Hvenær kemur stóri eftirskjálftinn?

Jarðskjálftafræðingar álíta að eftirskjálfti sé yfirleitt um einni stærðargráðu minni en stóri skjálftinn.  Samkvæmt því ætti eftirskjálftinn í Japan að vera allt að 7,9 og gæti komið hvenær sem er á árinu.  Það hafa þegar komið margir litlir skjálftar í kjölfar þess stóra, og 35 þeirra eru 5,0 eða stærri, og fjórtán þeirra stærri en 6,0.   Kortið sem fylgir til hliðar sýnir dreifingu eftirskjálfta, sem eru flestir undir hafinu austan við Japan.  Þetta er ótrúlegur fjöldi skjálfta á tveimur dögum, eins og sjá má. Upptök stóra skjálftans eru sýnd með stórum rauðum hring. Stóri skjálftinn í Síle árið 2010 var 8,8, og stóri eftirskjálftinn kom tæpu ári síðar nú síðastliðinn febrúar, en hann var 6,6.  Stór eftirskjálfti í Japan gæti myndað aðra flóðbylgju.  Eftirfarandi vefslóð gefur upplýsingar um eftirskjálfta um leið og þeir gerast.  http://mapserver.gis.ttu.edu/japanquake/

 

 

Koma stórir skjálftar í hrinum?

Það er oft sem ég er spurður álits á því, hvort eldgos og jarðskjálftar komi í hrinum. Eru ekki miklu fleiri stórir skjálftar nú á jörðu en oftast áður? Ég hef hingað til svarað því neitandi, einfaldlega vegna þess, að það er ekkert í kenningum og hugmyndum okkar um skorpuhreyfingar og innri krafta jarðarinnar, sem gætu skýrt slíkar hrinur. Í staðinn fyrir að deila um hugsanlegar hrinur, þá vill ég að lesandinn skeri úr sjálf. Hér til hliðar er mynd sem sýnir alla stóra skjálfta (stærri en stærðargráðan 8) á jörðu frá því um 1900,  eða síðan mælingar hófust.  Dæmið þið nú sjálf.  Var eitthvað sérstakt að gerast í kringum 1960 til 1970, og svo aftur nú 2004 til 2011?  Þetta eru spennandi (og hættulegir) tímar sem við lifum á.

Fjórir flekar á hreyfingu

Ég hef áður minnst á, að orsök jarðskjálftans mikla í Japan er sig Kyrrahafsflekans undir Japan.  En ég varaði mig á að geta ekki hvaða fleka hann sígur undir.  Það eru hvorki meira né minna en fjórir flekar á svæðinu umhverfis og undir Japan, svo málið er flókið.  Myndin til hliðar sýnir flekamótin, milli Kyrrahafsflekans að austan, Asíuflekans (Eurasian plate) fyrir vestan, Filipseyjaflekans í suðri og svo er flís af Norður Ameríkuflekanum í norðri. Flekarnir rekast á, skríða undir hvorn annan og þvælast fyrir hovr öðrum eins og ísjakar á stóru fljóti í leysingum. En það var einmitt sig Kyrrahafsflekans undir Norður Ameríkuflekann, sem orsakaði jarðskjálftann.  Vel á minnst: þeir sem búa á vestur hluta Íslands eru einnig á Norður Ameríkuflekanum.  Litli púnkturinn á myndinni merkir upptök skjálftans. Stóri hringurinn súynir spennusvið í jarðskorpunni, tengt skjálftanum. Það sýnir sig niður til aust-norðausturs.Eins og að ofan getur, þá er meðalhraði Kyrrahafsflekans 8 til 9 sm á ári.  Það er mikilvægt að taka það fram, að þetta er aðeins meðalhraðinn, mældur yfir þúsundir ára. Hins vegar getur flekinn staðið í stað lengi, en tkið svo stóran kipp.  Óstaðfestar fréttir herma, að Japan hafi færst til um 2,4 metra, og að möndull jarðar hafi einnig færst til um 25 sentimetra í jölfar skjálftans.

Stærstu skjálftar aldarinnar

Skjálftinn í Japan var stór.  Hann er sennilega fimmti stærsti skjálfti sem orðið hefur á jörðu síðastliðin eitt hundrað ár.  Línuritið til hliðar (úr the Economist) sýnir stærstu skjálftana.  Það er athyglisvert að þeir eru nær allir í sigbeltum, þar sem einn fleki sígur niður undir annan, og flestir í þeirri miklu keðju af sigbeltum sem myndar hring umhverfis Kyrrahafið. Takið eftir, að mælikvarðinn eða skalinn er í log einingum.  Til allrar hamingju er jarðskorpan undir Íslandi svo sprungin, þunn, veik og brotin, að hún getur ekki valdið svo stórum jarðskjálftum.

Sigbelti í gangi

Hér fyrir ofan er myndskeið, sem sýnir hreyfingu á sigbelti, eins og því sem liggur undir Japan. Hér er það Kyrrahafsflekinn sem sígur undir Japan, á um 8 til 9 sm hraða á ári. Smellið a hvítu örina til að spila.  Myndskeiðið var unnið af jarðeðlisfræðingnum Tanyu Atwater í Kalíforníuháskóla.   Það sýnir aðeins grynnri hluta sigbeltisins, niður á ca. 100 km dýpi.  Ein afleiðing af hreyfingu flekans er myndun á kviku, sem er sýnd hér rauðglóandi. Kvikan myndast vegna þess, að sigið á flekanum færir vatn niður í möttul og við það lækkar bræðslumark möttulsefnis og kvikan verður til. Hún er eðlisléttari en flekinn umhverfis, og af þeim sökum rís kvikan upp í jarðskorpuna og gýs á yfirborði.  Jarðskjálftar myndast við núning milli flekanna.

Orsök skjálftans undir Japan

Föstudaginn 11. marz 2011 skall á mikill jarðskjálfti af stærðargráðunni 8,9  undan norðaustur strönd Japans, með upptök á 24 km dýpi í jarðskorpunni, og 4 metra há flóðbylgja fylgdi í kjölfar hans.  Þessar miklu hamfarir er afleiðing af stöðugum flekahreyfingum á þessu svæði, þar sem Kyrrahafsflekinn sígur niður undir Japan.  Á þessum flekamótum skríður Kyrrahafsflekinn áfram á um 8 til 9 sm hraða á ári, og sígur niður undir Japan, með um 30 gráðu halla frá láréttu.  Sigbelti eru stórkostlegasti vígvöllur jarðskorpuhreyfinga á jörðu.  Hér leysist úr læðingi um 85% af allri jarskjálftaorku á jörðinni, og hér verða stærstu eldgosin.  Þetta gerist þegar um 100 km þykkur fleki sígur niður í möttul jarðar.  Flekinn er gerður úr eldri jarðskorpu, um eitt hundrað og þrjátíu milljón ára gamall hér á Kyrrahafsflekanum hjá Japan, og flekinn er því kaldur, þungur og vill síga niður í heitari og eðlisléttari möttulinn undir.  Þetta er sýnt á myndinni fyrir ofan, sem er þverskurður frá austri (hægri) til vesturs (vinstra megin).  Þetta þversnið nær um 340 km niður í jörðu.  Tölurnar og litir sýna hita í flekanum, en neðra borð hans er vel yfir 1200^oC.  Á mörkum flekana myndast kvika, sem rís og gýs á yfirborði í eldfjöllum Japans.   Neðri myndin sýnir þverskurð af sigbeltinu undir Japan, en hér er það sýnt langt niður í jörðu, eða allt að mörkum kjarna og möttuls (CMB) í um 2700 km dýpi.  Flekinn er blálitaði flekkurinn, sem sígur niður í möttul.  Slikar sneiðmyndir af jörðu eru nú fáanlegar, og eru þær að gjörbylta þekkingu okkar á innri gerð plánetunnar okkar.  Það mikilvægasta við sigbeltin er, að sennilega eru þau aðal mótorinn í hreyfingu flekanna.  Það er sigið á flekanum niður í sigbeltið, sem dregur allan flekan með sér, eins og blautt handklæði sígur af borðbrúninni og niður á gólf.   Hér er þyngdarkrafturinn einfaldlega að verki, svo lengi sem flekinn er eðlisþyngri en heiti möttulinn umhverfis.

Jarðskjálftinn undir Christchurch

  Ein mest ógnvekjandi mynd sem ég hef séð nýlega er hér fyrir ofan, en hún sýnir borgina Christchurch á Nýja Sjálandi hinn 22. febrúar síðastliðinn.  Rykský rís upp frá borginni, þar sem þúsundir húsa eru að hrynja og grafa hundruðir manna undir rústunum.  Jarðskjálftinn var 6,3 að stærð, en þessi stórkostlega eyðing og tjón varð vegna þess að upptök hans voru aðeins 5 km beint undir borginni. 

Nýja Sjáland er á flekamótum og það er grundvallarorsök jarðskjálftans sem varð beint undir  borginni Christchurch í gær. En hér eru flekarnir á rekast saman, þvert öfugt og á Íslandi, þar sem flekar jarðskorpunnar togna í sundur.  Þarna á suðurhveli jarðar er Kyrrahafsflekinn að síga hægt og hægt niður og til vesturs, undir Ástralíuflekann og hraðinn í þessu sigbelti er um 5 til 6 sm á ári.   Tengt þessu sigbelti er eldvirknin og nokkur mjög virk eldfjöll á norðureynni.  En á suðureynni eru jarðskorpuhreyfingar allt aðrar. Hér er það risastórt misgengi, Alpamisgengið,  sem sker eynna endilanga, og hreyfingar á því orsaka jarðskjálfta, eing of 7,1 skjálftann hinn 3. september í fyrra, og 6,3 skjálftan sem nú gerðist.  Þannig breytist sigbeltið undir norðureynni í sniðmisgengi undir suðureynni.  Stærsta borgin á suðureynni er Christchurch, með um 350 þúsund íbúa.  Fyrri skjálftinn var um 45 km fyrir utan borgina, en sá síðari beint undir henni.  Talið er að seinni skjálftinn hafi verið eftirskjálfti, eða aftershock, í kjölfar á þeim stóra.

 

 

Hvernig ég drap risaeðlurnar

Næsti fyrirlestur Haraldar Sigurðssonar í Eldfjallasafni í Stykkishólmi er laugardaginn 36. febrúar kl. 13. Allir velkomnir og aðgangur ókeypis.  Erindið ber titilinn:  Hvernig ég drap risaeðlurnar.  Hér fjallar Haraldur um uppgötvun sína á tektítum eða glerperlum á eynni Haítí í Karíbahafi. Þessi uppgötvun hafði mikil áhrif á að sanna loftsteinsárekstur og skýra útdauða lífríkis á jörðu fyrir 65 milljón árum og þar á meðal útdauða risaeðlanna.

Bólstraberg

Algengasta hraun tegund á jörðinni er bólstraberg, en samt sjáum við þessa bergtegund mjög sjaldan.  Enda er hún nær eingöngu sjáanleg á hafsbotni.  Það má segja að bólstraberg myndi meiri hluta hafsbotns heimshafanna.  Bólstraberg myndast þegar basalt hraun rennur neðansjávar, eða í vatni á miklu dýpi.  Bólstraberg nefnist  Kissenlava á þýsku,  pillow lava á ensku,  og lave en coussin á frönsku.  Þetta er mjög skrítinn steinn, þar sem hnöttóttir eða pylsulaga bólstrar af basalti, um einn til hálfur meter í þvermál,  eru í stórum stöflum.  Ástæðan fyrir því að basalt hraun myndar bólstra, hnetti eða pylsur neðansjávar er sú, að snögg kólnun kvikunnar gerir glerkennda og nokkuð sterka húð utan um kvikuna, og hún þenst út til að mynda bólstra. Bólstrinn rifnar vegna innri þrýstings, og kvika kreistist út eins og út úr tannkremstúbu, og annar bólstri myndast, og svo koll af kolli.  Ísland er einn af þeim fáu stöðum þar sem bólstraberg sést ofansjávar, og hér er betra að rannsaka þetta merka fyrirbæri en nokkur staðar á jörðu. Það stafar af því, að þegar gos urðu undir jökli á ísöld hér á landi myndaðist mikið magn af bólstrabergi, sem er nú sjáanlegt í sökklinum á mörgum móbergsfjöllum lands vors.  Hér er til dæmis mynd af bólstrabergi við rætur fjallsins Seljafells á norðanverðu Snæfellsnesi.  Hin myndin fyrir neðan er af bólstrabegi í Miðfelli við Þingvallavatn. 

Það var jarðfræðingurinn Guðmundur Kjartansson sem fyrstur áttaði sig á því um 1960 að bólstraberg myndaðist undir jökli á Íslandi á ísöld. Hann sá einnig að bólstrabergið var neðst í móbergsfjöllunum, en þar fyrir ofan kom móberg.  Við vitum nú að bólstraberg myndast aðallega á töluverðu dýpi í sjó eða vatni, og sennilega þar sem dýpi er um eða yfir 300 metrar.  Þar er þrýstingur nægur til að koma í veg fyrir gufusprengingar.  Á minna dýpi er þrýstingur svo lágur, að vatn sem kemur í snertingu við bólstrana sýður og þenst út mikið við suðu.  Þenslan er svo mikil og snögg að gufusprengingar  tæta í sundur  heita bólstrana  og mynda salla og sand sem síðar rennur saman í stein sem við nefnum móberg. 

Myndun bólstrabergs er bein afleiðing af snöggri kólnun kvikunnar. Sambærilegt er fyrirbærið ef þú lætur kertavax leka út í vatn. Þá myndar það hnöttóttar kúlur.  Einnig gerist þetta ef bráðið bý lekur út í vatn. Þá myndast einnig hnöttóttar kúlur, enda er sú aðferð notuð til að búa til byssuhögl af blýi.

 

 

 

 

Stuðlaberg

Eitt fegursta fyrirbæri á eldfjallasvæðum er stuðlaberg. Við höfum ótal dæmi um fallegt stuðlaberg á Íslandi, til dæmis Dverghamrar á Síðu, Kirkjugólf á Kirkjubæjarklaustri, Gerðuberg á Snæfellsnesi, Elliðaey á Breiðarfirði og mörg fleiri. Stuðlarnir geta verið ótrúlega reglulegir, og oft í laginu eins og tröllvaxnir krystallar. Langflestir stuðlar eru sexhyrndir og eru hornin á þeim því oft mjög regluleg og um 120 gráður. Í gamla daga var haldið að stuðlaberg væri myndað þegar setlög myndast í sjó, og að stuðlarnir væru risavaxnir kristallar. Fræðimenn á sextándu öld voru svo sannfærðir um þetta að þeir sýndu stuðlana með fallega toppa, á teikningum sínum, alveg eins og sexhyrndir kristallar af kvarsi.  Myndin til hægri er í Eldfjallasafni í Stykkishólmi og er hún úr riti Konrad Gesners frá 1565. Allt fram á miðja nítjándu öldina var deilt um uppruna stuðlabergs, eins og ég hef fjallað um ýtarlega í bók minni Melting the Earth (Oxford University Press 1999). Þeir sem trúðu að stuðlaberg væri myndað sem kristallar í sjó voru kallaðir Neptúnistar, en þeir sem áttuðu sig á því að það væri myndað við storknun á hraunkviku voru nefndir Vulkanistar. Þetta var ein heitasta deilan í jarðfræðinni á fyrri öldum.Stuðlar eru oftast sexhyrningar, en myndun þeirra er tengd kólnun og storknun hrauns eða hraunkviku, annað hvort á yfirborði jarðar eða í innskotum. Þegar kvikan kólnar og storknar þá minnkar rúmmál hennar um 2 til 5% og við það klofnar kvikan í sexhyrnda stuðla. Kvikan, eins og langflest efni, dregst saman eða minnkar rúmmál sitt við storknun og kólnun. Eitt efni gerið þó þveröfugt, og það er vatn. Þegar vatn kólnar og breytist úr fljótandi ástandi í ís, þá eykst rúmmál þess. Þess vegna flýtur ís á vatni, þvert á við nær öll önnur efni. Við könnumst við mörg önnur dæmi um sexhyrninga í náttúrunni. Hér til vinstri er mynd af moldarflagi, sem hefur þornað upp. Við það að þorna, þegar vatnið gufar upp úr moldarflaginu, þá minnkar rúmmálið, moldarflagið springur og tíglar myndast. Þegar stuðlar myndast í hraunkviku, þá vaxa þeir alltaf þvert á kólnunarflötinn, sem er flöturinn þar sem mestur hitinn streymir út úr kvikunni. Í hrauni er kólnunarflöturinn aðvitað yfirborðið og einnig botninn á hrauninu. Af þeim sökum eru stuðlarnir flestir lóðréttir. Í berggöngum, sem eru lóðrétt innskot af kviku og aðal aðfærsluæðar eldfjallanna, er kólnunarflöturinn oftast lóðréttur veggur, og liggja því stuðlarnir lárétt í göngum. Stundum getur kólnunarflöturinn verið mjög óreglulegur, eins og þegar hraun rennur í sjó fram. Þá myndast stuðlar sem geisla í allar áttir og stórir sveipir af stuðlum verða til, eins og í hraunum hjá Arnarstapa og víðar með ströndum umhverfis Snæfellsjökul.En hvers vegna eru horn stuðlanna oftast 120 gráður? Það er tengt yfirborðsspennu efnis. Minnsta yfirborðsspenna verður í efni þegar það er kúlulagað, eins og dropi eða sápubóla.  En ef við röðum mörgum sápubólum saman, þá skerast þær í 120 gráðu hornum og mynda sexhyrnt mynstur. Þetta horn, 120 gráður, er sterkasta hornið í náttúrunni og einnig í arkitektúr. Þeir arkitektarnir Frank Lloyd Wright, Buckminster Fuller og James W. Strutt áttuðu sig snemma á þessu og notuðu sexhyrninginn sem eina höfuð uppistöðu í húsagerð sinni. Þetta vita býflugurnar líka, en býkúpan samanstedur af sexhyndrum einingum, eins og myndin til vinstri sýnir. Já, og ískristallar eru einnig sexhyrndir. Ef til vill er stærsti sexhyrningur í sólkerfinu á norðurpólnum á plánetunni Satúrn. Hér er risastórt ský, og í miðju þss er fallegur sexhyrningur, sem stjarneðlisfræðingar reyna nú að skýra. Þessi sexhyrningur er svo stór, að öll jörðin kæmist fyrir í honum.