NF | Projekt om Vulkaner og Jordskælv

Side 1

1

Jordskælv og Vulkaner

Indhold

Indledning: ........................................................................................................................................ 2 Teori .................................................................................................................................................. 2 Jordens indre ..................................................................................................................................... 2 Konstruktiv pladerand ....................................................................................................................... 3 Destruktiv pladerand ......................................................................................................................... 3 Bevarende pladerande ....................................................................................................................... 3 EN VULKAN .................................................................................................................................... 3 Skjoldvulkaner .............................................................................................................................. 4 Keglevulkaner ............................................................................................................................... 4 Eksplosionsvulkaner ..................................................................................................................... 4 Det store Kanto Jordskælv ................................................................................................................ 4 Historiske og sociale faktorer ........................................................................................................ 4 Pladetektoniske faktorer ................................................................................................................ 4 Andre Faktorer .............................................................................................................................. 5 Det store jordskælv i San Francisco i 1906 ....................................................................................... 5 Sociale og historiske faktorer ........................................................................................................ 5 Pladetektoniske faktorer ................................................................................................................ 5 Vulkanudbrud .................................................................................................................................... 5 Galeras ........................................................................................................................................... 5 Undergrunden ................................................................................................................................ 6 Udbrud ........................................................................................................................................... 6 Sakurajima ......................................................................................................................................... 6 Undergrunden ................................................................................................................................ 7 Kilder ................................................................................................................................................. 7

Side 2

2

Indledning:

Hvad er et jordskælv og, hvad er en vulkan? Dette emne ville vi komme nærmer ind på og forklar, da det har haft en stor betydning for os mennesker siden jordens oprindelse. Derudover vil vi redegøre for de geologiske omstændigheder for 2 jordskælv og 2 vulkanudbrud.

Teori

Jordskælv er en udløsning af spændinger i jorden. Disse spændinger er opstået ved bevægelser i jordens øver lag, og spændingsopbygningen kan forgå lige indtil bjergarternes brudstyrke overskrides. Når det sker, vil bjergarterne i et spring briste, oftest i form af en forkastning eller forskydning, og en ny ligevægtsstilling etableres. Forkastningerne kan forgå både horisontal og vertikalt, og de optræder ofte i bestemte områder på kloden. Studiet af jordskælv er en vigtigt kilde til vores viden om jordens indre. Da det dybeste hul der er boret på jorden er ca. 12km. Og da jordens radius er 6,370km. Er det ikke ad den, direkte vej vores viden om jordens indre skal komme. Vi må beregne os frem f.eks. ved registrering af jordskælvsbølger, ved hjælp af en seismograf. Et jordskælv udsender bølger i alle retninger. En seismograf vil registrere tre bølgetog.

Når der kommer et jordskælv kommer først P-bølger(primære) og herefter S-bølger(sekundære), og L-bølger(lang bølger). P-bølger er ikke så kraftige. S-bølger er en meget kraftig bølge, men også en meget kort en. L-bølgerne er store og langvarige bølger, som udgør hovedfasen, og anretter de voldsomste skader. Man skelner mellem to slags L-bølger: love-bølger der får jordoverfladen til at bevæge sig i det vandrette plan fra side til side og Rayleigh-bølger, der er en blanding af længde-og tværbølger. Det er Love-bølger, der er de hurtigste og som hyppigt resultere i sammenstyrtninger. Tiden der går fra et jordskælv finder sted og til bølgerne ankommer til målestation kaldes løbetiden. Afstanden fra en målestation til et jordskælvs epicentrum kan beregnes, ud fra tiden mellem f.eks. P-bølger og S-bølgernes ankomst. Ved at sammenligne seismogrammer fra mange målestationer kan et jordskælvs placering og dybde fastlægges ret nøjagtigt.

Jordens indre er opbygget af 5 forskellige lag. Først kommer den Indre kerne, Ydre kerne,

Mesosfære, Astenosfære og Litosfære.

Yderste finder man skorpen der er ca. 30-70km tyk under kontinenterne(bestående af granitisk materiale) og 6-10km. Tyk under oceanerne(bestående af basaltisk materiale). Inderst finder man kernen der opdeles i ydre og en indre kerne, og imellem skorpen og kernen er kappen. Både kernen og kappen er ca. 3000km. Tykke. Litosfæren udgøres af nogle store stenplader der omfatter skorpen plus de yderste ca. 50-100km. af kappen. Litosfæren ligger oven på et ca. 200km. tykt delvist smeltet lag i kappen som man kalder astenosfæren,”den bløde sfære”. Under astenosfæren finder man mesosfæren der strækker sig ind til kernen og udgør den resterende del af kappen. Mens astenosfæren delvist er smeltet, antager man at mesosfæren er mere fast. Man

Side 3

3 regner med at temperaturen i jordens indre er over 4000 grader og det er sandsynligvis sådan, at i astenosfæren er smeltepunktet undertiden nået for de bjergarter der findes.

Konstruktiv pladerand: konstruktive pladerande, som bevæger sig væk fra hinanden og give plads til nyt materiale, oftest magma(varm tyktflydende stenmasse, der består af smeltede bjergarter og opløste gasser), så der dannes ny havbund, hvis der er tale om en undersøisk pladerand. Dette kaldes også oceanbundsspredning.

Destruktiv pladerand: Man skelner mellem tre typer af destruktive zoner.1) to oceanplader glider mod hinanden, 2)en oceanplade og en kontinentplade glider mod hinanden, 3)to kontinentplader glider mod hinanden.

- Når to oceanplader glider ind mod hinanden vil den med størst hældning dykke under.

Der opstår en kræft som trækker pladen dybere ned i jorden. Disse neddykningzoner kaldes subduktionszone, og det er her vi finder dybgrave som (Marianergraven)

- Sammenstødet mellem en oceanbundsplade og en kontinentplade der lider mod hinanden eks. Nazcapladen og den Sydamerikanskeplade. Oceanbundspladen er pga. sin mineralske sammensætning tunges og bliver dermed den neddykkende plade. Denne type destruktive pladerand giver også anledning til bjergkædedannelse(orogenese).

- Den tredje type destruktive pladerand det såkaldte kollisionsorogen, hvor to kontinentskorpe kolliderer. Den tungeste kontinetplade dykker under og senere dvs.

efter 20mio. år, er det hele blandet sammen og foldet op som en bjergkæde. Et eks. er

Indien og Himalaya bjergkæde.

Bevarende pladerande: Den tredje hovedtype af pladerande er den bevarende pladerand. Her glider de to plader, hver sin vej langs en linje(en forkastning) hvor der hverken dannes eller destrueres skorpe. Til gengæld er jordskælvsaktiviteten stor.

EN VULKAN er noget af det mest fascinerende og dramatiske, der findes. Ligesom jordskælv kan studiet af en vulkan give os informationer om processer og materialer i jordens indre. Ved vulkanudbrud strømmer magma fra dybere dele af jorden igennem revner i litosfæren op til overfladen. Magma er varm, tyk og klæbrig og består af smeltede mineraler og opløste gasser(vanddamp, og kuldioxid). Ved højere temperatur og højere tryk kan magmaen indeholde mere opløst vand og kuldioxid. Magma opsamles normalt i magmakammer 3-10km. under jordens overflade, inden den endelige opstigning finder sted. Opstigning og opholdet i magmakamre er med til at afkøle magmaen. Evnen af opløste gasarter nedsættes og der dannes luftbobler, som er med til at nedsætte massefylden. Den lettere magma kommer til overfladen og bliver kaldet for lava. Ved et udbrud størkner lavaen og der dannes vulkan.

Der findes tre slags vulkantyper: Skjoldvulkanen, keglevulkanen og eksplosionsvulkanen. Det der bestemmer vulkantypen, er dels mængden af opløst gas, dels lavaens kemiske sammensætning og dels temperaturen i lavaen.

Side 4

4

Skjoldvulkaner: er dannet af relative tyndtflydende basaltmagma, der ved udbrud vælter op.

Skjoldvulkaner fødes af relativt dybtliggende magmakamre og er ofte i udbrud. Skjoldvulkaner består af magma, basalt og har en temperatur på 1200 og har en lavt indhold af Sio og vand.

2

Keglevulkaner: også kaldet Strato, betegnes ofte som den klassiske vulkan. Keglevulkanerne er opbygget af vekslende lag af lava og aske og har en relativt højt vandindhold. Den andesitiske magma har en temperatur på ca. 800 og indeholder mere vand og Sio. Vulkanen forekommer fra

2 havbund og op til overfladen.

Eksplosionsvulkaner: Bestående af magma, pimpsten og har en temperatur på ca. 300-400 også

kaldet Maar, er en sejtflydende vulkan, hvor dæklagene/ forseglingen af vulkanens top næsten ikke

er til at gennembryde. En stor del af magmaen vil nå at størkne på sin vej op. Den del af magmaen der ikke når at smelte (restsmelten) vil indeholde en stor mængde gas og er meget eksplosiv pga.

sit faldende tryk. I en enkelt eksplosion af en stor mængde aske og pimpstenmasser og andre faste udbrudsprodukter som bliver slynget ud vil der ofte opstå et masseunderskud som får vulkanen til at styrte sammen og efterlade krater. I visse tilfælde sprænges vulkanen bort og den efterfølgende indsynkning (caldera) fyldes med vand. Hvis ikke udbruddet sprænger vulkanen bort dannes der en keglevulkan udelukkende tørre udbrudsprodukter (aske, pimpsten og småsten) en sådan vulkan kaldes også for askevulkan.

Det store Kanto Jordskælv

Historiske og sociale faktorer

Den 1. september 1923, ramte et jordskælv der målte et sted mellem 7,9 og 8.4 på richterskalaen, den japanske Kanto-region. Jordskælvet varede mellem 4-10 minutter, og efterlod Tokyo og store dele af havnebyen Yokohama i ruiner. Bygningskollaps, jordskred og brande opstået pga. ødelagte gasrør resulterede i at over 100.000 mennesker døde og yderligere 40.000 blev meldt savnet, de fleste aldrig fundet. 90% af alle hjem blev i Tokyo ødelagt, mens tallet i Yokohama var 60%.

Jordskælvet blev pga. af epicentrets nærhed af Tokyo og Yokohama, et af de mest ødelæggende i

Japans historie og kostede omkring 1,9 mia. USD i nutidens kurs.

Pladetektoniske faktorer

Øst for det Japanske fastland findes ikke blot én, men to subduktionszoner: Den Filippinske plade, som er en oceanisk plade sydøst for Japan, subducerer under den Eurasiske plade, som er en gigantisk kontinetalplade. hvorpå det Japanske fastland er beliggende. Under disse to findes endnu en subduktionszone hvor Stillehavspladen, som ligeledes er en oceanisk plade, subducerer under begge to nordøst for Tokyo. Epicentret for skælvet i 1923 er bestemt til at være under Iza Oshima øen, i Sagami bugten, hvor den Eurasiske plade overlapper den Filippinske, og i en dybde på 14,6 km, Disse data er baseret på tiden for ankomsten af de primære bælger (P-bølger).

Side 5

5

Andre Faktorer

Samtidig med jordskælvet fandt en anden naturkatastrofe sted i nærheden af Kanto regionen. En kraftig tyfon bevægede sig mod det nordlige Japan. Dette Fik bl.a. de omfattende brande i Tokyo til at sprede sig lynhurtigt. Men senere har forskere, heriblandt C.F. Brooks fra Det Amerikanske

Meteorologiske institut, opstillet en hypotese der giver tyfonen en mere afgørende rolle. Man mener at det pludselige dyk i lufttrykket samtidig med en stormflod skabt af tyfonen, rent faktisk kan have fået spændinger langs pladeranden til at blive udløst.

Det store jordskælv i San Francisco i 1906

Sociale og historiske faktorer

Onsdag den 18. April kl. 12 minutter over 5 om morgenen, ramte en af de største naturkatastrofer området ved San Francisco bugten, på den Amerikanske vestkyst. Et jordskælv forårsaget af spændinger udløst i San Andreas Forkastningen skabte rystelser, der kunne mærkes mange hundreder af kilometer langs med kysten og ind i landet. De omfattende ødelæggelser, især i San

Francisco, og efterfølgende brande, endte med at koste over 3000 mennesker livet og 400 mio.

USD i datidens kurs.

Pladetektoniske faktorer

Jordskælvets epicenter og hypocenter var hhv. ud for kysten ved en klippeformation kaldet Mussel

Rock, ca. 3 km fra San Francisco, og en dybde på ca. 8 km. Langs kysten her finder man San

Andreas Forkastningen, hvor stillehavspladen og den nordamerikanske plade bevæger sig modsat hinanden, i det der kaldes bevarende pladerand. Forkastningen er i alt 1300 km, men inddelt i tre segmenter: En nordlig, en central og en sydlig. Stillehavspladen bevæger sig mod nord, mens den nordamerikanske plade bevæger sig mod syd. Dette skaber en forskydning i pladerne, i forhold til hinanden, på omkring 33-37 millimeter årligt, men opbygger også spænding der udløses i jordskælv som det i 1906. Her flyttede 477 km af den nordlige del af forkastningen sig, helt op til 6 meter, i forhold til hinanden, på kun få sekunder.

Vulkanudbrud

Galeras:

På Sydamerikas vestkyst, ligger vulkanen Galeras. Den er beliggende i Columbia tæt på grænsen til

Ecuador, og har en højde på 4.276 meter over vandoverfladen. Galeras har været meget aktiv siden den Spanske kolonisering af Sydamerika, og har ofte været i udbrud siden. Derfor er Galeras

Side 6

6 også den mest aktive vulkan i Columbia. Dog har vulkanen ligget stille i 40 år men vågnede igen i

1988.

Galeras er en Stratovulkan eller en kegle vulkan. Den har stejle sider og har et 80 meter dybt og

320 meter bredt krater. Kun omkring 6 kilometer væk, ligger byen Pasto med ca 300.000 indbyggere.

Undergrunden:

Hvis man kigger i undergrunden omkring Galeras, finder man at vulkanen ligger ved kanten af den kontinentale Sydamerikanske plade og den oceaniske Nazca plade. Også her ser vi en vulkan der er beliggende i subduktionszone. Nazca pladen bliver trykket ned under den Sydamerikanske og skaber en subduktions pladerand der løber hele vejen ned langs den Sydamerikanske vestkyst.

Udbrud:

I mindst en million år har Galeras været aktiv. Der har været 2 større udbrud op igennem tiden,

som har taget del i at forme vulkanen. Det første fandt sted for godt 560.000 år siden. Godt 15 km^{3}

vulkansk materiale blev sprængt ud af vulkanen.

På et tidspunkt imellem 40.000 og 150.000 år siden skete det andet udbrud. Udbruddet udløste

kun 2 km^{3} magma, men var stadig et af de større udbrud i Galeras.

I 1993 skete der et udbrud i Galeras. Udbruddet kostede 9 mennesker livet, 6 af dem var videskabsmænd som havde begivet sig ned i krateret for at indsamle data og prøver på vulkanens gas udslip.

Sakurajima:

                                                           1
I Japans sydvestlige ende ved vulkan krateret Aira, tårner Stratovulkanen Sakurajima sig 1.117

meter op over vandoverfladen. Sakurajima har siden 1955 været i udbrud et sted mellem 100 og

200 gange, og ligger mellem de 10 mest aktive vulkaner i verden. Vulkanen lå tidligere på en ø, men ved et kraftigt udbrud i 1914, væltede der flere millioner tons af varm magma ned fra den ene side og ud i havet. Dette gjorde at Sakurajima i dag er forbundet med Japans fastland. Ca 60 km fra Sakurajima, ligger byen Kagoshima med godt 600.000 indbyggere.

For 22.000 år siden, skete der et stor udbrud som skabte supervulkanen Aira i den sydvestlige del af Japan. Under Aira blev der skabt et stort magma kammer, som er skønnet til at være omkring

Side 7

7

400 km^{3} flydende magma. Sakurajima blev dannet i forbindelse med senere aktivitet i Aira, og

fungere som et slags moderne udluftningssystem. Dette kan ses ved de daglige små udbrud der kommer fra Sakurajima. Selvom storbyen Kagoshima kun ligger 60 km fra vulkanen har der ikke været et udbrud fra Sakurajima, med dødsfald.

Undergrunden:

Sakurajima befinder sig på kanten mellem den Eurasiske plade, den Filippinske plade. Den

Eurasiske plade presser sig på fra vest og får den Filippinske plade til at dykke ned under den

Eurasiske. Det er hvad vi vil betegne som en Subduktionszone.

Kilder:

• Source process of the 1923 Kanto earthquake inferred from historical geodetic, teleseismic, and strong motion data

• http://www.terrapub.co.jp/journals/EPS/pdf/2005/5704/pdf
• Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/1923_Great_Kant%C5%8D_earthquake
• Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/1906_San_Francisco_earthquake
• Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/San_Andreas_Fault
• Berkeley Seismological Laboratory: http://seismo.berkeley.edu/faq/1906_0.html

• Elsebeth Sanden, Agnes Witzke, Karsten Duus, Jesper Ranfelt: Alverdens Geografi

• Gades Lille Leksikon

• www.wikipedia.com

• www.geus.dk/geuspage-dk.htm?http://www.geus.dk/viden_om/ddj/ddj_003-dk.html
• www.incipit.dk/dagbog_u2404_02.htm
• www.vulkaner.no/v/volcan/galeras-e.html.