Jordskjelvet i Himalaya førte til store ødeleggelser, og flere tusen omkom i Katmandu og i områdene rundt. Også lenger ned i jorda, skaper slike skjelv dramatikk. (Foto: Colourbox)
Etterskjelv påvirker jordas dypere lag
Et jordskjelv kan skape kaos og panikk på jordoverflaten. Men det er etterskjelvene som får jordskorpas dypere lag til å skake.
Når kontinenter kolliderer, skjer det store endringer i jordskorpa. Mange av disse endringene er knyttet til jordskjelv. De er vanlige, og forskere forstår godt mekanismene bak det som skjer i den øvre del av jordskorpa. Men det har vært en gåte hvordan jordskjelv kan oppstå fra de høye trykkforholdene som finnes i jordskorpas dypere lag.
– Under kontinentene er jordskorpa vanligvis bare rundt 40 kilometer tykk. Tatt i betraktning at jordas radius er på rundt 6000 kilometer, blir jordskorpa omtrent som skallet på et eple, sier professor Bjørn Jamtveit ved UiOs Institutt for geofag.
Denne øverste delen av jordskorpa er kald og stiv, og det er her jordskjelv vanligvis oppstår. Jordskorpa sprekker opp, og det oppstår såkalte forkastninger – ved at bergartsmassene på hver side av sprekken beveger seg i forhold til hverandre.
Når denne bevegelsen skjer fort, oppstår jordskjelv. Dette kan føre til stor umiddelbar dramatikk på overflaten, særlig hvis det er stort og rammer tett bebodde områder.
I jordskorpas dypere lag er temperaturen høyere, og forskere har tidligere tenkt at her er bergartene myke og føyelige, nærmest som en brøddeig. Og derfor vil ikke jordskjelv kunne oppstå.
Skjærdeformasjon (myk deformasjon) i en tidligere jordskjelvsone hvor det har oppstått en sprekk. Vannholdige væsker har kommet til og omdannet bergartene, slik at de er blitt svakere og mykere. (Foto: Institutt for geofag / UiO)
Men forskning viser at denne delen av jordskorpa er sterkere enn man tidligere har trodd. Dette fordi bergartene her som oftest er helt uten porer og ikke inneholder vann eller andre væsker som er nødvendige for å gjøre bergartene myke.
Dermed kan det altså oppstå jordskjelv også i de dypeste delene av jordskorpa.
Men fordi trykket her er høyere enn nærmere overflaten, krever det ekstremt store krefter for å utløse skjelv i dette området. Mekanismen bak jordskjelv i jordskorpas dypere lag har derfor lenge vært et mysterium.
Dype bergarter opp i dagen
Flere steder kan man se bergarter som en gang var en del av den dypere jordskorpa.
Blant annet kan du på Holsnøy utenfor Bergen studere en milliard år gammel granulitt som ble utsatt for jordskjelv under kollisjonen mellom kontinentene Baltika (Skandinavia) og Laurentia (Øst-Grønland) for rundt 430 millioner år siden.
Nye bergarter som eklogitt og amfibolitt ble omdannet ved reaksjoner med vann som strømmet inn gjennom sprekkene som oppsto ved jordskjelvene. Men lenge har ikke forskere helt forstått hvordan dette har skjedd – utover at det har med jordskjelv å gjøre.
Bjørn Jamtveit, Håkon Austrheim og François Renard ved Universitetet i Oslo har forsket på dette i lang tid – og lagt stein på stein i arbeidet. De har brukt modellering og databeregninger i tillegg til tidligere studier av de dype bergartene som har kommet til overflaten.
En forkastning dannet av et jordskjelv i dyp jordskorpe. Bergartene er fra Holsnøy ved Bergen. (Foto:Institutt for geofag / UiO)
– Vi har lenge visst at jordskjelv er viktige for prosessene som omdanner dyp jordskorpe, men vi manglet informasjon om hva som utløser slike dype skjelv, sier Jamtveit.
– Den siste og avgjørende brikken i puslespillet vårt fikk vi på plass i fjor høst da vi hadde professor Yehuda Ben-Zion fra University of Southern California på forskeropphold her i Oslo.
Ben-Zion hadde studert hvordan jordskjelv som oppstår i de grunnere lagene i jordskorpa, kan skape store krefter som kan forplante seg nedover og utløse etterskjelv også i de dype lagene i jordskorpa.
UiO-professorene Håkon Austrheim (t.v.) og Bjørn Jamtveit (t.h.) er strålende fornøyd med at forskningsfunnet deres er publisert i Nature. (Foto: Gunhild M . Haugnes / UiO)
Funnet blir beskrevet i en fersk vitenskapelig artikkel i tidsskriftet Nature.
De geologiske prosessene som skjer i jordskorpens dypere lag som følge av etterskjelv, går svært sakte sett i et menneskes tidsperspektiv. Men slike prosesser har trolig vært svært viktige da vårt kontinent kolliderte med Grønland og Nord-Amerika for over 400 millioner år siden.
Tibet «sluker» India
Et eksempel på en slik pågående prosess skjer i det asiatiske høylandet. Her utløses jordskjelv når det indiske kontinentet «dykker» under Tibet.
Kollisjonen skjer med en hastighet på omtrent to centimeter i året. Omtrent 100 mil av Indias jordskorpe er blitt slukt under Tibet i løpet av de siste 50–60 millioner år.
Den indiske platen omdannes sakte – etter hvert som den dyttes under Tibet. Disse omdannelsesprosessene er trolig knyttet til jordskjelvaktivitet i dypet. Dette er prosesser som ligner de som omdannet bergartene på Holsnøy.
– Mange vil huske det store jordskjelvet i Himalaya i 2015, som krevde flere tusen menneskeliv i Katmandu og områdene rundt. Dette jordskjelvet ble utløst i den øvre del av jordskorpa der den indiske platen sklir under Tibet, men ringvirkningene av skjelvet utløste også etterskjelv i den dypere jordskorpa. Vann som strømmet ned i jordskorpen gjennom sprekker knyttet til slike etterskjelv, kan være avgjørende for hvordan den indiske platen blir omdannet mot dypet.
Bjørn Jamtveit, Yehuda Ben-Zion, François Renard og Håkon Austrheim: Earthquake-induced transformation of the lower crust. Nature. 2018, DOI:10.1038/s41586-018-0045-y. Sammendrag.
