Platetektonikk og kontinentaldrift

Kontinentene hadde tidligere en helt annen plassering på Jorden enn de har i dag. Den tyske meteorologen Alfred Lothar Wegener (1880-1930) formulerte i 1915 en teori om kontinentaldrift ut fra et superkontinent kalt Pangaea som brøt fra hverandre i begynnelsen av Jura. Wegener beskrev også de store riftdalene i Øst-Afrika. En rift i Pangaea skapte Atlanterhavet, men kontinentalplatene, som er tykkere, sprekker også. 

    Tyskeren Alfred Wegener er kreditert oppdagelsen av kontinentaldrift og platetektonikk (tekton - bygger) i Die Enstehung der Kontinente und Ozeane (1912). Jordens overflate er bygget opp av store og små plater med stein. Dagens kontinenter er et resultat av oppdeling og fragmentering av store superkontinenter. Kontinentalplatene flyter (teori om kontinentaldrift) kan kollidere, og en plate kan skli under en annen plate (subduksjon).  I den geologiske tidsperioden perm For 285 millioner år siden var alle kontinentene samlet i et stort superkontinent, kalt Pangaea (gr. pan -alt, gaia - land) . Først ble Afrika atskilt i Trias, og deretter Sør-Amerika og Australia. Det ble et nordlig kontinent Laurasia og et sørlig Gondwanaland, omgitt av Tethyshavet. Jordskjelv forekommer der platene treffer hverandre og gir vulkansk aktivitet.

Den sørafrikanske geologen Alexander Du Toit (1878-1948) hadde videreutviklet teorien. Man hadde lagt merke til kysten på begge sider av Atlanterhavet passet sammen som brikker i et puslespill, vestkysten av Afrika sammen med østkysten av Sør-Amerika. Jordskorpen og den øvre del av jordskorpen består av kontinentalplater (platetektonikk) som flyter på den indre flytende delen av jordskorpen. Konveksjon i mantelen er drivkraften for forflyttingen av platene. Kontinentalplatene består av litosfæren og landplatene er ca. 150 km tykke og havplatene ca. 70 km tykke.  I tillegg til den euroasiatiske og nordamerikanske platen har vi den afrikanske -, australske-, antarktiske-, stillehavs-, sydamerikanske-, arabiske-, indiske- , filippinske-, nazca-, scotia-, karibiske-, cocos- og anatoliaplaten.

    Den sveitsiske geologen Edward Seuss hadde tidligere (1900) gitt et superkontinent navnet Gondwana, oppkalt etter en område i India. Wegener mente at Pangaea hadde delt seg i Paleozoikum i et nordlig område kalt Laurasia og et sydlig hvor han opprettholdt navnet Gondwana. Laurasia bestod av N-Amerika, Europa og Asia.  For ca. 200 millioner år siden begynte Europa og Amerika å skille lag. For 150 millioner år skilte India og Australia seg fra Afrika, og for 100 millioner år siden, tidlig i Miocen, drev India nordover, kolliderte med S-Asia og presset opp  Himalaya.  For 50 millioner år siden skilte Australia og Antarktis lag. Når platene presser mot hverandre skyver de opp fjellkjeder. Den afrikanske platen drev nord og østover i Miocen, kolliderte med den eurasiatiske platen, skjøv opp Alpene og lagde Middelhavet, Svartehavet og det Kaspiske hav. San Andreas forkastningen i California er skjøten mellom stillehavsplaten som beveger seg nordvest og den nordamerikanske platen. Andesfjellene derimot er ikke laget ved kollisjon av plater, men skyldes at nytt materiale tilføres nedenfra. Darwin fant marine fossiler fra Cenozoikum i Andesfjellene.

    Laurasia bestod av dagens Nord-Amerika, Grønland, Sibir og Baltikum. Øst-Gondwana bestod av S-Afrika, India og deler av Australia og Ø-Antarktis. Vest-Gondwana bestod av Sør-Amerika og Vest-Afrika. Man ser ikke bare på kystlinjene når man studerer kontinentalplatene, men det blir mer overbevisende når man også omfatter  kontinentalsoklene under havoverflaten. Den midtatlantiske rygg går fra Island til Antarktis. Den midtatlantiske ryggen som danner en dypvannsrenne mellom Amerika og Afrika/Europa gir flere indikasjoner på at kontinentene har blitt revet fra hverandre og mellomrommene blir fylt med hav.   Den midtatlantiske rygg, som skyldes at den amerikanske og eurasiske platen glir fra hverandre ca. 2 cm per år,, når opp til havoverflaten ved Azorene i  S-Atlanteren,  og ved  Island (Tingvellir) og Jan Mayen, hvor det finnes vulkanøyer (guyots, etter geografen Arnold Guyot). Mellom platene blir det tensjon, kompresjon, skjærstress, og lava kan fylle igjen forkastningssprekker.  Avsetningsbergartene sandstein (yngst), konglomerat, og brekasje (eldst) ligger over grønnstein som er lava avsatt på havbunnen mellom Europa og Amerika i Kambrosilur.

 Breksje er en matriks av bergarter med varierende kantet form, sammensetning og farge dannet ved forkastninger. Kan finnes som sedimentær breksje, vulkansk brekjse, tektononisk reksje eller hydrotermal breksje. Grønnsteinbreksje med opprinnelse fra vulkanske bergarter ved vestkysten av Norge for ca. 430 millioner år siden.

Lava som avkjøles under vann danner putebasalt.   Det viser seg at havbunnen er bare 200 millioner gammel, relativt unge havbasseng. Ny havbunn skapes når magma kommer opp, en teori om sjøbunnspredning ble foreslått av Harry Hess i 1962. Havbassenger kan både åpnes og lukkes. Hess viste at jorden har en væskemantel delt i konveksjonsceller. Når ny havbunn dannes mellom to kontinentalplater hever det seg opp en rygg med en dyp fure mellom dem. Materiale fra den øvre mantelen kommer opp igjennom sprekkene og danner ny jordskorpe under vann. Når arealet av havbunnen øker må noe forsvinne igjen, og det skjer ved at en kontinentalplate glir ned i mantelen under en annen plate (subduksjon , l. sub - under; ducere - lede. Når en plate skyves under en annen oppstår det spenninger pga friksjonen, og når en plate plutselig glir blir det et jordskjelv. 

Platetektonikk omfatter både kontinentaldrift og spredning av sjøbunn. Indonesia ligger langs en ildring som går rundt Stillehavet. I 1883 forsvant 2/3 av Krakatau i Sunda-stredet mellom Sumatra og Java og det ble dannet en 40 meter høy flodbølge (tsunami). På samme sted kom det i 1928 opp en ny vulkanøy, Anak Krakatau ("barnet til Krakatau"). Det dannes kjedeøyer når platene beveger seg over hot-spots hvor det er liten bevegelse f.eks. Hawaii, Galapagos, og Island.  Vanligvis vil et jordskjelv av styrke 8 på Richters skala (logaritmisk skala) ødelegge omtrent alle menneskelagde byggverk.

Ildringen («Ring of fire») er en hesteskoformet område med vulkanbelter med stor vulkansk aktivitet og jordskjelv. Ildringen går fra Stillehavsøyene (Tonga) øst for Australia via New Zealand, Hykurangi, Kermadec, til Indonesia, Filippinene, Yap, Marianegropen, Izu-Ogasawara, Ryukui, Japan, Kurilene-Kamchatka, via Aleutene til Alaska og videre sydover langs Nord-Amerika utenfor kysten av California, Mellom-Amerika og videre langs vestkysten av Sør-Amerika, Peru-Chile, Galapagosøyene, til Terra del Fuego. Kollisjoner mellom kontinentalplatene har gitt en rekke subduksjonssoner med dyphavsgroper.

Av kjente vulkanutbredd er bl.a. Thera/Santorini (ca. 1450 fvt.), Vesuv (79), Huaynaputina i Peru (1600),   Laki på Island 1783, Krakatoa (Krakatau) 1883, San Francisco (1906), Novarupta i Alaska (1912),Tangshan i Kina (1976), Mount St Helens (18. mai 1980), Mount Pinatubo på Filippinene (1991).

Store jordskjelv Richter >8 (seinere ersttet av en momentskala) , Sumatra (2012 og 2004), Assa-Tibet (1950), Ecuador-Columbia (1906), Alaska (1964), Valdivia Chile (1960), Maule Chile (2010), Kamchatka (1952), Tōhoku (2011). I tillegg Lisboa (1755) med brann og tsunami

   Det gamle kontinentet Gondwana var isdekket og man kan se hvordan isen har beveget seg på kontinentene som hang sammen. Når jernkrystaller fra lava smelter blir de orientert i jordens magnetfelt og opprettholder plassen som en permanent magnet. Ved å studere denne forhistoriske plasseringen (paleomagnetisme) kan man se hvordan dagens magnetiske nordpol og sydpol har forflyttet seg fram og tilbake gjennom geologiske tidsperioder.  Tidligere posisjon kan bestemmes ut fra magnetisert stein.

Pangaea og Rodinia er navn på det store superkontinenter i forskjellige tidsperioder. Rodinia eksisterte for 1.1 milliarder år siden. For ca. 800-700 millioner år siden delte Rodinia seg opp i deler, laget Stillehavet, men som kom sammen igjen for ca. 600 millioner år siden og dannet superkontinentet Pannotia. Pannotia delte seg også opp i mange deler som Laurentia, Baltika og Siberia pluss mange smådeler som til sammen dannet Gondwana og Laurasia som igjen gikk sammen for ca. 275 millioner år siden og dannet Pangaea, som igjen delte seg opp, en prosess som pågår fremdeles.

På Pangaea ble livet relativt homogent, men i det øyeblikket kontinentene ble atskilt av hav som virket som barriærer for spredning utviklet organismene seg i forskjellige retninger. Kystlinjen på et superkontinent blir svært mye lengre enn når landmassivene ble atskilt fra hverandre, med resultat lange kystlinjer,  og det er langs kystlinjene livet er rikest. Kullleier må ha krevet et varmt fuktig klima.

Superkontinenter og superkontinentsyklus

Superkontinenter er kontinenter som inneholder alle de på den tid eksiterende kontinenter. Wegener observerte at kystlinjer på motsatte kontinenter passet. Sammen. Superkontinentet Rodinia for 1000 – 750 millioner år siden i Neoproterozoikum hvor det ble brutt i biter og  bestod av landstykkene Baltika, Laurasia og Amazonia og var rester fra superkontinentet Nuna (Columbia) for ca. 1.6-1.5milliarder år siden. Det yngste superkontinentet Pangea ble dannet for ca. 450 til 320 millioner år siden begynte å dele seg i i tidlig Jura ca. 200 millioner år siden. Gondwana er et stort kontinent på den sydlige halvkule satt sammen av Sør-Amerika, Afrika, Arabia, Madagaskar, Australia, India og Antarktis, sammen med Laurentia, Europa, Asia og Barentsia omgitt av Tethyshavet og dannet i tidlig Kambrium for ca. 600-550 millioner år siden og ble en del av Pangea i et Pangea-Gondwana superkontinentet. Laurentia var en del av Pangea og omfattet Nord-Amerika, Grønland, Svalbard, Skottland, Irland og Chukotsk halvøya i Øst-Sibir. En hypotese går ut på at et en superkontinentsyklus hvor superkontinenter dannes og brytes opp i  fragment er og dannes på nytt ved kollisjoner og amalgamering med en syklus på 500-800 millioner år. Kontinentaldriften og platetektonikk erkoblet til endringer i konveksjonsstrømmer i mantelen som energikilde.

Gondwanaflora

Gondwanaflora fra tidsperiodene Karbon til Kritt eksisterte i omrtrent 225 millioner år med fossillag med plantene Glossopteris (Karbon-Perm-Trias) og Ptilophyllum (Jura-Kritt). Man finner rester av Gondwanaflora med sneller (Equisetales), kråkefotplanter (Lycopodiales), bregner (Filicales), og  gymnospermer (Cycadales, Ginkgoales, Gloosoperidales, Cordaitales, Coniferales) på alle kontinenter.

Kontinental biogeografi

Artene som finnes på alle kontinenter kalles kosmopolitter, mens arter som bare befinner seg innen et lite begrenset geografisk område kalles endemiske. Større like biogeografiske områder kalles en provins, f.eks. Australia er en egen bioprovins kalt Australis omfattende både flora og fauna. Det samme gjelder den holoarktiske region på den nordlige halvkule (Holoarktis) som omfatter Europa, Nord-Amerika og deler av Asia, den gamle verden (Palaeotropis) med størstedelen av Afrika og den nye verden (Neotropis) med Mellom- og Sør-Amerika.  Andre slike mindre områder er Kapplandet (Capensis) og Madagaskar.

Takhtajan, A. Floristic Regions of the World (1986).

Richters skala og jordskjelvstyrke

Richters skala ble tatt ut av bruk på 1970-tallet og i stedet erstattet med «moment størrelsesskala, MW» som også er basert på logaritmer. Moment størrelsesskala ble i 1979 introdusert av 1979 den amerikanske seismologenThomas C Hanks ved USGS og japanske Hiroo Kanamori. Denne momentskalaen er mer koblet til den totale energien som inngår i jordskjelvet.

Det er mange typer bølger: lysbølger, lydbølger, havbølger, flodbølger, tidevannsbølger, jordskjelvbølger, atmosfæriske bølger, trafikkbølger, epidemiologiske bølger og populasjonsbølger. Tsunami er et japansk ord for er spesiell type flodbølge forårsaket av jordskjelv eller vulkanutbrudd på havbunn eller kystområder, eller via undersjøisk ras (e.g. Storeggaraset ca. 8200 år siden, sannsynligvis forårsaket av jordskjelv) eller oversjøisk ras (Tafjord april 1934, Loen (1905, 1936). Bølgelengden for tsunami er svært lang, de beveger seg raskt og det er først når de kommer inn på grunt vann ved kystområder at høyden på bølgen øker dramatisk, ofte med katastrofale følger. Langs Stillehavet er det mange jordplater (platetektonikk og Wegener) som møtes, gnisser og skyves under hverandre, derav mye jordskjelv og vulkansk aktivitet. 

Eksempler på tsunamier er Thera/Santorini (1450 f.kr.), som utryddet den minoiske kulturen på Kreta (sagnet om Atlantis), Krakatoa (1883) ved Java, Lisboa (allehelgensdag 1755), og Chile (mai 1960). I desember 2004 et submarint jordskjev (Richter ca. 9.3) i det Indiske hav ga en tsunami på Sumatra (Indonesia), Sri Lanka,  Thailand, Myanmar og Malaysia, og bølgene fortsatte over store havområder. Fjerning av mangroveskog gjør kystområdene mer utsatt for tsunamibølgene.   Japan mars 2011  og Fukishima. 

Richters skala er var en tidligere standard for å karakterisere styrken på jordskjelv, utviklet i 1935 og tilpasset California. Man brukte en minimumintensitet som referanse og nullnivå, med amplitude P0 for en seismisk bølge.

\(\displaystyle \text{Richter tall}=\log_{10}\left(\frac{P}{P_0}\right)\)

hvor P er amplituden på den seismiske bølgen man måler og skal bestemme. Legg merke til at det er en logaritmisk skala (Briggske logaritmer med grunntall 10, slik at en økning med 1 på Richters skala tilsvarer 10 gangers økning i amplitude.

Nå erstattet av en ny intensitetsskala, moment magnitudeskala hvor styrken på skjelvet (seismisk moment) angis ved magnituden. Denne skalaen er også logaritmisk

Fimbulvinter

Fimbulvinter er ifølge norrøn mytologi om tre kalde på hverandre følgende vintre som staren på Ragnarok, beskrevet i Voluspå, Vavtrudnesmål og Gylvaginning.I Edda-diktet Voluspå, Volvens spådom om Ragnarok og endetid vers 57-58:

Sola svartner, jord siger i hav, fra himlen kverver klare stjerner; røyken velter fra veldige bål, høyt leiker flammen mot himlen sjøl.

 Garm gjør kraftig ved Gnipaheller, lenken slitner, løs farer ulven; eldgamle frasagn og framtid vet jeg, ser Ragnarok komme for kampguder.

Den norske historikeren Peter Andreas Munch (1810-1863 forteller i boka Norrøne gude- og heltesagn (Universitetsforlaget 1967) om «den tid nærmer seg da den bestående verden forgår, og gudene bukker under. I tre år er det slagsmål og ondskap over all verden. Da dreper brødre hverandre av vinnesyke, og sønnen skåner ikke sin far. Så følger tre andre år som er en eneste vinter. Snøen fyker fra alle kanter, solen varmer ikke, og det blåser kvasse vinder. Denne vinter kalles fimbulvinter (den store vinter). Ulven Skoll sluker solen og Hate eller Månegarm sluker månen så blodet sprøyter over himmelen og i luften. Da blir også stjernene borte. Jorden og alle berg skjelver. Trærne løsner fra jorden og alle bånd slites over. Da kommer både Loke og Fenresulven løs. Midgardsormen søker opp på land og farer så voldsomt av sted at havet skyller inn over stranden. Nå blir skipet Naglfar flott. Det er gjort av døde menns negler ….» s. 140-141

Har disse mytene en opprinnelse i en sann hendelse fra et vulkanutbrudd eller meteorittnedslag hvor asken har spredd seg rundt hele Jordkloden og skygget for solinnstrålingen? Den svenske arkeologen Bo Gräslund publiserte i 2007 en artikkel som fremmer denne hypotesen «Fimbulvintern, Ragnarök och klimatkrisen år 536–537 e.Kr.»,

I 536-540 var det kalde vintre og fra årringanalyse av game furustammer i myrer viser omtrent ingen tilvekst. Rød himmel fra lysspredning i forurenset atmosfære, stjerner, måne og sol forsvinner, røyk og veldige bål er forenelig med både vulkan- og meteoritt-teorien, men tydelige bevis mangler. Den britiske arkeologen David Keys utga boken  Catastrophe: An Investigation into the Origins of the Modern World (2000) med hypotese om en katastrofe I det sjette hårhundre.

Den lille istid i Europa og Nord- Amerika var en kald periode 1740-1760 hvor isbreene økte utbredelsen.

Den svenske botanikeren Rutger Sernander ((1866-1944) fremsatte i 1910 en klimateori om at fimbulvinteren var en drastisk endring i klima. Sernander også kjent for Blytt-Sernanders klimavekslingsteori om at det var isfrie refugier i skandinaviske fjellheimen hvor planter kunne overleve siste istid.  For ca. 2000-2500 år siden hvor det i overgangen mellom bronsealder og jernalder ca. 650 år fvt. var en kjølig klimaperiode i Norden.  

Vulkanen Tambora på øya Sumbawa (i Indonesia hadde i 1815 et stort utbrudd som påvirket Borneo, Sumatra, Java, Sulawesi og Molukkene. Utbruddet sendte aske opp i stratosfæren og aske og askeholdig regn påvirket det klima med global avkjøling (0.4-0.7oC) Året 1816 er omtalt som året hvor det ikke var sommer som resulterte i avlingssvikt og sult i Europa og Nord-Amerika.  Man finner sulfatavleiringer i avsatt 1815 fra iskjerneprøver tatt fra Grønlandsisen fra, men det må også ha vært et ukjent utbrudd i 1810. Indonesia har mange aktive vulkaner og jordskjelv. Et jordskjelv vest for Sumatra i 2004 resulterte i 2004 en tsunami i Indiahavet  

I mai 1980 var det et stort utbrudd av vulkanen Mount St. Helens (1980) Washington, USA som spredde aske og drepte alt liv over store områder, hvor det ble en lokal klimaendring Imidlertid, ved suksesjon skjedde det en gradvis etablering av arter med kontinuerlig endring i artssammensetning.

 Fra vulkanen Pinatubo  på øye Luzon, Filippinene  hadde et stort utbredd i 1991 sendte ut aske i atmosfæren som resulterte en periode med global nedkjøling.

Island befinner seg på den midtatlantiske rygg hvor den amerikanske platen glir vekk fra en euroasiatiske platen. I havet blir det fra magmaen som strømmer opp laget ny havbunn, men resulterer også i jordskjelv og vulkanutbrudd. Eyjafjallajökull i april-ami 2010 var et  vulkanutbrudd under jøkulen ga avkjøling av lavaen som strømmet, vanndamp fra smeltet is ga stort trykk lavaen ble omdannet til aske som påvirket flytrafikk , men også klima.

Vulkanen Laki på i lsand i 1783, vulkanutbruddet Krakatau  Sundastredet, Indonesia, i1883,  og Galeras i Colubmbia i1993)  er andre eksempler på store vulkanutbrudd. En vulkansk ekslosivitetsindeks viser styrken på et vulkanutbrudd.

Desember 2023 var det et stort vulkanutbrudd ved Grindavik på Island som sendte en sky med svoveldioksid mot Norge.

Gasser fra vulkanutbrudd

De vanligste gassene fra vulkanutbrudd er i tillegg til vanndamp karbondioksid (CO2) og svoveldioksid (SO2). Svoveldioksid blir oksidert i atmosfæren til sulfat. I tillegg finner man mindre mengder hydrogensulfid (H2S), karbonmonoksid (CO), hydrogenfluorid (HF) og saltsyre (HCl). CO2 er tyngre enn luft og kan strømme ned i luftlommer med liten luftsirkulasjon. Vanlig luft inneholder ca. 0.04% CO2. Pusting av luft med mer enn 3% CO2 gir hodepine, slapphet og økt hjerterytme.15% karbondioksid bevisstløshet og er dødelig.  

De nevnte gassene skilles ut kontinuerlig fra vulkaner, hydrotermiske systemer og fumaroler. Svoveldioksid (SO2) gir øyeirritasjoner og skader slimhinner og respirasjonssystem. Sulfataerosoler reflekterer sollys og gir avkjøling. 0.05% H2S gir bevisstløshet. Hydrogenhalidene HCl og HBr er giftige syrer. Store vulkanutbrudd har gjennom geologiske tidsperioder påvirket klima.

Pimpstein

Pimpstein med blæreformete hulrom når gass unnslipper fra vulkanutbrudd

Litteratur

Wikipedia

Deler av teksten er hentet fra Evolusjon

Tilbake til hovedside

Publisert 18. jan. 2019 10:37 - Sist endret 25. mars 2024 09:34