plattektonik – Erika Groth

Bárðarbunga ruskar på sig

Nu händer det grejer på Island. Vulkanen Bárðarbunga har vaknat till liv och ruskar på sig. Visa av erfarenheten från Eyjafjallajökull agerade isländarna snabbt. Denna gång ska alla lära sig att korrekt uttala vulkanens namn. Här kan du lära dig det korrekta sättet att uttala Bárðarbunga:

Vulkanen har pepprat på med tusentals jordskalv på bara några dagar. Jordskalven verkar orsakas av att magma tränger fram i en underjordisk gång*. Någon kreativ person har till och med skapat musik av jordbävningarna. Jordbävningarna i 3D:

Vulkanismen på Island orsakas av delvis av att Island ligger ovanpå en så kallad hetfläck (som vulkanerna på Hawaii och i Yellowstone) och delvis av att Island ligger ovanpå den mittatlantiska oceanryggen där plattorna glider isär och ny havsbottenskorpa bildas.

Sannolikheten att magman kommer att tränga upp på ytan så att vulkanen får ett utbrott har bedömts som ungefär 50:50 av några olika vulkanologer. Med flygkaoset som orsakades av Eyjafjallajökull 2010 i färskt minne har detta skapat närmast en domedagsstämning. Men sannolikheten att ett nytt utbrott skulle få samma effekt är liten eftersom regelverket för flygning i luft där det kan finnas vulkanaska har förändrats sedan Eyjafjallajökulls utbrott.

Den främsta risken om Bárðarbunga får ett utbrott är istället översvämningar. Det är därför man har evakuerat människor i närområdet. Bárðarbunga ligger under den enorma glaciären Vatnajökull. Ett utbrott skapar stora volymer smältvatten som riskerar att översvämma ett glesbefolkat men relativt stort område. Även ett viktigt vattenkraftverk ligger i farozonen.

Det finns webbkameror (t.ex. här och här) riktade mot Bárðarbunga. Eller rättare sagt, riktade mot ytan av den massiva glaciären Vatnajökull ovanför platsen där Bárðarbunga ligger. Om vulkanen skulle få ett utbrott kan man alltså titta på från sitt eget trygga vardagsrum. I alla fall kan man det när den heta lavan ätit sig igenom den tjocka glaciärisen och kommit upp på ytan. Vilket inte bör ta mer än ett dygn, eller kanske några veckor som mest.

Det finns till och med en webbsida där man får veta om Bárðarbunga har ett utbrott just nu. Ja eller nej (nei). Det finns även en sida som sammanfattar den senaste informationen om jordbävningarna.

Så summa summarum,
Bárðarbunga brummar och skakar på sig, men än så länge spyr den inte ut någonting överhuvudtaget. Och för människor utanför Island finns det ingen anledning att vara rädd för ett vulkanutbrott på Island.

*dike på engelska

3,5 miljarder år på 3,5 minuter – med ljudeffekter

SGU måste ha haft kul när de gjorde ljudeffekterna till den här filmen om hur Sverige bildades. Vulkanism låter misstänkt likt åska och fjällens bildande låter väldigt likt en bilkrasch.

Jag hittade filmen på SGU:s hemsida när jag letade bakgrundsinformation till en hemuppgift i geologi.

Spår av tidigaste jordskorpan

En zirkon som hittades i sandsten från Jack Hills i Australien har daterats med stor precision. Zirkonen är mindre än en millimeter lång och ser inte mycket ut för världen men trots detta är den fascinerande. Dess kärna visade sig nämligen vara 4374 ± 6 miljoner år gammal. Alltså 4,4 miljarder år. Under hela denna långa tid har denna lilla zirkon utgjort en liten, liten del av den kontinentala jordskorpan.

Denna lilla zirkon bevisar att det måste ha funnits kontinental jordskorpa för 4,4 miljarder år sedan, och det är inte alls självklart. Jorden började bildas för ungefär 4,6 miljarder år sedan och någon gång för ungefär 4,5 miljarder år sedan krockade den unga jorden med en annan himlakropp. Resultatet av krocken var att enorma mängder material kastades ut i rymden och bildade månen.

Den lilla zirkonen verkar alltså ha bildats ungefär 100 miljoner år efter den stora krocken som bildade månen och ingick därför troligen i den allra tidigaste kontinentala jordskorpan. Den ursprungliga jordskorpan förstördes för länge sedan av plattektoniska processer men pyttesmå spår av den har alltså överlevt ända in i vår tid.

Referens:
John W. Valley m.fl. (2014) Hadean age for a post-magma-ocean zircon confirmed by atom-probe tomography. Nature Geoscience, publicerad online 23 februari 2014. doi:10.1038/ngeo2075

Bergsskred satte jorden i gungning

Det är inte ovanligt att jordbävningar orsakar jord- och bergsskred. Däremot är det betydligt mer ovanligt att skred orsakar jordbävningar. Men i våras verkar just detta ha inträffat i USA.

Förra våren kollapsade den nordöstra väggen i en koppargruva nära Salt Lake City i USA och ungefär 55 miljoner kubikmeter material kraschade ner. Skredet liknade en lavin av sten. Som tur var skadades ingen människa, men de materiella skadorna var stora. Bland annat ramlade berget ner över 14 stycken dumprar. Det gigantiska bergsskredet inträffade i två omgångar med 1,5 timmars mellanrum och var ett av de största icke-vulkaniska skreden i Nordamerikas historia.

Det förekom inga jordbävningar i området under perioden som föregick skredet. Därför kom de 16 mindre jordbävningarna som inträffade i gruvområdet under den första veckan efter skredet som en överraskning. Det verkar som att bergsskredet satte igång en serie mindre jordbävningar av den typ som normalt orsakas av plattektoniska rörelser.

Referens: Kristine L. Pankow m.fl. (2014) Massive landslide at Utah copper mine generates wealth of geophysical data. GSA Today 24(1): 4-9

Plattektonikens vackra produkter

Ädelstenar är inte bara så vackra att människor är villiga att betala miljoner för dem. De kan också vara användbara för geologer. Det tycker i alla fall Robert J. Stern, Tatsuki Tsujimori, George Harlow och Lee A. Groat som skrivit en artikel i Geology där de försöker lansera termen plattektoniska ädelstenar (plate tectonic gemstones) för jadeit och rubin. Dessa vackra stenar kan nämligen användas som indikatorer på specifika plattektoniska händelser.

Det finns två olika stenar som går under namnet jade: jadeit [NaAlSi₂O₈] och nefrit [Ca₂(Mg,Fe)₅Si₈O₂₂(OH)₂]. Jadeit bildas när oceanisk jordskorpa trycks ner under en annan kontinentalplatta i en subduktionszon. Det höga trycket gör att material från den oceaniska plattan lättare löses upp och bildar en mineralrik vattenlösningen som flyter uppåt mot den överliggande manteln. Jadeit bildas av kemiska reaktioner mellan den mineralrika lösningen och manteln. Hittar man jadeit har man alltså hittat en gammal subduktionszon.

Rubin är en ädelstensvariant av korund [Al₂O₃]. I rubiner är aluminiumoxiden förorenad med små mängder krom och resultatet är en intensiv röd färg. Ädelstenar av korund som har någon annan färg än knallröd kallas safirer. Rubiner bildas när två plattor med kontinental jordskopa krockar med varandra. Hittar man rubiner har man alltså hittat en gammal kollisionszon mellan två kontinenter.

Jag jobbar i och för sig inte som geolog, men jag tycker att namnet plattektoniska ädelstenar är rätt trevligt.

Ner i underjorden

Jag tenderar inte bara att få svindel utan även fullskalig panik av höga höjder. Att då frivilligt välja att gå nedför en brant stupande, blöt och hal trätrappa rakt ner i ett 80 meter djupt, kolsvart och iskallt hål är fullständigt vansinne. Ändå var det precis vad jag gjorde igår. Visserligen slutade det med att jag var tvungen att gå baklänges nedför trappan för att överhuvudtaget ta mig ner, men ner kom jag till slut. På darrande ben.

På 85 meters djup ligger vattenytan. Här nere håller grottdykarna till.

Hålet i fråga var ingången till Tuna-Hästbergs gruva som ligger nära Borlänge i Dalarna. Gruvan är nedlagd, men används sedan en tid tillbaka som ”äventyrsgruva”, mest av grottdykare men även för olika publika arrangemang. Trots detta är det ingen anpassad turistgruva.

Förutom de faciliteter som dykarna har ordnat har gruvan har i princip varit orörd sedan den en gång lämnades av gruvarbetarna. Det gör gruvan intressant, men också farlig. Det finns inga säkerhetsanordningar och (förutom hos dykarna) ingen belysning. Inga staket eller rep skyddar dig från branta stup och i det närmaste bottenlösa hål, så snubblar eller halkar du kan det bli det sista du gör. Egentligen helt fel plats för mig, som inte alls är någon äventyrlig person. Ibland är jag faktiskt för nyfiken för mitt eget bästa…

Anledning till att jag begav mig ner i denna f.d. järnmalmsgruva var att Upplands Geologiska Sällskap och Tunabygdens Geologiska Förening tillsammans hade anordnat en geologisk exkursion hit med kunnig och entusiastisk guidning av Jan Lindsten och Peter Harström. Malm, för den som inte vet det, är den del av berggrunden som innehåller så höga halter av en brytbar metall eller något annat värdefullt ämne att det inte bara är praktiskt möjligt utan också ekonomiskt lönsamt att bryta den. Den malmrika berggrunden i Bergslagen bildades huvudsakligen vid en plattkollision för ca 1,9 miljarder år sedan. Aska från vulkaner bildade tjocka lager, som förstelnades och bildade leptit. I vissa fall ligger flera asklager och kalkstenslager omvartannat, vilket visar att askan avsattes i grunt vatten.

Detta är inte gammal skrift utan små, vackert deformerade asklager i kalkstenen. — Detta är inte gammal skrift utan tunna, vackert deformerade asklager i kalkstenen.

Det ser ut som asklager som förstelnats och sedan deformerats av plattkollisionen, men vår guide hade en annan förklaring till detta fenomen. Detta kan ha uppkommit genom att askan förflyttades när den var nybildad. Vi inväntar bekräftelse från expert i ämnet... — Det ser ut som asklager som förstelnats och sedan deformerats av plattkollisionen, men vår guide hade en annan förklaring till detta fenomen.
Detta kan ha uppkommit genom att askan förflyttades när den var nybildad. Vi inväntar bekräftelse från expert i ämnet…
Notera isen på golvet, vilket visar hur kallt det var i gruvan.

De enorma krafterna från plattkollisionen, som pågick i ca 30 miljoner år, tippade de förstelnade asklagren så att de kom att stupa snett nedåt, snarare än att ligga vågrätt. Dessutom trycktes de ihop och veckades i mjukt böljande veck. Att de veckades, snarare än att brytas av, visar att de var väldigt varma.

Skarn bildad när en yngre bergart trängt in i en äldre kalksten. Kanten mellan dem är inte skarp, utan där har graniter växt ut. — Skarn bildad när en yngre bergart trängt in i en äldre kalksten. Det röda är granater som bildats i kontaktzonen mellan de två bergarterna.

Långt efter själva plattkollisionen deformerades berget igen. För ca 1,4 miljarder år sedan trängde diabasgångar in i kalkstenen. I gränsskiktet mellan olika sorters bergarter kan det ske kemiska reaktioner. Av kalcium från kalksten och kisel från en närliggande bergart bildas s.k. skarn. Skarn finns ofta tillsammans med malm, som exempelvis järnmalmen i Tuna-Hästberg. Dessa senare deformationer skedde generellt vid en längre temperatur. Berget bröts därför sönder istället för att böjas, vilket resulterade i förkastningar snarare än mjukt böljande vågor.

Snyggt litet exempel på en deformation. — Kilen som ligger lite lägre än resten är ett snyggt litet exempel på en deformation.

Tydligt exempel på förkastning. Två lager av berg har förskjutits relativt varandra.

Det har funnits en gruva i Tuna-Hästberg åtminstone sedan mitten på 1300-talet. En bit in i gruvan upphör det berg som innehåller malm då granit tvärt skär av leptiten. Först trodde man att det innebar att malmen i gruvan var slut, men senare borrningar visade att så inte var fallet. Man hade bara letat på fel ställe. Hittills har man plockat upp 6 miljoner ton järnmalm ur gruvan. Som mest innehåller malmen 57% järn. Efter lite överslagsräkning kom vi (eller, mer specifikt, UGS ordförande Arne Sundberg) fram till att denna gruva hittills borde ha gett järn för ca 3 miljarder kronor. Det är betydligt mer än många mer kända gruvor. Och fortfarande finns det kvar malm, även om ingen bryter idag.

Efter att vi kommit upp ur gruvan och värmt oss en stund i solen åkte delar av gruppen vidare till Geologiska museet i Borlänge. Utöver välförtjänt fika och mycket diskussioner hann vi även med att ta en titt på själva utställningarna. Förutom vackra stenar visade museet också fossiler, inklusive ett flertal växtfossiler. Vilket ger ett stort plus i min bok.

Ett nytt kapitel i Kordiljärernas historia

Längs hela västra Amerika ligger ett band av bergskedjor. Dessa inkluderar t.ex. Klippiga bergen, Sierra Nevada och Anderna. Hela bandet av bergskedjor kallas med ett gemensamt namn för Kordiljärerna. De nordamerikanska Kordiljärerna antas ha bildats huvudsakligen genom att den kontinentalplatta som Nordamerika ligger på krockade med en oceanisk platta som kallas Farallon. Farallon trycktes ner under den lättare nordamerikanska plattan, och i samband med detta ska landfragment som t.ex. vulkaniska öbågar ha skrapats av från ytan av Farallon och knycklats ihop till bergen i västra Nordamerika. Kollisionen pågår faktiskt fortfarande. Sydamerikas berg ska ha bildats på motsvarande sätt, fast Sydamerika ligger på en annan kontinentalplatta.

Nu har det publicerats en ny studie i Nature där Karin Sigloch och Mitchell G. Mihalynuk hävdar att denna modell är för enkel och att den inte räcker för att kunna förklara hur de nordamerikanska Kordiljärerna har bildats. Genom att studera hur seismiska vågor rör sig genom jorden kan man skapa en sorts bild av strukturer som finns långt nere under jordytan. Sigloch och Mihalynuk har upptäckt att det under USA finns avlånga bergsblock som är upp till 2000 km långa, står i princip vertikalt rakt upp och sjunker rakt ner mot jordens mitt. Att dessa block är vertikala tolkar forskarna som att de bildats när en oceanisk platta sjunkit ner i jordens inre (s.k. subduktion) under en vulkanisk öbåge som legat på ett och samma ställe under en lång tid.

Detta stämmer inte riktigt med den rådande teorin, som säger att subduktionszonen med sin vulkanism borde ha varit kollisionszonen mellan Farallon och Nordamerika, och att denna borde ha förflyttats kontinuerligt västerut av den nordamerikanska kontinentens rörelse. Blocken borde därför luta eftersom subduktionzonen borde ha flyttat på sig mellan bildningen av den övre och den undre delen av blocken. Dessutom verkar blocken vara av fel ålder för att passa in i den rådande förklaringsmodellen. För att ytterligare komplicera saken så finns det tecken i själva bergen på att de nordamerikanska och de sydamerikanska bergskedjorna kanske inte bildats riktigt på samma sätt, för de nordamerikanska bergen som verkar innehålla resterna av en massa gamla öbågar och mikrokontinenter som tillkommit under de senaste 200 årmiljonerna. Motsvarande spår har inte hittats i de sydamerikanska bergen.

Sigloch och Mihalynuk anser att deras upptäckter inte passar in i den rådande förklaringsmodellen, utan de förslår en mer komplicerad modell för vad som egentligen pågått i västra Stilla havet under de senaste ca 200 årmiljonerna. Deras hypotes involverar två tidigare oupptäckta oceaniska plattor som de kallar Angayucham och Mezcalera som ska ha legat mellan Farallon och Nordamerika. Dessa plattor ska först ha krockat med Farallon, vilket långt ute till havs ska ha gett upphov till vulkaniska öbågar och till de vertikala sjunkande blocken. Först långt senare kom krocken mellan Farallon och Nordamerika där toppen av de gamla öbågarna skrapades av och till slut inbakades i Kordiljärerna. Denna artikel utgör knappast sista ordet i berättelsen om hur Kordiljärerna har bildats, men det är viktigt att komma ihåg att den vetenskap som gett upphov till denna typ av teorier faktiskt bara är ca 50 år gammal.

Idén om att kontinenterna kan ha flyttat på sig är i sig inte ny. Redan i början av 1900-talet myntade Alfred Wegener begreppet kontinentaldrift och föreslog att det en gång existerat en superkontinent som han kallade Pangaea. Tyvärr hade han ingen trovärdig förklaring på hur kontinenterna skulle kunna röra på sig, så det hela uppfattades som en absurd idé. Det var inte förrän man på 1960-talet upptäckte oceanbottenspridningen som den gamla idén om att kontinenterna faktiskt rör på sig till slut fick sitt vetenskapliga genombrott och började studeras på allvar. Idag pratar man inte om kontinentaldrift utan om plattektonik, som alltså är en relativt ny vetenskap. Grundtanken i plattektonik är att jordens yta är uppdelad i ett antal plattor som både land och hav vilar på. Plattorna rör på sig, drivna av krafter i jordens inre, och kan både nybildas och brytas ner. Plattektoniken som vetenskap är ungefär jämngammal med gentekniken och den moderna molekylärbiologin, och har på bara ett par generationer helt förändrat hur vi ser på jorden och på livets historia.

Källor:

Sigloch & Mihalynuk (2013) Intra-oceanic subduction shaped the assembly of Cordilleran North America. Nature 496, s. 50

Saskia Goes (2013) Western North America’s jigsaw. Nature 496, s. 35. (kommentar till artikeln)

Alexandra Witze. How the West was built. Nature News, 3 April 2013. (kommentar till artikeln)