Storskaliga naturliga processer

4.2.1 Geologisk aktivitet

Allmänt. Tidsrymd > 1 000 000 000 år

Även om geologiska skeenden sker över tidsperioder som i många stycken kan tyckas vara alltför långa för att påverka ett djupförvar för radioaktivt avfall, kan det vara intressant med en tillbakablick över jordens tillblivelse och förändringar genom årmiljonerna.

Man beräknar att jorden är ca 4 500 miljoner år gammal. De äldsta bergarterna som påträffats på jorden (Grönland och Australien) har en ålder av ca 3 800 miljoner år.

Sveriges äldsta berggrund är ca 2 700 miljoner år gammal och finns i nordligaste Norrbotten. Den yngsta berggrunden i Sverige återfinns i Skåne orh är ca SO miljoner år gammal. Huvuddelen av vår berggrund, urberget, bildades för ca 1 500-2 000 miljoner år sedan. Sveriges berggrund brukar hänföras till den Fennoskandiska skölden, som omfattar även Norge och Finland och de nord-västra delarna av Ryssland.

Inom geologin har ett antal grupperingar och tidsindelningar gjorts, och vi kan konstatera att vi idag lever i den geologiska nutid som kallas kvartären. Kvartären omfattar de senaste två miljonerna år. FIGUR 4.1.

Bereerundsrörelser (Fennoskandia). Tidsrymd 1 000 000 000 - 3 000 000 år

Även om vi anser att den svenska och skandinaviska berggrunden är att betrakta som stabil har fallet inte alltid varit så. Under den senaste miljarden år har bergskedje-bildning, landhöjningar, blockrörelser och vulkanisk verksamhet förekommit även på våra breddgrader (notera för övrigt att uttrycket "breddgrader" är ett oegentligt begrepp i sammanhanget, se diskussionen om kontinentaldrift nedan !). Dessa olika typer av geologisk aktivitet har inträffat vid olika tider och med varierande verkan.

Den höjning av land som här avses är inte den landhöjning som vi normalt förknippar med rörelser betingade av senaste inlandsisen, utan av djupare liggande geologiska formationer som tränger uppåt. Med "blockrörelser" avses rörelser av block i förhållande till angränsande block. FIGUR 4.2.

Vulkaniska bildningar (ålder ca 280 miljoner år) har kunnat konstateras i områden söder om Vänern, och utanför den norska kusten har vulkaniska bildningar med åldern ca 55 miljoner år påvisats. Vulkaniska bildningar inom Sveriges urberg som är yngre än 250 miljoner år har inte med säkerhet kunnat konstateras [SKB, 1983].

Regionala landhöjningar före den senaste istiden av storleksordningen 1200 m har kunnat påvisas i Västerbottens inland, i en serie av 13 höjningar. Landhöjningarna skedde i perioder för ca 5-50 miljoner år sedan. Mer storskaliga landhöjningar över urberget uppgår till samma storleksordning, där man anser att höjningarna inom Fennoskandia var fullbordade för mer än 1 600 miljoner år sedan [SKB, 1983].

Jordbävningskatastrofer har inte förekommit i historisk tid i Sverige. Däremot före-kommer jordbävningar av mindre omfattningar. Under åren 1951-1976 registrerades

ca 200 skalv med (regionala) magnituder i intervallet 1.5-3.8. Skalven inträffade oftast på ca 15 km djup. I en förtätad studie under åren 1979-1981 registrerades 53 skalv på ungefär samma djup, och med reg onala magnituder i intervallet 0.4-3.2 [SKB, 1983].

Man beräknar att förskjutningar utmed sprickzoner i berget på upp till 10 cm kan uppstå som ett resultat av dessa mindre skalv. FIGUR 4.3.

Kontinentaldrift. Tidsrymd > 100 000 000 år

Under de senaste decennierna har vetenskapen funnit allt fler bevis för att hela jordens landområden en gång i tiden har bestått av en enda stor sammanhängande landmassa (Pangea). Teorin uppbyggd kring begreppet plattektonik, innebär att man anser att de nuvarande kontinenterna likt plattor "flyter" på den översta delen av jordskorpan.

Kontinenterna har under årmiljonerna drivit isär. Man kan genom ren "pussel-läggning" med kartboken för ögat visa att kontinenterna passar förbluffande väl ihop.

Resultaten av paieomagnetiska mätningar visar också att kontinenter som idag är åtskilda av en hel ocean en gång har suttit samman. Dessa undersökningar baseras på mätningar av intensiteten och riktningen hos olika bergarters magnetism, och man kan med stöd av detta knyta ihop kontinenter med samma geologiska ursprung och karaktär-på så sätt går det alltså att hävda att kontinenterna en gång sutdt ihop.

Dessutom har man genom kartläggning av utbredningen av fossila organismer (åldersbestämda till mer än 200 miljoner år gamla) med snarlika ursprung kunnat spåra dessa över kontinenterna. Utbredningen antogs till en början ha skett via vattnet, men avstånden har bedömts vara för stora för en sådan spridning. Dessutom görs idag bedömningen an inga " landbryggor" finns som skulle ha kunnat länka samman de nu isärdrivna kontinenterna, och därmed kunnat agera möjliga spridningsvägar. Den bild som alltså växer fram med hjälp av modem teknik, visar att samtliga kontinenter senast var förbundna med varandra för ca 200 miljoner år sedan. FIGUR 4.4.

Även vår del av världen, den Fennoskandiska skölden, har vandrat avsevärda sträckor under årmiljonerna, och har under en större del av denna period har haft sin position på breddgrader mellan Afrikas nuvarande nord- och sydspets. FIGUR 4.5.

Gränsområden för de tektoniska plattorna överensstämmer med områden som är geologiskt aktiva. Som exempel på detta kan nämnas Mittatlantiska ryggen, som i stort sett löper i Atlantens nord-sydliga delningslinje, och den Östpacifisiska ryggen som löper utmed Stilla Havets botten. Dessa mittryggar är två höjdryggar på havets botten.

Oceangravarna (djup större än 8000 m), som utgör mittryggarnas "topografiska motsats", uppträder också alltid invid vulkaniskt aktiva områden på jorden. Man kan notera att Fennoskandia och Nordamerika driver ifrån varandra och att de geologiskt aktiva områdena befinner sig på stora avstånd från Fennoskandia. Den hastighet med vilken kontinenterna förflyttas uppgår till någon eller ett fåtal centimetrar per år.

FIGUR 4.6, FIGUR 4.7.

Flora och fauna i ett geologiskt tidsperspektiv

I syfte att få en uppfattning om storleken av de tidsrymder vi diskuterar, kan det vara värt att för ett ögonblick betrakta "levande väsen" på vår jord. Som tidigare nämnts, anser man att jorden bildades för ca 4 500 miljoner år sedan. De första formerna av liv

anser man ha uppstått för ca 3 500 miljoner år sedan. Encelliga livsformer som bakterier och blågröna alger uppstod för ca 2 000 miljoner år sedan, medan de första enkla växterna och djuren uppträdde på jordens yta för ca 1 000 miljoner ir sedan.

Man räknar med, i denna grova tidsskala, att dinosauriema uppstod för ca 100-150 miljoner år sedan, varefter de sedan hastigt - under någon miljon år - dog ut för ca 65 miljoner år sedan. Många försök att förklara det hastiga utdöendet har gjorts genom åren. En av teorierna - oss veterligen ännu obekräftad - som lanserats på senare ir innebär att en mycket stor meteorit skulle ha slagit ned, möjligen i mexikanska golfen, och ha orsakat en enorm frigörelse av energi. Energifrigörelsen medförde att damm, stoft och partiklar spreds upp i atmosfären i en sådan omfattning att solinstrålningen till jordens yta minskade så markant att växt- och djurliv dog ut.

Det tog avsevärda tidsrymder innan det över huvud taget uppstod "högre" liv pi jorden, och människans historia är ofantligt kort i dessa tidsperspektiv. Sålunda räknar man med att de första däggdjuren uppträdde pi jorden vid ungefär den tidpunkten di dinosauriernas epok var över. I början av denna era (tertiären) bestod däggdjurs-beståndet av enklare typer av djur som vidareutvecklats under årmiljonerna. Den geologiska eran kvartären (ungefär de senaste 2 miljonerna iren) kan kallas människans tidsålder, en tid under vilken människoliknande varelser började utvecklas. Vår avlägsna släkting Homo Neanderthalensis ("Neanderthalsmänniskan") uppträdde först för omkring 100 000 år sedan. I samband med tidsförlopp under vilka ett förvar för radioaktivt avfall skall fungera, inser vi att vi alltså diskuterar tidsrymder inom vilka nya arter kan utvecklas.

Man kan notera att basen för allt levande pi jorden ingalunda utgörs endast av däggdjuren, dit vi människor hör. Snarare utgör mångfalden av insekter och växter bevis på att dessa inslag av flora och fauna på jorden är basen för allt levande, på vilket övriga djur lever. Däggdjuren klarar sig inte utan växter och/eller insekter, men det omvända gäller sannolikt i högre utsträckning.

4.2.2 Klimatförändringar Allmänt. Tidsrymd 10 000-100 000 år

Under de senaste två miljonerna åren, under den geologiska eran kvartären, har det förekommit variationer av medeltemperaturen på jordens yta. Dessa beräknas ha uppgått till 1-2° C (vid ekvatorn) och så mycket som upp till 10° C i Skandinavien.

Dessa variationer har givit upphov till större eller mindre glaciationer (nedisningar) av delar av jorden. I samband med dessa klimatvariationer har under istiderna stora mängder vatten varit bundet i form av is. Detta har medfört stora sänkningar av havsytorna. Perioderna mellan glaciationerna har inneburit att de stora mängderna vatten som tidigare varit bundet i isen smälter av, varvid följaktligen nivåerna på havsytorna har höjts.

Att det förekommer och har förekommit stora variationer i jordens klimat, är oomtvistligt. De glaciala-interglaciala perioderna påbörjades för ca 2 miljoner år sedan. Havsytan globalt sett kunde vara sänkt med ca 120 m samtidigt som hela kontinenter var täckta med istäcken som var 1-2 km tjocka under glacialperiodema.

Orsakerna till dessa variationer har genom åren diskuterats, och på senare år har vissa

mönster kunnat skönjas i de återkommande variationerna. Det går att spåra flera orsaker till de periodiskt återkommande glaciationema; flera av dem står att återfinna i astronomiska företeelser. De återkommande glaciationema beror huvudsakligen på att avståndet mellan jorden och solen varierar, dvs så att solens instrålning till jorden fluktuerar med en given periodicitet. Dessutom spelar den periodiska återkomsten av solfläckar sannolikt en viss roll i det cykliska mönstret.

Milankovitch's s k orbitalteorier sammanhänger med att jordens bana runt solen med tiden går från en relativt cirkulär bana till en mer elliptisk, en cykel som tar ca 110 000 år att fullborda. De variationer i avståndet till solen som då uppstår, räknar man med kan ge upphov till förändringar i solens instrålning av ca 0.014-0.17% av dagens instrålning. Skillnader i solinstrålning går också an hänföra till förändringar i jordaxelns lutning, vilket har en periodicitet av ca 41 000 år. Dessutom påverkas perihelion, dvs den punkt då jordens avstånd till solen är som kortast, genom gravitationens inverkm från andra planeters omlopp kring jorden. Perihelion påverkas bl a av Jupiter med periodiciteter av 23 000 och 18 800 år. Perihelion inträffar för närvarande i januari månad, men kommer om ca 11 000-15 000 år att inträffa i juli [Alexandersson H, Dahlström B, 1992].

De teorier som framlagts för att förklara de variationer i klimat som diskuterats ovan, och som alltså utgör en grund för uppkomsten av glaciationer, stöds bland annat med hjälp av prover av bottensediment från djuphavsgravar i bl a Indiska Oceanen [Alexandersson H, Dahlström B, 1992]. Man studerar då förekomst av hur syre förekommer i form av O16 eller O". Förhållandet mellan dessa isotoper avspeglar tillväxt av sediment, dvs död växtlighet, på havets botten, och utgör därmed ett indirekt mått på vilket klimat som har rått på jorden vid vissa givna tillfällen. Under kallare perioder förekommer den tyngre isotopen O11 något rikligare än O16, medan omvända förhållanden råder under varmare förhållanden. Bottensedimenten måste naturligtvis också åldersbestämmas för att några slutsatser skall kunna dras.

I ett antal publikationer kan man finna olika sätt att räkna "baklänges i tiden" för att försöka kartlägga klimatvariationernas frekvens och amplitud. Detta kan exempelvis göras med utgångspunkt från Milankovitch's beräkningar över förändringar i solinstrålningens intensitet, och genom att studera hur havsvattentemperaturen har varierat. Det senare kan göras genom provtagning av djuphavssediment, kombinerat med en åldersbestämning av sedimenten. Resultaten från dessa två metoder kan jämföras, och i vissa fall kan en god överensstämmelse erhållas vad avser

samstämmighet för tidsperioder med kallare eller varmare klimat. FIGUR 4.8.

I ytterligare en publikation [Ahlbom K, et al.. 1991] anförs Milankovitch's orbitalteorier som stöd för möjligheten att göra prognoser även för framtida glaciationer, dock med förbehållet an antropogena effekter kan påverka prognoserna.

Detta diskuteras senare i avsnittet som rör förutsägelser av framtida klimatvariationer.

Senaste istiden. Tidsrymd 1000-10 000 år

Den senaste istiden hade sitt maximum för ca 20 000 år sedan. Istäckets maximala tjocklek var ca 2-3 km, och istäcket hade en utbredning som täckte hela Norden, norra

delarna av kontinenten, engelska övärlden, samt västra delarna av Ryssland.

Avsmältningen av isen beräknas ha tagit ca 10 000 år. FIGUR 4.9, FIGUR 4.10.

Det är komplicerat att uttala sig om den globala havsytans läge i en kommande glaciation. Detta beror på att stora mängder vatten binds i de stora ismassorna, vatten som alltså inte längre finns i haven. Därmed borde havsytan sjunka. Detta motverkas dock av att ismassorna pressar ned den nuvarande jordskorpan, vilket alltså innebär att den nuvarande jordskorpan närmar sig havsytan trots allt. Emellertid är vetenskapen ense om att havsnivån sänks radikalt i förhållande till sitt nuvarande läge, upp till 100-150 m vid stora glaciationer. Man beräknar att jordskorpan sammanpressats så mycket som upp till 500-700 m på grund av isens tryck, värden som baseras på observationer från den senaste istiden.

Kortsiktiga klimatvariationer. Tidsrymd 100-1000 år

Utöver de mer långsiktiga variationer i klimatet på jorden, som diskuterats ovan, förekommer det också mer kortsiktiga variationer. Dessa kan utgöras av naturliga variationer, eller vara betingade av människans aktiviteter. I vilken omfattning den ena orsaken dominerar över den andra är för närvarande en källa till diskussioner mellan olika vetenskapsfalanger. Nedan redovisas några inslag i denna debatt.

Efter den förra istidens slut, för ca 11000 år sedan, inträdde en kortare avkylnings-period ca 500 år senare. Man tror att denna kan ha berott på att stora mängder smältvatten från istäcken tillfördes havsvattnet, speciellt i områden runt norra Atlanten. Dessa tillförda vattenmassor kan i sin tur, genom temperaturskillnader mellan smältvatten och havsvatten, ha påverkat de strömmar, framför allt Golf-strömmen, som transporterar relativt ytligt varmare vatten från sydliga breddgrader upp till norra hemisfären i Atlanten. Vi nämner det här för att det förtjänar att påpekas att klimatet kan påverkas av globala havsströmmar, och för att man anser att den s k växthuseffekten kan få liknande effekter som den nyss nämnda [Alexandersson H, Dahlström B, 1992].

Efter isavsmältningen efter den senaste istiden, var det på jorden ett varmare klimat än idag. Denna period, för ca 5 0006 000 år sedan, var temperaturmässigt ett optimum -en period som är på gräns-en mellan äldre och yngre st-enålder på våra breddgrader.

Temperaturvariationer under de senaste 1 000 åren har tilldragit sig visst intresse eftersom man anser att det har förekommit en "liten >tid" (om än inte global) för mellan 150 och 450 år sedan. Teserna bygger man upp bland annat med hjälp av att studera årsringarna hos träd (varma perioder innebär stor tillväxt och breda årsringar).

Viss information finns också att tillgå i engelska och skotska klosterböcker [Königsson L-K, Frängsmyr T, 1977]. Anledningen till det stora intresset runt den lilla istiden, är att vissa forskare anser att den uppvärmning av jorden vi ser idag, är ett resultat av en sorts återhämtningsfas av klimatet som rådde vid den lilla istiden, snarare än en effekt av avgångar av växthusgaser till atmosfären [Alexandersson H, Dahlström B, 1992].

Som ett exempel på att det inte med nödvändighet är växthusgaserna som är anledning till att vi har en temperaturuppgång idag, anförs att man även under 1900-talets första tredjedel hade en global temperaturökning av i stort sett samma storleksordning som idag. Användandet av växthusgaserna i industriell bemärkelse var inte aktuellt vid

denna tid och temperaturvariationerna får då snarare ses som naturliga oregel-bundenheter. Om årsvisa temperaturer ritas som avvikelser från genomsnittet mellan 1951-1980, syns en markant uppgång från sekelskiftet och fram till ungefär 1940, följt av en relativt stagnant period som följs av ännu en uppåtgående trend från ca 1980 och framåt. Det poängteras dock att man bör tolka siffrorna med en viss försiktighet eftersom mätinstrument och mätmetodik inte alltid har varit fullständigt tillförlitliga under hela mätperioden 1850-1990 [Alexandersson H, Dahlström B, 1992].

FIGUR 4.11.

4.2.3 Plötsliga händelser Tidsrymd > 1 000 000 år

I debatten runt förvaring av radioaktivt avfall framförs ibland att man inte kan utesluta risken för ett meteoritnedslag. Ett nedslag av en meteorit med tillräcklig storlek och inom tillräckligt litet avstånd från ett förvar skulle naturligtvis äventyra förvarets integritet. I en rapport utgiven av SKI och SKB [Andersson J, 1989] refereras en engelsk undersökning där antalet meteoritnedslag i Europa kartlagts. Man har funnit sjutton sannolika och möjliga nedslag över Europa spridda över tiden. Översatt till en yta motsvarande den brittiska nationen motsvarar det en sannolikhet av 0.006 meteoritnedslag per miljon år. Om man anser att ett meteoritnedslag, som inträffar inom en radie om 150 km räknat från förvarsplatsen, har en påverkan på förvaret, så bedöms sannolikbeten vara ca 0.002 per miljon år. Även om detta gällde engelska förhållanden torde de inte avvika nämnvärt från svenska, se även avsnitt 5.3.3.

4.3 Människan

4.3.1 Samhällsutveckling i världen och Sverige Allmänt. Tidsrymd 30 000-100 000 år

I de tidigare avsnitten i detta kapitel har vi diskuterat tidsförlopp av storleksordningen miljontals eller hundratusentals år. I syfte att förstå den enormt snabba utveckling som människan har genomlöpt, och hur korta dessa tidsperspektiv är jämfört med exempelvis de geologiska tidsperspektiven, är det nödvändigt att blicka tillbaka på människans historia och hennes sociala utveckling - hur var stegen från grottstadiet till den moderna människan ?

Människans historia är föremål för ständiga diskussioner. Relativt stor enighet råder dock om att människan existerade som "Neanderthalaren" för ca 100 000 år sedan.

Före Neanderthalaren existerade en gren kallad Homo Sapiens. Tillägget "Sapiens"

betyder "den som vet", och antyder att det från denna utvecklingsgren av människan anses att nutidsmänniskan stammar. Även om man idag anser att Neanderthalaren följde en annan utvecklingsgren än den som den moderna människan representerar, är någon typ av släktskap tydlig - bland annat den stora hjärnvolymen knyter oss ihop med Neanderthalaren. Neanderthalaren vet vi också tillverkade verktyg, ett beteende som brukar vara ett uttryck för ett visst mått av intelligens. FIGUR 4.12.

De äldsta lämningarna av människor eller människoapor har påträffats i östra Afrika, där man har hittat fossila lämningar som är 1.5-3.5 miljoner år gamla. Lämningar från resten av den afrikanska kontinenten och södra delarna av Asien har bestämts vara ca 0.5-1.5 miljoner år gamla. Den europeiska kontinenten anses ha varit bebodd sedan för mellan 100 000 och 500 000 år sedan. I Östeuropa och i delar av Sibirien har man inte påträffat några lämningar som är äldre än ca 100 000 år, och spåren efter människor i Norden är yngre än så. De äldsta lämningarna har i våra trakter daterats till ca 30 000 år; eventuella tidigare lämningar utplånades effektivt av den senaste inlandsisen [Hagen L, 1982].

Under 1800-talets andra hälft påträffades i Frankrike lämningar från en människa som anses vara en vidareutveckling av Homo Sapiens, den s k "Homo Sapiens Sapiens"

med tillägget "Cro-Magnon" (efter namnet på orten eller grottan där lämningarna påträffades). Cro-Magnon anses vara vår verkliga släkting, den gren i människans utvecklingshistoria som utvecklades fortast och mest. Fynden från Cro-Magnon daterades till en ålder av ca 30 000 år.

Från erotta till civilisation. Tidsnmd 5000-10 000 år

Genom det fåtal årtusenden som människan har levat har olika epoker i hennes historia haft olika stor betydelse. Ett antal olika kulturer har haft sina blomstringstider och även sina sönderfall. Ett avgörande steg människan tog i sin utveckling var då hon övergick från att vara en nomadisk jägare till att vara en bofast bonde, dvs från den tid då hon enbart jagade för sitt uppehälle, till den tid då hon även kunde tillverka sin föda.

Forskarna har kunnat enas om att tidpunkten för "bonderevolutionen" (även globalt) måste ha infallit vid slutet av den förra istiden och föranleddes av den klimat-förändring som inträdde. Stora ismassor smälte, temperaturen och tillgången på vatten ökade och därmed ökade även bördigheten. Man är tämligen säker på att de första bondesamhällena uppstod i Mellanöstern (nuvarande Israel, Syrien och Jordanien) ca 8 000 f Kr. Något årtusende senare verkar bondesamhällen även ha existerat i nuvarande södra Turkiet och i Mesopotamien. Från dessa områden spred sig jordbrukskulturen i Europa så att kunskapen om att bruka jorden nådde Nordeuropa för ca 5 000 år sedan, dvs ungefärligen samtidigt med tiden för yngre stenåldern i Skandinavien [Hagen L, 1982]. Brukandet av jorden var således en kunskap som spreds från Melianöstem till Nordeuropa över en tidsperiod av ca 4 000-6 000 år.

FIGUR 4.13.

Stadskulturer. Tidsrymd 1000-5000 år

Samtidigt med att jordbruket blev en känd företeelse i Nordeuropa (ca 2500 f Kr), började tidiga stadskulturer bildas i Egypten utmed Nilen, i Indien utmed Indus och i Mesopotamien vid Eufrats och Tigris utlopp. Ett årtusende senare har vissa stadskulturer bildats även i Kina (vid Huang-Hos utlopp) samt i Medelhavsområdet vid Balkan och södra delarna av nuvarande Turkiet.

Stormaktsepoker. Tidsrymd 100-500 år

Vid ungefär 2 500 f Kr började stormakterna breda ut sig i Medelhavsområdet och Främre Orienten. I detta sammanhang är det mycket intressant att notera att, i ett

Vid ungefär 2 500 f Kr började stormakterna breda ut sig i Medelhavsområdet och Främre Orienten. I detta sammanhang är det mycket intressant att notera att, i ett