Tekster og spørgsmål

Teksten vi læser i geologi er denne webside du kigger på her !

Spørgsmål til kap. 1-5 | PDF

Spørgsmål til kap. 6 | | PDF

Webgeologi - norsk website med animationer m.v.

Figurer af geologiske processer

Opgaver:

Opgave 1 om at identificer pladerandene

Opgave 2 Om det fysiske verdenskort

Opgave 4 Læsning af det geologiske verdenskort

Øvelse / forsøg

Konvektion | pdf

Vejledning

Q & A til geologi .

Faglige mål:

At du kan:

1. Beskrive jordens opbygning i lag og materialer
2. Forklare hvorfor jorden er geologisk aktiv ..?
3. Forklare hvilke observationer (naturvidenskabelige metode) som ligger til grund for udviklingen af den pladetektoniske modellen?
4. Beskrive den pladetektoniske model og de destruktive og konstruktive pladegrænser
5. Skelne mellem model og virkelighed / observationer
6. Beskrive de ydre og de indre geologiske processer
7. Beskrive de geologiske processer som indgår i den pladetektoniske model
8. Anvende ovenstående til at beskrive og forklare det fysiske verdenskort

   og de væsentligste strukturer, som et resultat af geologiske processer

9. At identificere de tre hovedbjergarter og deres særlige karakteristika
10. Beskrive modellen over det geologiske kredsløb

Eksamensspørgsmålet:

Geologi – jorden og pladetektonikken

1. Gør rede for jordens opbygning og forklar hvorfor jorden er geologisk aktiv, og hvilke geologiske processer der kan skelnes mellem?
2. Beskriv hvilke geologiske strukturer kan man iagttage på det fysiske verdenskort, og forklar på den baggrund hvilke observationer der lå til grund for udvikling af teorien om pladetektonik?
3. Forklar hvad der sker langs de konstruktive- og destruktive pladegrænser og giv konkrete eksempler herpå.

Dette svarer til kap. 2-6

Hvad er geologi

Geologi betyder 'læren om jorden'.

I geologien beskæftiger man sig med jordens dannelse, jordens opbygning og de materialer som jordkloden består af ( bjergarter) og endelig de geologiske processer som har dannet den fysiske verden vi ser i dag.

I geologien kan man arbejde med følgende emner:

• Big Bang Teorien om universets dannelsen
• Jordens dannelse Om jordens dannelse ud fra eksploderende stjerne
• Jordens opbygning Kerne, mesosfære, astenosfære, litosfære, kontinent- og oceansbundsskorpe
• Bjergarterne De tre hovedbjergarter : magmatiske, sedimentære og metamorfe
• Bjergarternes kredsløb Om de indre og ydre processer som danner de tre bjergarter
• Pladetektoniske model Pladetektonik, konstruktive og destruktive pladegrænser
• Vulkanisme Flade-, kegle- og eksplosionsvulkaner
• Jordskælv og registrering af epi-center for jordskælv

I vores korte undervisningsforløb vil vi lægge vækt på at besvare dette spørgsmål:

Hvorfor har vi bjergkæder, dybdegrave i oceanerne og vulkaner?

Målet er at du fremover vil se på det fysiske verdenskort med lidt større interessee og faktisk forstå hvilke kræfter der har dannet de kontinenter, bjerkæder lav land og højlandet og de undersøiske bjerkæder og dybnegrave som du ser på det fysiske verdenskort.

Se også: fysisk-verdenskort-geo

Observationer og vores viden om verden

I alle kulturer og civilisationer finder man forskellige skabelsesberetninger - som den vi f.eks. møder i Biblen.

Menneskets forståelse af verden og herunder universet har altid været begrænset af vores observationer - altså af hvad vi kunne se. I antikken og middelalderen havde man ikke kikkerter, og oplevede derfor stjernehimmelen som statisk, uforanderlig og evig.

Helt frem til slutningen af Middelalderen var vores forståelse af universet baseret på den græske videnskabsmand Ptolemæus, som omkring 150 e.kr. havde beskrevet et Geocentrisk Verdensbilled hvor jorden var universets centrum.

Det var den polske astronom Nicolaus Kopernikus (1473-1543) som i 1514 fremsætter ideen om at Solen - ikke Jorden - er centrum i solsystemet (universet dengang). Dette kaldes også det Heliocentriske verdensbillede.

Da astronomen Tycho Brahe i 1572 observerede en ny stærkt lysende stjerne på himmelen, var det første skridt taget til at forstå universet som foranderligt og dynamisk. I dag ved vi, at det som Tycho Brage så var en Supernova - en ny stjernes fødsel.

Den videnskabelige (altså ikke religiøse) forståelse af verdens skabelse blev grundlagt af Isac Newton (1643-1727), som i "Naturfilosofiens matematiske principper" fra 1687 beskriver de fysiske love - herunder tyngdekraften - som styrer planeternes baner og bevægelser.

Hermed var matematikken blevet et redskab til at beskrive naturen og universets udvikling, der som en 'maskine' følger nogle universielle naturlove.

Herfra udvikles den moderne fysik som vi kender i dag. En af de vigtigste naturvidenskabsænd var Albert Einstein (1879-1955) som blandt andet påviste at atomet må eksistere og opstiller sin relativitetsteorier - som vi ikke skal tale om her :-)

Teorien om 'Big Bang'

Vores nuværende forståelse af universets oprindelse er baseret på astronomen Edwin Hubbles (1889-1953) observationer. I slutningen af 1920'erne observerede Hubble at galakserne (store samlinger af milliarder af stjerner) fjernede sig længere og længere fra hinanden. At galakserne som Hubble observerede fjernede sig fra hinanden betød altså, at universet ( rummet) udvidede sig og blev større og større!

Hvis universet udvider sig, hvad sker der så, hvis i kunne 'spole tiden baglænds'?

Ja, så ville hele universet engang have været samlet i ét punkt - hvorfra det så er vokset ud. Dette var den første hypotese bag den i dag anderkendte teori om The Big Bang.

I følge teorien om Big Bang så var alt stof og masse på ét tidspunkt - for 13.8 mia. år siden - samlet i ét lille punkt (kaldet "en singularitet") under et abnormt stort tryk og tilsvarende temperaturer. Endvidere forestiller man sig at rum og tid ikke eksisterede! (ja - det er faktisk umuligt at forstå !)

Herfra eksploderede universet - tiden og rummet opstod og efter 3 min. dannnes de første atomkerner og efter ca. 300.000 år dannes de lette grundstoffer Hydrogen (H) og Helium (He). Efter ca. 200 mio. år får tyngdekraften H og He til at danne de første stjerner og stjernes samler sig i kæmpe stjernehobe kaldet galakser.

Siden 1960'erne har en lang række observationer været med til at underbygge teorien om The Big Bang. Det var ikke mindst udviklingen af nye teleskoper som Hubble-teleskopet i 1990 som gav mennesket helt nye observationer af universet.

Tiden efter Big Bang - kort fortalt

Fra Hubble til James Webb teleskopet

I dec. 2021 opsendte amerikanerne det nye James Webb teleskop som skal afløse Hubble teleskopet. Webb teleskopet har et spejl på 24 m2 eller ca. 5 gange større end det gamle Hubble teleskop. Mens Hubble teleskopet lå i en bane 550 km over jorden , ligger Webb teleskopet meget længere væk - mellem 250.000 - 800.000 km fra jorden.

Resultatet er langt bedre billeder end man havde fået med Hubble - nedenfor er vist en stjenetåge taget med hver af de to teleskoper.

Astronomiske afstande - i lysår , ikke kilometer

Universet størrelse er så enormt at man måler afstande - ikke i kilometer - men i lysår. Et lysår er den afstand som lyset kan tilbagelægger på ét år. Lyset bevæger sig med en hastighed på 300.000 km i sekundet! Vores Sol er 8 lysminutter fra jorden , idet det tager sollyset 8 min. at bevæge sig de ca. 150 mio. km fra Solen og ned til jorden.

Med det blotte øje kan vi se ca 6.000 stjerner på himlen. Den nærmeste stjerne i forhold til vores Sol er dobbeltstjernen Alfa Centauri A +B, som er lidt over 4 lysår borte fra vores solsystem. De andre stjerner vi ser er hundreder eller tusinder af lysår borte. Men alle stjernerne vi ser med det blotte øje ligger alle sammen i galaksen Mælkevejen.

Mælkevejen - én af mange mia. galakser

Vores Solsystem dvs. solen og de 8 planeter er en del af en enorm samling af stjerner kaldet Mælkevejen ( se nedenstående illustration). Mælkevejen er en såkaldt Spiralgalakse som indeholder mange milliarder stjerner. Endnu i 1990'erne troede man at antallet af stjerner i Mælkevejen var 50-100 mia., men med stadig bedre observationsteknologier ( teleskoper) anslår man i dag, at Mælkevejen indeholder mellem 200-400 mia. stjerner!

Men vi er ikke alene. Uden for Mælkevejen befinder der sig milliarder af galakser - alle med mange milliarder stjerner. Man anslår i dag at universet omfatter mellem 100-200 mia. galakser! Men, men, men - det er kun den del af universet som vi kan observere! Der kan være galakser som er så langt væk at vi endnu ikke kan se dem fordi lyset fra dem ikke er nået ned til jorden!

Ja - dette er meget meget svært at forstå .... jeg forstår det heller ikke :-)

En stjernetåge hvor nye stjerner fødes

To galakser mødes ....

Galaksen WHIRLPOOL (M51) 24 mio. lysår borte

Ultra Deep Field - indeholder ca. 10.000 galakser og er ca 13 mia. lysår borte - det er det længste 'væk' eller 'tilbage' som vi kan se i universet i dag.

Solen

Vores sol er blot én af de hundreder af milliarder stjerner i galaksen Mælkevejen.

Solen blev dannet for ca. 4.6 mia. år siden. Man mener det er sket ved at en tidligere stjerne er kolapset og blevet til en Supernova, dvs. en gigantisk sky af støv og gas som er blevet spredt ud i rummet. I centrum af skyen blev solen dannet, og rundt om solen samlede tyngdekraften det øvrige materiale til de planeter, vi kender i dag. Se illustration

Solens masse er ca. 330.000 gange større end jordens og trykket og derfor temperaturen i solen kerne er enormt - ca. 15 millioner ° C. På grund af det enorme tryk og temperaturer foregår kernefusion i solen - dvs. at lette Hydrogenatomer (H) smelter sammen og danner grundstoffet Helium (He). Ved denne kerneproces dannes enorme mængder energi, som forlader solen i form af stråling.

Om ca. 5 mia. år vil solen have opbrugt sit brændstof af Hydrogen og vil begynde at fusionere tungere grundstoffer. Til sidst vil solen svulme op og opsluge de indre planeter og endelig ende sit liv som en 'hvid dværg' stjerne... Se Solens livscyklus

Solsystemet

Planeterne blev dannet efter solen af støv og gas, som gennem millioner af år samlede sig til de planeter vi kender i dag. Man kan skelne mellem to typer af planeter i vores solsystem:

• De fire små klippeplaneter - egentlig terrestrisk (jordlignende) planeter: Merkur, Venus, Jorden og Mars. De er dannet af de tungeste materialer (sten og jern) i solsystemet
• De store gasplaneter : Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun, der - som navnet antyder - hovedsageligt består af gas. Pluto blev tidligere regnet for en planet - men betegnes i dag for en "dværgplanet".

Video animation af solsystemets dannelse 4,5 min

Jorden dannes

Da jorden blev dannet for ca. 4,5 mia. år siden, var jorden i de første mange millioner år en stor glødende masse af bjergarter. Samtidigt blev jorden konstant bombaderet af meteorer, som var med til at gøre overfladen glødende varm.

Fra den glødende overflade steg gasser i form af vanddamp, CO2 m.v. op og dannede jordens tidligste atmosfære. Jorden tidligste atmosfæren har været meget anderledes end i dag. Først med livets udvikling i havet og siden på landjorden får vi den atmosfære vi har i dag, med meget lidt CO ₂ (0.04 %), N (78 %) og O ₂ (21 %).
Månen blev formentlig dannet ved at en anden planet kolliderede med jorden og herefter blev til jordens måne.

I gennem millioner af år blev jorden langsomt afkølet og jordens skorpe størknede og blev fast. Samtidigt med afkølingen blev vanddampen i atmosfæren fortættet og dannede oceanerne.

Men jordens kerne er endnu glødende varm - med en temperatur på ca. 5.000 ° C. Det er denne varme, som fortsat strømmer ud fra jordens kerne og, som gør, at jorden er geologisk aktiv, som blandt andet viser sig ved jordskælv og vulkanisme.

Jorden er en 'klippeplanet' og består derfor hovedsageligt af en række bjerarter. Bjerarterne er opbygget af forskellige mineraler, som igen består af forskellige grundstoffer. De mest almindelige og mest udbredte grundstoffer på jorden er vist i nedenstående figur.

De tungeste af disse grundstoffer er jern og nikkel, som især findes i jorden kerne. Jordens overflade (skorpen) består derimod af de lettere grundstoffer - som f.eks. silicium.

Jules Vernes historie om 'Rejsen til jordens indre' forblev en fantasi. Det er kun lykkes os af bore lidt over 12 km ned i jordens skorpe. Her blev tryk og temperaturer så voldsomme, at boreudstyret blev ødelagt.

Vores viden om jordens opbygning er derfor baseret på indirekte observationer. Vi har kunnet studere lavaen fra vulkanerne, og herigennem fået et billede af hvilke materialer jorden er opbygget af. Endvidere har man gennem studiet af meteorsten kunnet få oplysninger om hvilke materialer solsystemets øvrige planeter består af.

Jordens opdeling i forskellige lag har man kunnet bestemme ved at analysere hvordan jordskælvsbølger bevæger sig gennem jorden. Det var den danske seismolog, Inge Lehmann, der på denne måde kunne påvise i 1936, at Jorden har en fast indre kerne.

I en simpel beskrivelse af jordens opbygning kan man skelne mellem skorpe, kappe og kerne - se figur t.h.

I det følgende skal vi se hvad der er karakteristisk for de tre lag i jordens indre.

Kernen

I jordens kerne er trykket ca 4 mio. gange større end på jordoverfladen. Jordens kerne består af de tungeste materialer, som primært er jern og nikkel. Massenfylden er mellem 9,5–12 g/cm3.
I den indre kerne er temperaturen ca. 5.400 ° C. I den indre kerne optræder materialerne i fast form, mens de i den ydre kerne er opsmeltede / flydende.

Det er udstrømningen af varme fra jordens kerne, som gør at jorden er geologisk aktiv.

Kappen

Jordens kappe består egentlig af to lag: astenosfæren og mesosfæren.

I jordens kappe er bjergarterne under stort tryk og dermed høje temperaturer, som gør at bjergarterne her er mere eller mindre opsmeltede eller sejtflydende som sirup.

Bjergarterne i kappen har et mindre indhold af silicium, men en del magnesium og jern og har derfor også en større massefylde end skorpen. Kappen udgør ca. 75-80 % af jordens samlede volumen og masse.

Som vi skal se senere, er det bevægelser eller strømninger (konvektion) i kappens øvre dele, som forårsager de store geologiske processer, som dannelsen af bjergkæder, oceaner, jordskælv og vulkanisme.

Skorpen

Jordens skorpe er det yderste lag af jorden og betegnes også Lithosfæren.

Det er fra jordens skorpe, at vi udvinder vores råstoffer i form af metaller, mineraler, olie, kul og gas.

Jordens skorpe er opbygget af bjerarter med et højt indhold af grundstoffet Silicium og består derfor af relativ lette bjergarter. Massefylde ca. 3-6 g/cm3

Skorpens tykkelse varierer fra ca 10-100 km og udgør en meget lille del af jordens samlede masse. Ned gennem skorpen / Lithosfæren stiger temperaturen fra overfladens 0° C til hele 1300 ° C.

I det foregående har vi blot beskrevet jordens skorpe som ét lag i jordens opbygning. Det er noget forsimplet , og vi skal derfor se lidt nærmere på hvad skorpen består af.

Jordens skorpe består egentlig af tre forskellige lag

1. En kontinentalskorpen (30-70 km tyk) hvorpå kontinenterne befinder sig. Kontinentskorpen består hovedsagelig af bjergarten granit.
2. En oceansbundskorpe (5-10 km tyk ) under oceanerne. Oceanbundsskorpen består hovedsagelig af bjergarten basalt, som har en større massefylde end granit. Dette er vigtigt - som vi skal se senere.
3. Begge ligger ovenpå de tykkere og hårde lithosfæreplader ( ca 70-100 km tykke).

Lithosfæren er ikke én sammenhængende skal rundt om jorden, men er opsplittet i en 8-10 større og mindre plader, som betegnes de tektoniske plader. Det er disse lithosfæreplader som bevæger sig og dermed flytter såvel oceaner som kontinenter, som vi skal se i det følgende.

Dette kan illustreres således:

Det store pudslespil...

Enhver der har siddet 9-10 år i folkeskolen og kigget op på verdenskortet på væggen har nok fået den tanke, at nogle af kontinenterne passer sammen som brikker i et puslespil!

Allerede i 1596 havde geografer set, at Sydamerikas østkyst passede sammen med Afrikas vestkyst. Nogle forstillede sig, at det var Biblens historie om syndfloden, der havde adskildt de to kontinenter eller, at det var sket gennem gigantiske jordskælv.

Alfred Wegeners hypotese om kontinentaldrift

Det blev den tyske polarforsker og geolog Alfred Wegener (1880-1930), som dannede grundlaget for vores moderne forståelse af dette fænomen. I 1912 publicerede han sin hypotese om, at alle verdens kontinenter engang havde hængt sammen i ét superkontinent som han kaldte Pangæa - se kort t.h.

Udover at konstantere at det Sydamerikanske kontinents kystlinje passede sammen med Afrikas vestkyst, så underbyggede han sin hypotese med an række andre observationer.

Under ekspeditioner til Afrika og Sydamerika fandt han de samme bjergarter på begge kontinenter, men også de samme ferskvandsdyr. Hvordan disse dyr kunne optræde på hver sin side af det store Atlanterhav, kunne man kun forklare ved at kontinenterne engang har udgjort ét sammenhængende kontinent.

Ligeledes fandt han skurestriber efter is i såvel Afrika som Indien, hvilket kun kunne forklares ved at disse kontinenter måtte have ligger længere mod syd end i dag.

Wegener havde dog svært ved at forklare, hvilke kræfter der havde trukket kontinenterne fra hinanden. Hans bedste forklaring var, at kontinenterne flød overpå oceanbundens basalt lag, lidt ligesom isbjerge på vandet. Hans hypotese om kontinentaldrift blev derfor mest modtaget med en lettere hovedrysten i hans samtid.

Superkontinentet Pangæa

Nye observationer af havbunden efter 1950 ...

Der skulle gå mere end 30-40 år før man begyndte at tage Wegeners hypotese alvorligt. Som altid kom den nye forståelse af vores verden fra nye observationer.

Med udviklingen af store ubåde i tiden efter 2. Verdenskrig begyndte man at kortlægge havbunden på jordens oceaner. Man havde hidtil forestillet sig at oceanbunden udgjorde en kæmpe flad slette af sand og andre sedimenter. Det man fandt var noget helt andet!

De mest epokegørende opdagelser var følgende:

• Langs midten af Atlanterhavet fandt man en flere kilometer høj bjergkæde - i dag kendt som den Midtatlantiske højderyg. Langs bjergkæden var der endvidere vulkansk aktivitet og det viste sig at Island ( og en række mindre øer ) i virkeligheden blot er en del af denne undersøiske bjergkæde.
• Den Midtatlantiske højderyg var endvidere gennemskåret af en gravsænkning - som direkte kan ses på Island
• Målinger af alderen på Atlanterhavets bund viste, at oceanbunden var yngst langs højderyggen og ældst jo længere væk herfra man kom.
• Endvidere fandt man, at oceanbunden ikke bestod af sand og sedimenter, som man hidtil havde antaget, men derimod af den vulkanske bjergart basalt.
• Andre steder - ikke mindst ikke mindst i Stillehavet fandt man omvendt kilometer dybe gravsænkninger - hvor havbunden nåede ned til 11 kilometers dybde i Mariannergraven. Disse områder kender vi i dag som dybdegrave.

Det er vigtigt at du kan identificere (altså finde) følgende strukturer på det fysiske kort:
1) Den midtatlantiske højderyg
2) Dybdegravene i det nordvestlige Stillehav
3) Bjergkæderne Rocky Mountains, Andesbjergene, Alperne og Himalayabjergene og
4) De vulkanske øbuer i det nordvestlige Stillehav

Kortet t.h. (figur 7) viser udbredelsen af jordskælv og aktive vulkaner.

Hvis vi sammenligner dette kort med det fysiske verdenskort, kan man se et tydeligt mønster hvor der er sammenfald (korrelation) mellem en række fysiske fænomener på jordens overflade og udbredelsen af jordskælv / vulkaner.

Det vi først og fremmest kan se er følgende:

• Udbredelsen af jordskælv / vulkaner ligger i lange udbrudte kæder - såvel på kontinenterne som i havet. De optræder altså ikke i et tilfældigt spredt mønster.
• Ned i gennem Atlanterhavet og op i det Indiske ocean og i Stillehavet finder vi lange 'kæder' af jordskælvsområder.
• Stillehavet er omkredset af en næsten ubrudt række af vulkaner - også kendt som
  "The Ring of Fire". Vulkanerne følger bjergkæderne i Nord- Sydamerika og øbuerne i det vestlige Stillehav ( østlige Asien)
• På kontinenterne finder vi jordskælv / vulkaner i de områder hvor vi har de store bjergkæder; fra Rocky Mountains i Nordamerika gennem Andesbjergene i Sydamerika. I Europa er det Alperne videre over Tyrkiet, Iran og Afghanistan til Himalaya bjergkæden i Asien.
• I den nordvestlige del af Stillehavet / østlige Asien finder vi de vulkanske øbuer med Aleuterne, Kurillerne, Japan, Philippinerne og Indonesien.
• Endeligt kan vi se dybdegravene langs Sydamerikas vestkyst og langs økæderne i Asien.

Foreløbig konklusion

Vi ser altså at der er særlig udpræget geologisk aktivitet (jordskælv og vulkanisme) netop i de områder, hvor vi finder de fysiske strukturer som bjergkæder, øbuer, højderygge og dybdegrave i oceanerne!

Spørgsmålet er så, hvordan man har forklaret dette? Det skal vi se i det følgende.

Pladetektonikken som den nye teori

Med kortlægningen af oceanernes havbund og udbredelsen af jordskælv og vulkaner blev Wegeners hypotese om kontinentaldrift igen aktualiseret.

1967: Teorien om pladetektonik

Det var den amerikanske geolog Jason Morgan, som i 1967 lagde brikkerne til det, der siden er blevet kendt som teorien om pladetektonik og som i dag er den alment accepterede teori om kontinenternes placering og udvikling.

I følge den pladetektoniske model består jordens skorpe (lithosfæren) ikke af én sammenhængende skal, men derimod består af 7-8 store og en række mindre plader som vist i Figur 8.

Det er vigtigst at forstå, at kortet med de tektoniske pladegrænser ikke er baseret på direkte observationer, men alene indirekte observationer af de fysiske strukturer, som sådanne bevægende pladegrænser skaber på jordoverfladen og under havet. Det tektoniske kort i fig. 8 er altså en model af hvordan vi forestiller os skorpen ser ud.

Med udviklngen af GPS (Global Position System) og radarteknologi har man endvidere kunnet måle hvor hurtigt kontinenterne bevæger sig i forhold til hinanden. Hastigheden er angivet i cm pr. år i kortet t.h.

Mens Wegener forestillede sig, at det alene var kontinenterne som bevægede sig, så ved vi i dag, at det er både kontinentskorpen og oceanbundsskorpen som flytter sig. Det gør de, fordi vi forestiller os, at de begge ligger overfor den underliggende Lithosfære - se figur af jordens skorpe.

1: Det fysiske verdenskort

Det fysiske verdenskort viser udbredelsen af en række geologiske strukturer som: bjergkæder, oceanernes højderygge og dybdegrave og de vulkanske øbuer.

2: Udbredelsen jordskælv og vulkaner

Jordskælv og vulkaner er netop koncentreret i de områder, hvor vi fandt de omtalte geologiske strukturer på det fysiske kort.

3: De tektoniske pladegrænser

Det pladetektoniske kort her er det centrale i den pladetektoniske teori, og kan forklare sammenfaldet mellem observationerne på det fysiske kort og udbredelsen af jordskælv og vulkaner.

Den pladetektoniske model skelner mellem tre forskellige typer af pladerande eller pladegrænser:

1. Konstruktive eller divergerende pladerande,
2. Destruktive eller konvergerende pladerande, og endelig
3. Bevarende eller transforme pladerande .

Modellen t.h. (figur 9 ) illustrerer de tre typer af pladerande.

Det du i første omgang skal lægge mærke til er hvordan pladerne bevæger sig i forhold til hinanden i de tre typer pladerande.

1. I de konstruktive (divergent) pladerrande bevæger pladerne sig væk fra hinanden
2. I de destruktive (convergent) pladerande bevæger de sig imod hinanden, og
3. I de bevarende (transform) pladerande bevæger de sig langs hinanden.

I det følgende gennemgås de tre typer mere udførligt.

Opsplitning af kontinenterne

Konstruktive pladerande er dem, som man mener får kontinenterne til at spillets op - således som det f.eks. er sket med Afrika og Sydamerika.

Ordet konstruktiv (= opbyggende) virker derfor umiddelbart misvisende. Men forklaringen er, at der hvor et kontinent splittes fra hinanden skabes der noget nyt - nemlig en ny oceanbund! Derfor kan pladegrænsen betegnes som konstruktiv :-)

Man mener der sker følgende:

• Opstigende varmestrømme fra kernen smelter bjerarterne i jordens kappe
  
• De opsmeltede bjerarter udvider sig, bliver lettere og stiger opad til kappens øverste lag Astenosfæren.
• Når den opstrømmende varme møder den faste lithosfære plade vil denne langsom revne, og de opstrømmende smeltede bjerarter (=magma) vil langsom trække kontinentpladen fra hinanden.
• Opstrømmende magma danner vulkansk bjergkæde (oceanryg) og ny oceanbundsskorpe

En simpel illustration heraf er vist nedenfor:

Se også disse:

Illustration 2
eller denne video
eller denne video animation

Udviklingen af et ocean

Ved en konstruktiv pladerand dannes der altså et nyt ocean. Denne proces kan være svær at forstå, men heldigvis kan vi iagttage de tidligste stadier i denne proces i Østafrika, som illustreret i figur 11 t.h.

De enkelte faser (a-b-c-d) kan beskrives således:

1. Opsplitningen:

   Opstigende magma i astenosfæren løfter lithosfæren op og der dannes sprækker kontinentalskorpen, som langsom trækkes fra hinanden.

   Du skal forestille dig, at det var sådan at Sydamerika og Afrika oprindeligt - for ca. 200 mio. år siden ganske langsomt blev revet fra hinanden.

2. Gravsænkningen:

   I takt med at kontinentalskorpen trækkes længere fra hinanden skabes en såkaldt gravsænkning i landskabet. Forskellige stadier i denne proces kan ses ned gennem det østlige Afrika ( Rift Valley i Kenya og de aflange søer).

3. Hav (Røde Havs stadiet):

   I takt med at gravsænkningen udvikles vil den fyldes med vand og et nyt hav er under udvikling. Dette stadie kan i dag ses med det Røde Hav hvor Afrika og den Arabiske halvø trækkes bort fra hinanden. Sådan så Atlanterhavet ud for ca 140 mio. år siden

4. Oceanryggen:

   I den sidste fase er der dannet et nyt ocean (f.eks. Atlanterhavet) med en midterryg. Langs midterryggen stiger magma / lava op og danner ny oceanbundsskorpe. Denne fase kan illustrere den nuværende adskillelse af Afrika og Sydamerika og dannelsen af Atlanterhavet.

Fysisk kort over Østafrika | Illustration af Great Rift Vally i Østafrika

1. Oceanplade mod kontinent

En oceanbundsskorpe og en kontinentalskorpe støder sammen. Da oceanbunden er tungere end kontinentalskorpen synker den første ned under den anden. Hvor ocenanbundsskorpen møder kontinentet dannes en dybdegrav(=oceangrav) og langs kontinentskorpen dannes foldebjerge - f.eks. Andesbjergene i Sydamerika.

Under nedsynkningen (subduktion) opvarmes lithosfærepladen og oceanbundsskorpen og nogle af bjergarterne begynder at smelte (= magma) og magmaen vil søge opad og danne vulkaner. Jordskælv og vulkanisme er hyppige i disse subduktionszoner.

Denne situation kan i dag observeres langs Sydamerika vestkyst, hvor Nasca-pladen dykker under den Sydamerikanske plade.

Kilde:https://virtuelgalathea3.dk/artikel/sammenst-dszoner-destruktive-pladerande

2. Oceanplader støder sammen

Her er det to oceanbundsskorper der støder sammen. Den ene vil synke ned under den anden (=subduktion) og hvorved der dannes en dybdegrav.

Pladen der synker ned opvarmes, bjerarterne smelter og bliver til magma. Magma eller opsmeltede bjergarter har en lavere masefylde og vil derfor søge opad og skabe vulkaner. Vulkanerne kan danne en vulkansk øbue.

I subduktionszonen vil der være hyppige jordskælv, og da disse jordskælv sker i havet , vil de kunne udløse Tsunamier.

Disse pladegrænser er særdeles udbredt i det østlige Asien (det vestlige stillehav), hvor vi finder de vulkanske øbuer som Aleuterne, Kurilerne, Japan, Philippinerne og Indonesien.

3. Kontinentplader støder sammen

I den 3. type af destruktive pladegrænser er det to kontinentalskorper der stødder sammen. Vi skal forstille os at der på et tidspunkt har været et ocean mellem de to kontinenter, men oceanet er blevet 'lukket' ved sammenstøddet mellem pladerne.

Den tidligere oceanbundsskorpe vil blive foldet op i nye bjergkæder (foldebjerge). Dette kan i dag ses med bjergkæden Himalaya, som er dannet ved, at Indien (som var et tidligere kontinent) er støt sammen med Asien.

En tidligere fase af denne form for pladegrænse kan i dag ses i Middelhavsområdet, hvor den afrikanske plade støder sammen med den euroasiatiske plade. Herved er Alperne blevet dannet (foldebjerge) og de vulkanske øer i Middelhavet - f.eks. Sicilien, Milos, San Torini m.fl.

San Andreas forkastningen

Der findes i dag kun et sted i verden hvor vi kan iagttage en bevarende pladerand- nemlig i Californien langs den såkaldte San Andreas forkastning.

Her bevæger to lithosfæreplader sig langs med hinanden, nemlig Stillehavsplade som bevæger sig mod nordøst og den Nordamerikanske plade som bevæger sig mod sydøst.

Langs forkastningen vil jordskælv kunne forekomme, mens der ikke findes vulkanisme.

Modellen t.h. viser en konstruktivpladerand i midten af et ocean og på begge sider af oceanet ses en destruktiv pladerand , hvor oceanbundspladen synker under kontinentet. Denne situation svarer meget godt til det der sker i Stillehavet i dag.

Konvektionstrømme

Man antager i dag, at det som driver pladebevægelserne er såkaldte konvektionsstrømme i jordens kappe og ikke mindst i astenosfæren. Vi kan jo i sagens natur ikke dirkete iagttage disse konvektionsstrømme i jordens kappe, men vi kender de fysiske love som skaber konvektion.

Konvektion opstår i væsker eller gas når der er forskelle i temperaturen og densiteten (tætheden / massefylde). Vi kender det fra atmosfæren , hvor luften varmes op ved jordoverfladen og dermed udvider sig og bliver lettere - luften vil stige opad hvor lufttrykket er lavere og således skabes de cirkulationsceller eller konvektionsceller af luft i jordens atmosfære, som du forhåbentlig har lært om i klimatologi.

De samme fysike love må gælde for jordens indre.

Varme fra jorden kerne vil søge op gennem jordnes kappe og her vil nogle af bjergarterne blive mere eller mindre flydende - også kaldet 'magma'. Man forestiller sig at denne varmeopstigning kun sker i bestemte områder af kappen, hvor magmaen rammer undersiden af den hårde lithosfære og herefter glider ud til hver sin side.

Herved trækkes lithosfærepladen langsomt fra hinanden, og vi får skabt en konstruktiv pladerand. Den nu afkølede magma bliver tungere og synker derfor ned længere væk fra spredningszonen. Her medvirker tyngdekraften også til at trække oceanbundsskorpen ned i dybet.

Man kan jo spørge: hvorfor er det altid oceanbundsskorpen der synker undr kontinentalskorpen? Det er det simpelthen fordi oceanbunden består af bjergarten basalt som har en lidt højere massefylde end de dominerende bjergarter på kontinenterne - oftes granit.

Se Animation

Den såkalte 'Wilson-cyklus' blev først beskrevet af den canadiske geofysiker J. Tuzo Wilson (1908-1993) - se figur t.h.

En Wilson cyklus beskriver hvordan ét kontinent splittes op for til sidst igen at samles til ét kontinent. En proces som man mener tager ca. 500 mio. år. Processen kan opdeles i fem faser.

1. fase: Opløftningen

I den første fase løftes kontinentet op der hvor varmestrømme fra kappen møder lithosfæren. Der dannes sprækkedale i overfladen - også kaldet 'Rift Valleys' . Denne fase kan iagttages i dag i Ethiopien i det østlige Afrika.

2. fase: Spredningen

Her trækkes den nu revnede lithosfæreplade fra hianden og et nyt hav er under udvikling. Denne fase kan også iagttages i det nordøstlige Afrika dels med dannelsen af de aflange søer og mere udviklet i det Røde Hav mellem Afrika og den Arabiske halvø.

3. Fase : Vulkanske øbuer

På dette tidspunkt er dele af oceanbundsskorpen blevet afkølet og dermed tungere , og begynder nu at synke under en anden del af oceanbunden.

Hermed dannes vulkanske øbuer - således som vi kan se det i dag i det vestlige Stillehav med Auleuterne, Kurilerne, Japan , Philippinerne m.v.

4. fase: Lukningsfasen

Endnu en destruktiv pladerand er opstået nu langs oceanbunden og kontinentet. Bemærk at oceanbundsspredningen er ophørt, så oceanet vokser ikke længere, men over tid vil det alene være de destruktive pladerande som gradvist men sikkert opsluger oceanet.

Denne fase kan i dag iagttages i Middelhavet hvor Afrika og Europa langsom mødes. Men et endnu bedre eksempel er nok Stillehavet, hvor man netop finder subduktionszoner såvel i den vestlige del af Stillehavet (ved Auleuterne, Kurilerne, Japan , Philippinerne) og i den østlige del ( ved Mellem- og Sydamerikas vestkyst)

5. fase: Sammenstødsfasen

I den sidste fase af Wilson-cyklusen er de to kontinenter endelig stødt sammen igen og cyklussen er afsluttet. Denne fase kan i dag ses i det sydlige Asien hvor den Indiske plade er stødt sammen med den Euroasiatiske og har dannet Himalayabjergkæden.

Se nedenstående link for en visualisering af kontinenterne historie: Jordens udvikling
i 800 mio år

Pladetektonikken som vi har gennemgået her kan anvendes til at illustrere den naturvidenskabelige metodes anvendelse i praksis.

• Observationer - f.eks at kontinenternes kystlinjer passer sammen
• Spørgsmål - hvad kan forklaringen være på dette ?
• Hypotese - er det måske fordi kontinenterne har hængt sammen i ét kontinent?
• Indsamling af data - som kan bekræfte eller afkræfte hypotesen
• Analyse af data; udbredelsen af jordskælv, vulkanisme, bjergkæder, dybdegrave og højderygge.
• Opstilling af teori - f.eks Wegners 'Kontinentaldrift' og senere teorien om pladetektonik
• Model som illustrerer teorien - f.eks. den pladetektoniske model

Hvad afgør om en teori er brugbar?

En naturvidenskabelig teori som f.eks. teorien om pladetektonik er brugbar i det øjeblik den kan give en tilfredsstillende forklaring på de geologiske fænomener som vi direkte kan observere og de spørgsmål vi stiller hertil.

kilde: webgeology.alfaweb.no

En geologisk aktiv jord

At jorden er geologisk aktiv betyder, at jordens overflade med dens bjergkæder, landskaber og kystlinjer er under konstant forandring. Når vi ikke direkte oplever dette i vores dagligdag, er det fordi mange af disse geologiske processer finder sted over tusinder og millioner af år.

De geologiske processer, som omformer jordens udseende, finder sted dels på jordens overflade og dels nede i jordens skorpe og kappe (Lithosfæren og astenosfæren). Man skelner derfor mellem to overordnede typer af geologiske processer; nemlig de ydre (eksogene) og de indre (endogene) geologiske processer. Se figur 19 t.h

Der er to grunde til at jorden er geologisk aktiv :

• For det første har jorden en atmosfære og et klimasystem hvor vand, vinde og temperaturforskelle nedbryder, transporterer og aflejrer jordens materialer (sedimenter) på jordoverfladen. Det er disse krafter der driver de ydre geologiske processer.
• For det andet har jorden (stadig) en varm kerne, som skaber konvektionsstrømme og dermed bevægelse i jordens kappe og skorpe, herunder jordskælv, vulkanisme, pladebevægelser m.v., som vi så det under gennemgangen af pladetektonikken. Det er disse krafter der driver de indre geologiske processer.

I det følgende skal vi se lidt mere på de endogene og eksogene geologiske processer.

De indre geologiske processer

Fra jordens kerne strømmer varmen op mod jordens overfalde.

Bjergarterne i jordens astenosfære bliver opvarmet og smelter mere eller mindre. Smeltede bjergarter kaldes for magma, og når det kommer ud af en vulkan kalder vi det lava.

Når bjergarter smelter og bliver til magma, udvider materialet sig og får en lavere massefylde. Magmaet vil derfor stige op mod jordens skorpe (lithosfæren).

Ved afkøling størkner magmaen / lavaen og danner nye bjergarter.
Hvis afkølngen sker hurtig - f.eks. under vandet ved en konstruktiv pladerand, dannes bjergarten basalt. Hvis magmaet derimod afkøles langsomt dannes bjergarten granit. Dette vil typisk ske i bunden af bjergkæderne. Disse bjergarter kaldes også for de magmatiske bjergarter - fordi de er dannet af magma. :-)

I subduktionszoner i en destruktiv pladerand hvor oceanbunden synker under kontinentet udsættes ovceanbundens bjergarter for stigende tryk og temperatur, hvorved der dannes nye bjergarter. Denne proces kaldes metaforfose (dvs. forandring, forvandling, omdannelse og omformning) og de herved dannede bjergarter kaldes derfor metamorfe bjergarter. F.eks. vil oceanbundens basalt blive omdannet til den metamorfe bjergart Grønskiffer i ca. 5-10 km dybde, og til Blåskiffer i 10-20 km dybde.

Nogle steder vil varmeudstrømningen fra kernen bryde hul i lithosfæren og kontinental- eller oceanbundsskorpen og det udstrømmende lava danner vulkaner.

Under jordens skorpe vil konvektionsstrømme af smeltede bjergarter nogle steder trække jordskorpens plader fra hinanden og andre steder mod hinanden.

I begge tilfælde optræder jordskælv og hvor to plader støder sammen, vil der dannes vulkanske øer eller nye bjergkæder.

Modellen herunder kan illustrere flere af de indre geologiske processer, som er beskreveti det foregående.

Ydre geologiske processer

Fordi jorden er geologisk aktiv er der blevet skabt betingelser for det biologiske liv på jorden. Atmosfærens gasser, ikke mindst vanddamp og CO2, stammer nemlig fra den geologiske aktivitet, som vulkanisme er et synligt udtryk for.

Jordens atmosfære, klimasystemet med vandets kredsløb, de skiftende temperaturer, lufttryk og vinde, betyder at bjergarterne på jordens overflade hele tiden udsættes for forvitring og nedbrydning p.g.a. vind og vejr, vand og frost.

Denne proces betegnes også som erosion, hvor bjergarterne (bjergene) langsomt, men sikkert, bliver omdannet til sedimenter (sand, grus og ler), som senere aflejres på kontinenterne eller i havet langs kontinenterne.

Når sedimenterne aflejres i stadig tykkere lag kommer de under et stigende tryk. Herved kan sedimenterne omdannes til - holds fast - sedimentære bjergarter. F.eks. kan løse sandkorn under stigende tryk blive omdannet til sandsten.

Sedimentære bjergarter kan også blive dannet af organiske materialer. Det skete f.eks. i urhavet for 60-70 mio. år siden, hvor hvor døde mikroskopiske algeorganismer lagde sig på havbunden i stadig tykkere lag. Herved dannes kalksten og kridt, som vi kender det fra Danmarks undergrund i dag. Se Møns klint

Lige som det biologiske liv har udviklet sig gennem millioner af år, så er jordens overflade under konstant - omend uendelig langsom - forandring. Over mange millioner af år driver kontinenterne rundt, mens oceaner og bjergkæder forsvinder og nye opstår.

Ligesom vandet og atmosfærens gasser indgår i et kredsløb , så indgår jordens bjergarter også i et evigt kredsløb, som kaldes det geologiske kredsløb eller bjergarternes kredsløb.

Der er tale om et uhyre langsomt kredsløb, som udspiller sig over millioner af år. Nogle af processerne i kredsløbet er hurtigere og andre uhyre langsomme. En meget simpel model af det geologiske kredsløb er vist nedenfor:

Det er i det geologiske kredsløb at jordskorpens vigtigste bjergarter dannes. Når vi har forskellige bjergarter, skyldes det at de er et resultat (produkt) af forskellige geologiske processer! Ja, En bjergart defineres som et resultat af en geologisk proces.

I modellen t.h. (figur 20) kan du se de geologiske processer som indgår i det geologiske kredsløb, og som skaber de tre hovedbjergarter. Processen kan beskrives således:

• Bjergene /vulkanen eroderes af vind og vand
• De eroderede sedimenter (grus, sand, ler) aflejres langs kysten
• Når sedimenterne kommer under tryk sker der diagenese - dvs. at f.eks. løse sandkorn trykkes sammen og bliver til den sedimentære bjergart: sandsten!
• Når oceanbundsskorpen synger ned i subduktionszonen (en destruktiv pladerand) kommer bjergarterne (f.eks sandstenen) under stigende tryk og temperatur og omdannes nu til en metamorf bjergart, dvs. en omdannet bjergart.
• Længere nede i subduktionszonen vil temperaturen blive så høj ( > 7-800 ° C) at bjergarterne smelter og bliver til magma

• Magmaen har en lavere massefylde og vil stige opad. Når magmaen bryder igennem kontinentalskorpen dannes vulkaner - magmaen størkner og danner en vulkansk bjergart - som f.eks. granit eler basalt.
• Processen kan nu starte forfra ..:-)

Om bjergarternes dannelse og kredsløb Se ovenstående model under 'Bjergarternes kredsløb'

Geologiske kredsløb - pilene illustrer de geologiske processer. Resultatet af disse er de forskellige bjergarter.

De tre terrænformer som vises på det fysiske verdenskrot - her relaterest til de ydre geologiske processer.

Bjergarterne

Jorden er opbygget af en række grundstoffer:

jern (35 %), ilt (30%) Silicium (15%), Magnesium (13%), Nikkel (2,4%) og mindre mængder af Svovl, Calcium, Aluminium m.fl.

Grundstofferne indgår i forskellige kombinationer hvor de danner mineraler, som er bjergarternes byggesten.

Der findes mere end 3.000 mineraler på jorden, men en lille gruppe af disse er særlig hyppige i jordens skorpe og kaldes derfor de bjergartsdannende mineraler.

De vigtigste er:

• kvarts (Silicium Si) lyse mineraler = sand
• feltspat - rødlige mineraler
• amfibol - (hornblende) mørke mineraler

I geologien skelner vi mellem tre hovedtyper af bjergarter:

1. Magmatiske (vulkanske)

Er bjergarter der dannes ved afkøling af smeltede bjergarter (magma)

• Dybbjergarter (plutoniske). Grovkornede - f.eks. granit
• Dagbjergarter. Finkornede - f.eks basalt

2. Sedimentære:

Bjergarter som dannes af nedbrudte bjergarter (= sedimenter)

• Uorganiske (bjergarter) - ofte lagdelte , f.eks. sandsten
• Organiske (plankton / skaldyr i havet), f.eks. Kalk, kridt

3. Metamorfe bjergarter

dvs. omdannede bjergarter - altså magmatiske eller sedimentære bjergarter som p.g.a. tryk og varme omdannes (metamorfose). Ofte ligger mineralerne i "bånd" - f.es. bjergarten Gnejs.

Kan du genkende bjergarterne?

Kig på billedet herunder , og prøv om du kan bestemme hvilke type af bjergart der er vist i billede 1-4 ?

Keglevulkan

Skjoldvulkan

Eksplosionsvulkan