Tektoniske plader: pladetektonik, pladegrænser og kontinentaldrift

Kig på et verdenskort. Sydamerikas østkyst og Afrikas vestkyst ligner to puslespilsbrikker, der næsten passer perfekt ind i hinanden. Det er ikke et tilfælde. Tektoniske plader har drevet de to kontinenter fra hinanden i over 200 millioner år, og de bevæger sig stadig i dag med få centimeter om året.

Pladetektonik er fundamentet under moderne geografi. Teorien forklarer, hvorfor jordskælv koncentreres langs Stillehavets kyster, hvorfor Himalaya stadig vokser, og hvorfor Island er et vulkansk inferno midt i Atlanterhavet. Tektoniske plader, pladegrænser og kontinentaldrift optræder i geografi og naturgeografi på alle niveauer.

Hvad er tektoniske plader?

Forestil dig Jordens overflade som et gigantisk puslespil af stive plader. Brikkerne er ikke fastgjort til et underlag, de glider langsomt rundt oven på et varmt, halvflydende lag dybere nede. Det er præcis, hvad tektoniske plader er: enorme brudstykker af lithosfæren, der tilsammen dækker Jordens overflade. Der er syv store plader og en række mindre, og mødet og bevægelsen mellem dem forårsager jordskælv, vulkaner og bjergkæder.

Der er to grundlæggende typer tektoniske plader. Oceanbundsplader er tyndere og tyngere, primært sammensat af basalt. Kontinentalplader er tykkere og lettere, bygget op af granit og andre lette bjergarter. Disse to typer reagerer forskelligt, når de mødes: den tyngere oceanbundsplade synker altid ned under den lettere kontinentalplade, en proces kaldet subduktion, der er årsagen til dybhavsgrave, bjergkæder og vulkaner.

Lithosfæren og asthenosfæren

Ser man ned under fødderne, virker jordskorpen ubrydelig fast. Men Jordens yderste skal, lithosfæren, hviler på noget, der opfører sig ganske anderledes. Under det enorme tryk og den høje temperatur, der hersker 100-200 kilometer nede i Jordens kappe, kan kappematerialet deformere og flyde, om end ekstremt langsomt over geologisk tid. Lithosfæren, der er 50-150 kilometer tyk, glider oven på denne halvflydende zone som isflager på havets overflade.

Konvektionsstrømmene i kappen leverer den energi, der sætter pladerne i bevægelse. Varmt kappemateriale stiger op mod lithosfæren, afkøles og synker ned igen, en cyklus der skaber langsomt cirkulerende strømme, der trækker og skubber pladerne i forskellige retninger. Vil du forstå, hvordan Jordens lag er bygget op fra kernen og ud til skorpen, giver Toptutors' artikel om jordens opbygning en solid forståelse af det fundament, pladetektonikken hviler på.

Alfred Wegener og ideen om kontinentaldrift

I 1912 præsenterede den tyske meteorolog Alfred Wegener en teori, de fleste geologer afviste som spekulativ nonsens. Han pegede på, at Afrika og Sydamerika passede næsten perfekt ind i hinanden som to puslespilsbrikker. Hertil kom, at identiske fossiler af planten Glossopteris var fundet på begge kontinenter, og at geologiske formationer på de to kyster fortsatte i hinanden, som om de engang var del af det samme land. Wegeners konklusion: alle kontinenter var engang samlet i et superkontinent, Pangæa, der begyndte at splitte op for ca. 200 millioner år siden.

Det afgørende gennembrud kom i 1960'erne, da videnskabsfolk kortlagde den midtatlantiske ryg og opdagede, at oceanbundens bjergarter var yngst ved ryggen og ældre jo længere fra ryggen de kom. Det beviste havbundsspredning: ny oceanbund dannes konstant ved spredningsryggene. Wegeners grundidé var rigtig, men kontinenterne pløjer ikke gennem oceanbunden, de rider med på plader, der inkluderer både oceanbund og landmasse. Som lex.dk's artikel om kontinentaldrift beskriver, var disse havbundsmålinger det endelige bevis, der overbeviste geologer verden over.

Konstruktive pladegrænser: her dannes ny jordskorpe

Island er ét af de eneste steder i verden, hvor du kan stå med begge fødder på en konstruktiv pladegrænse og se resultatet med egne øjne. Øen sidder direkte over den midtatlantiske ryg, hvor den Eurasiske Plade og den Nordamerikanske Plade trækker sig fra hinanden. Den revne, der opstår, fyldes med magma fra kappens dyb. Det er den proces, der har bygget Island op fra havbunden, og det er grunden til, at Island har aktive vulkaner, geysirer og varme kilder overalt.

1. 1

   To plader divergerer

   Den Eurasiske og den Nordamerikanske Plade bevæger sig langsomt fra hinanden, trukket af konvektionsstrømmene i kappen.

2. 2

   En revne åbner sig i lithosfæren

   Når pladerne trækker sig fra hinanden, opstår en revne i jordskorpen. Lithosfæren brister under trækket og skaber en spredningszone.

3. 3

   Magma stiger op fra kappen

   Trykket falder i den åbne revne, og magma fra asthenosfæren stiger op og fylder spalten. Temperaturen er over 1.200 grader Celsius.

4. 4

   Ny oceanbundsskorpe dannes

   Magmaen afkøles og stivner til ny basaltisk oceanbundsskorpe. Den skubber de ældre skorpedele udad til begge sider af ryggen.

5. 5

   Oceanen vokser langsomt bredere

   Over millioner af år vokser oceanen bredere. Den nyeste oceanbund er altid tæt ved spredningsryggen, den ældste er tættest på kontinenterne.

Konstruktive pladegrænser, også kaldet divergerende pladegrænser, er lokaliseret langs de midtoceaniske rygge: undersøiske bjergkæder, der løber langs midten af verdenshavene. Den midtatlantiske ryg er ca. 16.000 kilometer lang og er årsagen til, at Atlanterhavet er vokset fra en smal rende til et hav på knap 3.000 km's bredde, siden Afrika og Sydamerika adskiltes for ca. 130 millioner år siden. Hastigheden er 2-5 cm om året, men effekten over geologisk tid er enorm.

Destruktive pladegrænser og subduktionszoner

Hvad sker der, når to plader støder mod hinanden med et pres, der opbygges over millioner af år? Svaret afhænger fuldstændigt af, hvad pladerne er lavet af. Mødet mellem en oceanbundsplade og en kontinentalplade er fundamentalt anderledes end sammenstødet mellem to kontinentalplader.

Noget helt andet sker, når to kontinentalplader kolliderer. Her er ingen af dem tung nok til at synke ned. I stedet komprimeres og folder stenmaterialet sig opad. Det er præcis processen bag Himalaya: den Indiske Plade kolliderede med den Eurasiske Plade for ca. 50 millioner år siden, og sammenstødet presser bjergkæden op med ca. 5 mm om året. Mount Everest, verdens højeste bjerg på 8.849 meter, er resultatet, og bjerget vokser stadig.

Subduktionszoner er de mest geologisk aktive steder på Jorden. Som lex.dk's artikel om subduktionszoner beskriver, trænger den neddykkende plade helt ned til 600-720 kilometers dybde, og de dybeste jordskælv kendes netop fra disse zoner, der løber langs Jordens store dybhavsgrave.

Bevarende pladegrænser: jordskælv uden ny skorpe

Hverken dannes ny jordskorpe eller forsvinder gammel ned i dybden langs en bevarende pladegrænse. De to plader glider simpelthen forbi hinanden sidelæns langs en brudzonekaldet en transformforkastning. Den mest kendte er San Andreas-forkastningen i Californien, ca. 1.300 km lang, hvor Stillehavspladen glider nordvestpå i forhold til den Nordamerikanske Plade med en hastighed på ca. 6 cm om året.

Pladerne glider ikke jævnt forbi hinanden. De hænger fast i ujævnheder og opbygger spændinger, der til sidst udløses som jordskælv. Jordskælvet i San Francisco i 1906, der dræbte over 3.000 mennesker og ødelagde store dele af byen, skyldtes spændingsudløsning ved San Andreas-forkastningen. Som lex.dk beskriver i sin artikel om pladetektonik, opstår disse jordskælv, fordi gnidningsmodstanden mellem pladerne gradvist overvindes og den oplagrede spændingsenergi frigives på én gang.

Hvad driver tektoniske plader?

Tænk på en gryde vand, der koger på komfuret. Varmt vand stiger op fra bunden, afkøles ved overfladen og synker ned igen langs siderne i en cirkulerende bevægelse. Noget tilsvarende foregår 100 kilometer nede i Jordens kappe: varme fra kernen opvarmer kappematerialet, der stiger op mod lithosfæren, afkøles og synker ned igen. Disse konvektionsstrømme er den primære motor, der sætter pladerne i bevægelse.

Slab pull er formentlig den stærkeste af de tre kræfter. Det er grunden til, at plader med store, neddykkende rande, som Stillehavspladen, bevæger sig hurtigere end plader uden, som den store Nordamerikanske Plade. Ridge push spiller en understøttende rolle, men er svagere. Konvektionsstrømmene leverer den grundlæggende termiske energi, men nyere forskning tyder på, at strømmene delvist styres af pladernes bevægelse snarere end omvendt.

Typiske fejl

Tektoniske pladers konsekvenser: jordskælv, vulkaner og bjergkæder

Rundt om Stillehavets kant løber et 40.000 kilometer langt bælte af vulkaner og jordskælvscentre, fra New Zealand over Japan og Alaska og ned langs Sydamerikas vestkyst. Det kaldes Ildringen (Pacific Ring of Fire), og det rummer ca. 75 % af verdens aktive vulkaner og er ansvarlig for over 90 % af de kraftigste jordskælv. Ildringen er simpelthen den synlige konsekvens af, at Stillehavspladen subducerer under de omkringliggende plader langs destruktive pladegrænser.

Tektoniske plader former Jordens overflade på tre grundlæggende måder. Destruktive grænser skaber dybhavsgrave som Marianergraven (11.034 m dyb) og vulkanske øbuer og bjergkæder som Japan og Andesbjergene. Konstruktive grænser åbner nye oceaner og bygger vulkanøer op fra havbunden. Den østafrikanske riftdal er et nutidigt eksempel på et kontinent, der langsomt sprættes op og på sigt vil blive et nyt hav. Bevarende grænser domineres af jordskælv.

Pladetektonikkens virkning rækker ud over bjergkæder og jordskælv. Kontinenternes bevægelse har over millioner af år ændret havstrømmene og Jordens klimahistorie. Vulkaner ved pladegrænser frigiver CO2, der bidrager til drivhuseffekten, mens forvitringen af bjergarter ved kollisionsgrænser binder CO2 og trækker det ud af atmosfæren. Sammenhængen med klimafænomener som drivhuseffekten er altså mere direkte end man måske umiddelbart tror, og emnet optræder i mange geografipensum netop på denne måde.