Hemin Koyi, professor i geodynamik och tektonik

Han återskapar miljoner år gamla strukturer på några dagar

Som lärare vill Hemin Koyi skapa en miljö där studenterna känner sig helt bekväma: - "Att kunna undervisa är en egenskap som man får när man också lär från dem man lär ut till”, är mitt motto. Foto: Mikael Wallerstedt

Vid institutionen för geovetenskaper i Uppsala ligger ett av världens främsta tektoniska laboratorium. Här kartläggs miljoner år av geologiska processer såsom jordbävningar, vulkaner, sprickbildningar, jordskred och bergskedjor.
– Med hjälp av naturtrogna modeller kan vi simulera geologiska strukturers utveckling på ett par dagar, i vissa fall några timmar, säger professor Hemin Koyi, strukturgeolog och föreståndare för Hans Ramberg Tektoniklaboratorium, HRTL.

Gästforskare från hela världen har genom åren besökt laboratoriet för att få tillgång till dess utrustning och expertis. I den internationella utvärderingen KoF 2011 ansågs HRTL vara ett av världens ledande laboratorier inom experimentell strukturgeologi. Flera av instrumenten är unika, berättar Hemin Koyi.

– Vi har till exempel två högkapacitetscentrifuger för simulering av plastisk deformation i jordens nedre skorpa och mantel under hög gravitationskraft. Några labbar i världen har skaffat sig centrifuger efter att deras forskare använt sådana i Uppsala. Dessutom har vi ett par skräddarsydda tryckapparaturer, en skanner för högupplösning, en viskometer, och flera instrument för att mäta egenskaperna i det material som används i modellerna.

Forskarna vid tektoniklaboratoriet använder såväl geologiska som geofysiska data för att imitera olika tektoniska processer, alltifrån formation av förkastningar och jordskred till bildandet av bergskedjor i samband med att kontinentalplattor kolliderat.

– Fast eftersom vi arbetar med andra material än hårda berg kan vi förkorta tiden för de här processerna från ett par miljoner år till ett par dagar, ibland timmar, säger Hemin Koyi. Då behöver vi heller inte gigantiskt stora spänningar för att forma om våra modeller. Vi parar helt enkelt ihop materialegenskaper med rådande spänningar som omformar de här materialen för att göra modellerna så lika naturen som möjligt.

Material som lös sand, plasticin och silikonmassa sätts samman i fysiska modeller. Därefter, beroende på vilken tektonisk miljö som simuleras, dras modellerna isär eller trycks ihop, eller glider blockvis längs med varandra i så kallad skjuvning för att efterlikna deformationen som sker i naturen. Detta sker med eller utan temperaturändringar medan forskarna noterar förändringar i modellernas rörelser, hastighet, riktning och form. En laserskanner för högupplösning tar även bilder i tre dimensioner.

– Då kan vi efterlikna den aktuella geologiska processen och följa hur strukturer bildats under de här förhållandena. På så sätt lär vi oss om grunden för de strukturer vi ser i naturen.

Idag kompletterar forskarna de fysiska modellerna med numeriska datamodeller för att kunna göra mer avancerade beräkningar. Sådana var avgörande då Hemin Koyi för några år sedan avslöjade instabiliteten hos ett tilltänkt slutförvar för kärnavfall i Tyskland. Hans studie bidrog i hög grad till beslutet att skrinlägga planerna.

– Berggrunden visade sig innehålla stora block av en annan bergart med hög densitet, som enligt modellresultaten skulle sjunka in i och deformera den tilltänkta förvaringsplatsen. Ett sådant scenario skulle inte gynna stabiliteten av varken förvar eller avfall. Våra modeller visade att många parametrar måste tas med i beräkningen för att kunna avgöra om en viss struktur eller plats är lämplig för farligt avfall.

Som strukturgeolog är Hemin Koyi i en bra position tycker han, då forskning på strukturer har betydelse för många områden och leder till samarbeten med bland annat geofysiker, hydrologer, petrologer och ingenjörer.

– Jobbar man med veckstrukturer som uppstått när kontinentalbottenplattor krockat och pressats mot varandra kan resultatet tillämpas av oljebolag som kartlägger oljefält. Eller malmbolag som tittar på hur malm är styrt av vilka strukturer som har bildats. På så sätt får man en bild av rörelse- och jordbävningsmönster i en bergskedja. Att förstå strukturer som bildas under spröd deformation, exempelvis sprickor, och hur dessa i sin tur bildas, har tillämpning inom olika ämnesområden och gynnar både samhället och industrin.

Intresset för strukturgeologi väcktes av en universitetslärare hemma i Sulaimany i den irakiska delen av Kurdistan.

– Professor Rao var en äldre herre från Indien som hade jobbat för ett amerikanskt oljebolag en längre period men sen börjat undervisa i strukturgeologi. Jag minns honom som en väldigt bra lärare, väldigt avslappnad i klassrummet, säger Hemin Koyi.

Den inställningen tillämpar han även med sina egna studenter. Sedan flera år tillbaka undervisar han kurserna Strukturgeologi och markstabilitet, Tektonik, och Presentation och publicering. Den förstnämnda får oftast snittbetyget 4.8 eller 4.9 av totalt 5 i studenternas utvärderingar.

– När jag går in i en föreläsningssal försöker jag skapa en miljö för studenterna där de känner sig helt bekväma. ”Att kunna undervisa är en egenskap som man får när man också lär från dem man lär ut till” är mitt motto. Därför ställer jag mest basala frågor i början för att få studenterna att delta i diskussioner i klassrummet istället för att bara sitta och lyssna på mig. På det sättet för jag en dialog med studenterna och får deras uppmärksamhet, och då hittar vi varandra.

Till hans ambitioner hör också att lära sig vad alla studenter heter.

– Vid vissa terminsstarter säger jag till dem: ”Om jag kommer ihåg era namn kanske i övermorgon, då ska ni komma ihåg allt som jag har berättat i kursen”, och det går de med på, skrattar Hemin Koyi.

– Studenterna uppskattar att ses som individer snarare än en grupp.

Hans kurs i tektonisk modellering har genom åren lockat många utländska studenter. Tills nyligen var Uppsala universitet det enda i världen att ge en sådan delkurs. Föreståndare för många av världens tektonikprogram har besökt HRTL och inspirerats att starta egna laboratorium på hemmaplan.

– När jag var på konferens med European Geosciences Union, EGU, i Wien i våras mötte jag två forskare från Italien som besökt Uppsala ett par år i rad. Efter det hade de åkt hem och byggt ett eget tektoniskt labb. En av dem sa till mig: ”Nu har vi följt Uppsala igen, vi ger en kurs i tektonisk modellering också.” Att höra sådant och veta att många labb byggts av forskare som besökt och jobbat i Hans Ramberg Tektoniklaboratorium verkar tyda på att vi haft en bredare internationell påverkan.

Anneli Björkman