18 GeologiskNyt 1/05

Af geolog Ulla V. Hjuler, GeologiskNyt

Jordens yderste 100 km er dækketaf kontinental- og oceanbundsplader,der bevæger sig i forhold til hinan-den. Pladerne kan bevæge sig vækfra hinanden, passere forbi hinandeneller støde sammen. Ved Sumatravar konsekvensen af to pladers lang-varige “sammenstød” og stress-op-bygning et meget voldsomt jord-skælv efterfulgt af flere store efter-skælv, der opstod i subduktions-zonen ved Sunda-graven i Det Indi-ske Ocean.

Sumatra-jordskælvet er en direkte konse-kvens af pladetektonikken. Teorien om pla-detektonik blev fremsat så sent som i1960erne. Overordnet set går teorien ud på,at oceanbundsplader og kontinentalpladersom følge af konvektion i kappen er i stadigbevægelse. Langs pladernes kanter kan deropbygges store spændinger, der udløses somjordskælv, hvilket d. 26. december jo er etfrygtindgydende eksempel på. Lad os derfori det følgende kigge på jordens opbygning ogpå de processer, der fører til katastrofersom den, der fandt sted i Det Indiske Ocean.

Jordens opbygningJorden er opbygget som et løg. Inderst fin-des den fast kerne. Den er omgivet af denflydende kerne, som primært består af jern.Kernen omgives af den faste kappe, somhar en lavere massefylde end kernen. Kap-pen er rig på grundstofferne ilt, silicium,magnesium og jern. Den inddeles i 3 lag,nederst mesosfæren, derefter astenosfæren,og øverst litosfæren. Denne 3-deling afspej-ler en variation i kappens elastiske egenska-ber, som igen afspejler temperatur-fordelin-gen i kappen. Det midterste lag, asteno-sfæren, som strækker sig fra ca. 350 km tilmellem 100 og 200 km under Jordens over-flade, er relativt svagt, idet temperaturen herer tæt på smeltepunktet.

Mesosfæren og litosfæren er stærke ogelastisk stive lag, men på trods heraf er alle3 lag i kappen i konstant, meget langsomt kry-bende bevægelse, lidt ligesom glas, som jo eren væske, der blot flyder meget langsomt.

Den yderste skal i løget er skorpen, somogså er fast og udgør den øverste del aflitosfæren. Skorpen har den laveste masse-

Jorden under forandring- kontinenter på vandring

fylde og består fortrinsvis af ilt, silicium, alu-minium, calcium, natrium, kalium og jern.Skorpen findes i 2 former, dels som ocean-skorpe, som er 5 til 8 km tyk og næsten heltbestår af vulkanske bjergarter, dels somkontinentskorpe, der varierer i tykkelse fra25 til 70 km og består af en stor variation afbjergarter (granit, gnejs m.m.)

Konvektion i kappenJordens indre bevæger sig hele tiden – hvil-ket vi kan mærke, når der sker et jordskælv.Konvektion (flytning af varme vha. strøm-ninger) i kappen sørger for, at varmt og rela-tivt let materiale bevæger sig opad og erstat-tes af koldt og tungere materiale, der bevæ-ger sig nedad i cirkulerende bevægelser (fi-guren til højre). Jordens kerne er mindst5.000 oC varm, og denne varme, der skyldesradioaktive henfald, afgives til det overlig-gende lag, kappen. Varme bjergarter stigersåledes op fra Jordens indre, og bjergarterafkøles i den øvre del af kappen og synker,hvorved konvektionen opstår. Der dannessåledes flere konvektionsceller i kappen, oglithosfærepladernes bevægelse er en direkteafspejling af konvektionen.

Pladetektonik – pladernes bevægelsePladetektonik er studiet af pladernes bevæ-gelse og deformation. Lithosfæren udgøresaf forskellige plader (figuren næste sideøverst til venstre), der har varierende stør-relse – nogle er uhyre store som fx Stille-havspladen og den afrikanske plade, andreer “små”som Burma-og Sunda-pladerne.Konvektionen bevirker, at pladerne bevægersig med forskellige hastigheder – nogle medhastigheder på op til 12 cm/år – og de bevæ-ger sig ikke i samme retning. Hvis to pladerbevæger sig væk fra hinanden, som det erillustreret på figuren, er der tale om diver-

Jordens opbygning

Skorpe

Asthenosfære

Lihosfære

Mesosfære

Ocean-skorpe

SkorpeKappe

Flydendeydre kerne

Fastindrekerne

Temperaturog tryk til-tager meddybden

Mesosfære: varm, menstærk pga. højt tryk

Asthenosfære:varm, relativt svag

Lihosfære:Koldere, stærk

Tykkelse påkontinentskorpeer kraftigt overhøjet

100 km

350 km

100 km

0

Overflade

6371 km

350 km

5 140 km2883 km

Vertikal skala er 10xden horisontale skala

kilo

met

er

0

25

50

100

150

200

Ocean

Ocean-skorpe

Moho

Kontinent-skorpe

KontinentKontinent

Ocean

Bjergarterafkøles

Koldebjergartersynker ned

Konvektion i kappen

Bjergarterafkøles

Koldebjergartersynker ned Varme

bjergarter op

O ceanskorpeO

ceanskorpe

Konvektion i kappen er årsag til lithosfære-pladernes bevægelse. (Garfik: Forfatteren mo-dificeret efter Skinner & Porter)

Jordens opbygning i lag. Tykkelsen på de forskellige lag er angivet. (Grafik: Forfatteren modificeretefter Skinner & Porter)

19GeologiskNyt 1/05

gente eller konstruktive pladegrænser. Toplader kan også bevæge sig forbi hinanden,hvilket giver transforme pladegrænser. Be-væger nogle af pladerne sig mod hinandenkaldes pladegrænserne konvergente ellerdestruktive. Denne proces medfører enten,at den ene plade bevæger sig ned under denanden, altså en subduktionszone (som vedSumatra), eller at de to plader kolliderer –dvs. en kollisionszone.

Konstruktive pladegrænserKonstruktive pladegrænser findes, hvor toplader bevæger sig væk fra hinanden – her-ved stiger magma op fra kappen og dannerny oceanskorpe. Den nok mest kendtespredningszone er Den Midtatlantiske Ryg,der løber i nord-sydgående retning gennemAtlanterhavet og midt igennem Island. Spred-ningshastigheden er gennemsnitligt på 2,5cm/år, hvilket kan synes langsomt, men detgiver en spredning på 25 km på 1 mio. år!

Halvdelen af Island er en del af dennordamerikanske plade, der bevæger sig ivestlig retning, og den anden halvdel er endel af den euroasiatiske plade, der bevægersig i østlig retning. Pladebevægelserne med-fører kraftig vulkanisme bl.a. fra vulkanerneKrafla og Grímsvötn. Således bliver Islandstørre og større, da øen ikke deles op i to,men vokser, ved at der fyldes op med lava ispredningszonen.

Et andet eksempel på en aktiv spred-ningszone ser vi i Østafrika (den afrikanskeplade), hvor Saudi-Arabien (den arabiskeplade) “trækkes” væk fra det afrikanskekontinent, hvorved Det Røde Hav er dannet.En interessant detalje er i øvrigt hér skabel-sen af en såkaldt triple junction, hvor Det

Røde Hav møder Adenbugten, der ligger iforlængelse af Den Afrikanske Riftzone. Entriple junction er et punkt, hvor tre pladermødes; hér den somaliske del af den afri-kanske plade, den nubiske del af den afri-kanske plade samt den arabiske plade.

Transforme pladegrænserVed disse zoner passerer to plader forbi hin-anden, og da pladerne ikke er “glatte” påsiderne, opstår der forkastninger og i denforbindelse ofte jordskælv. En del transfor-me forkastninger findes på havbunden, menen ganske kendt forkastning ligger som be-kendt på land, nemlig San Andreas-forkast-ningen i Californien – den fortsætter dog ud iStillehavet. Forkastningen, der er ca. 1.300km lang, løber ca. nord-syd og adskiller dennordamerikanske plade i øst, hvor San Fran-cisco ligger, fra Stillehavspladen i vest, hvorLos Angeles ligger. Stillehavspladen bevæ-ger sig mod nord, mens den nordamerikan-

ske plade bevæger sig i sydlig retning, ogdette giver ophav til en del jordskælvsakti-vitet i området. Bevægelseshastigheden erca. 6 cm/år, dvs. om 10-15 mio. år liggerLos Angeles ved siden af San Francisco.Det største historiske jordskælv fandt sted i1906 og havde en styrke på 8,3 på Richter-skalaen. Omkring 700 mennesker omkom. I1940 forekom et skælv på 7,1 langs en pådaværende tidspunkt ukendt forkastning vedImperial Valley. Faktisk har der vist sig atvære en hel del større og mindre forkastnin-ger langs med San Andreas-forkastningenbåde parallelt med hovedforkastningen ogvinkelret på den (figuren nederst næste side).

Destruktive grænser – subduktionDer findes tre typer subduktionszoner:ocean-kontinentkollision, kontinent-kontinet-kollision og ocean-oceankollision.Ocean-kontinentkollision: På kortet overplader kan man se, at den oceaniske Nazca-plade bevæger ind i den kontinentale del afden sydamerikanske plade ved Peru-Chile-graven. Da Nasca-pladen består af ocean-skorpe, der er tyndere end den kontinentalesydamerikanske plade, subduceres den der-for ned i asthenosfæren. Den overliggendeplade løftes op, og herved er de impone-rende Andes-bjerge dannet. Pga. den hastig-hed, hvormed bjergkædedannelsen sker, er

Stillehavs-pladen

Stillehavs-pladen

Indo-australskeplade

Philipinskeplade

Cocos-plade

Caribiskeplade

Nordamerikanskeplade Euroasiatiske

plade

Kinesiskeplade

Antarktiskeplade

Arabiskeplade

Nazca-plade

Sydame-rikanskeplade

Sunda-plade

Burma-pladen

Konstruktive pladegrænser Destruktive pladegrænser

Juan deFuca-plade

Afrikanskeplade

Transforme pladegrænser

Scotia-plade

Iranskeplade

100 km

N

Atlanterhavet Vulkanisme

Midtoceaniskryg

Island

Nordamerikanskeplade

Euroasiatiskeplade

Reykjavík

Krafla

Grímsvötn

En triple junction betegner et punkt, hvortre plader mødes. Her den afrikanske (nu-biske) plade, den arabiske plade og densomaliske del af den afrikanske plade. Denarabiske plade og den nubiske plade be-væger sig væk fra hinanden, hvilket medfø-rer vulkanisme (Grafik: Forfatteren modifi-ceret efter figur på http://pubs.usgs.gov)

Afrika

Middelhavet

Persiske Bugt

Arabiskeplade

Afrikanskeplade(nubiske del)

Euroasiatiskeplade

Indiskeplade

Afrikanske plade (somaliske del)

Adenbugten

Røde H

av

Østafrikansk riftzone Pladegrænse Vulkanisme

Den Midtatlantiske Ryg løber midt igennemIsland – da den nordamerikanske plade bevæ-ger sig væk fra den euroasiatiske plade, opstårder kraftig vulkanisme i spredningszonen. (Gra-fik: Forfatteren)

Fordelingen af Jordens plader og de forskellige typer pladegrænser. Burma- og Sunda-pladerne ermarkeret. (Grafik: Forfatteren)

20 GeologiskNyt 1/05

området udsat for kraftige jordskælv.Selvom Nazca-pladen bevæger sig relativtjævnt og kontinuert nedad, brækker densubducerede plade op i mindre stykker, derkan sætte sig fast i længere tid for så pludse-lig at frigives og forårsage voldsomme jord-skælv. Således rystede et jordskælv på 8,3La Paz i Bolivia i 1994. Det var et såkaldtdybt jordskælv i 636 kilometers dybde, ognetop pga. dybden var skaden ikke så stor.Kontinent-kontinentkollision: Når to kon-tinenter støder sammen, vil de bukkes, fol-des og skubbes opad og til siden. Da Indienfor ca. 50 mio. år siden kolliderede medAsien, medførte det, at den euroasiatiskeplades skorpe blev “krøllet sammen” ogpresset op over den indiske plades skorpe.Efter millioner af år med et langsomt, menvedvarende tryk er Himalaya-bjergene pres-set op i deres nuværende højde på knap 9km. Undervejs blev Thetys-havet, som låsyd for Asien og nord for Indien, lukket somfølge af Indiens aggressive fremmarch meden hastighed på 15 cm/år og med voldsomvulkansk aktivitet i det sydlige Tibet til følgeved subduktionen af oceanskorpen.

I de mere “hjemlige” egne har vi dannel-

sen af de centrale alper under den alpineorogenese (dvs. bjergkædedannelsen) (be-gyndende for ca. 100 mio. år siden), hvorden euroasiatiske plade kolliderede med denafrikanske plade.Ocean-oceankollision: Som regel subdu-ceres den ene plade ned under den anden,og ved denne proces kan der dannes en grav(trench) som fx Marianergraven, der er om-kring 11 km dyb. Det er Stillehavspladen,som er blevet relativt stor, kold og ustabil,

som synker ned under den filippinske plade.Herved kan der også opstå submarin vul-kansk aktivitet, som efter lang tid resulterer ien vulkansk øbue. Opsmeltning af densubducerede plade og/eller den overliggendeoceanskorpe danner øbuen, og den mængdestress, der opstår i forbindelse med sub-duktionen, er årsag til middelstærke til vold-somme jordskælv. Det er også denne pro-ces, der var årsagen til jordskælvet i DetIndiske Ocean.

Jordskælvet ved SumatraPå 2. juledag i 2004 opstod et kraftigt jord-skælv på 9,3 på Richter-skalaen langs ensubduktionszone, der løber vest for Sumatra.Den indo-australske plade subduceres nedunder Sunda-pladen og Burma-mikropladenmod øst – begge tykkere plader. Burma-pladen, hvorpå Andamanerne og Nicoba-rerne ligger, anses for at være en del af denstore euroasiatiske plade (figuren nedenfor).

USA

Canada

Juande Fuca-rift

Blanco-brudzone

Mendocino-brudzone

Den nordamerikanskeplades relative bevægelse

San Diego

Subduktionszone

San Francisco

LosAngeles

Stillehavspladensplades relative bevægelse

MexicoMolokai-brudzone

Murray-Brudzone

Imperial-forkastning

San Jacinto-forkastning

Elsinore-forkastningElsinore-forkastning

Explorer-rift

San Andreas-forkastning

Asthenosfære

Lithosfære

Oceanbundsskorpe

Gra

v

Øbu

e

Lithosfære

Ocean-oceankollision

Ocean-skorpe

Ocean-skorpe

KontinentalskorpeMidtoceanisk rygGravsænkning

Konstruktive pladegrænser Destruktive pladegrænser(Ocean-kontinentkollision)

Oceangrav

Asthenosfære Asthenosfære

Asthenosfære Asthenosfære

Lithosfære

Lithosfære

Lithosfære

L ithosfære

Kontinentalskorpe

Transform forkastning

Plade 1 Plade 2Plade 1 Plade 2

Plade 1 Plade 2 Plade 1 Plade 2

Transformforkastning

Destruktive pladegrænser(Kontinent-kontinentkollision)

Kortet viser San Andreas-forkastningen og 3 andrestore forkastninger: Impe-rial-forkastningen (lyse-grøn), Elsinore-forkast-ningen (orange) og SanJacinto-forkastningen(blå). Desuden er et størreantal mindre forkastnin-ger indtegnet med sort.(Grafik: Forfatteren)

Ocean-oceankollision. Ved subduktionen dan-nes en grav og ofte en øbue. (Grafik: Forfatte-ren modificeret efter figur fra www.usgs.gov)

Efterskælv (gulecirkler) i dageneefter hovedskælvet(vist med stjerne).Pladernes place-ring og bevægelseer markeret medlilla, røde og sortepile. De brune pileviser pladens be-vægelse (ca. 60mm/år) ved Sun-da-graven. Vul-kansk aktivitet erogså vist. (Grafik:Forfatteren modi-ficeret efter figurfra www.usgs.gov)

Indien

Thailand

Malaysia

Sri Lanka

Det Indiske Ocean

Burma

Bangladesh

0 400Km

Arabiske Plade

Sunda-plade

Burma-plade

Sumatra

Andamanerne

Forskellige typer pladegrænser. Stjerner markerer mulige jordskælvszoner. (Grafik: Forfatteren mo-dificeret efter Skinner & Porter)

21GeologiskNyt 1/05

Den subducerede indo-australske pladebevæger sig skævt – dvs. med en vinkel – iforhold til de to “overridende” Sunda- ogBurma-plader. Som det ses på (a) (figurenovenfor), kan bevægelsen ske ved en skævforkastning, som består af to komponenter –dels en revers komponent (markeret medde tynde blå pile) og dels en sideværts(strike-slip) forkastning (forskydning af denoverridende plade – her mod højre) marke-ret med de tynde røde pile. De tykke,grønne pile markerer den skrå komponent. I(b) finder der kun en revers forkastning stedkombineret med en sideværts forkastning(som ved San Andreas) mellem de to bage-ste plader. Man mener, at den dominerendeproces overvejende er som illustreret i den

Sumatra-jordskælvet tre gange kraftigere en hidtil antagetJordskælvet d. 26.12 2004 viser sig nu at væretre gange kraftigere end først antaget.

Det første bud på styrken af jordskælvetden 26. december ud for Sumatra var 8,9 påden åbne Richterskala. Et tal der efter fåtimer blev forhøjet til 9,0. Nu har geologer ved NorthwesternUniversity regnet sig frem til, at skælvetfaktisk var 9,3 Richter. Altså er tre gangstørre, end tidligere antaget.

Det er faktisk – de tragiske omstændig-heder til trods – en glædelig nyhed. Et 9,3Richter skælv forekommer nemlig rent sta-tistisk noget sjældnere end et 9,0 Richter.Det betyder så igen, at risikoen for genta-gelsen af den voldsomme 2. juledagtsunami i vores tid også er reduceret.

Det kraftigste jordskælv, der instrumen-telt er registreret var på 9,5 Richter ogrystede Chile den 22. maj 1960.

nederste figur – dvs. en opdeling af forskyd-ningen i to komponenter – en revers forkast-ning kombineret med en sideværts forkast-ning. Det to processer er tidsmæssigt oggegrafiskt adskilt, dvs. overskydningen fin-der ikke nødvendigvis sted samtidig medforkastningen sideværts.

Som beskrevet under Ocean-ocean-kollision udgør Sumatra, Andamanerne ogNicobarerne en øbue beliggende ved Sunda-graven. Øbuen strækker sig fra Burma tilJava. Der var dog ikke vulkanisme relaterettil jordskælvet, selvom der ligger kendte vul-kaner i øbuen fx Krakatau og Tambora., derhar givet ophav til nogen af de bedst kendteog voldsommeste vulkanudbrud i verden.

Aktivt områdeDer er blevet opbygget mange spændinger iforkastningszonen gennem ca. 200 år – pri-mært i selve subduktionszonen og endviderei hele området som følge af, at flere pladermødes. Da mængden af den opbyggedestress blev kritisk, resulterede det i et jord-skælv og talrige efterskælv heraf adskilligepå over 7,0 på Richter-skalaen. Pga. denmeget aktive pladebevægelse i området vilder altid forekomme jordskælv og vulkanskaktivitet, og det er derfor overordentligtsandsynligt, at der atter vil forekomme vold-somme jordskælv omkring Sumatra.

Litteratur:Poster fra http://neic.usgs.govSkinner, B.J. & Porter, S.C., 1999: TheDynamic Earth

Forkastningsmekanismer ved Sumatra

Indo-australskplade

Sunda- og Bur-ma-plader

Euroasia-tisk plade

a)

b)Revers forkastningSideværts forkastning

Forkastningsmodeller for pladerne i Det Indi-ske Ocean. Forklaring findes i teksten. (Grafik:Forfatteren)