Professor i geologi: Henning Sørensen
Ordet tsunami var næppe kendt af ret mange danske før katastrofen i Sydøstasien 2. juledag, som bragte det på avisernes forsider. I Danmark, der ligger i et geologisk stabilt område, har sådanne altødelæggende naturkatastrofer hidtil været noget, som ikke rigtig kom os ved, noget, som kun skete i fjerne egne af Jorden. Det kraftige jordskælv ved Sumatra, de efterfølgende flodbølgers hærgen i nogle populære turistområder og de mange tab af også danske menneskeliv har vist, at geologiske katastrofer også kan ramme os. I en tid, hvor man let kan komme til rejsemål overalt på Jorden, vil en vis viden om, at sådanne begivenheder forekommer i bestemte geologiske miljøer med kortere eller længere mellemrum, derfor være en nyttig del af rejsebagagen. Det er et af mange argumenter for at styrke naturfagene i uddannelsessystemet.
Indonesien er et område med mange jordskælv og vulkanudbrud. I fjernsynet så vi Indonesiens premierminister udtale, at jordskælvet vest for Sumatra og de flodbølger, der efterfulgte det, var den største naturkatastrofe i Indonesien siden 1883. Det, han hentydede til, var et udbrud på vulkanøen Krakatau mellem Sumatra og Java i 1883. Hele vulkanbjerget blev bortsprængt. Tilbage var nogle småøer og et 300 meter dybt hav. Trykbølgen og tsunamierne, som ledsagede eksplosionen, dræbte mere end 36.000 mennesker og var årsag til omfattende ødelæggelser på de omliggende kyster. Han kunne også have nævnt, at det største vulkanudbrud i nyere tid skete i vulkanen Tambora på øen Sumbawa øst for Java i 1815.
Det kostede 92.000 menneskeliv. Både Tambora og Krakatau sendte store mængder vulkansk aske op i stratosfæren. Den cirklede rundt om Jorden og skyggede så meget for Solen, at 1816 er blevet kaldt året uden sommer.
Et formentlig endnu kraftigere udbrud, hvor et vulkanbjerg eksploderede og blev afløst af hav, fandt sted på øen Santorin (Thera) nord for Kreta i det østlige Middelhav i 1645 f.Kr. Trykbølgen, udbrudsprodukterne og tsunamier menes at have udslettet den minoiske kultur.
Tsunamier kan altså fremkaldes af både jordskælv og vulkanudbrud (samt af større laviner).
Jeg skal i det følgende forsøge at belyse, hvor der er grund til at forvente ødelæggende jordskælv og vulkanudbrud.
Jordkloden består af en ydre tynd skorpe, en kappe og en kerne. Kernens inderste del er fast, den yderste del smeltet, hvilket blev vist af den danske seismolog Inge Lehmann i 1936. Kappen er fast, men i dens øverste del, 100-200 kilometer under jordoverfladen, findes ‘det bløde lag’ (en opdagelse, Inge Lehmann også var involveret i). Årtiers intensive udforskning af Jordens opbygning førte i 1960’erne til konstateringen af, at det bløde lags overgrænse markerer en vigtig skilleflade i Jorden. Skorpen og den del af kappen, der ligger ovenover, udgør lithosfæren (af græsk lithos, sten, og sphaira, kugle), den øverste del af kappen under skillefladen kaldes asthenosfæren (af græsk asthenes, blød, svag). Lithosfæren er stiv og sprækker op, asthenosfæren er så blød, at der foregår langsomme materialestrømninger i den.
Lithosfæren er opdelt i syv store og nogle mindre plader, der bevæger sig i forhold til hinanden. Bevægelsen drives af strømningerne i asthenosfæren, som er sat i gang af temperaturforskelle i kappen. Varmekilderne er den smeltede ydre kerne og den radioaktive nedbrydning af kappebjergarternes indhold af grundstofferne uran, thorium og kalium.
De store geologiske katastrofer opstår i grænsefladerne mellem lithosfærepladerne, hvor to plader kan glide fra hinanden, langs hinanden eller imod hinanden. Ryggene på oceanernes bund markerer grænser mellem plader, der glider fra hinanden. Et eksempel er Den Midtatlantiske Ryg, som Island er en del af. Her er der hyppig jordskælvs- og vulkanaktivitet. Et eksempel på en grænse, hvor plader glider langs hinanden, er San Andreas-forkastningen i Californien, der som bekendt er et område med kraftige jordskælv.
Jordskælvet 26. december nær Sumatras vestkyst er et eksempel på, hvad der sker, når to plader støder sammen. Det fandt sted i den grænse, hvor den indiske lithosfæreplade med en hastighed på 5-6 centimeter om året presser sig ind under den plade, som Indonesien ligger på. Dette kan foregå i en årrække, men på et tidspunkt bliver presset så stort, at bjergarterne ikke længere kan klare det. 26. december udløstes spændingerne i en 1.200 kilometer lang og 100 kilometer bred brudzone langs med og nord for Sumatra. Den indonesiske side blev med et snuptag hævet 15 meter, enorme vandmasser blev sat i bevægelse, og serien af tsunamier gik i gang. Jordskælvets centrum lå kun cirka 15 kilometer nede i Jorden, og da styrken blev målt til 9,0 på Richterskalaen, er det indlysende, at jordskælvet og de ledsagende flodbølger måtte blive så ødelæggende, som tilfældet var. Den indiske plade presses fortsat 5-6 centimeter om året ind under Indonesien. Om et ukendt antal år vil bjergarterne igen give efter for presset. Man må forvente, at der til den tid findes et overvågningssystem, som kan advare og give tid til evakuering.
Kystzonen rundt om Stillehavet kaldes malende for Ildringen på grund af de mange aktive vulkaner i Syd- og Nordamerika, Kamchatka, Japan og Filippinerne. Stillehavets lithosfæreplade skydes dybt ind under de omliggende plader langs skråtliggende brudzoner, hvilket er årsag til vulkan- og jordskælvsaktiviteten.
Middelhavet ligge i et område, hvor den afrikanske plade presser sig mod nord ind under den europæiske plade med mange vulkanudbrud og jordskælv til følge.
Vulkanudbrud og jordskælv er ikke begrænset til pladegrænser, men forekommer også inde på pladerne. Hawaii-ørækkens vulkaner er f.eks. dannet midt inde på Stillehavspladen. Den østafrikanske riftdal er et nutidigt eksempel på, at et kontinent kan blive splittet ad ledsaget af vulkanisme og jordskælv. Hvis processen ikke taber pusten, vil det ende med dannelse af et nyt ocean og en ny pladegrænse. Det var, hvad der skete for 50-60 millioner år siden, da et stort kontinent omfattende Nordamerika og Europa m.m. sprækkede op og Atlanterhavet blev til. Store lavadækker opstod i forbindelse med opsprækningen. De ses nu i Østgrønland, på Færøerne og i Irland og De Indre Hebrider, men lå oprindelig tæt sammen. Den Midtatlantiske Ryg markerer grænsen mellem den nordamerikansk-grønlandske plade og den europæisk-asiatiske plade (som også Indonesien er en del af). Adskillelsen foregår med en hastighed af få centimeter om året, men lidt kan blive til meget, når der er millioner af år til rådighed. Det er ikke altid, at en påbegyndt opsplitning lykkes. Det ser man f.eks. i det franske centralmassiv, hvor en sådan proces gik i stå for nogle hundrede tusinde år siden, og hvor de seneste, men muligvis ikke de sidste vulkanudbrud fandt sted for blot 5.000 år siden. De her nævnte processer skyldes dels de ovennævnte strømninger i asthenosfæren, dels ‘søjler’ af varmt materiale, såkaldte kappediapirer, der bevæger sig op fra de dybe dele af kappen (græsk: diapeiro, trænge igennem). Sådanne søjler befinder sig nu under Hawaii og Island og er årsag til vulkanismen dér.
De største geologiske katastrofer er knyttet til de grænser, hvor plader støder sammen. Men der er mange forhold at tage i betragtning. Hvad jordskælv angår, vil et varslingssystem som det, der er oprettet for Stillehavsområdet, i mange tilfælde kunne forvarsle tsunamier i så god tid, at menneskeliv kan blive reddet. Når man ved, hvor risikoen for tsunamier er stor, kan ødelæggelserne begrænses gennem omhyggelig planlægning og udformning af infrastruktur, bygninger osv., men ødelæggelser forårsaget af 30 meter høje flodbølger kan ikke forhindres. I øvrigt gælder det, at kendte jordskælvszoner skal holdes under observation, og at alle anlægsarbejder i disse zoner sker med henblik på at minimere ødelæggelser og tab af menneskeliv.
Forvarsling af vulkanudbrud kræver ikke blot overvågning af de vulkaner, som vides at have ødelæggende udbrud, men også et grundlæggende kendskab til, hvor og hvordan de forskellige typer af udbrud finder sted.
At asthenosfæren er ‘blød’, forklares ved, at dens bjergarter måske indeholder fintfordelte dråber af smeltet bjergart; det, man i geologien kalder magma. Det viser, at temperaturen 100 kilometer nede i Jorden er så høj, at bjergarterne er på nippet til at smelte. Det høje tryk forhindrer, at det sker.
De ovennævnte materialestrømninger i asthenosfæren transporterer varmt materiale op, hvor to plader glider fra hinanden, og koldt materiale ned, hvor to plader støder sammen. Under oceanryggene, som er steder, hvor plader glider fra hinanden, føres asthenosfæremateriale op fra de nævnte cirka 100 kilometers dybde til kun 20-30 kilometer under oceanbunden, det vil sige fra højt til lavt tryk. Bjergarters smeltetemperatur er lavere ved lavt end ved højt tryk. Det opstigende varme asthenosphæremateriale, som var næsten smeltet ved det høje tryk dybt nede i Jorden, vil derfor smelte ved det meget lavere tryk i 20-30 kilometers dybde. Det dannede magma er lettere end den ikkesmeltede bjergart og bevæger sig opad. Det kan nå helt op til jordoverfladen og strømme ud som lava. Færøernes plateauer af basaltlava er dannet på den måde. Det er en rolig form for vulkanisme, fordi lavaerne er tyndtflydende og let afgiver deres indhold af gasser.
En anderledes voldsom vulkanisme er knyttet til de grænser, hvor plader støder sammen. Den indiske lithosphæreplade og dens dække af vandholdige havbundssedimenter presses som ovenfor nævnt ind under Indonesien. Det sker langs skråtliggende brudzoner og er forløbet i millioner af år. I dette lange tidsrum er materiale blevet transporteret dybt ned under Indonesien. 60-100 kilometer under jordoverfladen er temperaturen så høj, at den nedpressede vandholdige havbund begynder at smelte. Under disse forhold dannes sejtflydende magmaer, som gasserne, først og fremmest vanddamp, vanskeligt kan undslippe fra. Trykket i magmaet vil derfor blive meget højt og eventuelt så højt, at det overstiger styrken af den overliggende bjergartsmasse, hvilket vil resultere i en altødelæggende kraftig eksplosion. Dette er mekanismen bag de mange voldsomme vulkanudbrud og jordskælv i Indonesien og i hele Ildringen.
Eksplosive vulkanudbrud indledes ofte af kraftige trykbølger, som forplanter sig til alle sider langs jordoverfladen. Trykbølgen fra et udbrud i vulkanen Bezimiannyi i Kamchatka i 1956 væltede skoven i en radius af 20 kilometer. Det skete heldigvis i et ubeboet område. Udbruddet i St. Helens-vulkanen i det vestlige USA i 1980 væltede skoven i et område på 600 kvadratkilometer. Området var evakueret, men 60 mennesker nåede ikke væk i tide. Udbruddenes voldsomhed forstærkes, hvis der, som det skete i Krakatau og Santorin, trænger havvand ned i det glødende magma, hvor vandet øjeblikkelig forvandles til damp under kraftig udvidelse. Nogle vulkaner udsender glohede strømme af lavapartikler og magmadråber opslemmet i vulkansk gas, som med enorm hastighed ruller ned ad vulkansiderne. Et sådant udbrud i vulkanen Mont Pelée på øen Martinique i Caribien i 1902 dræbte i løbet af et par minutter alle 32.000 indbyggere (på nær 2) i byen St. Pierre. Et lignende udbrud i vulkanen Vesuv var i år 79 årsag til udslettelsen af Pompeji og Herculaneum.
De nævnte eksempler viser, at der er såvel rolig som eksplosiv vulkanisme. Magmaets egenskaber og de geologiske forhold, som f.eks. typen af pladegrænse, bestemmer, om det bliver det ene eller det andet.
Kender man en vulkans udbrudsmønster, kan der etableres et overvågningssystem og advares i rimelig tid før et udbrud. Det lykkedes ved vulkanen Pinatubo i Filippinerne før et voldsomt udbrud i 1991. Vulkanen La Soufrière på øen Guadeloupe i Caribien er overvåget, fordi den kan få udbrud af den type, som i 1902 udslettede St. Pierre og dens indbyggere. Et udbrud truede i 1976. En international gruppe af vulkanspecialister blev bedt om at vurdere risikoen. Gruppen var uenig, et flertal stemte for at evakuere 72.000 indbyggere fra det truede område, hvilket skete. Men udbruddet udeblev. Evakueringen resulterede i, at sukkerhøsten gik tabt, og der fulgte et meget ubehageligt efterspil. Det er i det lys, man skal se forlydender om, at thailandske meteorologer afholdt sig fra at advare om tsunamitruslen 26. december for ikke at skade turistindustrien.
Myndighederne og deres eksperter vil blive stillet over for meget vanskelige beslutninger, den dag et stort jordskælv eller et voldsomt vulkanudbrud truer et tætbefolket område; skal man evakuere eller ej? Millionbyen Napoli ligger f.eks. i et område, hvor et pludseligt voldsomt udbrud kan indtræffe. Der har i området været tilfælde af, at jordoverfladen hævede sig, hvilket kunne være et tegn på et øget tryk i et underliggende magmakammer, eller på, at et magma var på vej opad. Processen standsede heldigvis. Hvad kan der ikke ske, hvis millioner af mennesker skal evakueres i løbet af kort tid?
Katastrofen i Sydøstasien har rettet verdens opmærksomhed mod, at geologiske katastrofer i løbet af få øjeblikke kan sprede død og ødelæggelse. Sådanne katastrofer sker især, hvor plader støder sammen. Nogle trusler er velkendte og overvåges, det gælder f.eks. San Andreas-forkastningen, Mont Pelée og Vesuv, men de fortsatte pladebevægelser, og de spændinger i lithosfæren, som de medfører, resulterer fra tid til anden i jordskælv og vulkanudbrud på helt nye steder. Og vulkaner, som man har glemt alt om, kan efter hvileperioder på hundreder, måske tusinder af år, vågne med utrolig kraft, hvad Vesuv-udbruddet i år 79 er et eksempel på.
Til det er der afslutningsvis at sige, at der skal gives høj prioritet til udforskningen af de nævnte processer med bl.a. det formål at skabe grundlaget for etablering af varslingssystemer. Det er mindst lige så vigtigt, at vi mennesker bliver bevidstgjort om, at naturen råder over enorme kræfter, som man skal vide noget om for at være bedst muligt forberedt, den dag den næste store geologiske katastrofe indtræffer.