Ett undervisningsmaterial för grundskolans
högstadium och för gymnasiet, producerat av
Åke Johansson, Naturhistoriska riksmuseet,
i samarbete med Geologins Dag.
Jordklotets byggnad
Jordskorpan
Jordskorpan är det
tunna fasta yttre skalet
på vår planet.
Manteln
Jordskorpan är det
tunna fasta yttre skalet
på vår planet.
Under jordskorpan
finns manteln. Denna
består i huvudsak av
fasta bergarter, men
genom hettan och
trycket blir dessa
plastiska (ungefär som
deg eller glaciäris) och
kan röra sig runt i
långsamma strömmar.
Kärnan
Jordskorpan är det
tunna fasta yttre skalet
på vår planet.
Under jordskorpan
finns manteln. Denna
består i huvudsak av
fasta bergarter, men
genom hettan och
trycket blir dessa
plastiska (ungefär som
deg eller glaciär-is)
och kan röra sig runt i
långsamma strömmar.
Längst in finns kärnan,
som består av järn och
nickel. Den yttre
kärnan är flytande, den
inre däremot fast pga
det höga trycket. I
kärnan bildas jordens
magnetfält.
Tunn oceanskorpa
Det finns två
typer av
jordskorpa.
Oceanskorpan är
mycket tunn, bara
5-10 km tjock. Den
består främst av
tunga järn- och
magnesiumrika
bergarter (gabbro,
diabas och basalt),
med ett tunt lager
sediment på toppen.
Tjock kontinentalskorpa
Kontinentskorpan
är mycket tjockare,
mellan 30 och 70
km, men samtidigt
lättare, eftersom
den domineras av
lättare kiselrika
bergarter, såsom
granit.
Rörelser i jordskorpan
Figur från U.S Geoligcal Survey
Mitt-oceana ryggar
Oceanskorpan nybildas ständigt längs de mitt-oceana ryggarna,
vulkaniska undervattensbergskedjor på havsbottnen. Därifrån rör sig
oceanskorpan utåt åt båda hållen med några centimeter per år, driven av
långsamma s.k. konvektionsströmmar i den underliggande heta manteln.
Den yttersta energikällan för dessa rörelser är radioaktivt alstrad
värme i jorden inre.
Figur från U.S Geoligcal Survey
Subduktionszoner
När oceanskorpan når kontinentens kant pressas den tillbaka ner i manteln
längs en s.k. subduktionszon. I själva havsbottnen bildas en djuphavsgrav längsmed subduktionszonen. Nere i manteln smälter oceanskorpan
upp eller blandas med mantelns bergarter. Ovanför subduktionszonen
bildas en serie vulkaner där uppsmält material tränger upp till jordytan.
Ett exempel är Anderna med sina vulkaner.
Figur från U.S Geoligcal Survey
Ibland sker subduktionen i stället en bit från
kontinenten, och då bildas en vulkanisk öbåge i
oceanen utanför kontinenten. Ett exempel är Japan.
Genom att oceanskorpan ständigt nybildas
och förstörs finns ingen oceanskorpa äldre än
ca 250 miljoner år bevarad. All tidigare oceanskorpa har försvunnit ner i manteln och förstörts.
Figur från U.S Geoligcal Survey
Kontintenterna flyter
Den kontinentala jordskorpan är mycket tjockare och består till
sin huvuddel av granitiskt material, som är för lätt för att sjunka
tillbaka i manteln. Kontinenterna fungerar därför ungefär som
stora isflak, som flyter ovanpå oceanskorpan och manteln.
Figur från U.S Geoligcal Survey
Gamla kontinenter …
Kontinenternas bergarter är i genomsnitt betydligt
äldre än oceanskorpan. De äldsta delarna är så
gamla som 4 miljarder år, nästan lika gamla som
jordklotet (som är 4,5 miljarder år gammalt).
Figur från U.S Geoligcal Survey
… med unga kanter
Men delar av kontinenterna är betydligt yngre. Längs
vulkankedjorna och de vulkaniska öbågarna utmed
kontinenternas kanter skapas hela tiden ny kontinentskorpa.
Figur från U.S Geoligcal Survey
?
Innebär det att kontinenterna verkligen växer och blir större
med tiden?
Det är en omdebatterad fråga. Eventuellt uppvägs denna
nytillväxt av sådant material som eroderas från kontinenterna ner
i havet, och som sedan försvinner tillbaka ner i manteln i någon
subduktionszon igen.
Plattektonik
Jordskorpan är uppdelad i sju stora plattor, och en handfull mindre. De
flesta stora plattorna består av en kärna av kontinentskorpa, omgiven av
oceanskorpa. Stilla Havsplattan består dock bara av oceanskorpa.
Plattorna består egentligen av jordskorpan plus den övre, fasta delen av
manteln, vilka tillsammans kallas lithosfären. De rör sig i förhållande till
varandra med hastigheter på några centimeter om året.
Rörelserna drivs av långsamma strömmar i den underliggande, plastiska delen
av manteln, kallad asthenosfären.
Mer om plattektonik
och kontinentaldrift
• Plattornas rörelser kallas med ett finare ord för plattektonik
(ordet tektonik har med rörelser i jordskorpan att göra).
• Plattektoniken ger upphov till kontinenternas ständigt
pågående rörelser, den s.k. kontinentaldriften.
Alfred Wegener
Begreppet kontinentaldrift myntades av meteorologen
Alfred Wegener, som i en bok år 1912 föreslog att
kontinenterna rörde sig ungefär som isflak, och en gång
hade suttit samman i en enda superkontinent, kallad
’Pangaea’ (”allt land” på grekiska).
Genomslag på 1960-talet
• Få samtida geologer trodde på Wegeners teori
om kontinentaldrift.
• På 1960-talet ledde dock undersökningar av havsbottnarnas struktur till att oceanbottenspridningen
upptäcktes. Därmed lades grunden för den moderna
plattektoniska teorin, som givit en förklaring till hur
kontinenterna rör sig.
• Denna teori gör att en lång rad geologiska fenomen,
såsom jordbävningar och vulkanism, malmbildning
och bildning av höga bergskedjor kan sättas in i sitt
sammanhang. På så sätt har vi fått en sammanhängande bild av hur planeten Jorden fungerar.
Kollisioner, vulkaner
och höga berg…
Vulkaner och jordbävningar
Kartan är hämtad från http://www.pbs.org/wgbh/nova/teachers/activities/images/2515_vesuvius_map2.gif
En karta över världens vulkaner (röda trianglar) och jordbävningscentra (svarta
prickar) visar att dessa till största delen är belägna längs skarvarna mellan
jordskorpans plattor (gula linjer), som är svaghetszoner i jordskorpan.
Här kan het magma tränga upp från jordens inre, och plattornas rörelser ger
upphov till jordskalv i berggrunden.
Ny oceanbotten
Utmed spridningszonerna längs de mittoceana ryggarna driver
plattorna isär och ny oceanbotten bildas. De mittoceana ryggarna löper
som ett nätverk av undervattensbergskedjor på oceanernas botten.
Oceanskorpa som ”försvinner”
Längs subduktionszoner utmed kontinenternas kanter försvinner denna
oceanskorpa ner i manteln igen. Det största systemet av subduktionszoner
finns runt Stilla Havet, den s.k. Eldsringen med alla sina vulkaner.
Kontinentkrockar
Om två kontinenter kolliderar längs en kollisionszon, veckas kontinenternas
kanter samman och en hög bergskedja bildas. Det tydligaste exemplet är det
system av bergskedjor som från Alperna löper österut till Himalaya, och som
avspeglar Afrikas, Arabiens och Indiens pågående kollision med den stora
Eurasiska plattan.
Kontinenter som ”skaver” mot varandra
Ytterligare en typ av plattgräns finns, en s.k. snedförkastning eller
transform förkastning, där två plattor rör sig i sidled förbi varandra.
Det mest kända exemplet är San Andreas-förkastningen i Kalifornien.
Den plattektoniska cykeln
Plattektoniken kan beskrivas som ett
cykliskt förlopp, den plattektoniska
cykeln.
Röda havet
Östafrikanska
riftdalen
Till att börja med börjar en kontinent
spricka upp längs en s.k. riftdal, ett
system av djupa dalgångar och gravsänkor, ofta fyllda med långsträckta
sjöar. Längs riftdalen förekommer
också aktiv vulkanism.
Ett modernt exempel är den Östafrikanska riftdalen (Rift Valley), där
Afrika håller på att spricka itu. Denna
övergår norrut i en smal nybildad
havsarm, Röda havet.
Att en kontinent spricker itu kallas på
engelska för ”rifting”.
Lake Tanganyika och omgivande sjöar i den Östafrikanska
riftdalen, sedda från rymden. Satellitfoto från NASA.
Plattorna glider isär
Den smala havsarmen vidgar sig med
tiden till en bred ocean, exempelvis
Atlanten.
Längsmed denna löper en mitt-ocean
rygg, t.ex. den Mittatlantiska ryggen,
där ny oceanskorpa bildas.
På så sätt vidgas Atlanten med ca 5 cm
per år, och kontinenterna på ömse
sidor (Nordamerika och Europa, eller
Sydamerika och Afrika), driver allt
längre från varandra.
På Island är vulkanismen extra kraftig, så kraftig att en stor
ö har bildats. Tvärs över Island, från nordöst mot sydväst,
löper den Mittatlantiska ryggen, gränslinjen mellan den
Nordamerikanska och Eurasiska plattan.
Längs denna ligger Islands vulkaner. På bilden syns denna
gränslinje i form av förkastningen Allmannagja vid Thingvellir.
Djuphavsgravar och ny kontinentskorpa
Med tiden bildas djuphavsgravar och
subduktionszoner vid oceanens kanter
där oceanskorpan glider tillbaka ner i
manteln.
Material som smälter tränger upp som
magma och bildar en vulkankedja eller
vulkanisk öbåge ovanför subduktionszonen.
Där bildas ny kontinentskorpa. Så sker i
våra dagar runt Stilla Havet, i Indonesien
och i Karibiens övärld.
Plattorna närmar sig varandra igen
Allteftersom subduktionen tar överhand
över spridningen längs den mittoceana
ryggen, så börjar oceanen krympa i
bredd.
Det innebär att kontinenterna på ömse
sidor närmar sig varandra igen.
Fuji, Japans heliga berg, visar den klassiska koniska
vulkanformen, typisk för vulkaner ovanför subduktionszoner,
såsom vulkanerna i ”Eldsringen” runt Stilla Havet.
Unga, höga
bergskedjor bildas …
Till sist sluts oceanen och försvinner
helt, och kontinenterna på ömse sidor
kolliderar med varandra.
En hög bergskedja bildas när unga
vulkaniska bergarter och sediment
avsatta på havsbotten skjuts upp på
kontinentkanterna.
Bergskedjan består av en komplex
blandning av unga vulkaniska och
sedimentära bergarter, och gamla
kontinentbergarter, hopveckade och
överskjutna ovanpå varandra.
… och vittrar ned
Med tiden eroderas bergskedjan ner
och planas ut. Bara rötterna till den
gamla bergskedjan är synliga i
berggrunden.
Ofta tycks uppsprickning av
kontinenten ske längs sådana gamla
bergskedjor, och den plattektoniska
cykeln kan starta på nytt.
Höga bergskedjor, som Alperna (bilden) och Himalaya, finns i
områden med pågående kollision mellan olika plattor. Ett brett
bälte med sådan pågående kollision löper från Medelhavsområdet
genom Turkiet och Iran bort till Himalaya och Centralasien.
Dessa bergskedjor består av hoppressade, uppveckade och
omvandlade bergarter av olika slag. På djupet kan granitmagma
ha trängt in och stelnat till granit.
Vår fjällkedja utgör de nederoderade resterna från en tidigare
kontinentkollision, när Grönland kolliderade med Skandinavien
för 400 miljoner år sedan.
Foto Thomas Lundqvist, SGU.
I vårt ”urberg” finns spåren efter ännu äldre kontinentkollisioner,
rötterna till för länge sedan nederoderade bergskedjor. Bilden visar
gnejs och granit från Härnön utanför Härnösand i Ångermanland.
En föränderlig värld
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
Den moderna världen, med sitt mönster av kontinenter
och oceaner som vi är vana att se den, är således bara
en ögonblicksbild av en ständigt föränderlig världskarta.
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
För 250 miljoner år sedan låg nästan alla kontinenter samlade i en
enda superkontinent, kallad ’Pangaea’ (grekiska för ”allt land”).
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
Ännu längre tillbaka i tiden, för över 500 miljoner år sedan, låg de
sydliga kontinenterna samlade i superkontinenten ’Gondwana’.
Skandinavien och nordöstra Europa (’Baltica’) var på väg norrut
för att kollidera med Grönland och Nordamerika (’Laurentia’).
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
Denna kollision inträffade för drygt 400 miljoner år sedan, och
ledde bl.a. till att vår fjällkedja bildades. Skandinavien befann
sig vid denna tid nära ekvatorn.
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
Under karbon-tid, för ca 300 miljoner år sedan, kolliderade de sydliga
och nordliga kontinenterna längsmed Appalacherna så att ’Pangaea’
bildades. Även i Centraleuropa bildades höga berg vid denna tid.
I söder rådde samtidigt istid.
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
För ca 250 miljoner år sedan, under den geologiska perioden Perm,
låg kontinenterna maximalt samlade i en nord-sydlig superkontinent.
I öster var dock det nuvarande Asien uppdelat i en rad separata
mindre landmassor och vulkaniska öbågar.
Skandinavien
Tethyshavet
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
För 200 miljoner år sedan har Kina och Sydostasien börjat samla
ihop sig i öster. Afrika skiljs från Asien och Europa av ett hav som
kallas Tethys-havet. Medelhavet är en rest av detta hav.
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
För 100 miljoner år sedan, mot slutet av perioden Krita, börjar ’Pangaea’
spricka upp. De sydliga kontinenterna skiljs åt, Indien börjar sin resa mot
norr, Tethys-havet börjar slutas, och Atlanten börjar öppna sig.
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
För 50 miljoner år sedan börjar vi känna igen vår tids kartbild. Atlanten vidgar
sig. Afrika, Arabien och Indien närmar sig den stora Eurasiska kontinenten,
Medelhavet är en rest av Tethys-havet. Ett grunt hav täcker stora delar av
Ryssland och Centralasien (sådana grundhav är översvämmade delar av
kontinenten, precis som Nordsjön och Östersjön idag).
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
Nu är vi framme vid den moderna världen igen. Indien har kolliderat med
Eurasien, Afrika närmar sig Europa, och Australien är på väg norrut mot
Sydostasien. Syd- och Nordamerika förenas av en smal landbrygga,
medan Östafrika börjar spricka upp och Röda Havet öppnar sig.
Skandinavien
Karta från ”project PALEOMAP”: http://www.scotese.com/.
På Geologins Dags hemsida finns en animation över ’Pangaeas’ uppsprickning, från 250 miljoner år till nutid, och sedan vidare 250 miljoner
år in i framtiden, till en hypotetisk framtida superkontinent.
Till Geologins Dag: Från Pangaea till nutidens och framtidens värld
’Pangaea’ var förmodligen
bara den senaste i en rad
av superkontinenter som
existerat under Jordens
långa historia.
Nordamerika
Europa
Sydamerika
Vi kan ana ett återkommande mönster av
bergskedjeveckning och
ansamling av jordens
kontinenter till en
superkontinent, vilken sedan
spricker itu så att delarna
driver isär.
Men ju längre tillbaka i tiden
vi går, ju osäkrare blir
rekonstruktionerna.
Bilden visar en rekonstruktion av
superkontinenten ’Rodinia’, som antas ha
existerat för ca 1000 till 600 miljoner år sedan.
När Sverige var granne med Amazonas
Vår del av världen, ”Baltica”
(nordöstra Europa), hängde
förmodligen ihop med Nordamerika (’Laurentia’), centrala
Sydamerika (’Amazonia’), och
Västafrika som delar i en ännu
tidigare superkontinent, för ca
1800 till 1300 miljoner år
sedan.
Bilden visar en geologisk rekonstruktion, baserad på hur områden
med berggrund av likartad ålder
(samma färg på kartan), kan följas
från kontinent till kontinent.
Naturhistoriska riksmuseet (Johansson 2009)
NRM:s faktasidor om geologi
SGU:s faktasidor om geologi
Geologins Dag:s hemsida
Project PALEOMAP.
