Ignorer kommandoer på båndet
Gå til hovedindhold
Naviger op
Log på
> Forsiden > Natur og klima > Jordskælv og skred > Jordskælv og seismologi > Jorden, jordskorpen og seismisk skyggezone

Jorden, jordskorpen og seismisk skyggezone

 
Jordens indre er et af de områder, som studeres inden for seismologien. De danske jordskælv skyldes spændinger i jordens øverste 40 - 50 km. Rystelserne opstår som regel der, hvor jordskorpen er svagest. Indenfor forskningen i jordskælv opererer man med en seismisk skyggezone. Her forventer man ikke at registrere direkte bølger fra jordskælvets epicenter.
Jordens indre kerne

Jorden

Jordens indre er et af de områder, som studeres inden for seismologien.
Jorden er meget nær kugleformet. På grund af jordens rotation er den fladtrykt, så radius er 21 km større ved ækvator (6.378 km) end ved polerne (6.357 km).
Jordens fysiske og kemiske egenskaber ændrer sig i væsentlig grad i dybden. Det vil sige, at ændringerne er mere afhængige af radius end af geografisk position.

Forskning i jorden
Jordens form studeres i faget geodæsi. Jordens indre studeres i adskillige fagområder inden for geofysik. Her er seismologi det væsentligste område.
Jordens indre opbygning kan ikke direkte observeres. Dens egenskaber findes gennem målinger på jordoverfladen, gennem sammenligninger med andre himmellegemer og med meteoritter.

Laboratorieeksperimenter
Desuden gennemfører man laboratorieeksperimenter, der simulerer tryk og temperaturer som i jordens indre. Det kan for eksempel være chokbølgeeksperimenter og diamantcelleeksperimenter på relevante kemiske forbindelser.

Observationer af borehuller
Geologiske observationer på jordoverfladen giver indblik i strukturer til dybder på nogle få kilometer. Observationer af borehuller gør det samme. Det dybeste borehul er russisk, og det nåede en dybde på godt 12 km.

Jordskorpen

De danske jordskælv skyldes spændinger i jordens øverste 40 - 50 km. Rystelserne opstår som regel der, hvor jordskorpen er svagest.
Jordskælv opstår, når spændinger i jordens øvre lag udløses. Spændingerne i jordskorpen under Danmark skyldes flere ting.

Danmark vipper
Fra geodætiske målinger ved man, at det nordlige Skandinavien hæver sig med cirka 1 cm pr. år. Danmark vipper altså en anelse.
Samtidig bliver Danmark presset fra syd og nordvest. Målinger har vist, at Skandinavien sammenpresses ved det, der bliver kaldt pladetektonik. Pladetektonik er en teori om, at jordens yderste hårde skal, lithosfæren, består af stive plader der stadig forskydes indbyrdes.
Atlanterhavet bliver bredere, og Island vokser med cirka 1 cm om året. Samtidig støder den afrikanske og den europæiske lithosfæreplade sammen i Alperne og i Middelhavsområdet. Det betyder, at vi bliver presset både fra syd og fra nordvest.

Studier i spænding
Studier af spændinger i jordskorpen går ud på at undersøge hvordan de opstår, hvordan jordens øverste lag er opbygget samt jorskælvenes energier, forskydningsretninger og -størrelser.

Spændinger i jordskorpen
Figuren er et resultat af spændingsforskningen.

Indadvendte pile viser sammenpresning, mens udadvendte pile viser spredning. Flere steder er der observationer af både sammenpresning og spredning. Det må tydes sådan, at der er spændende lokale forskelligheder, som er et specialstudium værd. Den stiplede linie angiver kontinentalranden af det europæiske kontinent. De tre kurver med tallene 0, 5 og 9 angiver mønsteret af nutidig landhævning i millimeter pr. år. Denne landhævning var væsentlig for jordskorpens spændinger lige efter Istiden for 9000 år siden, og der skete rigtig store jordskælv i det nordlige Skandinavien oppe ved 9-mm-kurven.

Af figuren har vi udledt, at spændingsretningerne ikke er systematisk indrettede efter landhævnings-kurverne. Altså betyder landhævningen ikke så meget nu. Derimod er der mange sammenpresnings-pile i retning nordvest-sydøst, som viser, at Skandinavien sammenpresses ved det, der bliver kaldt pladetektonik: Atlanterhavet bliver bredere, og Island vokser med ca. 2 centimeter om året. Samtidig støder den afrikanske og den europæiske lithosfæreplade sammen i Alperne og i Middelhavsområdet. Det betyder, at vi bliver presset både fra syd og fra nordvest.

Men som sagt har det ikke altid været sådan. Og det diskuteres, hvordan bevægelser, der kan konstateres i Danmark siden Istiden, kan sættes i forbindelse med spændingerne i jordskorpen. Som det kunne ses af figuren med spændingsfeltet og landhævningskurverne er det regionale mønster, at Danmark vipper, således at den nordøstlige del (mest Nordjylland) hæver sig sammen med Skandinavien i et langsommere og langsommere tempo siden Istiden. Og samtidig synker det sydvestlige Danmark sammen med Nordtyskland, Polen og de Baltiske lande. Dette regionale mønster er en generel beskrivelse, men det er formodentlig ikke den fuldstændige historie, når vi bliver i stand til at følge den i detalje.

Seismisk skyggezone


Indenfor forskningen i jordskælv opererer man med en seismisk skyggezone. Her forventer man ikke at registrere direkte bølger fra jordskælvets epicenter.
Herunder ses et skematisk tværsnit af jorden, hvis gennemsnitlige radius er 6371 km. Jordens kappe er markeret i grønt, den ydre kerne i orange og den indre kerne i hvidt. Skorpen, som ligger over kappen, er så tynd i forhold til jordens størrelse, at den ikke kan ses på tegningen. Her ville oceanskorpen således kun være 1/10 mm tyk. skematisk tværsnit af jorden

Seismiske bølger fra jordskælv
Når der sker et jordskælv udbreder seismiske bølger sig i alle retninger fra epicenteret. De sorte kurver på figuren er strålebaner, som angiver udbredelsesretninger for seismiske bølger, der stammer fra jordskælvet i tegningens nederste, venstre hjørne. Strålerne følger de samme fysiske love, som er kendt fra optik.

Kernen virker som spredelinse
Direkte bølger fra jordskælvet, som udelukkende har bevæget sig gennem jordens kappe og skorpe, vil i princippet kunne registreres indtil en afstand på 103° fra epicenteret. Stråler, som rammer jordens kerne (se tegning), bliver afbøjet i kernen, der virker som en spredelinse.
I modsætning til kappen, som består af fast stenmasse, er den ydre kerne flydende og består hovedsagelig af jern. Stråler, der bliver "fanget" i den ydre kerne, kommer op til overfladen i en afstand, som ligger mindst 142° fra epicenteret.

Seismisk skyggezone
På grund af den ydre kernes egenskab som spredelinse opstår der således en skyggezone i en afstand på mellem 103° og 142° fra epicenteret, hvori man ikke vil forvente at registrere direkte bølger fra jordskælvet.

Inge Lehmanns store opdagelse
Der er imidlertid en række undtagelser til dette generelle mønster, hvilket i 1936 ledte den danske seismolog Inge Lehmann til at foreslå, at jorden har en fast indre kerne.
Nogle strålebaner fører ind i den indre kerne, hvor bølgeudbredelseshastigheden er højere end i den ydre kerne. Herved bøjes strålerne opad igen. Disse strålebaner ender i skyggezonen, og deres eksistens er bevis for, at jorden har en fast indre kerne. Det var studiet af disse specielle jordskælvsbølger, som ledte Inge Lehmann til hendes store opdagelse.

Jorden, jordskorpen og seismisk skyggezone