Ingen kan i dag forudsige jordskælv præcist. Men USA planlægger nu en storstilet geologisk og geofysisk kortlægning af hele det Nordamerikanske kontinent fra undergrunden, fra jordoverfladen og fra himlen. Målet er at opnå ny basal viden om
jordskælv.

Af Rolf Haugaard Nielsen, fredag 06. okt 2000 og trykt i Ingeniøren.

Amerikanske videnskabsmænd satser nu på det storstilede program Earthscope, der gennem fire projekter skal medvirke til at opnå en mere grundlæggende for ståelse for de processer, der udløser jordskælv. I 1997 smed japanerne håndklædet i ringen efter 30 års intensiv forskning i jordskælv og erklærede, at vi næppe nogensinde bliver i stand til at forudsige det frygtede naturfænomen, som fra det ene øjeblik til det andet kan forvandle byer til ruinhobe og koste tusindvis af menneskeliv. Nu satser amerikanske geologer og geofysikere på at opnå en mere grundlæggende forståelse af de processer dybt nede i Jorden, som udløser jordskælv og vulkanisme. Det skal ske gennem det storstilede program Earth scope, som består af fire projekter:

En boring ned i den aktive jordskælvszone i San Andreas forkastningen nær San Francis co. Målinger af jordskorpens forskydninger langs med hele grænselinien mellem Stillehavspladen og den Nordamerikanske kontinentalplade. Et mobilt netværk af seismiske målestationer, som på ti år skal kortlægge USA’s dybe undergrund. Og endelig en ny radarsatellit, som skal måle bevægelser og ændringer i jord overfladen. Tilsammen skal de fire projekter resultere i et tredimensionalt billede af undergrunden og overfladen. Målet er dels at opnå detaljerede informationer om aktive jordskælvszoner og vulkaner, dels at skabe det store forkromede overblik på kontinentalt plan. – De potentielle gevinster er store, for Earthscope kan måske fremskaffe en basisviden, som gør det muligt at forudsige jordskælv og vulkanudbrud. Men satsningen er også risikabel, især når det gælder boringen i San Andreas forkastningen. Hvis borehullet rammer ved siden af den aktive jordskælvszone, kan projektet gå hen og blive en decideret nitte, siger Olafur Gudmundsson fra Dansk Lithosfærecenter. Dybdeboringen og den seismiske kortlægning af USA har netop fået økonomisk støtte fra National Science Board på 130 millioner dollars over de næste ti år, mens de to andre projekter endnu mangler at opnå de fornødne bevillinger. Boring i jordskælvszonen Jordskælv opstår primært i de områder, hvor to af Jordens tektoniske plader støder sammen, som det er tilfældet i det vestlige USA, hvor Stillehavspladen bevæger sig mod nord langs med den Nordamerikanske kontinentalplade. Jordskælv er svære at forudsige, fordi de geologiske processer, som får jorden til at slå revner, er uhyre komplicerede. Hvis man tager San Andreas forkastningen som eksempel, er der ikke blot én grænselinie i undergrunden mellem de to tektoniske plader, hvor de skurer mod hinanden tværtimod er der mange forkastningslinier, som tilmed er uregelmæssige på lokalt plan, hvorfor det er svært at beregne netop, hvor spændingerne mellem de to plader bygges op og til sidst udløses i et jordskælv. Samtidig mener geologerne, at vandindholdet i undergrunden spiller en rolle for, hvor og hvornår jordskælv finder sted, fordi vandet virker som smørelse. Teorien går ud på, at spændinger mellem de to plader frembringer en masse bittesmå revner i klipperne under jorden, som så fyldes med grundvand med det resultat, at pladerne pludselig skrider, og jordoverfladen sprækker. Dybdeboringen, som kaldes San Andreas Fault Observatory at Depth (SEFOD), skal mindske usikkerheden omkring de processer, som udløser jordskælv. Planen er at bore to kilometer lodret ned i jorden i udkanten af San Andreas forkastningen. Derpå skal der bores skråt til siden gennem den aktive jordskælvs zone ned til fire kilometers dybde. Fra tre kilometers dybde og nedefter udbores der en række næsten vandrette sidehuller ind i jordskælvszonen, hvorfra geologerne vil hente prøver af klipper og væsker op til analyser i laboratoriet. Samtidig nedsænkes et sandt arsenal af måleinstrumenter i borehullet, som skal måle væsketrykket, temperaturen, spændingerne og seismiske bølger fra jordskælv i nærheden. – Det er første gang nogensinde, at det vil blive muligt at lave direkte målinger af de fysiske og kemiske processer i den dybe undergrund i en jordskælvszone. Den type data er af stor betydning, hvis man skal gøre sig håb om nogensinde at blive i stand til at forstå og forudsige jordskælv, siger Olafur Gudmundsson. Målingerne i dybden vil også åbne op for udvikling af detaljerede tredimensionelle modeller af de geologiske processer i jordskælvszonen, hvilket ligeledes er en vigtig forudsætning for at kunne forudsige jordskælv. Fokus på grænselinien Mens SEFOD skal give detaljerede lokale oplysninger om geologien i San Andreas forkastningen, et målet med Plate Boundary Observatory (PBO) at undersøge hele grænselinien mellem Stillehavspladen og den Nord amerikanske kontinentalplade, som ligger under bl.a. Rocky Mountains, Sierra Nevada, vulkanerne i Cascade Mountains samt San Andreas forkastningen. Rygraden i projektet bliver 1275 GPS-modtagere (Global Positioning System), som anbringes med ca. 100 kilometers mellemrum i en linie, som rækker fra Alaska til Mexico. Ved hjælp af satellitterne i GPS’erne vil det blive muligt at bruge modtagerne til at følge de glidende og gradvise bevægelser mellem pladerne, som finder sted over perioder fra minutter til år. Seismometre opfanger ikke disse stilfærdige bevægelser, men kun trykbølgerne fra egentlige jordskælv. Imidlertid menes de glidende bevægelser mellem pladerne at spille en central rolle for udløsningen af jordskælv på grund af de spændinger, som gradvist bygges op mellem pladerne. Kontinentet kortlægges Det tredje projekt under Earth scope, USArray, skal resultere i en detaljeret geologisk kortlægning af undergrunden i hele USA. Kortlægningen udføres med et transportabelt netværk af 400 seismometre, som anbringes med 70 kilometers mellemrum. Netværket, som kaldes Bigfoot, flyttes efter 1-2 års målinger og skal på den måde dække hele det Nordamerikanske kontinent i løbet af en periode på 8-10 år. Netværket skal kortlægge den dybe undergrund, dels ved hjælp af seismiske bølger fra jordskælv overalt på Jorden, dels ved anvendelse af sprængstoffer til at frembringe trykbølger. Undersøgelserne vil give nye oplysninger om dybden af forkastningszoner, størrelsen af magmakamre under aktive vulkaner samt om det urgamle grundfjeld under det centrale USA. Netværket vil også kunne bruges til at studere Jordens indre kappe samt kernen. Øjet i himlen De amerikanske geologer håber på at kunne supplere undersøgelserne på Jorden med et øje i himlen, satellitten Interferometric Syntetic Aperture Radar (InSAR), som vil koste mellem 200 og 400 millioner dollars. Satellitten skal kortlægge deformering af jordoverfladen i forbindelse med bevægelser mellem de tektoniske plader, jordskælv og vulkanudbrud. Efter planen skal satellitten placeres i en bane, så den overflyver grænselinien mellem Stillehavspladen og den Nordamerikanske kontinentalplade en gang om ugen. På den måde kan PBO’s målinger af bevægelser i undergrunden direkte relateres til deformationer af overfladen, som satellitten opdager. InSAR vil give et kontinuert billede af overfladens bevægelser, mens PBO vil levere mere detaljerede målinger langs med den linie, hvor GPS-modtagerne er opstillet. InSAR vil desuden dække hele USA, og satellitobservationerne kan derfor også relateres til de seismiske målinger med USArray. Med Earthscope er Big Science ikke længere et fænomen, der er forbeholdt fysikere og astronomer. Og det stort anlagte program vil uden tvivl styrke den geologiske og geofysiske forskning i USA. – Der er et udstrakt samarbejde mellem geologer i USA og Europa, men også en benhård konkurrence. Hvis Earthscope bliver en succes, vil amerikanerne cementere deres i forvejen meget stærke videnskabelige position mange år frem i tiden, siger Olafur Gudmundson.