Rapport om Pladetektonik og Jordskælvet ved Sumatra

Side 1

[navn fjernet] Gymnasium 22/4 – 2008

Natur-Geografi

1

Pladetektonik – rapport

Indledning

Denne opgave omhandler emnet pladetektonik. Jeg vil først give en beskrivelse af den opstillede problemstillingens relevans, herefter en geologisk redegørelse og til sidst et konkret eksempel.

Pladetektonik er kort beskrevet teorien om at Jorden er opdelt i forskellige plader, som bevæger sig oven på Jordens kappe – ligesom is på vand. Ved pladernes grænser sker der sammenstød pladerne imellem. Pladetektonik forklarer derved bjergkædernes oprindelse og geografiske fordeling, oceanerne, vulkansk og seismisk aktivitet.

Opgaven rummer mange billeder for bedre at illustrere de forskellige geologiske hændelser.

Hvorfor er det farligt at bo i nærheden af en pladegrænse?

1. Begrundelse af problemstillingens relevans:

Det kan være utrolig farligt at bo i nærheden af en pladegrænse. Det er i disse områder klart de fleste jordskælv finder sted. Hyppigheden af jordskælv nær pladegrænser er bl.a. illustreret på billedet nederst på siden. Da der er flere millioner der bor nær disse pladegrænser berører denne problemstilling utrolig mange mennesker. På billedet øverst til højre kan opdelingerne af jordens pladegrænser ses. Det kan endvidere ses at flere kendte kystområder ligger lige ved en pladegrænse.

Her tænkes specielt på Nordamerikas vestkyst som Sydamerikas vestkyst. Jordskælvene kan ske ved at pladegrænserne enten bevæger sig væk, under eller parallelt med hinanden – geologisk forklaring vil komme senere i opgaven. Dermed siger det sig selv at områder omkring pladegrænserne vil være klart mest berørt. Man kan sige at der bag jordskælv ligger sådan en kraft, at vi reelt set her har at gøre med et uløseligt problem - vi kan ikke forhindre jordskælv. Menneskets eneste chance er at advare folk mod et kommende jordskælv og herefter håbe på det var i tide enten til at evakuere eller søge ly et sikkert sted. I og med der bor så mange i disse farezoner har man en naturlig interesse i at kunne forudsige jordskælvene. Som sagt ved man hvilke områder der er i farezonen, men det har dog ikke hidtil været muligt at finde en sikker metode til forudsigelse. Det er dog lykkedes fx kineserne at forudsige jordskælv. I 1975 blev flere tusinder menneskeliv reddet da man med fem dages varsel evakuerede mennesker fra Haicheng-området mod et jordskælv der målte 7,3 på Richter-skalaen. Derudover optræder der ofte vulkaner omkring pladegrænser. Igen har vi her at gøre med en kraft vi ikke er i stand til at fuldt kontrollere.

Side 2

[navn fjernet] Gymnasium 22/4 – 2008

Natur-Geografi

2

2. Redegørelse for centrale geofaglige sammenhænge, der knytter sig til problemstillingen:

Der ligger naturligvis en geologisk forklaring bag hvorfor det er farligt at bo nær pladegrænser og hvorfor jordskælv egentlig opstår. Hvis vi starter med at kigge på jordens opbygning kan man sige at denne består af tre dele. Det inderste kaldes for kernen, herefter kappen og til sidst skorpen. Alt i alt har Jorden en radius på omkring 6.370 km. Kernen består af en indre fast del og en ydre flydende del, som tilsammen udgør 3400 km. Kappen har en tykkelse på 2900 km og består ligeledes af to dele – en fast mesosfære og en lidt blødere astenosfære. Som sidste lag har vi skorpen som udgør omtrent 70 km af jordens opbygning, men varierer dog meget i tykkelse alt efter lokalitet. På trods af at denne skorpe kun udgør ca. 1 % af jordens samlede volume er det denne del der er det mest interessante vedrørende den behandlede problemstilling.

Jordens skorpe består af lettere silikatbjergarter som basalt og granit samt bjergarter, der er dannet ud fra sedimenter som sand, ler og kalk. Man betragter skorpen og den øverste del af kappen som et særligt lag – lithosfæren. Lithosfæren kan have en tykkelse op til ca. 200 km igen alt efter lokalitet.

Jorden rummer syv store lithosfæreplader og en række mindre plader. Her er der tale om de såkaldte oceanplader og kontinentalplader. Pladerne bevæger sig over jordens overflade. Teorien lyder på at årsagen til denne bevægelse skal findes helt nede i jordens kerne. I jordens kerne sker der en række radioaktive henfald. Ved radioaktive henfald bliver der udledt en vis mængde energi. I jordens kerne sker der enormt mange radioaktive henfald således at der frigives en masse varme. Ved frigivelsen af varmen dannes der konvektion op gennem jordens kappe. Konvektion er når varmt og let materialle stiger opad og bliver erstattet af det kolde materialle som synker nedad. Dermed dannes der en række konvektionsceller i jordens kappe og det er strømningerne i disse som menes at få jordens lithosfæreplader i bevægelse. Denne proces er illustreret på billedet øverst til højre på siden.

Som det også kan ses på illustrationen er der de såkaldte kollisionszoner og subduktionszoner.

Kollisionzonerne er der hvor to konvektionsceller møder hinanden og pladerne derved bevæger sig mod hinanden. Subduktionszonerne skal forstås som midten af konvektionscellerne hvor strømningerne gør at pladerne bevæger sig væk fra hinanden.

Der er også en tredje og sidste måde pladerne kan bevæge sig i forhold til hinanden – de kan

Side 3

[navn fjernet] Gymnasium 22/4 – 2008

Natur-Geografi

3 bevæge sig parralelt.

Dermed kan har vi altså tre forskellige pladerande: konstruktive, destruktive og bevarende.

Ved de konstruktive pladegrænser glider pladerne væk fra hinanden. Det sker på grund af pladernes indbyrdes friktion ifm. konvektionsstrømmenes modsatrettede strøm inde i jorden. Når trykket er for stort udløses den oplagrede energi enten som revnedannelse eller bevægelser langs brudlinjen.

Ved denne proces dannes ny oceanisk plade. Dette sker ved at der i ”hullet” mellem de to plader kommer magma op fra jordens asthenosfære og der dannes ny skorpe.

Ved de destruktive pladegrænser glider pladerne mod hinanden. Det sker ved at konvektionsstrømmen inde i jorden går mod hinanden og pladerne derved ligeledes bliver skubbet mod hinanden. Man opererer med tre former for destruktive pladegrænser: oceanplader kan støde direkte sammen med oceanplader, oceanplade kan støde sammen med kontinentalplade og kontinentalplade kan støde sammen med kontinentalplade. Man kalder alle tre eksempler for konvergenszoner, da de støder mod hinanden. To af eksemplerne danner en underskydningszone, hvor den ene af de to plader synker i. Den plade der synker destrueres ved opsmeltning ved temperatur på mellem 1500 og 3000 grader.

1

Når oceanbundsplader støder sammen, vil den ene glide ned under den anden. Herved vil der ofte dannes en dybgrav med en vulkansk øbue. Det sker, hvis den underglidende plade afgiver så meget vand, at smeltepunktet i den overridende plade sænkes tilstrækkeligt. Materiale fra den overridende plade vil da stige op i smeltet form og danne vulkaner, der efterhånden bliver til øer. På den måde er Filippinergraven og Filippinerne bla. blevet dannet. Når oceanplader møder kontinentalplade vil det være oceanpladen der skubbes ind under kontinentalpladen. Det sker da oceanpladen er tykkere og derfor væsentlig tungere end kontinentalpladen. Da oceanbundpladen vil glide ned under kontinentpladen og presse dennes rand i vejret vil der dannes bjergkæder. Der dannes ligeledes vulkaner ved denne form for destruktive pladegrænse. Det er bl.a. således Andesbjergene i Sydamerika og Rocky Mountains i Nordamerika er blevet dannet.

2

Når to tykke kontinentalplader kolliderer (illustreret på billedet til højre), 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

1

http://www.faktalink.dk/publish.php?linknavn=jordryst#N10031

2

http://www.geus.dk/viden_om/ddj/ddj_003-dk.html

Side 4

[navn fjernet] Gymnasium 22/4 – 2008

Natur-Geografi

4

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.

Der forekommer dog ingen vulkanisme, da der ikke sker nogen underskydning.

Ved bevarende pladegrænser glider pladerne enten i samme eller modsat retning. Jordskælvene opstår når den spændning der opbygges i de stille perioder pludselig udløses. Dermed bevæger pladerne sig i et hurtigt ryk på få sekunder. Et eksempel på denne pladegrænse er San Andreas forkastningen. Forkastningen ligger ved Californien, hvor den vestlige del ligger på stillehavspladen, mens resten ligger på den nordamerikanske plade.

Lokalisering og måling af jordskælv

3

Jordskælv kan måles med seismografer. En seismograf er et måleinstrument, der måler jordens rystelser. En simpel seismograf består af et lod, der er hængt op i en fjeder. Når jorden ryster, bevæger loddet sig. Man kan så direkte måle, hvor meget loddet bevæger sig. Målingerne bliver herefter indskrevet på avanceret computersystem.

Seismografens målinger kaldes seismogrammer. Et seismogram er en kurve, der viser hvordan jorden bevæger sig som funktion af tiden. Billedet til venstre viser tre seismogrammer malt på Bornholm

Vi bruger seismogrammer til at bestemme et jordskælvs epicenter. Epicenteret er det punkt på jordoverfladen der ligger lige oven over et jordskælvs centrum. Rystelserne fra et jordskælv er ikke bare rystelser, men består af flere forskellige slags bølger, der breder sig gennem jorden væk fra epicentret som ringe i vandet. De forskellige bølger bevæger sig ikke lige hurtigt, og det kan vi udnytte til at beregne, hvor langt væk epicentret ligger.

Den hurtigste bølge kaldes P-bølgen. P står for primær. P-bølgen er en trykbølge, der bevæger sig

gennem jorden med ca. 6-11 km/s. Den næsthurtigste bølge er S-bølgen, der bugter sig af sted

3

http://www.geus.dk/viden_om/ddj/ddj_004-dk.html

Side 5

[navn fjernet] Gymnasium 22/4 – 2008

Natur-Geografi

5

gennem jorden som en slange. S står for sekundær, og bølgen bevæger sig med ca 4-7 km/s. P-

bølgen og S-bølgen starter samtidigt ved epicentret, men vil ikke være lige lang tid om at nå frem til en fjerntliggende seismograf. Jo længere væk fra epicentret man registrerer jordskælvet, desto større tidsforskel er der mellem de to bølgetyper ankommer til seismografen. Da vi ved hvor hurtigt bølgerne bevæger sig, kan vi regne baglæns og finde ud af, hvor og hvornår jordskælvet skete.

For at måle hvor kraftigt et jordskæv er har man lavet den såkaldte Richterskala. Den udtrykker hvor meget energi, der udløses ved jordskælvene. Skalaen er logartismisk, så der vil være et betydeligt større spring fra 8 til 9 på skalaen end der er fra 2 til 3. I Richterskalaen bruger man en matematisk formel til at regne ud, hvor meget en seismograf ville ryste, hvis den stod 100 km fra epicentret. Som det kan ses på richterskalaen til højre, vil et jordskælv på 9 på richterskalaen svare til at der sprang 36.543 atombomber.

3. Faglig behandling af det jordskælv (styrke 9), som blev udløst den 26/12 2004 ud for

Sumatras nordvestkyst, og diskution af følgerne heraf:

Den 26/12-2004 skete noget vi alle sent vil glemme. Ud fra Sumatras (Indonesien) nordvestkyst

udløste et meget kraftigt jordskælv en såkaldt tsunami. Omkring 250.000 mennesker omkom i forbindelse med ulykken. Udover de skrækkelige mennesketab var de materielle omkostninger også enorme.

En tsunami er kort fortalt en meget kraftig havbølge som skabes af enten undersøisk jordskælv, vulkanudbrud eller meteornedslag og som kan bevæge sig med en hastighed på 7-800 kilometer i timen og som kan være op til 30 meter høj når den rammer kysten.

Tsunamien den 26/12 – 2004 skyldtes et kraftigt jordskælv med epicenter vest for øen Sumatra i

Indonesien. I dette område mødes den indiske plade med den burmesiske plade. Med en gennemsnitsfart på 6 cm om året bevæger den indiske plade sig ind under den burmesiske plade.

Ved jordskælvet i 2004 flyttede den indiske plade sig så voldsomt i forhold til den burmesiske plade at det udløste jordskælv. Det viser sig senere at sprækken der forekom var 600-800 km lang og ca.

100 km vred. Derudover kom den indiske plade i gennemsnit 12,5 m længere ind under den burmesiske plade. Jordskælvet var utrolig kraftigt og måltes til omkring 9 på Richterskalaen.

Havbunden blev altså forskudt opad, men den anden ned. Derved sker der også en forskydning i

Side 6

[navn fjernet] Gymnasium 22/4 – 2008

Natur-Geografi

6 havvandet – noget skubbes op og andet skubbes ned. Herefter forårsagede den utrolig meget turbulens tsunamien. Tsunamien gav ikke høje bølger på det åbne hav og man kunne derfor ikke se

den, før den rejste sig, da den kom ind på lavt vand. Beregninger har vist at tsunamien d. 26/12 ikke

var over 60 cm høj ude på det åbne hav. Tsunamier bevæger sig hurtigere, jo dybere vandet er, og

kan i de store oceaner komme op på en hastighed på 700-900 km/t svarende til et fly. Når den

forreste del af tsunamien kommer ind på det lave vand nær kysten, falder hastigheden betragteligt, mens den bagerste del af tsunamien stadig bevæger sig med høj hastighed. På den måde bliver vandet presset sammen og rejser sig som en mur ved kysten. Tsunamier kan have bølgelængder på mange hundrede km. Når en tsunami fra et fjernt jordskælv nærmer sig land vil den første observation enten være at havet trækker sig langt tilbage fra stranden, eller at der opstår et usædvanligt, men typisk udramatisk højvande. Ved det første tilfælde reddede en 10-årig pige flere hundrede mennesker, da hun advarede folk på stranden i og med hun kunne se hvad der skulle til at ske. I de tilfælde, hvor tsunamien starter med højvande trækker havet sig efterfølgende tilbage.

Først herefter kommer den første farlige bølge. Det sker når en bølgetop presses sammen ved kysten. En tsunami består ikke kun af en bølge. Hver gang en bølgetop når ind til land og presses sammen, vil en ny mur af vand rejse sig. Bølgetoppene vil ankomme med 20-60 minutters mellemrum, afhængig af tsunamiens bølgelængde. Området omkring Det Indiske Ocean blev ramt af 2 til 4 store bølgetoppe og en række mindre.

Konklusion

Ved jordskæv snakker vi om enorme kræfter som ligger langt ud over hvad vi mennesker er i stand til at forsvare os imod. Det er også derfor denne problemstilling er så utrolig vigtig at diskutere. Vi kan forske i hvordan vi bedst forbereder os mod det, men jeg tror aldrig vi bliver i stand til at forhindre jordskælv.

I min opgave har jeg givet en beskrivelse af hvordan det inderste af jorden påvirker lithosfærepladerne, som vi befærder os på. Det er utrolig spændende at undersøge hvilke abnorme kræfter man beskæftiger sig med når man snakker om naturen.

Jordskælvet i 2004 som forårsagede en tsunami er blot endnu et eksempel på disse kræfter.

Litteraturliste

Side 7

[navn fjernet] Gymnasium 22/4 – 2008

Natur-Geografi

7

I min opgave har jeg angivet noter ved enkelte afsnit. I disse tilfælde er det fordi jeg enten har kopieret eller skrevet enkelte sætninger af. Dette er gjort i tilfælde af at jeg mener det står på den bedst forklarlige måde.

Internet:

http://www.faktalink.dk/publish.php?linknavn=jordryst#N1007C

http://www.geus.dk/viden_om/ddj/ddj_003-dk.html

http://www.duda.dk/download/pdf/jordensindre.pdf

http://da.wikipedia.org/wiki/Pladetektonik

http://www.geus.dk/viden_om/ddj/ddj_004-dk.html

http://www.emu.dk/gym/fag/ge/tema/tsunami.html

http://da.wikipedia.org/wiki/Jordsk%C3%A6lvet_i_Det_Indiske_Ocean_2004

Bøger:

Geografi håndbogen

Politikens Nudansk Leksikon – på computer