Startsiden
Ny viten
Tema:
Norge
Hukommelse
Mennesker & dyr
Katastrofer
Stein
Tverrfaglighet
Redaksjonen
Kontakt oss
viten.com
Arkiv
|
|
Ny
viten:
|
Av Øyvind Engen
Stipendiat ved Inst. for Geologi, Universitetet i Oslo
E-post: oyvind.engen@geologi.uio.no
|
Vel hundre år etter Fridtjof Nansens Fram-ekspedisjon øker geologenes interesse for Polhavet sterkt. Så langt har drivisen og de barske klimaforholdene gjort at de enorme havområdene nord for Svalbard og Sibir fremdeles er blant de minst utforskete på kloden. Fram til 1980-tallet kom det meste av den offentlig tilgjengelige kunnskapen fra noen få forskningsstasjoner på isflak i drift gjennom Polhavet. De siste ti årene har imidlertid bedre fartøyer, den kjernefysiske prøvestansavtalens lyttenettverk og ikke minst slutten på Den kalde krigen gjort at stadig nye mengder av polargeologiske data er samlet inn eller frigjort. Jeg har forsøkt å utnytte denne sjeldne muligheten til å beskrive aktiv oppsprekking av havbunnen langs den nordlige grensen mellom Den eurasiske og Den nordamerikanske platen. I denne artikkelen belyser jeg bakgrunnen for dagens utforskning av Polhavet, samt viser hvordan fordelingen av jordskjelv hjelper til med å kartlegge denne plategrensen.
Høye rygger og dype daler
De såkalte kontinental-platene har opphav i den platetektoniske teorien, som slo igjennom i løpet av 1960-årene. Kjernen i denne teorien er at jordas ytre lag, litosfæren, er sammensatt av stive plater som flyter oppå den plastiske astenosfæren og kan bevege seg i forhold til hverandre. Det finnes to typer litosfære, den kontinentale der skorpen er gjennomsnittlig 35 km tykk og opptil flere milliarder år gammel, og den oseane som tilsvarende har 7 km tykk og mindre enn 180 millioner år gammel skorpe. Der en osean plate kolliderer med en kontinental, slik som rundt Stillehavet, går den oseane ned i astenosfæren og forårsaker høye fjellkjeder og de kraftigste vulkanutbruddene og jordskjelvene. Der plater går fra hverandre, slik som i Atlanterhavet, dannes ny havbunnskorpe fra smelte, og jordskjelvene er moderate. Disse spredningsplategrensene danner midthavsrygger av takkete vulkanfjell og vanligvis en dyp, sentral riftdal. Med sine 65 000 km er midthavsryggene Jordas lengste sammenhengende struktur. På Island kommer midthavsryggen opp over havflaten, og her gjør platespredningen at landet vokser med en slik fart at Leiv Eiriksson sparte ti meter på amerikaferden sin i forhold til en tilsvarende tur i dag.
Det har vært kjent siden 1960-tallet at Den midtatlantiske ryggen fortsetter nordover fra Island, passerer gjennom Framstredet like vest for Svalbard og så bøyer av mot øst. Her fortsetter den 1800 km lange Gakkelryggen gjennom Eurasiabassenget, som består av det gjennomsnittlig 500 km brede og 3.7 km dype Nansenbassenget sør for ryggen og det noe smalere og dypere Amundsenbassenget under nordpolen (figur 1). Gakkelryggen fortsetter helt til den møter den brede kontinentalsokkelen nord for Sibir utenfor munningen av Lena-elva. Det videre forløpet av plategrensen gjennom det grunne Laptevhavet og det østsibirske fastlandet ned til Stillehavet er komplisert, og en kan ikke snakke om en klart definert grense på land. Matematikeren Leonhard Euler viste allerede i 1776 at alle bevegelser på overflaten av ei kule er rotasjoner om en akse gjennom kulas sentrum, og dermed er også spredningen mellom Eurasia og Nord-Amerika en rotasjon. Fordi aksen for denne rotasjonen ligger bare 500 km sørøst for Gakkelryggen i Sibir, avtar Gakkelryggens spredningshastighet fra 0.7 cm/år nord for Svalbard til bare 0.3 cm/år ved den sibirske kontinentalsokkelen. Dette gjør Gakkelryggen til den langsomst spredende ryggen på Jorda, og derfor har forskerne spekulert i om denne dannes på en annen måte enn resten av midthavsryggene.
Figur 1. Eurasiabassenget og omkringliggende kontinentalmarginer.
I og med at Gakkelryggen og Den midtatlantiske ryggen tilhører samme ryggsystem, må Eurasiabassenget og Nord-Atlanteren være dannet på samme måte. Faktisk viser det seg at de to havområdene til og med åpnet seg samtidig for omlag 55 millioner år siden. På denne tida var imidlertid platebevegelsen slik at Svalbard og Grønland gled sidevegs i forhold til hverandre mens det ble dannet hav både i nord og sør. Seinere forandret platebevegelsen seg mer mot dagens retning, og tidligst for 17 millioner år siden ble Framstredet mellom Svalbard og Grønland så dypt at Eurasiabassenget og Nord-Atlanteren kom i forbindelse med hverandre. Det at dype vannmasser med ett kunne strømme mellom nord og sør må ha endret det atlantiske klimaet og sirkulasjonsmønstret betydelig. Fremdeles er det trange stredet den eneste returmuligheten for havvann som synker når det avkjøles og dermed trekker Golfstømmen etter seg helt opp til Svalbard.
For å forstå hvilke naturlige grensebetingelser platebevegelsene har hatt for havsirkulasjon og klima gjennom den geologiske historien, er det viktig med en presis kartlegging av plategrensen. Hvor er den kontinuerlig, hvor hopper den til siden og hvor rask er spredningen? Et fullgodt svar ligger ennå et stykke fram, men en god regional tolkning er absolutt mulig fra nye data. Her er bunntopografien viktig fordi vi er ute etter en midthavsrygg med en sentral riftdal. Jordas tyngde- og magnetfelt, målt fra fly og skip, kan brukes fordi spredningssonen er delvis oppsmeltet og dermed lettere enn havbunnskorpen rundt, og fordi de ferske lavaene i spredningssonen er sterkt magnetiske. I tillegg er jordskjelvene en kilde til mye og billig informasjon om bevegelser og prosesser langs plategrensen.
Hva jordskjelv avslører om plategrensen
Dagens kontinuerlige jordskjelvovervåkning gir hvert år store mengder informasjon om arktiske jordskjelvs posisjon, dyp, tid og kildemekanismer. Imidlertid er enklere registreringer helt tilbake til 1950-tallet brukbare til å lokalisere plategrensen. Som en viktig del av kartleggingen samlet jeg derfor inn rapporter fra 1955 til 1999 fra forskjellige globale jordskjelvbyråer. Der flere byråer rapporterte om samme jordskjelv, valgte jeg ut den antatt beste løsningen.
Figur 2 viser resultatet av sorteringen, og det er lett å se at jordskjelv er en god måte å kartlegge plategrensen i et ellers vanskelig tilgjengelig havområde. I dyphavet skjer jordskjelvene i et smalt belte rundt plategrensen. Bredden av beltet smalner i takt med at spredningshastigheten minker fra Framstredet til Laptevhavmarginen, og gir et bilde av forskjellen i skorpeproduksjon mellom ryggens vestre og østre del. Så snart plategrensen når kontinentalsokkelen i Laptevhavet, sprer imidlertid jordskjelvene seg ut over en flere hundre km bred sone. Dette understreker at platespredning arter seg forskjellig i osean og kontinental litosfære. Mens skjelvene i havet skjer i eller nær ryggaksen på grunn av vulkanutbrudd og oppdrift i skorpen, er ikke den kontinentale litosfæren tynn nok til å revne ennå, og skjelvene følger gunstige sprekker i en bred strekningssone. Selve overgangen mellom osean og kontinental litosfære skjer ifølge jordskjelvfordelingen over mindre enn 60 km på den ytre kontinentalsokkelen.
Figur 2. Jordskjelv i og rundt Eurasiabassenget mellom 1955 og 1999. Legg merke til hvordan jordskjelvene er tett fokusert i dyphavet men spredt ut over kontinentalsokkelen i Laptevhavet (øverst til høyre).
En nærmere titt på figur 2 viser at jordskjelvene opptrer i klaser langs plategrensen, og mellom disse klasene er det "rolige soner" uten jordskjelv i den 45-årige registreringsperioden. Jordskjelvene i samme klase skjedde som regel innenfor noen få dager, det vil si at de opptrådte i svermer. Slik svermaktivitet er typisk for midthavsryggene, og viser at selv om Gakkelryggen sprer seg uvanlig langsomt, skjer de samme prosessene som på andre midthavsrygger. De rolige sonene mellom hver sverm indikerer at det er stor variasjon i spenningsoppbyggingen langs plategrensen. Der spenningene sjelden blir utløst, bygger de seg opp inntil de utløses som til dels store jordskjelv. Hvis derimot jordskorpen er så svak eller seig at den tillater stadig spenningsutløsning, er ikke store jordskjelv nødvendige for å få ut spenningene. Slike betraktninger kan en også overføre til fordelingen av magnituder (størrelser) i en jordskjelvpopulasjon. Der det skjer mange store jordskjelv i forhold til små er det sannsynligvis høg spenning i litosfæren, mens overveiende små jordskjelv tyder på lav spenning. Langs den arktiske plategrensen viser jordskjelvmagnitudene at spenningen er lavest nær Laptevhavmarginen, der også spredningshastigheten er minst. Det ser altså ut til at både areal- og magnitudefordelingen av jordskjelv styres av hvor fort platene beveger seg fra hverandre.
Artikkelen er basert på hovedoppgaven The Arctic Plate Boundary ved Institutt for geologi, Universitetet i Oslo, 2001.
© viten.com 2002
|
|
