4.6 Jordens utvikling og platetektonikk

En urolig planet

Forestill deg at du kunne skjære jorden i to som et eple og se hva som er inni. Du ville oppdage at planeten vår ikke er solid hele veien gjennom, men bygget opp i lag som en løk, med en kjerne av glødende metall omgitt av sakte flytende fjell. Og helt ytterst, der vi bor, flyter en tynn skorpe av fast fjell på det varme underlaget, delt opp i store plater som beveger seg noen centimeter hvert år.

Det høres kanskje ufarlig ut, men disse bittesmå bevegelsene har enorm kraft over tid. De bygger fjellkjeder som Himalaya, åpner opp hav som Atlanterhavet, utløser jordskjelv som jevner byer med jorden, og skaper vulkaner som sender lava og aske mot himmelen. For fire hundre millioner år siden kolliderte to kontinenter og skapte fjellene du ser i Norge i dag. Og akkurat nå, mens du leser dette, beveger kontinentene seg videre.

Platetektonikk er en av vitenskapens viktigste teorier fordi den forklarer så utrolig mye: hvorfor jordskjelv rammer Japan men sjelden Norge, hvorfor det finnes vulkaner på Island men ikke i Sverige, og hvorfor fossiler av tropiske dyr kan finnes på Svalbard. La oss dykke ned i jordens indre og oppdage hva som driver denne urolige planeten.

Jordens lag og tektoniske plater

Jorden er bygget opp i fire hovedlag. Helt innerst finner vi den indre kjernen, en kule av solid metall, hovedsakelig jern og nikkel, med en temperatur på rundt 5000 til 6000 grader. Den er fast til tross for den ekstreme varmen fordi trykket er så enormt. Rundt denne ligger den ytre kjernen, som er flytende metall med en temperatur på 4000 til 5000 grader. Bevegelsen i dette flytende metallet skaper jordens magnetfelt, som beskytter oss mot farlig stråling fra rommet.

Over kjernen ligger kappen, et tykt lag av fast, men varmt fjell som oppfører seg plastisk over lang tid, omtrent som tyggegummi som er hard når du slår den, men som langsomt forandrer form under konstant press. Temperaturen i kappen varierer fra tusen til 3700 grader. Det er i kappen de sakte bevegelsene skjer som driver alt det dramatiske på overflaten.

Helt ytterst ligger skorpen, det tynne laget av fast fjell vi lever på. Havskorpen er bare 5 til 10 kilometer tykk og består av tung basalt. Kontinentalskorpen er 30 til 70 kilometer tykk og består av lettere granitt. Skorpen og den øverste delen av kappen kalles litosfæren, og den er delt opp i omtrent syv til åtte store plater og mange mindre. Disse platene flyter på et delvis smeltet lag under som kalles astenosfæren. Varme fra jordens kjerne skaper konveksjonsstrømmer i kappen, der varmt fjell stiger opp, avkjøles og synker ned igjen, akkurat som kokende vann i en kjele. Disse strømmene drar med seg platene over jordoverflaten, med en hastighet på 1 til 10 centimeter per år, omtrent like fort som neglene dine vokser.

Tre typer plategrenser

Det meste av geologisk drama skjer der plater møtes, ved plategrensene. Det finnes tre typer, og hver skaper sine egne fenomener.

Ved divergerende plategrenser beveger platene seg fra hverandre. Når de drar fra hverandre, oppstår en sprekk der magma stiger opp fra kappen, størkner og danner ny havbunn. Over tid bygger dette opp undersjøiske fjellrygger som kalles midthavsrygger. Midt-Atlanterhavsryggen er et berømt eksempel, og Island er faktisk toppen av denne ryggen som stikker over havoverflaten. Det er derfor Island har så mange aktive vulkaner, og øya vokser med omtrent 2 centimeter per år. Atlanterhavet blir også stadig bredere fordi den eurasiske og den nordamerikanske plata glir fra hverandre.

Ved konvergerende plategrenser beveger platene seg mot hverandre. Her kan to ting skje. Hvis en tung havskorpeplata møter en lettere kontinentalskorpeplata, dyttes havskorpen under i en prosess som kalles subduksjon. Havskorpen synker ned i kappen, smelter, og magmaen stiger opp og danner vulkaner. Andesfjellene langs Sør-Amerikas vestkyst ble dannet slik, og hele «Ring of Fire» rundt Stillehavet skyldes subduksjon. Hvis to kontinentalskorpeplater kolliderer, kan ingen dyttes under fordi begge er for lette. I stedet krølles fjellet opp og danner enorme fjellkjeder. Himalaya dannes akkurat nå fordi den indiske plata presser mot den eurasiske.

Ved transforme plategrenser glir platene langs hverandre sideveis. Enorme spenninger bygger seg opp over tid, og når platene plutselig slipper, utløses kraftige jordskjelv. San Andreas-forkastningen i California er det mest kjente eksempelet.

Jordskjelv, vulkaner og tsunamier

Jordskjelv oppstår når spenning som har bygget seg opp mellom tektoniske plater plutselig frigjøres. Platene setter seg fast mot hverandre, spenningen øker over år, tiår eller århundrer, og når fjellet til slutt gir etter, beveger det seg flere meter på sekunder. Energien forplanter seg som seismiske bølger gjennom jordskorpen, og det er disse bølgene vi kjenner som jordskjelv. Vi måler styrken med Richterskalaen, der hvert trinn er ti ganger sterkere enn det forrige. Et jordskjelv på 5 er merkbart med liten skade, 7 gir store ødeleggelser, og 9 eller mer er katastrofalt. Punktet på overflaten rett over der jordskjelvet starter kalles episenteret, og selve utgangspunktet inne i jordskorpen kalles hyposenteret.

Vulkaner er åpninger i jordskorpen der magma kommer opp fra jordens indre. De oppstår ved subduksjonssoner, der havskorpe smelter og magma stiger opp. De oppstår ved divergerende grenser, der magma fyller sprekken mellom plater som drar fra hverandre. Og de oppstår ved såkalte hot spots, der varme plumer stiger opp fra dypt i kappen og borer hull i platen over, som på Hawaii. Skjoldvulkaner som på Hawaii og Island er flate og har rolige utbrudd med tynnflytende lava. Stratovulkaner som Mount Fuji og Vesuvius er bratte og har eksplosive utbrudd som kan sende pyroklastiske strømmer, blandinger av het gass og aske, nedover fjellsidene med enorm fart.

Når store jordskjelv skjer under havet, kan de løfte havbunnen og forskyve enorme vannmasser. Resultatet er tsunamier, gigantiske bølger som beveger seg med 600 til 800 kilometer i timen over åpent hav. Ute på dypet er de knapt merkbare, men når de når grunt vann ved kysten, kan de vokse til 10 til 30 meter høye og skylle inn over land med katastrofal kraft.

Pangea, kontinentaldrift og Norges geologi

For 200 til 300 millioner år siden var alle kontinentene samlet i ett gigantisk superkontinent kalt Pangea, som betyr «hele jorden». Det var omgitt av ett enormt hav kalt Panthalassa. Så begynte Pangea å splitte opp. Atlanterhavet åpnet seg mellom Europa og Amerika, India drev nordover og kolliderte med Asia, og kontinentene seilte sakte mot sine nåværende posisjoner.

Bevisene for Pangea er overbevisende. Sør-Amerikas østkyst passer med Afrikas vestkyst som biter i et puslespill. Identiske fossiler av ferskvannsdyret Mesosaurus er funnet i både Sør-Amerika og Afrika, et dyr som umulig kunne ha svømt over et hav. Gamle fjellkjeder i Europa matcher med fjellkjeder i Nord-Amerika, og havbunnen er yngst ved midthavsryggene og blir eldre jo lenger unna man kommer, noe som beviser at ny havbunn dannes kontinuerlig.

Norges egen historie er like dramatisk. For omtrent 400 millioner år siden kolliderte kontinentet Baltika, som er dagens Skandinavia, med Laurentia, som er dagens Nord-Amerika og Grønland. Sammenstøtet skapte den kaledonske fjellkjeden, som opprinnelig var like høy som Himalaya. Men 400 millioner år med erosjon fra vind, vann og is har slitt den ned til fjellene vi ser i dag. Det vi vandrer på er egentlig røttene av en enorm fjellkjede. I løpet av de siste 2,6 millioner årene ble Norge gjentatte ganger dekket av is opptil 3 kilometer tykk, som gravde ut fjordene og dalene som gjør landskapet vårt så karakteristisk. Da isen smeltet for 10 000 år siden, begynte landet å heve seg, en prosess som fortsatt pågår med opptil 1 centimeter per år.

Oppsummering

I dette kapittelet har vi reist inn i jordens indre og oppdaget hva som driver den urolige overflaten vår. Jorden er bygget opp i lag: den indre kjernen av solid metall, den ytre kjernen av flytende metall som skaper magnetfeltet, kappen av plastisk fjell der konveksjonsstrømmene driver platebevegelsene, og den tynne skorpen vi lever på.

Vi har lært at jordens litosfære er delt i store plater som beveger seg 1 til 10 centimeter per år på den plastiske astenosfæren under. Ved divergerende grenser drar platene fra hverandre og ny havbunn dannes, som på Island. Ved konvergerende grenser kolliderer platene, enten gjennom subduksjon som skaper vulkaner og havgraver, eller gjennom kollisjon som bygger fjellkjeder som Himalaya. Ved transforme grenser glir platene langs hverandre og utløser kraftige jordskjelv.

Vi har forstått jordskjelv som plutselig frigjøring av oppbygd spenning, vulkaner som åpninger der magma når overflaten, og tsunamier som gigantiske bølger utløst av jordskjelv under havet.

Vi har sett bevisene for Pangea, superkontinentet der alle landmasser var samlet for 200 til 300 millioner år siden, og vi har lært om Norges geologi: den kaledonske fjellkjeden dannet ved kollisjon for 400 millioner år siden, istidene som gravde ut fjorder og daler, og den pågående landhevingen etter at isen smeltet.