17 mei 2017

Publicatie in Nature Communications

Het raadsel van de vlakke aardplaten onder het Andesgebergte ontrafeld

Aardwetenschappers van de Universiteit Utrecht hebben ontdekt waarom de tektonische platen die het Andesgebergte vormen zich anders gedragen dan op andere plekken op aarde. Hun resultaten werden op 16 mei gepubliceerd in Nature Communications.

Op plekken op het aardoppervlak waar twee continentale tektonische platen naar elkaar toe bewegen en botsen, ontstaan indrukwekkende gebergtes zoals de Alpen of de Himalaya. Als één van de twee platen geen continent bevat, maar alleen uit oceaan bestaat, gebeurt dit niet. Oceanische korst is zwaarder dan continent, en kan daarom onder de continentale korst schuiven, en verdwijnen in de aardmantel. Dit proces wordt subductie genoemd, en resulteert in het algemeen in vulkaanbogen (zoals in Indonesië), maar niet in de vorming van gebergtegordels. Een uitzondering hierop is de Andes. In de Andes schuift de oceanische Nazcaplaat uit de Stille Oceaan onder de continentale Zuid-Amerikaanse plaat, maar toch heeft zich op de Zuid-Amerikaanse plaat in de afgelopen 50 miljoen jaar een enorm langgerekt en indrukwekkend gebergte gevormd.

De Andes als uitzondering

Het vormen van de Andes heeft te maken met hoe de oceanische Nazcaplaat de aardmantel in beweegt. In de meeste subductiezones duikt de subducerende plaat met een hoek van ongeveer 45 graden de mantel in, maar onder de Andes is deze hoek op sommige plekken veel kleiner, en schuift de Nazcaplaat bijna horizontaal onder Zuid-Amerika. Dat dit zorgt voor het omhoogduwen van het Zuid-Amerikaanse continent, en daarmee voor het vormen van de Andes was al geruime tijd bekend, maar waaróm de platen zich zo afwijkend gedragen bleef een raadsel.

Het Andesgebergte vanuit de ruimte.

Gerben Schepers, masterstudent Aardwetenschappen aan de Universiteit Utrecht en de eerste auteur van de wetenschappelijke publicatie legt uit hoe ze dit probleem hebben aangepakt: “Bij een plaattektonisch vraagstuk als dit is het erg belangrijk om het juiste perspectief te kiezen. Plaatbewegingen zijn altijd relatief. Vergelijk het maar met een perron wat lijkt te bewegen, omdat de trein wegrijdt. De Nazcaplaat en de Zuid-Amerikaanse plaat bewegen naar elkaar toe, maar dat is niet het volledige verhaal. We weten nu dat in werkelijkheid het gehele systeem naar het westen beweegt ten opzichte van de aardmantel.”

Douwe van Hinsbergen, geoloog aan de Universiteit Utrecht, en Gerbens begeleider, voegt daaraan toe: “Als je een lepel onder een hoek van 45 graden in een bak yoghurt zet, de lepel aan de bovenkant vasthoudt, en vervolgens de bak yoghurt van je af beweegt, zal de hoek van de lepel veranderen. Als je het op die manier bekijkt, vanuit het oogpunt van de yoghurt, of in dit geval de aardmantel, is het heel logisch dat de subducerende Nazcaplaat vlak ligt. Het is juist verwonderlijk dat dat niet voor de gehele lengte van de plaat geldt, maar alleen op sommige plekken het geval is.”

Een ander perspectief

Door de vlakke subductiesegmenten te beschouwen als de regel in plaats van de uitzondering, werd het vinden van een verklaring plotseling makkelijker. Een complex samenspel van de stroming in de aardmantel en de subducerende plaat zorgt ervoor dat de plaat niet voortdurend vlak blijft liggen, maar na een bepaalde tijd toch naar beneden zakt. Vervolgens ontstaat er op een ander segment vlakke subductie, waarna dit proces zich herhaalt. “Dit onderzoek heeft niet alleen een openstaande vraag opgelost over de vorming van het Andesgebergte, het heeft ook tot nieuwe inzichten geleid op het gebied van het voorkomen van waardevolle mineralen en ertsen”, besluit van Hinsbergen. “We zijn al een veelbelovend vervolgonderzoek gestart waarin we het tektonische model verder ontwikkelen, om daarmee de verwachte locaties van ertsen en mineralen in kaart te kunnen brengen.”

Publicatiedetails

De resultaten van dit onderzoek zijn op 16 mei gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications door een team van onderzoekers van de Universiteit Utrecht, Olso (Noorwegen), en Pittsburgh (VS). Het onderzoek is mogelijk gemaakt door de European Commission (ERC Starting Grant), NWO (Vidi Grant) en de Research Council of Norway.

Schepers, G., Van Hinsbergen, D.J.J., Spakman, W., Kosters, M.E., Boschman, L.M., McQuarrie, N. 2017. South-American plate advance and forced Andean trench retreat as drivers for transient flat subduction episodes. Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms15249.

Meer informatie

Douwe van Hinsbergen, Universiteit Utrecht, D.J.J.vanHinsbergen@uu.nl, +31 30 253 6712