16 Jordskælv og vulkaner i dansk perspektiv Sandsynligheden for, at Danmark bliver ramt af et stort jordskælv er lille men den er der. Også vulkaner kan udgøre en risiko for danskerne, selvom der ikke fi ndes vulkaner på dansk område. Af Søren Gregersen og Paul Martin Holm Den16. december 2008 skete der et jordskælv, større end sædvanlig, i Skåne. Det var så nær Danmark, at antallet af rapporter fra folk, der mærkede det her, slog alle tidligere rekorder. Seismologerne modtog over 4000 indberetninger. Selvom denne begivenhed synes ubetydelig i forhold til, hvad man oplever andre steder i verden, minder det os om, at Jorden er urolig. Vi konstaterer det i jordskælvs- og vulkanforskningen, og de senere år er det med moderne geodætiske studier blevet muligt at konstatere bevægelser med nøjagtigheder på helt ned til millimeter pr år. I anledning af, at FN har erklæret årene 2007-2009 som Planeten Jordens År er det værd at overveje, hvordan Jordens uro, der manifesterer sig som jordskælv og vulkanudbrud, påvirker Danmark. Foto fra byen Beichuan. Jordskælvet i Sichuan maj 2008 ramte det vestlige Kina klokken 14:28:04 lokal tid (06:28:04 GMT) den 12. maj 2008 med epicenter i Wenchuan amtet.[1] Jordskælvet havde en momentmagnitude på 7,8 ifølge målinger fra «State Seismological Bureau of China» og 7,9 ifølge United States Geological Survey. Langt fra Danmark Det vil være indlysende for læserne, at de aktive jordskælvszoner alle ligger langt fra Danmark (se boks). Især Stillehavets rand er ramt af jordskælv. Nærmeste aktive zoner ved Danmark er i Island og i Sydeuropa. I de lande, hvor jordskælvsaktiviteten er stor, er der både videnskabelig og ingeniørmæssig meget stor regional indsats. Danske forskere bidrager til dette arbejde gennem vores globale samarbejde om dækning af hele jordens overflade med et net af seismografer, hvorfra observationer on-line og 365 dage om året rapporteres Foto: Wikimedia Commons.
17 til internationale centre. Jordskælvsaktiviteten i Danmark og i Grønland overvåges nøje med et net af seismografer, både for vores egen skyld og som en del af global overvågning. At vi i Danmark er så heldige ikke at have den store aktivitet udelukker ikke, at der i i fremtiden kan ske ødelæggende jordskælv i Danmark. Der er en række forhold, det er værd at være opmærksom på, når man vurderer sandsynligheden for, at et stort jordskælv vil ramme Danmark. For det første er der fundet tegn på store jordskælv i Skandinavien lige efter Istiden, for 9.000 år siden. Geologisk set er dette for nylig. For det andet findes der flere typer af jordskælv, og Danmark og Grønland har dem alle. Tilsammen tyder disse på en sammenpresning, der hænger sammen med de globale pladebevægelser, hvorved kontinenterne bevæger sig i forhold til hinanden. For det tredje hjælper geologisk kortlægning kun delvis med at finde aktive forkastninger, hvor jordskælvene kan ske. Seismologi og geologi skal supplere hinanden, som det ses i Skagerrak, hvor jordskælvene ikke ligger i en geologisk kendt forkastningszone. 68 N 64 N 60 N 56 N M=5.0 M=4.0 M=3.0 M=2.0 Forkastninger (alder 9000 år) Hævning (mm/år) 200 km 0 Norge Danmark Tyskland 9 Sverige Jordskælvsaktiviteten i Skandinavien i en periode, 1970-2004. Det meste af Skandinavien oplever hævning af terrænet i forhold til havoverfl aden siden Istiden. Danmark vipper, nordøst går op, sydvest går ned. De lukkede kurver markeret med tal viser det område, hvor hævningen for øjeblikket er større end 8, 10 og 12 mm/år. De tykke og korte linier i Nordskandinavien viser jordskælv for ca. 9.000 år siden, lige efter Istiden. 18 12 10 8 Polen Rusland 27 Finland Litauen Estland Rusland Letland Pladebevægelser er årsag til jordskælvene Jordskælv er udløsning af spændinger i grænseområderne mellem de store plader, som jordens ydre skal er brudt op i. Da vi i Danmark er langt fra pladegrænser, har vi ikke de ødelæggende jordskælv den ene gang efter den anden. Men bevægelserne opbygger spændinger inde på pladerne, der kan give sig udslag i jordskælv langt fra pladegrænserne som man f.eks. så det midt i Australien i 1988. Spændinger i jordskorpen kan også opstå af andre grunde end ved pladebevægelser. Således har den tre kilometer tykke iskappe over Skandinavien under sidste istid betydet opbygningen af spændinger, der er blevet udløst ved bortsmeltningen. Et meget relevant spørgsmål Jordskælvszoner, pladetektonik og kontinentaldrift Der registreres verden over omkring 1 million jordskælv om året, hvoraf kun 4-5.000 er store nok, til at de bemærkes. Resten registreres kun på seismografer. Den ydre skal af jorden består af en halv snes plader af tykkelse 50-250 km (lithosfæren), der bevæger sig i forhold til hinanden som isfl ager. Hastighederne er op til 15 centimeter pr år. Derfor fordeler jordskælv sig ikke jævnt over jorden, men grupperer sig i bestemte zoner (se fi gur). Det er ved kontinentrandene, hvor de kontinentale plader støder op imod oceanbundspladerne, og langs de midtoceaniske rygge, hvor ny havbundsskorpe dannes. Pladerne bevæger sig fra hinanden i midten af oceanerne og i Island, imod hinanden omkring Stillehavet og i Sydeuropa, og sideværts på steder som Californien og Tyrkiet. Disse bevægelser giver spændinger i lithosfæren. Jordskælvene opstår, når disse spændinger pludselig udløses. Spændingerne i lithosfæren deformerer bjergarterne, og når spændingen er blevet tilstrækkelig stor, sker bruddet nærmest som en elastik, som springer. Spændingen kan udløses ved et pludseligt og voldsomt brud, men den kan også udløses gradvist over forholdsvis lang tid. Det er selvfølgelig de store og meget pludselige energiudløsninger, som forårsager de kraftigste jordskælv.
18 75 N 60 N Placeringen af seismografstationen i det øde terræn i Søndre Strømfjord (Kangerlussuaq) i Grønland. 60 W 45 W Grønland Kortet viser jordskælvsaktiviteten i og omkring Grønland siden 1940. Det fremgår tydeligt, at der ikke er registreret jordskælv inde midt på Grønland, mens der er tydelige zoner af aktivitet langs nogle af kysterne. Det samme billede er konstateret på Antarktis her er der heller ikke jordskælv inde midt under den store iskappe (på nær en enkelt undtagelse, der bekræfter reglen). Observationerne i disse isdækkede områder hjælper med at forklare de store jordskælv i Skandinavien lige efter Istiden. Så længe Istidens iskappe lå over hele Skandinavien, senere det nordlige Skandinavien, var der ingen jordskælv. De små deformationer, som måske kunne have givet mindre jordskælv blev opsparet under Istiden, og så kom der ligefrem store jordskælv ved Istidens slutning. 30 W M=5.0 M=4.0 M=3.0 M=2.0 400 km er derfor, om spændingerne i Skandinavien hænger sammen med istidens afslutning, eller om det er pladebevægelserne, der giver effekten. Svaret på det spørgsmål kræver, at man ved hjælp af seismologisk forskning kan få et indtryk af spændingerne inde i pladerne et emne, som geologer verden over diskuterer flittigt. De danske erfaringer indgår i denne diskussion, og her er vores konklusion, at spændingsforholdene i Skandinavien har ændret sig drastisk i de seneste 9.000 år. I vores tolkning betyder det, at udløsninger af spændinger i jorden efter isens bortsmeltning var den dominerende årsag til jordskælv umiddelbart efter istiden, mens det i dag er pladebevægelserne, der er årsag til aktiviteten. Jordskælv i Skandinavien før og nu Ser man på jordskælvsaktiviteten i Skandinavien i nutiden, så er den samlet omkring den nors ke kyst og ligeså ved den svenske kyst ved den Botniske Bugt (se figuren på forrige side). Aktiviteten i Danmark kan tydes sådan, at vi her oplever den sydlige afgrænsning af aktiviteten i Norge og i Sverige. Aktiviteten i Nordtyskland, i Polen og i de baltiske lande er endnu mindre end i Danmark. Det er en solid fysisk observation, selvom man kan argumentere, at der er færre seismografer i disse egne, så følsomheden overfor små jordskælv er nedsat. Om tiden lige efter istiden har vi også nogle oplysninger. De stammer fra det nordlige Norge, Sverige og Finland. Det drejer sig om meget store forkastninger, der er dannet ved istidens slutning for ca. 9.000 år siden. Vi tyder disse som tegn på meget store jordskælv dengang. Dateringen stammer fra forstyrrelser af lag på bunden af søer i nærheden, hvor man kan tælle sig frem til alderen af lagene. Samtidig finder man fjeldskred ved disse store forkastninger, hvoraf nogle har en forskydning så stor som 10 meter. Det er overbevisende, at alle disse fænomener hænger sammen og viser, at isens forsvinden udløste jordskælv i Nordskandinavien. Et skift i spændingsforholdene Da isen smeltede bort fra det nordlige Skandinavien efter sidste istid, begyndte dette landområde at hæve sig, da det ikke længere var tynget af de enorme ismasser. Geodætiske målinger viser, at denne bevægelse stadig foregår med en hævning af terrænet i forhold til havniveau på mere end 8 mm pr år. Når denne zone indtegnes sammen med den nuværende jordskælvsaktivitet ser man ingen sammenhæng. Vi tyder det sådan, at den dominerende årsag til jordskælvene ikke er denne hævning, der skyldes isens forsvinden ved istidens slutning. Når det tillige i studier af de nuværende spændinger i jordskorpen ser ud til at disse generelt på hele Jorden har indrettet sig parallelt med pladebevægelserne i området, har vi konkluderet, at spændingsforholdene har ændret sig drastisk i de seneste 9.000 år. En global undersøgelse, hvor også danske data indgik, har vist, at mange af de små jordskælv i Skandinavien, af flere forskellige typer, udløses af en sammenpresning i retningen fra nordvest til sydøst. Det kan tydes sådan, at den dominerende årsag til de nutidige jordskælv i Skandinavien er pladens sammenpresning mellem en pladegrænse i Atlanterhavet, omkring Island, og en anden pladegrænse i Alperne og Karpaterne ned mod den afrikanske plade. Det uventede kan ske At spændingsfeltet har ændret sig væsentligt siden sidste istid betyder altså, at vi ikke kan bruge de store jordskælv umiddelbart efter sidste istid som indikation på, at sådanne jordskælv kan ske også i dag. I stedet må man vurdere sandsynligheden for, at store jordskælv kan opstå på grund af pladebevægelserne. Bedømmelsen af jordskælvsrisikoen for Danmark bliver derfor den samme som for andre områ-
19 der med små jordskælv nu til dags, som for eksempel Canada, Indien og Australien. Om disse mange områder har vi den generelle erfaring, at der cirka en gang hvert tiår sker et helt uventet, ødelæggende jordskælv et eller andet sted på jorden. Det er sket i Afrika, Australien, Kina, Europa, Indien og Nordamerika. Et par veldokumenterede eksempler er Tennant Creek midt i Australien i 1988 med Richtertal ca. 6,5 og Latur i det vestlige Indien i 1993 også med Richtertal op imod 6,5. Som i så mange naturvidenskabelige spørgsmål er alt ikke afklaret. Der er forskellige tydninger af flere af disse konklusioner. Denne artikel giver vores udlægning, som har en udbredt opbakning, men diskussionerne fortsætter ivrigt. Foto: Tom Pfeiffer, www.decadevolcano.net og www.volcanodiscovery.com Ingen vulkaner i Danmark I modsætning til jordskælv, findes der ikke vulkaner i Danmark. Der er heller ikke i historisk tid registreret tegn på vulkansk aktivitet her i landet, hverken i form af vulkanisme eller strømninger af magma (smeltet sten) i undergrunden. Imidlertid fortæller de geologiske lag i Danmark om både udbredt og voldsomt ødelæggende vulkanisme i tidligere tider. Vi skal heller ikke rejse længere end til Skåne for at finde bevarede, men gamle, vulkaner. Og i Tyskland findes store områder med overvældende evidens for ganske ung vulkanisme, så ung, at nogle af vulkanerne anses for at være aktive om end de nu er hvilende. Som med jordskælv er vulkanudbrud ofte knyttet til pladegrænserne, især hvor de glider fra hinanden eller glider ind over hinanden, som det kendes fra talløse vulkaner på havbunden langs Den Midtatlantiske Ryg eller vulkanerne i Andesbjergene i Sydamerika. For tiden har vi ikke et sådant tektonisk miljø i Danmark. En anden udbredt type vulkanisme finder sted inde på pladerne. Det er de såkaldte hotspots, eksempelvis Hawaii. Der er heller ikke et Dansk vulkanhistorie Vulkanisme i et område forekommer sjældent uden varsel, og vulkanisme er altovervejende knyttet til bestemte tektoniske områder på Jorden, som er velkendte. Nogle typer af udbrud er eksplosive (pliniske), mens andre er mere fredsommelige, hvor lava blot strømmer ud (som man kender det fra Hawaii). Går man tilbage i Jordens historie, er der dog tegn på vulkanudbrud i et omfang, der får de nylige historiske beretninger til at blegne. De værste vulkanudbrud har haft så store virkninger, at det meste liv på Jorden uddøde; i et tilfælde mener man, at 95 % af alle arter uddøde på grænsen mellem de geologiske perioder Perm og Trias. Eksempler på vulkanudbrud, der har haft konsekvenser for det danske område i historisk og geologisk tid er: Pinatubo 1991 Eksplosivt ( plinisk ) vulkanudbrud på Philippinerne. Udbruddet medførte et globalt temperaturfald på 0,5 o C, og gav ekstra røde solnedgange pga. partikler og aerosoler i atmosfæren. Udbruddet var forudsagt, idet små jordskælv blev registreret i månederne forud. Laki 1783-84 Langvarigt udbrud på Island af den relativt fredsommelige hawaiianske type. Men det var med høj intensitet med kmhøje lavafontæner, og med store mængder aske og giftige gasser. Udbruddet medførte sygdom og hungersnød i hele Island, og en kold sommer med fejlslagen høst i Europa. Laacher See, Eifel, for 12.000 år siden Eksplosivt udbrud i Sydtyskland, hvor glødende laviner afl ejredes i tykke lag. Aske blev spredt vidt omkring. Atlanterhavets åbning for 55 millioner år siden Her adskiltes Nordamerika med Grønland ved et pladetektonisk opbrud fra Europa. I den tidlige islandske vulkanisme skete der eksplosiv reaktion mellem magma og havvand. Dette medførte afl ejring af enorme askelag i Nordvesteuropa 1000 km fra vulkanerne. Begivenheden har i Danmark sat sig spor i form af ca. 200 askelag i det hvide moler på Mors, Fur og i Thy med en asketykkelse på i alt godt 3 meter, som er afl ejret i løbet af nogle hundredetusinde år. De Skånske Vulkaner for 100 millioner år siden Gentagen vulkanisme i Det skandinaviske kontinents randzone ned gennem Skåne ved opbruddet af superkontinentet Pangea for 300 millioner år siden og igen for ca. 100 millioner år siden. Vulkaner kan således i dag besøges ganske tæt ved Danmark.
20 Om forfatterne: Foto: NASA Det pliniske udbrud af Mount Pinatubo, 1991. Det sønderdelte magma stiger op som en askesky i kraft af op - driften i den opvarmede luft. Ved pliniske udbrud stiger skyen op i stratosfæren og spredes over hele Jorden. Søren Gregersen er statsseismologi De Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland samt adjungeret professor ved Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet. Tlf.: 3814 2450 E-mail: sg@geus.dk Foto: Paul Martin Holm. hotspot under Danmark. Vulkansk set lever vi således meget fredeligt. Kan der finde vulkanudbrud sted i Danmark? Der er dog tre geologiske forhold i Danmark, der giver anledning til bemærkninger. For det første ligger landet hen over den vigtige pladegrænse for det Baltiske Skjold. Denne grænse har været aktiveret adskillige gange i den geologiske udvikling, hvilket har ført til vulkanudbrud lige på den anden side af Øresund i Skåne. For det andet viser den danske geologi tydeligt tidligere gentagen magmatisk aktivitet. Der er påvist enorme mængder størknet magma i skorpen i Jylland nogle kilometer under overfladen, og der er ved boringer påvist lava blandt gamle lag. Og for det tredje kan vulkanudbrud uden for landets grænser have katastrofal betydning for Danmark. Den geologiske evidens er omfattende: flere hundrede lag af vulkansk aske er aflejret i Danmark i, geologisk set, ikke så fjerne tider. Disse askelag er resultatet af store eksplosive vulkanudbrud i Tyskland og ved Nordatlanten; i Tyskland er det seneste så nyt som for 12.000 år siden. Tegning efter Walker. Klassifi kation af vulkanudbrud efter eksplosivitet og højden af den opstigende askesky. Hanklit på Mors. Lagene af skiftevis moler og aske er foldede af isen under sidste istid. De op til 19 cm tykke 200 askelag i Danmark stammer fra den lange række af fjerne pliniske udbrud ved Atlanterhavets dannelse for 55 millioner år siden. Askelagene ses som mørke lag i de hvide klinter af moler på Mors, Fur og Thy. Risici ved vulkanudbrud I Danmark er vi ikke i en højrisikozone med hensyn til udbrud i Island eller Eifel i Tyskland. Imidlertid kan udbrud der godt få konsekvenser i Danmark. Ved eksplosive udbrud kan en søjle af aske og gasarter stige op i de øvre dele af atmosfæren og blive ført med vinden til Danmark, hvor aske og medfølgende aerosoler kan falde ned. Asken kan dække jordoverfladen og dermed være til gene for såvel trafik som landbrug. Allerede i atmosfæren vil asken være til stor gene og direkte fare for lufttrafikken, da den beskadiger flymotorerne. Ved vulkanudbrud ledes lufttrafikken rutinemæssigt uden om askeskyer. En anden fare fra asken stammer fra aerosolerne og giftige gasser, såsom forbindelser af chlor, fluor og svovl, der kan forgifte drikkevandet og afgrøderne til fare for husdyr og mennesker. Askepartiklerne og aerosolerne nedsætter solens indstråling på Jorden og fører dermed til et temperaturfald, der kan være globalt. Det er udbruddets omfang og type foruden de atmosfæriske forhold, der er afgørende for virkningerne på samfund og miljø. Selv meget fjerne vulkanudbrud kan potentielt have effekt i Danmark. En risiko til at leve med Alt tyder på, at vi i Danmark fortsat kan leve ubekymrede videre i forhold til risikoen for at blive ramt af et stort jordskælv eller vulkanudbrud. Skulle en vulkan begynde at rumle i vores nærhed, kan vi trøste os med, at vulkanudbrud kan forudsiges tilstrækkelig nøjagtigt til, at man vil kunne evakuere om nødvendigt. Hvad angår jordskælvsvarsling, stiller sagen sig anderledes. Fysisk mener vi at kunne overskue, at der må være ændringer i jorden i kortere eller længere tid inden et jordskælv. Mange forskellige metoder har været forsøgt herunder målinger af vægtfylder, seismiske hastigheder, elektriske og magnetiske egenskaber, vandindhold, udstrømning af visse luftarter, samt observation af dyrs aparte opførsel. Selvom nogle måleserier kan se lovende ud, er det endnu ikke lykkedes at finde en metode, som kan bruges til samfundsmæssig evakuering. Så skulle et stort jordskælv ramme Danmark må vi nok indstille os på, at det vil være ja, helt uventet! Paul Martin Holm er lektor, Inst. for Geologi og Geografi, Københavns Universitet. Tlf.: 3532 2426 E-mail: paulmh@geo.ku.dk Yderligere læsning: Sørensen, H. 2007. 2008 Planeten Jordens Internationale År. Naturens Verden, no.2 årgang 90. Holm, P. M., Larsen, L. M. m.fl. 2007 Vulkaner. Geoviden 4, 2007, GEUS. Gregersen, S. Kan jordskælv forudsiges? Aktuel Naturvidenskab nr. 4-2000.