Afsluttende rapport om Jorden

I naturgeografi arbejder man ofte med en underen for naturfænomenet.

Jorden er dynamisk og selvom det er i andre tidsskalaer end vi er vant til, ændre den sig hele tiden. F.eks. driver Nordamerika og Europa væk fra hinanden med en hastighed på omkring 2 cm per år. Jorden kan deles op i flere tektoniske plader, som alle bevæger sig i forhold til hinanden. Der er forskellige slags plader som f.eks. kontinentale plader og oceaniske plader.  Man kan måle hvor hurtigt pladerne bevæger sig, men der er stadig underen omkring, hvordan de bevæger sig og hvad de store plader bevæger sig på. Man ved dog, at processen forgår i jordens indre.

Jorden er opdelt i forskellige jordlag. Inderst har vi jordens kerne, som består basalt af jern og nikkel. I den ydre del af kernen er metallerne flydende på grund af den høje temperatur, men den er derimod fast i den indre kerne.  Det er den af den grund, at der bliver dannet et meget højt tryk og derved presser masserne sammen til en fast kugle. Overgangen mellem den indre og den ydre kerne kaldes også Lehmann

Diskontinuiteten efter en dansk seismolog. Massen er som sagt under højt tryk og da det er to tunge metaller der er tale om, er massefyl­den omkring 9,5-11 g/cm3 hvilket svarer til omkring 10 gange så me­get som vands massefylde. Dernæst kommer kappen, som er det lag, der udgør mest af jordens massefylde, og den dækker dybdeinter­vallet fra 10-60 km og ned til kernen. Kappen består hovedsageligt af bjergarter. Bjergarterne indeholder primært af silicium, magnesium og jern. Der er dog på grund af dybden, stor variation af bjergarter. F.eks. er der noget mere granit ved overfladen. Uden om kappen fin­der man jordskorpen, der overvejende består af basalt, granit og an­dre bjergarter.

Kappen er ligeledes inddelt i tre lag. Lithosfæren er, sammen med skorpen, det yderste lag. Den strækker sig omkring 100 km og er hård og forholdsvis kold. Dernæst kommer asthenosfæren, der strækker sig fra 100 km til 350 km, og den er opbygget af blød og varm materiale. Til sidst er den indre kappe, kaldet meso­sfæren, der går fra 350 km til 2883 km i dybden. Den er opbygget af det samme som resten af kappen, men på grund af det høje tryk er materialet mere stift.

Det dybeste hul der er boret er kun på 12 km, så det er ikke den direkte vej man har fundet vores viden om jordens indre. Det der har gjort vi ved så meget om det, er beregning af jordskælvsbølger. Et jordskælv ud­sender i alt 3 forskellige bølger; P-bølgerne, S-bølgerne og L-bølgerne. Dem måler man ved hjælp af seis­mogrammer.

P-bølgerne er længdebølger og er den der kommer først. S-bølgerne, også kalder de sekundære, er dem der kommer dernæst og er tværbølger. De udretter sig, sammen med P-bølgerne, gennem jorden – S-bølgerne som svingninger og P-bølger som trykbølger. Til sidst er L-bølgerne som er dem med den længste bølge­længde og udbreder sig kun langs overfladen. P- og S-bølgerne er de forløbende og l-bølgerne er hovedfa­sen og er den bølge, der udretter størst skade.

Man kan ud fra mange jordskælvsmålinger fastslå deres placering og dybde. Det kan man ved hjælp af ti­den, der går mellem jordskælvet, og når bølgerne ankommer til målestationen, dette kaldes løbetiden.

Ved analyse af jordskælvsbølgernes udsendelser, kan man se at deres hastighed ændre sig. Det er derfor man kan konkludere forskelle i jordens massefylde, kemiske sammensætninger og konsistens. F.eks. har man fundet ud at S-bølger ikke går gennem flydende materiale, og derfor ikke kan måles på den anden side af jordkloden, da den derfor skal igennem jordens indre, der som sagt er flydende. Det er ud fra dem at man kan tegne en forstillelse om jordens indres opbygning.  Der hvor rystelserne udløses, ligger 0-700 km nede og kaldes jordskælvets fokus eller epicenter.

Et jordskælv er rystelser af jordens overflade, der oftest udløses af de tektoniske pladerander, der flytter sig. Det opstår af spændinger, der fremkommer af jordens øvre lag. Det kan stå i spænd lige til bjergartens brudstyrke ikke længere kan klare presset og endelig giver efter og falde på plads på en ’ny måde’.

Et jordskælv kan opstå af flere forskellige årsager. Det kan være at to tektoniske plader glider mod hinan­den, at de glider fra hinanden eller mod hinanden.

Alle tre slags pladegrænser kan skabe jordskælv. En af årsagerne er når to tektoniske plader gnider mod hinanden. Dette kaldes en bevarende pladerand. Pladerne glider hver sin vej, hvilket kaldes en forkastning. Jordskælvshyppigheden ret stor. F.eks. er der San Andreasforkastningen, hvor den Nordamerikanske plade bevæger sig mod vest og Stillehavspladen bevæ­ger sig nordvest. Hvis ikke spændingerne frigives i en masse små jordskælv, kan den udløses i et ’tiger­spring’, hvilket kan være meget voldsomt og forårsage mange skader.

En anden årsag er når pladerne støder sammen – destruktiv pladerend. Det, at pladerne støder sammen, deles op i tre forskellige destruktive zoner. Der er hvor en oceanplade der støder mod en anden ocean­plade, samt hvor en kontinentplade og en oceanplade støder sammen. Sidst, men ikke mindst, kan to kon­tinentplader støde sammen. Den ene plade har mindre massefylde end den anden, og derfor må give efter. Den plade med mest massefylde glider under den med mindst. Dette skaber friktion og kan også skabe rystelser.  Når to oceanplader støder mod hinanden vil den plade med størst massefylde glide ned under den med den mindste massefylde. Dette kaldes en neddykningszone og er b.la. det der skaber jordens dyb­degrave, som f.eks. finder sted i det vestlige Stillehav – marianergraven. Selvom jordskælvene er i forskel­lige dybder, er de aldrig under 700 km, hvilket skyldes, at pladen i den dybde er delvist smeltet og blevet til magma.

En anden destruktiv zone er som sagt hvor en kontinentplade og en oceanplade der støder sam­men. Et eksempel på dette er Den Sydamerikanske plade og Nazcapladen, der støder sammen ved Sydame­rikas kyst. Her er det oceanpladen der, på grund af det høje mineralindhold, er den tungeste og derfor gli­der ned under kontinentpladen. Den sidste zone er to kontinentplader, der støder sammen.  Eksempelvis er Himalaya og alperne dannet på den måde, at to plader er stødt sammen og presset i vejret som folde­bjerge.

Derudover kan jordskælv også dannes af konstruktive pladerander. Et oplagt eksempel på dette er den midtatlantiske højderyg, hvor pladerne trækkes fra hinanden. Derfor kommer der magma op mellem pla­derne og danner ny oceanbund. Det er også dette, der i sin tid har skabt Island, og det er dette der gør, at Island fortsat vokser. Under oceanryggen er P-bølgens udbredelseshastighed lavere end under den øvrige oceanbund. Det gør den fordi, at kappen næsten er helt oppe ved havbunden.

Fælles for alle er, at det alle kan forårsage jordskælv. De store kontinentplader bevæger sig med en vis fart, og når to plader rykker sig hver sin vej, skabes der spænding mellem de to plader, inden spændingen udlø­ses og pladerne med et ryk falder på plads. Pladerne rykker sig forholdsvis hurtigt, og man mener at alle kontinenterne engang har hængt sammen til et superkontinent – Pangæa, men at de i tidens løb er ’vandret’ i flere retninger og derved har skabt hvad vi kender i dag.

Det er dermed disse ryk der er skyld i jordskælv.

Dette gør også, at der er et vist mønster i jordskælvenes udbrud. Der sker f.eks. oftere jordskælv i Califor­nien end der ville gøre her i Danmark, da Danmark ligger midt på en kontinentplade og Californien der lig­ger ved en bevarende pladerand, og har ret høj jordskælvshyppighed.

Pladeranderne kan også forårsage andre naturfænomener end jordskælv.

Idét pladerne eksempelvis bevæger sig fra hinanden, sker dét, at den varme magma fra undergrunden sti­ger op mellem pladerne. Dette forårsager vulkaner.

Vulkaner kan ligesom jordskælv også give informationer om jordens indre. Ved et vulkanudbrud kommer der magma op gennem jordens overflade. Magmaen består hovedsageligt af mineraler og gasser og er en varm, tyktflydende stenmasse. Den bliver hovedsageligt dannet i den øverste del af Jordens kappe eller nederst i skorpen.  Det er i høj grad på grund af magmaens høje temperatur og mindre massefylde, at den er opstigende. Magmaen bliver samlet i såkaldte magmakamre under jordens overflade, inden den ende­lige opstigning evt. finder sted. Magmaen mister en stor del af sin massefylde ved opstigningen grundet et tab af gasarter, da den på vej op og opholdet i magmakamrene afkøles og derved frigiver gasserne. Dette gør den blot mere tilbøjelig til at søge mod jordens overflade. Når magmaen når overfladen bliver den i stedet kaldet lava og det er når lavaen størkner, at der gennem utallige år og udbrud, dannes vulkaner. Magmaens indehold af gasser, temperatur og kemiske sammensætning har forudsætning for hvilken vulkan der bliver dannet. Det gør det blandt andet fordi, det påvirker lavaens konsistens og dette har betydning for vulkanens form.

Vulkaner er stedet, hvor Jordens indre trænger op gennem overflade. Et stort antal vulkaner findes langs den midtoceanske højderyg dvs. ved de konstruktive pladerander. Udbruddene er hyppige, men det præ­cise antal vides ikke da udbruddene sker på ca. 1000 m havdybde og derfor kun sjældent kan registreres ved overfladen. Det er grundet en vedvarende, skiftende spaltevulkanisme at der dannes ny oceanbund langs midtoceanryggene. Disse udbrud kan dog også komme op over overfladen og har været skyld i flere af de små stillehavsøer som f.eks. Galápagosøerne og De Kanariske Øer. Det er også på grund af den vulkan­ske aktivitet, at Island blev dannet og stadig vokser. Spaltevulkaner dannes generelt, hvor to pladerander trækker sig fra hinanden her i en såkaldt spredningszone.  Den er ofte bare et par meter bred men kan strække sig flere kilometer, hvilket kan resultere i en ’’flod’’ af lava der løber og derved danner en tunnel med baltisk lava. En spaltevulkan er dog, lige som f.eks. skjoldvulkanen, ikke særligt eksplosiv.

En skjoldvulkan findes ofte over en konstruktiv pladerand eller i forbindelse med hot spots – Hot spot er en varmekilde dybt i kappen, der forsyner vulkanerne på havbunden med magma. Dets magma er lettere tyndtflydende og er ofte fra et dybtliggende magmakammer. Grundet at lavaen er tyndtflydende er på grund af dets høje indehold af silikat.  En skjoldvulkan er sjældent særligt høj, hvilket også skyldes den tyndtflydende lava, der når at løbe langt ned af vulkanens sider inden det når at størkne.

En vulkan som dette er ofte i udbrud, men fordi vulkanen har et relativt lavt vandindhold, er den ikke sær­ligt eksplosiv.

Oftest når man skal beskrive hvordan en vulkan er kommet til, er der to skildringer, der beskriver de mest karakteristiske vulkaner. Basalt- og sure vulkaner.

De basalte vulkaner er dem som man sædvanligvis kan finde ved oceanrygge og hot spots. Oceanryggens vulkaner er kommet til, fordi de ligger ved en konstruktiv pladerand, altså når to plader glider fra hinanden og derfor danner en sprække imellem dem, hvor den varme magma stiger op og deponerer sig over hav­bunden, så der bliver dannet nyt oceanbund af det størknede lava, som det kaldes når det kommer op fra undergrunden. Basaltvulkanernes magma har et lavt indhold af SiO2 og er fremstået af basaltbjergarter fra jordens indre der er smeltet. Det påvirker magmaen på sådanne vis at det størkner meget hurtigt.

Hot spot vulkaner, som ofte er i udbrud, udleder nyt lava hver gang, men det størkner eget hurtigt hvilket gør at det ikke så ofte ’flyder over’. Derimod ligger hotspotvulkanerne ikke efter en pladerand. De opstår ved en permanent beliggenhed, der har brændt sig op gennem lithosfæren og på den vis er kommet op til jordoverfladen. Men fordi pladeranderne jo flytter sig, vil det ’hul’ magmaen har dannet også flytte med. Dette resulterer i, at den vulkan hullet havde skabt nu ligger inaktiv hen, og en ny vulkan skabes dér hvor den går i udbrud næste gang. Det er på den måde Hawaiiøerne er opstået, og derfor at øgruppen ligger på en række

.

De vulkaner, der ligger ved en destruktiv pladerande, kaldes andesitvulkaner. Disse vulkaner ligger oftest ved jordens overflade og har generent meget eksplosive udbrud som f.eks. de udbrud der er sket i f.eks. Japan.

Der er også Nascarpladen der synker under den Sydamerikanske plade. Der skabes stor gnidningsvarme hvilket gør at den under jorden smelter selve pladen til magma, der, på grund af den høje temperatur og den lave massefylde, igen stiger til vejrs i et vulkanudbrud. Den slags kaldes også sediment bjergarter som er det der sammen med jordskorpen bliver smeltet og bliver til magma. Der er f.eks. mange sedimenter ved de destruktive pladeranders dybdegrave.  Andesitmagma er i modsætning til den basalte magma knapt så hurtig til at størkne på grund af det høje indhold af SiO2. Et eksempel på dette kan være Vesuv der dækkede den romerske by Pompeji. Disse vulkaner kaldes keglevulkaner. Disse klassiske vulkaner er mest udbredt omkring Stillehavet og dannes oftest omkring en destruktiv pladerand. Dets magma er i modsætning til skjoldvulkanen meget andesitisk og er meget sejtflydende pga. den blanding imellem oceanbundens basalt, havvand og det høje indehold af fri kvarts som der er på havbunden der bliver blandet med i lavaen.  I den andesitiske lava er vandindholdet forholdsvis højt hvilket øger dets eksplosionsfare, da forseglingen af vul­kanens top består af størknet lava fra tidligere udbrud. Dette gør at den sjældent er i udbrud men også at udbruddene er langt mere eksplosive. Udbruddet udledes tit med en eksplosion af de ophobne gasarter der hvirvler lava, sten og aske op i luften, hvorefter lavaen løber ned over siderne. Dog grundet lavaen er så tyktflydende når det ikke langt ned over siderne på vulkanen inden det størkner, hvilket giver kulkanen en keglelignende figur, heraf navnet. Dette tillodder derved igen toppen og spærre atter de tilkomne gasser inde og derved igen er med til at skabe endnu et udbrud om mange år. Keglevulkanens geologiske liv for­længes efter hvert udbrud da den er opbygget af de mange lag af lava der er størknet gennem de mange tusinde år og derved gør den tykkere.

En anden vulkan, der er meget eksplosiv, er eksplosionsvulkanen. Den har ligesom keglevulkanen en for­segling som prop, men hos denne vulkan er den næsten uigennemtrængelig. Magmaen vil nå at størkne inden den går i udbrud og derfor er det hovedsageligt kun gasserne tilbage. Når vulkanen så endelig går i udbrud vil det kun være udbrudsresterne der bliver slynget ud. Gasarter, aske og pimpsten vil blive skudt ud af den, og den hule vulkan vil styrte sammen til et krater. I ekstreme tilfælde kan det henne, at hele vulkanen bliver sprængt væk og efterlade et stort hul der efterfølgende f.eks. kunne blive fyldt med vand. Dette kaldes en caldera, som er en kraterlignende formation, som skyldes en vulkan der synker sammen efter et meget stort udbrud. En berømt caldera er det der opstod under Theras eksplosion omkring 16 f. kr.

Selvom vulkaner kan være skyld i store naturkatastrofer, er vulkaner uundværlige for verden. Selvom man oftest drager paralleller mellem vulkaner og modgang, har vulkaner mange positive funktioner.

Når en vulkan går i udbrud udsender den store mængder af røgskyer hvoraf størstedelen er vanddamp der vender tilbage til jorden som regn når den senere afkøles. Derudover sker det, i de større udbrud, at den udsender så meget svovldioxid der stiger op i stratosfæren hvor det på længere sigt modvirker drivhusef­fekten. Derudover er jorden omkring vulkaner usandsynligt frugtbar og fyldt med næringsrige mineraler der er ideelle til landbrug.