpen presses ned smelter.

3. Magma (andesitisk/rhyolitisk) stiger op.

4. H_{2} O, CO_{2} og gasser frigives og øger trykket.

5. Udbrud i form af eksplosion.

Karakter for andesit-/rhyolitvulkanisme:

• Kegleformede vulkaner.

• Opstår ved destruktive pladerande.

Side 6

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 5

• Magmatemperatur på 800-1000° C (lavere end basaltmagmaen).

• Højt SiO_{2} indhold (surt) i magma >50%.

• Høj viskositet (sejt flydende).

• Højt H_{2} O indhold.

• Eksplosive og farlige.

Drivkræften bag det hele

Drivkræften bag lithosfærepladernes bevægelse er teorien om konvektionsstrømme.

Konvektionsstrømmene har på den måde en rolle som motor til hele systemet, men hvad er konvektionsstrømme?

Konvektion = vertikale bevægelser i et stof pga. temperaturforskel.

Et eksempel kunne være hvis Limfjorden i Aalborg frøs til. Først fryser den på toppen og derefter synker det ned og erstattes af det varme vand fra bunden. Denne teori gælder såvel for luft, magma og faste bjergarter som den gør for vandet i limfjorden.

Inde i jordens ydre kerne er der over 5000° C, hvilket skyldes et utrolig højt tryk. Som vi ved, fører varme til energi og inde i jordens ydre kerne opstår der henfald af radioaktive stoffer (Uran-238, Uran-235 og Thorium). Ved henfald omdannes et atom til et andet og i den proces frigives der en lille mængde energi. Men da der sker utrolig mange henfaldsprocesser inde i kernen, frigives der en masse varme i form af energi. På samme måde som når vi mennesker sveder, så vil jorden også af med sin varme. Det sker ved at den afgiver varme til kappen hvorefter der sker en konvektion i kappen. Ved konvektion forstås det som før nævn at varmt og let materiale først varmes op og derefter stiger op og erstatter det kolde materiale der så vil synke ned (ligesom Limfjords-eksemplet). Når det varme materiale så har været der oppe i et stykke tid, vil det blive erstattet af nyt opvarmet materiale nedefra og sådan fortsætter hele processen. På udsnittet af fig. 1.2 er konvektionsstrømmene tegnet med pile der danner en cirkel. En cirkel udgør det der kaldes for en ”konvektionscelle”. Kernen i jorden er varmekilden til en lang række konvektionsceller der findes hele vejen rundt i kappen.

Den øverste del af disse konvektionsceller støder på lithosfærepladerne og på den måde er konvektionsstrømningerne med til at flytte rundt på lithosfæren. Når konvektionsstrømningerne

Side 7

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 6 trækker ud til hver sin side, kan det forekomme at lithosfæren går i stykker og opdeler sig i lithosfæreplader som vi kender det i dag.

Pladebevægelserne skyldes:

1. Konvektionsstrømme.

2. Glideeffekt pga. tyngdekraft (fig. 3.1)

3. Træk ved nedsynkning.

Fordele og ulemper ved vulkanisme

Vulkaners aske bidrager med mineraler (kalium og fosfor). Asken påvirker bl.a. kornstørrelsen i landbruget og kan tilbageholde nedbør i en længere periode til fordel for planter med jordnært rodnet. I tropperne er mineralerne fra asken rigtig vigtige fordi de midlertidige mineraler i jorden, let udvaskes af den kraftige nedbør. Vulkaner er også blevet en kæmpe turistattraktion som for eksempel på Hawaii, så på den måde spiller de også en økonomisk rolle. Jeg kan kun komme på en ulempe udover uforudsigeligheden og den dødelige ødelæggelse. ”Askeskyer” som vi så kunne lamme det meste af flytrafikken i Europa og som også havde store økonomiske konsekvenser.

Vulkanen Etna på Sicilien

Etna ligger på Siciliens østkyst, nord for byen Catania. Området ligger oven på den Afrikanske lithosfæreplade og udbruddene skyldes at den Afrikanske plade glider ned under den Eurasiske plade. Etnas nederste del består af en skjoldvulkan og den øverste af en keglevulkan.

Udbruddene er både effusive og eksplosive. Effussiv betyder at magmaen løber ned langs siden fordi gasserne i magmaen ikke er frigjort, hvilket resulterer i at magmaen flyder stille op og ud af vulkanens top samt dens allerede eksisterende magmagange. Modsat effusiv, er eksplosiv hvor magmaen sprøjtes op i luften pga. vandindhold og tryk som øges inde magmaen. Til sidst fører det til en eksplosion (champagne-princippet).

Side 8

[navn fjernet], ASK 1.C 12apr2011

Side 7

Litteraturliste www.geus.dk www.denstoredanske.dk www.videnskab.dk www.virtuelgalathea3.dk www.olehnielsen.dk

Alverdens Geografi, 1. ugave, 1. oplag, 2005 , Geografiforlaget.