Fosfór að þrotum komið – en það er allt í lagi

Jarðefni af ýmsu tagi halda heiminum gangandi:  námur, olíulindir, jarðvarmi og aðrar auðlindir í jörðu.  Lengi höfum við litið á það sem sjálfsagðan hlut, að þær séu flestar óendanlegar: að vandamálið væri leysanlegt bara með því að senda út fleiri jarðfræðinga og námumenn til að finna nýjar námur og grafa upp meiri auðæfi úr jörðu.  Margt bendir nú til þess, að eftirspurn sé nú að fara fram úr framboði á ýmsum jarðefnum.  Ég ætla að fjalla um aðeins eitt efni hér í þessu sambandi, en það er fosfór  (frumefnið er P).   Aðalnæringarefni jurta eru nitur (N), kalí (K), fosfór (P), kalsíum (Ca), magnesíum (Ma) og brennisteinn (S).  Lengi vel notuðu bændur mykju, hland, skít og önnur úrgangsefni búpenings til að bera á akra sína, en svo kom efnaiðnaðurinn til sögunnar. Víðast hvar er nú borinn tilbúinn áburður með þessum efnum á akra heimsins og hráefnið í tilbúinn áburð kemur úr námum, nema nítur, sem er unnið úr loftinu.   Myndin fyrir ofan sýnir hvernig námugröftur eftir fosfór hefur aukist síðustu tvær aldir.  Í dag er eftirspurn eftir fosfati um 148 milljón tonn á ári, og er nú talið að þessar birgðir verði þrotnar eftir 50 til 100 ár. Á nítjándu öldinni voru miklar birgðir af fosfati uppgötvaðar á eyjum undan Kyrrahafsströnd Perú.  Hér var það fugladrit eða gúanó sem innihélt fosfatið. En þær birgðir eru nú fullunnar og þá hófst námugröftur úr jörðu.  Nær allar birgðir og námur af fosfati eru nú í þremur löndum: Marokkó, Kína og Bandaríkjunum.  Marokkó hefur mestar birgðir, en reyndar eru þær alls ekki í Marokkó, heldur í Vestur Sahara, þar sem Marokkó hefur hertekið land.  Eins og er hefur Marokkó einokunaraðstöðu, en hver veit hvað gerist næst í Norður Afríku? Hvenær verður kónginum Mohammed í Marokkó steypt af stóli?  Alla vega er líklegt að þjóðin í Vestur Sahara, Saharawi,  reyni að ná völdum aftur.  Bandaríkjamenn verða búnir með sínar fosfór námur eftir 30 ár, og Kínverjar eru að hætta öllum útflutningi á fosfór til að varðveita sínar verðmætu birgðir af fosfati.  Eftirspurnin er gýfurleg; við mannkynið erum sannarlega fosfórfíklar.  Eins og myndin til hliðar sýnir, var verð á fosfati lengi mjög stöðugt.  En um 2007 og 2008 óx áhugi á að vinna eldsneyti úr jurtum, og eftirspurn eftir fosfati rauk upp og verðið hækkaði um 800% um tíma.  Það er enn hátt, kringum $400 tonnið, og fer stígandi.   Meiri partur af öllu vinnanlegu fosfati kemur úr fornu sjávarseti.  Í Norður Afríku finnast fosfór-rík setlög á svæðinu frá Atlasfjöllum og til Atlantshafsins.  Setlögin hafa myndast á hafsbotni á Eósen tíma, fyrir um 30 til 50 milljón árum.  Fósfórlagið sjálft er aðeins um 3 metrar á þykkt.  Talið er að fosfór hafi safnast saman hér á hafsbotni sem leifar af lífríki, líkt og olíurík lög myndast einnig í sjávarseti.  Aðal steindin eða mínerallinn í fosfatinu er apatít, Ca5(PO4)3(F,Cl,OH),  en við þekkjum það efni vel, þar sem það er ein aðal uppistaðan í tönnum og beinum okkar.    Ef eftirspurn vex eftir lífrænu eldsneyti er hætt við að fosfór verð hækki mikið í náinni framtíð.  Það er auðvitað ein frekar einföld og ódýr lausn á fosfatvandanum:  byrja aftur að bera mykju, skít og hland á akrana, og nýta allan þann úrgang sem nú rennur til sjávar frá klósettum mannkyns.   Taflan til hliðar sýnir innihald af köfnunarefni (N) og fosfór (P) í hlandi og saur fólks í ýmsum löndum.  Tölurnar eru kíló á ári, á mann.  Meðalborgari framleiðir um 500 lítra af hlandi á ári.  Það er nægilegur áburður á milli 300 og 600 fermetra af ökrum á ári.  Meðalborgari framleiðir um 50 lítra af saur á ári.  Það nægir til að bera á 200 til 300 fermetra af ökrum á ári.   Þarna liggur framtíðin, góður borgari.  Þeir hafa þegar gert tilraunir með slíkt í geimförum, og árangurinn er ágætur. 

 

Áhrif skjálftans á efnahag í Japan

Þegar kauphöllin opnaði í Japan í gær, þá hrundi markaðurinn um 6,2 prósent, eins og línuritið fyrir feril Nikkei sýnir.  Áhrif jarðskjálftans á efnahag eru mikil. Hundruðir af verksmiðjum eru lokaðar, víða er rafmagnslaust, og sumir hagfræðingar spá mikilli kreppu.  Toyota og Nissan hafa hætt framleiðslu í tuttugu bílaverum sínum, og Hona hefur lokað tveimur af þremur verum sínum. Sony hefur lokað átta verksmiðjum.  Í einni þeirra sluppu þúsund manns naumlega, þegar þeir flúðu upp á efri hæð til að komast undan flóðbylgjunni.  En ekki eru allir á því að jarðskjálftinn valdi miklu né langvarandi efnahagslegu áfalli.  Árið 1995 varð 6,8 skjálfti undir borginni Kobe, og 6400 létust.  Kobe var sjötta stærsta höfn í heimi og fyrsta mánuðinn eftir skjálftann árið 1995 féll framleiðsla Japana um 2,6 prósent, en reis svo strax næsta mánuð á eftir 2,2 prósent og hélt áfram að vaxa 3,4 prósent fyrir árið.  Efnahagsleg áhrif Kobe skjálftans voru nær strax þurrkuð út.  Kobe var miklu mikilvægari fyrir efnahag Japan en svæðið sem varð fyrir áhrifum jarðskjálftans og flóðbylgjunar síðastliðinn föstudag.    Ef við berum þetta saman við áhrif jarðskjálftans í janúar 2010 í Haítí, þá kemur allt önnur mynd í ljós.  Haíti er fátækasta þjóðin á vesturhveli jarðar.  Skjálftinn var 7,0 eða miklu veikari en skjálftinn í Japan. Samt fórust 250 þúsund manns, þrjú hundruð þúsund voru særðir, ein og hálf milljón heimilislaus, og höfuðborgin er enn í rústum.  Þessi fátæka þjóð réði alls ekki við slíkt áfall. Hins vegar er Japan ein ríkasta þjóð jarðar, og hefur lengi verið að undirbúa íbúa sína og byggingar fyrir stóran skjálfta og miklar hamfarir.   Japanir ráða alveg við þetta, og á þessu svæði munu rísa vandaðri borgir, þar sem enn meira öryggi gætir gagnvart jarðskjálftum og flóðbylgjum þeirra. 

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.

Flýtir skjálftinn fyrir virkjun jarðvarma í Japan?

Sprengingin í Fukushima kjarnorkuveri Japana  í gær kann að verða ein alvarlegasta afleiðing jarðskjálftans mikla.  En atburðurinn gæti ef til vill haft mikil áhrif á þróun orkumála í Japan og flýtt fyrir byggingu orkuvera sem eru reist á jarðvarma.  Eru kjarnorkuver ef til vill of hættuleg á virkum jarðskjálftasvæðum?  Fukushima orkuverið  er reyndar um 40 ára gamalt, og var sennilega ekki byggt fyrir svo sterkan skjálfta.  Japan er eitt af mestu eldfjallasvæðum heims, og þar er mikill hiti í jörðu. Samt sem áður kemur í dag aðeins um 0,2 prósent af raforku Japana frá átján jarðvarmavirkjunum.   Þær eru sýndar á myndinni til hliðar.  Japanska þjóðin hefur nýtt sér jarðhita meir en nokkur önnur og um margra alda raðir. Það er gömul hefð í Japan að baðast í heita vatninu frá hverum, og eru Japanir brautryðjendur í að nýta heita vatnið til hitunar húsa sinna. Þeir nota 8730 gígawattstundir á ári í bað, og 1940 gígawattstundir á ári til hitunar húsa.  Notkun jarðvarma til raforku hófst fyrir alvöru árið 1966 (22 MW Matsukawa virkjun).  Japan ætti með réttu að vera algjör brautryðjandi á sviði jarðvarmavirkjana í heiminum.  Þeir hafa stórkostlega tækni, mikinn jarðhita og skortir aðrar orkulindir.  Hvað er eiginlega að?  Sennilega er ein ástæðan að þróun jarðvarmavera hefur átt erfitt uppdráttar vegna þess að jarðhitasvæðin eru vernduð, oft innan þjóðgarða og tengd heilsulindum.  Þannig eru jarðhitasvæðin álíka og heilögu beljurnar á Indlandi.  Í Japan eru aparnir líka í baði í hvernunum, eins og myndin til hliðar sýnir.  En nú kann þetta að beytast, í kjölfar jarðskjálftans.  Ég spái því að ekki verði fleiri kjarnorkuver reist í Japan, en mikill vöxtur verði  í jarðvarmavirkjunum.  Einnig eiga Japanir í miklum erfiðleikum varðandi það að ná settum takmörkum í  takmörkun á útblástri koltvíoxíðs, og geta jarðvarmaver hjálpað mikið til í þeirri viðleitni.

 

 

 

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.

Eldur Niðri kemur út!

Vulkan ehf og Eldfjallasafn í Stykkishólmi gefa út bókina Eldur Niðri eftir Harald Sigurðsson eldfjallafræðing.  Útgáfudagur er 10. apríl 2011.  Bókin er 336 síður, skreytt fjölda mynda. 

Vulkan ehf, Bókhlöðustíg 10,  340 Stykkishólmi  [e-mail]  Dreifing og pantanir: Árni Þór Kristjánsson  [e-mail]    Sími: 862 8551 eða 841 1912

Úr bókarkynningu:  „Eldur Niðri lýsir ferli eins þekktasta vísindamanns Íslands, eldfjallafræðingsins Haraldar Sigurðssonar. Bókin er einstök heimild um uppeldi, sköpun og þróun jarðvísindamanns, sem hefur unnið brautryðjendastörf á rannsóknum á eldfjöllum víðs vegar um heiminn.  Hér fjallar Haraldur á hispurslausan hátt  um spennandi og oft lífshættuleg rannsóknaverkefni, um ástir, sigra, áföll og margt annað sem hefur gerst á nær fimmtíu ára ferli.  Í frásögn sinni kemur Haraldur til dyra eins og hann er klæddur, þegar hann greinir frá leiðöngrum sínum í Indónesíu, Ítalíu, Haítí, Vestur Indíum, Grikklandi, Afríku og víðar.  Brenndandi áhugi hans á leyndardómum jarðar kviknar á æskustöðvunum á Snæfellsnesi og leiðir af sér ævilangt ferðalag um flest stórvirkustu eldfjöll heims, þar til hann lokar hringnum með stofnun Eldfjallasafns í Stykkishólmi. Eftir atburðaríkan feril við eldfjallarannsóknir um heim allan hefur Haraldur Sigurðsson frá mörgu að segja.”

Efnisyfirlit:

Réttlætingin .................................................... 7

Þingeyingurinn ................................................ 11

Oddur Val ...................................................... 35

Hjónin í Norska Húsinu ...................................... 47

Fyrstu minningar .............................................. 55

Áfallið ........................................................... 67

Táningur í Reykjavík .......................................... 75

Ameríkuferð hin fyrri ......................................... 81

Sumar á Sigöldu ............................................... 89

Námsárin erlendis ............................................. 95

Doktorsverkefnið .............................................. 105

Vestur Indíur ................................................... 113

Á sundi í eldfjallinu ........................................... 129

Neðansjávargígurinn Kick’em Jenny ........................ 139

Ameríkuferð hin síðari ........................................ 147

Kvikuhlaup ..................................................... 157

Aska á hafsbotni ............................................... 163

Vesúvíus og Pompeii .......................................... 175

Banvæn gjóskuflóð ............................................ 189

Gígvötnin í Afríku ............................................. 207

Tambora ....................................................... 215

Eldeyjan Krakatau ............................................ 249

Galapagos – Ísland framtíðar? ................................ 261

Loftsteinninn ................................................... 271

Vísindin og klofin menning .................................. 285

Erfiðir tímar .................................................... 291

Að duga eða drepast ........................................... 297

Eldfjallasafn .................................................... 317

Aðrar hliðar á lífinu ........................................... 327