Spørg Fagfolket: Hvordan måler man spændingsniveauet mellem tektoniske plader?

Illustration: lukaves/Bigstock

Vores læser John Johansen har spurgt:

Hvordan måler man spændingsniveauet mellem tektoniske plader?

John Hopper, forskningsprofessor ved GEUS, svarer:

I princippet svarer spændingsniveauet til kraft pr. enhedsareal, men det er generelt ikke noget, vi kan måle i de tektoniske plader.

Det, vi kan måle, er bevægelsen og de kraftpåvirkninger, som driver pladetektonikken i Jorden og flytter på dem.

Disse deformationer kan vi typisk måle ved hjælp af såkaldte geodætiske teknikker, hvor man gentagne gange noterer positionerne af fastlagte referencepunkter rundt om i verden.

Da disse målepunkter vil flytte sig sammen med pladerne, kan vi på den måde måle den relative bevægelse mellem referencepunkter på forskellige plader, og det giver os information om bevægelsen mellem to plader.

Tricky målinger

Moderne geodæsi (landmåling) ved hjælp af satellitter kan registrere ændringer i alle tre dimensioner på blot få mm over tidshorisonter på dage eller årtier.

At måle selve kraftpåvirkningerne er dog lidt mere tricky.

Et vertikalt tryk på et hvilket som helst punkt dybt inde i Jorden vil bare være forårsaget af vægten af de sten, der ligger oven på dette punkt. Det horisontale tryk kræver viden om enten borehuller eller jordskælv.

I de øverste få kilometer af Jorden kan man foretage direkte målinger af trykstyrke og trykretninger i borehuller, selv om nogle teknikker kun kan måle på retning og ikke styrke.

Længere inde i Jorden kan man analyse jordskælvs fokale mekanismer til at beskrive deformationen i kildeområdet af jordskælvet.

Ved at undersøge, hvordan seismisk energi stråler ud fra kilden, så kan man ikke blot fastslå placeringen af forkastningen, men også de styrkeforhold, som forårsager denne forkastning.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det horisontale tryk kræver viden om enten borehuller eller jordskælv.

Nogle forskere skulle med held have afprøvet supplerende metoder med henblik på områder, hvor der foreligger få data, jf:

"Estimation of the orientation of stress in the Earth’s crust without earthquake or borehole data" https://www.nature.com/articles/s43247-021...

De har overført en kendt metode til at måle bjergarters stressopførsel i laboratoriet til feltområder i Oklahoma og New Mexico.

I de oprindelige laboratorietests underkastedes prøverne lavfrekvent vibration og samtidig en ultralyd kilde. Ved at måle måle ændringer i bølgelængde og mindskning heraf fik man oplysninger om reaktioner i stenene og kræfterne, de har været underkastet.

I Oklahoma og New Mexico har de brugt jordklodens egen 'tidejords'-effekter som lavfrekvent kilde og til resten beregnet en størrelse, kaldet "empirical Green’s function" ud fra en kombination af eksisterende seismiske data. (Så jordskælvsdata synes trods titlen også at indgå i denne metode).

(Skrevet uden megen specialviden i geofysik; korrigering/uddybning modtages gerne)

  • 5
  • 2

Min første tanke - jeg er jo e-ingeniør - var, om der menes elektrisk spænding mellem de tektoniske plader?

Har forbindelsen mellem de tektoniske plader så god en ledningsevne, at der ikke kan opstå en elektrisk potentialeforskel imellem dem?

En sådan forskel kunne jo opstå som følge af lynnedslag, som ikke er konstant og ligeligt fordelt på jordkolden (der er flere på den side som vender mod solen, og der er flest over land - som jeg husker det).

Og hvor bliver den ladning af som rammer jordkloden. Op- og aflades jordkloden efter hvor meget ladning der pt. befinder sig på hhv. jordoverfladen og i skyerne?

Og hvis man måler potentialer i forhold til jordkloden, hvor ligger nul så. Mest nærliggende er det jo det jordspyd man stikke ned i overfladen på det sted man måler, men det er vel kun udstryk for hvad der foregår lige omkring spyddet.

Er jordkolden helt generelt elektrisk neutral i forhold til andre planeter, og giver det overhovedet mening at tale om "elektrisk jord" (bortset fra de tilfælde hvor "elektrisk jord" en nulleder i et højspændingssystem)?

Det mest mærkelige ved de spørgsmål er for mig er ... at jeg aldrig har skænket det en tanke.

  • 2
  • 0

Idet jeg går ud fra, at der menes mekaniske kræfter tænker jeg, at pladerne flytter sig 'bare'. De spændinger, der opbygges, udløses ved jordskælv. Jo kraftigere jordskælv, jo kraftigere spændinger må der have været opbygget.

I den forbindelse kunne man gøre sig nogen interessante overvejelser, om forskellig undergrund kan give forskellig spændingsophobning. Er der noget der næsten bare glider og andet, der gør mere modstand?

Så ud over placeringen, bevægelsesretningen og hastigheden, er der så forskel på jordskælvszonernes voldsomhed? Er der f.eks. zoner med relativt langsom bevægelse, men voldsomme jordskælv eller hvad?

  • 1
  • 0

bruges som grundliggende begreber inden for tektonik. Vi mangler nok nogle entydige danske ord for det samme. Det er så 'stress' (eller 'spænding' jf. artiklen), et mål for fysisk kraft, som fx tektoniske plader er underkastet. 'Strain' er resultatet, reaktionerne. Som artiklen nævner, synes man ikke at kunne måle stress alene, men de resulterende strain og deraf udlede stressets retning og evt. styrke. Fx udfra kombinationer af vibrationer som jordskælv, tidejord mv.

Resultatet af uelastisk strain kan ses som forkastninger og sætninger, som man kender fra jordskælv eller et dagligdags ex: de diagonale sætninger i murværket over og under vinduerne i ældre huse. På engelsk kaldet 'brittle behavior'.

Mere elastisk eller plastisk strain ses fx i bjergkædefoldninger. Og på mikroskopisk skala, hvor mobilisering af krystalvæske, rekrystallisering og ændret mineralkorn orientering kan finde sted. Ses fx som de udbredte båndede og stribede gnejser i grundfjeld. Mere lokale og nyere eks. kan være skred af plastisk ler og kvikler, som Ing har dækket en del. Alle mulige kombinationer af uelastisk og plastisk tektonik findes i praksis.

Eksisterende forkastninger, bjergkædefoldninger og mikroskopiske oplysninger giver så informationer om fortidens stress og strain. Jordskælv, tidejord mv. mål for de aktuelle.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten