VITENSKAPENS VERDEN JORDENS OVERFLATE Redaksjon: Dr. Peter J. Smith Norsk oversettelse og bearbeidning: Inge Bryhni og Randi Emaus ILLUSTRERT VITENSKAPS BIBLIOTEK Innhold Forord 3 Overflaten dannes 1 Klima og klimaforandringer 5 2 Bergartene og deres kretsløp 17 3 Forkastning og foldning 29 Overflatens forskjellige miljøer 4 Sedimentære miljøer 33 5 Utvikling av jordsmonn 49 6 Landskapstrekk 57 Geologien og mennesket 7 Naturrikdommer 73 8 Landskapsforandringer 89 9 Ingeniørgeologi 105 10 Varsling av naturkatastrofer 117 11 Jordskj elv skapt av mennesker 121 Ordliste 125 Register 126 VITENSKAPENS VERDEN □ «Jordens overflate» □ Norsk utgave © Norsk Fogtdal A/S 1987 □ 3. oplag 1989 □ Norsk redaksjon: Unni Høegh og Inge Bryhni □ Engelsk originaltittel: «Encyclopedia of the Earth» □ © Equi- nox (Oxford) Ltd. 1985 [ Redaktsjon: Dr. Peter J. Smith □ Forfattere: Dr. Philip Allen, Professor Jerry van Andel, Dr. John Catt, John Downes, Dr. Stephen Drury, Professor Andrew Guodie, Dr. John Gribbin, Dr. P. M. Kelly, Professor J. L. Knill og Dr. Peter J. Smith □ Sats: Laursen Tønder □ Trykk: Dansk Heatset Rotation I/S, Odense O ISBN 82-90388-99-3 (24 bind kom­ plett) □ ISBN 82-90388-28-4 (bind 3, «Jordens overflate») Forord Jorden er en aktiv, levende klode. Det skjer stadig noe kanskje til og med for eksport. Det finnes knapt en på overflaten og nede i dypet. Når vi ser på bilder eneste skikkelig forekomst i landet som ikke viser spor av jordkloden fra verdensrommet, får vi inntrykk av etter uttak av gryteemne eller materiale for annet nyt­ hvite skysystemer i flukt, blått hav, brunrød jord og tig bruk. grønne skoger på kontinenter som brytes opp langs Kunnskap om hvor man finner myrmalm må ha rifter, glir fra hverandre og kolliderer i fjellkjeder. vært alminnelig utbredt gjennom jernalderen og helt Læren om berggrunnen og hvordan den formes og frem til bergverkene med sine smeltehytter begynte påvirkes av indre og ytre krefter i jordkloden, kalles å gro opp på 1600-tallet. Man klarte seg selv, den gan­ for geologi. I dette faget må en rekke andre vitenska­ gen. Hvor mange ville være i stand til å påvise brukbar per som klimatologi, oseanografi, biologi, fysikk, kje­ myrmalm i terrenget i dag, enn si gjøre den om til mi, geografi og tekniske fag trekkes inn ved forståelsen jern som kunne motstå tidens tann i tusen år? av naturprosessene og samspillet mellom dem. I dagens norske skole har ikke geologien stor plass. Ordet geologi ble brukt første gang i sin nåværende Så merkelig det enn kan høres, blir den ikke regnet betydning av en norsk prest, Mickel Pedersøn Escholt under naturfagene i det hele tatt, men kommer inn i boken «Geologia Norvegica» fra 1657, hvor han bl a som en liten del av geografien. Geologien er simpelt­ fortalte om et sterkt jordskjelv som rammet søndre de­ hen definert vekk som naturfag i skolen, og det i en ler av landet 24. april samme år. Boken ble oversatt tid da landet vårt har større behov for geologisk kunn­ til engelsk, og geologi ble etter hvert anvendt for læren skap enn noengang før! om berggrunnen og de prosessene som virker i dypet Kanskje geologifagets svake stilling i skolen er en og på jordoverflaten. av årsakene til at faget blomstrer opp som amatørvi- Det er vanlig å tro at vi er blitt så mye klokere og tenskap? Tusenvis av entusiaster samler seg i de over rikere på kunnskap i dag enn man var i gamle dager. 30 amatørgeologiske foreningene som finnes i Norge, Dette er vel riktig, men det er ikke sikkert at det gjel­ og møter opp ved steinkurser, messer, ekskursjoner og der på alle felter. Allerede lenge før Escholt og senere forelesninger. Kunnskapstørsten er der, tydeligvis. geologiforfattere må folk her i landet ha hatt betydeli­ I dag er landets fremtid avhengig av at man tar seg ge kunnskaper som nå faller inn under geologifaget. skikkelig av naturrikdommene på kontinentalsokke­ Stedsnavnene viser at de hadde et særlig øye for ter­ len. Tunneler drives gjennom fjell og under fjorder rengformasjoner og et rikt ordforråd til å beskrive dem. som aldri før, og norske dambyggere engasjerer seg De fant frem til boplasser som var tryggest mulig for sterkt hjemme og ute. En strøm av nordmenn er entu­ skred, flom og andre farlige geologiske prosesser, og siastisk opptatt med hjelpetiltak i u-land, hvor grunn­ de allierte seg med terrenget når det gjaldt forsvar mot vann, jorderosjon, avskoging og forørkning ofte byr fiender utenfra. på grunnleggende problemer av geologisk art. Allmennkunnskapen når det gjelder stein og de Mennesket er i dag en aktiv agens i geologien, med egenskapene den har, var sikkert vel så høy den gan­ makt til å forandre jordoverflaten. Et landområde på gen som hos folk flest i dag. Stein var materiale for størrelse med India avskoges nå i løpet av en 30-årspe- redskap, men det var bare helt spesielle slag som kun­ riode, med vidtrekkende følger for erosjonen, elvelø­ ne benyttes; hvert til sitt formål. pene og klimaet. Steinaldermannen fant frem til det aller beste for Naturen er sårbar, og vi må lære å behandle den sine redskap, i første rekke flint som han fant som skånsomt. For å bidra til en bærekraftig utvikling løse stykker langs kysten. Fra den faste berggrunnen trengs det en dypere forståelse for samspillet mellom fant han frem til de ytterst få forekomstene vi hadde prosessene på jordoverflaten i global skala. Men også av likeverdig stein: tett grønnstein fra en liten holme for de lokale, små miljøene vil geologisk kunnskap væ­ vestenfor Bømlo, diabas fra øyene ved Florø, kalsedon re av vital betydning. Vi trenger å skjerpe sansene for fra Horningdal eller kvarts og kvartsitt fra Hardanger­ hva som foregår på jordoverflaten og hvordan proses­ vidda. sene henger sammen. Kleberstein var tidlig en ressurs. Allerede flere år­ Inge Bryhni hundrer før Kristus hadde det vokst opp en bergindu- Førstekonservator stri i Norge med produksjon av klebersteins varer, Mineralogiskgeologisk museum nz Klima og klimaforandringer Atmosfæresirkulasjonen - klimaskaperen... Kompliserende faktorer... Fortidsklima - istidene... Årsakene til klimaforandringer - atmosfærisk støv og en ustabil sol... Menneskelig innflytelse - luftforurensning... PERSPEKTIV... Årstider... Hvorfor klimaet forandres... Vikingferdene... Støvslørforholdet... Radioaktiv vinter Hvorfor er den planeten vi lever på, Jorden, annerledes enn sine nærmeste naboplaneter, Venus og Mars? Svaret er innlysende - Jorden er en livbærende planet mens Venus og Mars er sterile. Og hvorfor er det liv på Jorden? Jo, fordi den har store mengder fritt vann, hav, som er typisk for vår planet. ▲ Været på Mars kan avleses ▼ Klimaet på Venus er Alle de tre planetene, Venus, Jorden og Mars, har atmosfærer. av de skiftende iskappene og vanskelig å forestille seg fordi vindene som fremkaller sand­ trykket og varmen er så for­ Det kan godt tenkes at deres atmosfærer har opptått på samme stormer. skjellig fra Jordens. måte, muligens ved gassutbrudd fra vulkaner. I alle fall må den opprinnelige atmosfæren ha bestått av en blanding som inneholdt mye karbondioksid og vanndamp. På Venus, som befinner seg nærmere Solen enn Jorden og er varmere, ble ikke vanndampen fortettet. Sammen med karbondioksidet oppfanget den varme fra solen. Det ga drivhuseffekt, og temperaturen på overflaten steg ytterligere. På Mars, lengre borte fra solen enn Jorden, er vannet frosset og har etterlatt en tynn, livløs atmosfære av karbondioksid. På Jorden kunne imidlertid vannet samles i hav, elver og innsjøer hvor det var mulig for liv å oppstå. Livet medførte at atmosfæren ble forandret ved tilskudd av oksygen, som var spaltet ut fra vann og karbondioksid. På den måten ble forholdene lagt til rette for at liv kunne oppstå også på land. I verdenshavene, livets opprinne­ lige hjem, er det man må ta utgangspunkt for å forstå klimaet på Jorden. Havene dominerer «værapparatet». De avgir fuktigheten som danner skyer og nedbør i form av regn og snø, og de fører i tillegg med seg varme fra ekvator til polene. ► Klimaet på Jorden varierer mye. Landområdene varmes opp raskere enn havene, og forskjellige deler av kontinen­ tene opptar og avgir varme i ulikt tempo. Luftmassene beveger seg hele tiden fra høytrykks- til lavtrykksområ- der. Fuktigheten i atmosfæren varierer fra sted til sted og føres omkring med luftstrøm­ mene. Alle disse faktorene skaper vær. De gjennomsnittli­ ge værforholdene i et område over en lang tidsperiode er bestemmende for hvilket klima området har. 6 Luftsirkulasjonen bestemmer været og klimasonene på Jordens overflate ▲ Klimaet i polarområdene kjennetegnes av konstant kaldt vær. Ved polene er det ofte høytrykksområder hvor tørr luft synker og spres til alle sidene. På polare bredde­ grader gir ikke solen mye varme, da hver solstråle som skinner der, har måttet tilba­ kelegge en svært lang vei gjennom atmosfæren. ◄ Tempererte klimaer derimot er, som navnet sier, hverken spesielt kalde eller spesielt varme. Årstidenes forandring ligger her i det faktum at vin- terværet er preget av den kalde værtypen som kjenne­ tegner polene, mens sommer­ været blir påvirket av luftmas­ sene fra tropiske strøk. ► Ørkenklimaer er tørre og vanligvis varme. De oppstår på breddegrader hvor global sirkulasjon bringer tørr luft ned fra øvre deler av tropo­ sfæren, i landområder som ligger langt fra sjøen eller hvor vindene har mistet fuktigheten sin pga. høye fjellrekker som de måtte passere underveis. ► ► Ekvatoriale klima er varme og fuktige. En konstant sol som skinner på de tropiske delene av kontinente­ ne, får den varme luften til å stige og danne lavtrykk, mens fuktige vinder suges inn fra nord og sør. Det er den ubarmhjertige varmen og regnet som sammen fremkaller de store, frodige og tette tropeskogene. KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER 7 Vindsirkulasjon Den tempererte cellen Den tropiske cellen A Vindene på Jorden blåser ikke direkte nordover eller sørover, men avbøyes derimot av corioliskraften. På grunn av formen som Jorden har, vil et punkt som ligger på ekvator bevege seg raskere østover enn et punkt som ligger på en høyere breddegrad. En vind som blåser fra ekvator vil derfor alltid bli trukket østover på veien sin mot nord eller sør. Det motsatte er tilfelle for vindene som blåser mot ekvator. ◄ Jordens vindmønstrer dannes av strømmer i nord-sør retning som avbøyes østover og vestover av corioliskraften. 8 Årstidene bestemmes av Jordens stilling i forhold til Solen Årstidene Klimaet er uttrykk for «gjennomsnittsværet» i et hvilket som helst La oss forestille oss en linje fra Jordens sentrum område på Jorden. Er det sannsynlig at det regner i mai eller i til Solens sentrum og en annen linje gjennom september? Vil sommeren bli varm og tørr? Vil vinteren bli kald Jorden fra pol til pol. Vinkelen mellom disse to eller mild? Hvis den samme værtype gjentar seg de fleste årene linjene er ikke rett (90 grader), men ca 23,5 grader til omtrent samme tid, blir dette typisk for klimaet i området. mindre. Ved et av ytterpunktene i Jordens kretsløp Klimaet selv kan forandre seg. I løpet av den siste istiden var rundt Solen vil derfor nordpolen være bikket for eksempel klimaet i Storbritannia, på det europeiske kontinent akkurat så mye over mot Solen: den nordlige halvkule vil ha sommer. og i Nord-Amerika mye kaldere år etter år enn det er i dag. En Fletningen for denne skråstillingen holder seg oversikt over klimaet i dag kan fås ved å betrakte det som skjer konstant i rommet etter hvert som Jorden kretser med den luften som settes i bevegelse i nærheten av ekvator på rundt Solen. Seks måneder senere vender derfor grunn av soloppvarmingen. den nordlige halvkule bort fra solen. Her er det nå midtvinters. / sør er det midtsommer. Mellom Luftsirkulasjonen de to yttertllstandene ligger vår og høst. Da er Sirkulasjonsmønstrene som avgjør vær og klimasoner, beveger seg Jorden hverken vippet mot eller fra Solen, og alle nesten utelukkende i de nederste 11 km av atmosfæren, dvs. i tro­ områdene får samme mengde lys og varme. På posfæren. Varmestrømningene begrenser seg til dette atmosfærela- grunn av årstidsveksllngene vil klimagrensen get fordi laget ovenfor, stratosfæren, er varmere enn den øvre delen mellom den nordlige og den sørlige halvkule skifte i løpet av året. Denne meteorologiske ekvator - av troposfæren. Dette er fordi oksygenet i stratosfæren oppfanger den intertropiske konvergenssonen - er området ultrafiolett stråling fra Solen. Varm luft stiger bare hvis luften oven­ hvor passatvindene nord og sør for ekvator møtes. for er kjøligere. En stor del av solvarmen nær ekvator går ikke Etter hvert som denne sonen beveger seg, bare til oppvarming av luften like over jordoverflaten, men også presses klimasonene på den ene halvkulen til fordamping av vann fra havene. Derfor er de varme, oppstigende sammen, mens de utvider seg på den andre. luftmassene fra tropene så fuktige. Etter hvert som luften stiger, avkjøles den og avgir fuktigheten i form av regn. Derfor blir trope­ ▼ Solstrålene bestemmer den generelle vindsirkulasjon på ne fuktige og rik på vegetasjon. Den tropiske klimasonen strekker Jorden. Ettersom jordhellingen varierer fra én årstid til en annen, kan det se ut som Jorden beveger seg opp og ned i dette vind- seg fra ca. 5 grader sør til 10 grader nord for ekvator. Når klimaso­ sirkulasjonsmønsteret og viser forskjellig side mot Solen ved nen strekker seg lengre nordover enn sørover, kommer det av at hver årstid. På denne måten utsettes alle deler av jordoverflaten for forskjellige vindsystemer til ulike tider på året. landområdene er ujevnt fordelt mellom de to halvkulene. PKoalladrt khliemlea året TPheeålmvei rpåkereerset rat vk lvimæarfrontsystemer KLaanldg tø frrkae nhavet oMFmuidk dtvigeinelhte avrveessnktvliimndae r oKFmuysk ttskigoliemm mpaaesrseantvinder KLIMA OG KLIMAFORANDRINGER 9 Luften som stiger opp fra områdene rundt ekvator på grunn av varmestrømning, blir skjøvet til side av ny oppadstigende luft og synker tilbake til jordoverflaten igjen i en sone som ligger ca. 20 breddegrader nord og sør for ekvator. Denne luften vender så tilba­ ke til ekvator langs overflaten og utgjør de nordøstlige og sørøstlige passatvindene, som blåser inn i den tropiske sonen fra ca. 20 grader nord for eller sør for ekvator. Dermed er kretsløpet fullført. Bortenfor passatvindbeltet er værsystemet dominert av synkende luft som har steget opp fra tropene, avgitt fuktigheten sin etter hvert som den er blitt avkjølt og er blitt skjøvet til side av ny, stigende luft. Når denne luften synker, er den allerede tørr. På ▲ Jorden heller konstant 23,5 ▼ Som en følge av dette vei ned, varmes den opp fordi trykket øker - på samme måte som grader. Da Jorden går rundt forholdet oppleves Solens Solen, heller nordpolen bane forskjellig på Jorden. en sykkelpumpe blir varm når vi pumper. Oppvarmingen øker luf­ (jordaksen ved nordpolen) så Ved polene er banen tens evne til å oppta fuktighet. Derfor er områdene på den andre mange grader mot Solen ved parallell med horisonten, siden av passatvindbeltene på begge halvkuler dominert av varm, sommersolverv og fra Solen mens den derimot er loddrett ved vintersolverv. ved ekvator. tørr, synkende luft som danner grunnlaget for det subtropiske høy- trykkssystemet. Disse områdene er dominert av ørkener, som f.eks. Sahara og den sentral-australske ørken. Været i tropene er forutsigbart og ensartet - varmt og fuktig. I ørkenstrøkene er det også mulig å forutsi det - det er varmt og tørt. Men innimellom er det variasjoner fordi hele klimasone- mønsteret veksler nord- og sørover med årstidene. Det finnes derfor områder, f.eks. de nordvestlige delene av India, hvor det regner med tropisk styrke, men bare en del av året. Disse sesongbetonte regnperiodene kalles monsuner. Forholdsvis små kli­ maendringer kan forvandle et fruktbart monsunområde til ørken og få katastrofale følger for innbyggerne. Det er dette som i dag synes å skje i Afrika, i områdene sør for Sahara. Tropisk gressland Tropisk regnskog Tropisk ørken Fuktige somre, Fuktige passatvinder Tørt det meste av året tørre vintre det meste av året 10 Selv om Jorden kan inndeles i klimasoner, vil ekstreme værforhold ofte bryte mønsteret Vestvinder dominerer været i den første klimasonen som ligger nord eller sør for det varme ørkenområdet. Denne sonen kalles middelhavsklimasonen nettopp fordi været i Middelhavsområdet er karakteristisk for denne klimatypen. Sonen befinner seg mellom 30. og 40. breddegrad og kjennetegnes av varme, tørre somre og vintre med varme, fuktige, vestlige vinder. Middelhavsklima opptrer bare på vestsiden av et kontinent fordi vindene er for tørre til å gi mye regn når de når den østlige delen av kontinentet. Foruten ved selve Middelhavet kan man oppleve et klassisk middelhavsklima også i Nord-California. De beste vine­ ne kommer ofte fra områder med dette værmønsteret som danner et ypperlig utgangspunkt for druedyrkning. Lenger mot nord eller mot sør er forskjellen mellom vestvendte kyster og det kontinentale innland også markant. Sonen mellom 40. og 60. breddegrad på den nordlige halvkule og mellom 35. og 55. på den sørlige kaldes temperert. Men klimaet i innlandsom­ rådene på disse breddegradene blir ofte beskrevet som innlandskli- ma, med svært kalde vintre og svært varme somre på tross av at de ligger i den tempererte sonen. Sibir er et klassisk eksempel. I de tempererte områdene (Vest-Europa, New Zealand) bidrar gjen­ nomtrengende havvinder til at temperaturen ikke synker så lavt vinterstid eller stiger svært høyt om sommeren. Dette gjør at klima­ et egner sig spesielt godt for jordbruk. På enda høyere breddegrader ligger de subpolare områdene, som er dominert av snø og is. I likhet med de tørre, varme ørknene nær ekvator, er dette regioner som domineres av synkende, tørr luft og utgjør en del av et annet konveksjonssystem (varmestrøm- ningssystem). Den tempererte sonen mellom polarkulden og det behagelige middelhavsklimaet befinner seg i en posisjon som til­ svarer monsunområdenes i og med at den befinner seg mellom to klimasoner. En liten forandring kan bringe enten subpolar kulde eller subtropisk varme til de tempererte klimastrøkene. Dette er grunnen til at de har sterkt skiftende værforhold. Kompliserende faktorer Værsystemet kompliseres ytterligere på grunn av jordrotasjonen. Istedenfor at vindene blåser rett fra nord mot sør eller fra sør mot nord, får de dominerende vindene på jordoverflaten en vri til siden. På breddegrader på høyde med Nord-Amerika og Europa bidrar dette til at de viktigste vindene blåser fra vest og bringer med seg fuktig luft over verdenshavene, for eksempel til De britiske øyene og til Oregon. Det indre av Nord-Amerika forblir imidlertid ▲ ► Klimaet i et område er Tropisk regnklima nokså tørt i le av Rocky Mountains. gjennomsnittet av de meteoro­ Lokale vær- og klimaforhold påvirkes også av den geografiske logiske forholdene der over beliggenheten. Der hvor vindene blåser over en fjellkjede, må de lengre tid. Den vanligste Monsun klimainndelingen ble laget av nødvendigvis stige til værs. På den måten avkjøles de og avgir den tyske klimatologen fuktigheten de fører med seg som nedbør. Områder som ligger i Wladimir Peter Koppen (1846- Tørt klima le av fjell, for eksempel slettene i Nord-Amerika, er vanligvis tørre­ 1940) i 1918. Systemet hans 2] Ørken skiller mellom følgende re enn det man skulle vente på slike breddegrader. Storbritannia klimatyper: Tropisk, regnfullt Steppe som domineres av vestavind, er mye fuktigere enn Sibir, som de med gjennomsnittlig måneds- temperatur på over 18 °C; Varmt temperert klima samme vestavindene kommer fram til etter å ha blåst en svært tørre, klare værtyper uten Tørr sommer (middelhavsklima) lang vei over landområdene. nedbør; varme, tempererte klima med en gjennomsnitts­ Tørr vinter Når man vet hvor mye som spiller inn, blir definisjonen av klima temperatur i den kaldeste Ingen tørre årstider som et områdes «gjennomsnittsvær» nokså usikker. Vil en spesielt måneden høyere enn -3 °C streng vinter eller en lang tørkeperiode være tegn på unormal vær- og i den varmeste høyere enn Kjølig temperert klima 10 °C; kalde tempererte klima utvikling eller bare noe en må vente fra tid til annen? Når det med en gjennomsnittstempe­ Tørr vinter oppstår ekstreme værforhold et eller annet sted i verden, vil noen ratur i den kaldeste måneden Ingen tørre årstider på under -3 °C og i den eksperter se dette som bevis for at klimaet forandrer seg, mens varmeste på over 10 °C, og Polarklima andre sier at slike svingninger bare er normale og utgjør en del polarklimaet, med en tempera­ av værets langtidsmønster. tur under 10 °C hele året.