2.4 Jordskjelv og tsunamier

Når bakken rister

Tenk deg at gulvet plutselig begynner å bevege seg under deg, og at hele bygningen rister. For mennesker langs aktive plategrenser er dette en del av livet. Jordskjelv er plutselige rystelser i jordskorpen som skyldes brå bevegelse langs forkastninger – bruddflater i fjellet.

Hvert år registreres det over 500 000 jordskjelv på jorden, men bare rundt 100 000 er store nok til å kjennes, og under 100 forårsaker skade. Likevel er jordskjelv noen av de mest ødeleggende naturkatastrofene vi kjenner. De kan utløse tsunamier, jordskred og branner, og ramme byer med katastrofale følger. Men hvorfor oppstår de, og hvordan kan en rystelse på havbunnen sende dødelige bølger inn over en kyst tusenvis av kilometer unna?

Hvorfor jorden skjelver – og hvordan vi måler det

Jordskjelv skyldes at de tektoniske platene beveger seg og skaper spenninger i bergartene. Når spenningen blir for stor, brekker bergartene plutselig langs en forkastning – en bruddflate der bergartene har beveget seg i forhold til hverandre – og energien frigjøres som seismiske bølger. Forkastninger kan være aktive, altså i bevegelse, eller inaktive. To begreper er sentrale: hyposenteret (også kalt fokus) er punktet inne i jorden der bruddet starter, mens episenteret er punktet på jordoverflaten rett over hyposenteret. Det er nær episenteret rystelsene er sterkest.

Hvor oppstår de fleste jordskjelvene? Som regel langs plategrenser. Konvergerende grenser med subduksjonssoner gir de dypeste og kraftigste jordskjelvene, som i Chile, Japan og Indonesia. Transforme grenser gir grunne, men kraftige skjelv, som ved San Andreas-forkastningen. Divergerende grenser gir vanligvis svakere skjelv, som på Island. Og noen ganger oppstår sjeldne intraplateskjelv inne i en plate, ofte langs gamle svakhetssoner.

Hvor sterkt er et jordskjelv? Styrken måles med magnitudeskalaen, opprinnelig utviklet av Charles Richter i 1935. I dag brukes momentmagnitude (Mw), som er mer nøyaktig for store skjelv. Det avgjørende er at skalaen er logaritmisk: hvert trinn opp betyr rundt 32 ganger mer frigjort energi. Et skjelv på magnitude 7 frigjør altså rundt 1 000 ganger mer energi enn ett på magnitude 5, fordi 32 ganger 32 blir omtrent 1 000. Skalaen går fra mikroskjelv under 2,0 som ikke kjennes, via moderate skjelv på 5,0–5,9 som skader bygninger, til enorme skjelv på 8,0 og over som gir katastrofal ødeleggelse. Mens magnituden måler energien, måler intensiteten, ofte uttrykt med Mercalli-skalaen, de faktiske virkningene på overflaten – og intensiteten avhenger av avstand fra episenteret, grunnforhold og bygningskvalitet.

Tsunamier og jordskjelv i Norge

Noen av de mest ødeleggende følgene av et jordskjelv kommer ikke fra rystelsen selv, men fra havet. En tsunami er en serie ekstremt lange bølger, vanligvis utløst av et kraftig undersjøisk jordskjelv. Ordet kommer fra japansk og betyr «havnebølge». Hvordan oppstår den? Et jordskjelv langs en subduksjonssone fører til plutselig vertikal forflytning av havbunnen. Vannet over forskyves og danner bølger som beveger seg utover i alle retninger. På dypt hav er bølgene lave, under én meter, men ekstremt raske – opptil 800 kilometer i timen. Når de når grunt vann nær kysten, bremses de, og bølgehøyden øker dramatisk, opptil 30 meter eller mer. Det finnes et internasjonalt tsunamivarslingssystem i Stillehavet som overvåker jordskjelv og kan sende varsler i løpet av minutter, men utfordringen er at kystområder nær episenteret kan ha svært kort varslingstid.

Norge er ikke trygt for tsunamier heller, men her kommer de fra en annen kilde: store fjellras. Tafjord-ulykken i 1934 og Loen-raset i 1936 viste at fjordbølger fra store ras kan gi lokale tsunamier med ødeleggende kraft. Et dramatisk eksempel på hva et jordskjelv kan utløse, er Tohoku-jordskjelvet utenfor Japan 11. mars 2011, som med magnitude 9,1 var ett av de sterkeste noensinne registrert. Hyposenteret lå 70 kilometer utenfor kysten på 30 kilometers dyp, der Stillehavsplaten subduserer under den nordamerikanske platen. Havbunnen ble forskjøvet opptil 5 meter vertikalt, og bølger på opptil 40 meter raste inn over kysten. Tsunamien oversvømte kjøleanleggene ved Fukushima-atomkraftverket og utløste en kjernekraftulykke. Resultatet var rundt 18 500 omkomne, over 450 000 hjemløse, enorme materielle skader og langvarige følger. Kombinasjonen av et ekstremt kraftig skjelv, nærhet til en tett befolket kyst og kort varslingstid gjorde katastrofen enorm – i tillegg var bølgebryterne dimensjonert for mindre tsunamier.

Men hva med Norge, som ikke ligger ved en aktiv plategrense? Vi opplever likevel jevnlig små jordskjelv, typisk 2 000–3 000 per år, de fleste for svake til å kjennes. Den seismiske aktiviteten skyldes flere ting. Postglasial landheving betyr at landet fortsatt hever seg etter at isen smeltet for rundt 10 000 år siden, og spenninger frigjøres. Norskekysten er en passiv kontinentalmargin med gamle forkastninger som kan reaktiveres. Det største historiske skjelvet rammet Oslofjord-området i 1904 med magnitude 5,4 og skadet bygninger i Oslo. Selv om skjelvene her vanligvis er små, må vi ta faren på alvor, spesielt for kritisk infrastruktur.

Oppsummering

Jordskjelv skyldes plutselig bevegelse langs forkastninger når spenningen i bergartene blir for stor. Hyposenteret er bruddets startpunkt inne i jorden, mens episenteret ligger på overflaten rett over. Styrken måles med momentmagnitudeskalaen (Mw), som er logaritmisk: ett trinn opp betyr rundt 32 ganger mer energi, så magnitude 7 frigjør rundt 1 000 ganger mer enn magnitude 5. De kraftigste skjelvene oppstår ved konvergerende subduksjonssoner. Tsunamier utløses av undersjøiske jordskjelv som forskyver havbunnen vertikalt; bølgene er lave og raske på dypt hav, men vokser dramatisk ved kysten. Tohoku-katastrofen i Japan 2011 (Mw 9,1) viste hvor ødeleggende dette kan bli. Norge opplever 2 000–3 000 små skjelv i året, hovedsakelig på grunn av postglasial landheving og gamle forkastninger, og store fjellras kan gi lokale tsunamier slik som i Tafjord 1934.