Plaattektonische verrassing: Utrechtse geoloog vindt onverwacht relicten van verloren megaplaat

Suzanna van de Lagemaat reconstrueerde een voorheen onbekende en gigantische tektonische plaat, die zo groot was als een kwart van de Grote Oceaan. Het bestaan van die plaat was elf jaar geleden al voorspeld door Utrechtse collega’s van haar, op basis van fragmenten van oude platen die ze diep in de aardmantel aantroffen. Van de Lagemaat reconstrueerde verloren platen door gedetailleerd onderzoek aan de gebergten van Japan, Borneo, de Filipijnen, Nieuw-Guinea en Nieuw-Zeeland, en deed veldonderzoek. Ze vond tot haar verrassing dat oceanische resten op Noord-Borneo tot de lang-vermoede plaat, Pontus geheten, moeten hebben behoord. Die tektonische plaat heeft ze nu in volle glorie gereconstrueerd. Suzanna van de Lagemaat promoveert aan de Universiteit Utrecht op deze plaattektonische puzzel op vrijdag 13 oktober.

Op Noord-Borneo vonden we het belangrijkste stukje van de puzzel.

Het begrijpen van de beweging van de tektonische platen waaruit de aardkorst bestaat is essentieel om ook de geologische geschiedenis van de aarde te begrijpen. De beweging van deze platen heeft invloed op zaken als hoe het oppervlak en het klimaat van de planeet in de loop van de tijd is veranderd en zelfs waar zeldzame metalen te vinden zijn. Maar grote oceanische platen uit het verleden zijn inmiddels via subductie in de aardmantel verdwenen. Slechts hier en daar hebben ze gesteenten achtergelaten, die we in gebergtes terug kunnen vinden. Van de Lagemaat boog zich over het plaattektonisch meest ingewikkelde stukje aarde: het gebied rondom de Filipijnen. “De Filipijnen liggen op een ingewikkeld kruispunt van verschillende plaatsystemen. Hier is sprake van een volledig oceanische korst en toch liggen er stukken boven water, die ook nog eens van zeer verschillende ouderdommen zijn.”

Reconstructie

Aan de hand van geologische data reconstrueerde ze allereerst de bewegingen van de huidige platen tussen Japan en Nieuw-Zeeland. Daaruit volgde hoeveel plaat er verdwenen moest zijn in de huidige west-Pacifische regio. “Daarnaast deden we veldwerk op Noord-Borneo, waar we het belangrijkste stukje van de puzzel vonden. We dachten dat we hier met relicten te maken hadden die van een al eerder bekende plaat van doen hadden. Maar ons magnetisch labonderzoek aan deze stenen wees uit dat onze vondsten zich oorspronkelijk een stuk noordelijker ophielden en van een andere, nog niet bekende plaat afkomstig moesten zijn.” Maar ook toen viel het kwartje nog niet. “We dachten elf jaar geleden dat de resten van Pontus in Noord-Japan konden liggen, maar dat hadden we inmiddels alweer ontkracht,” zegt Douwe van Hinsbergen, begeleider van Van de Lagemaat. “Pas toen Suzanna systematisch de halve ‘Ring of Fire’ gebergtegordel van Japan via Nieuw-Guinea naar Nieuw-Zeeland reconstrueerde kwam de eerder voorspelde Pontusplaat tevoorschijn, met daarop ook de gesteenten die we op Borneo bestudeerd hadden.”

Relicten

De relicten van Pontus bevinden zich niet alleen op Noord-Borneo, maar ook op Palawan (een eiland in de westelijke Filipijnen) en in de Zuid-Chinese Zee. Uit het onderzoek van Van de Lagemaat bleek bovendien dat er van Zuid-Japan helemaal tot aan Nieuw-Zeeland sprake was van één samenhangend plaattektonisch systeem dat zeker 150 miljoen jaar lang bestaan heeft. Ook dat is een nieuwe ontdekking.

Trillingen

De eerdere voorspelling van het bestaan van Pontus was mogelijk doordat een plaat die in de aardmantel “duikt” sporen nalaat: zones in de aardmantel met een afwijkende temperatuur of samenstelling. Die worden zichtbaar wanneer seismografen de signalen oppikken van aardbevingen. Die zenden trillingen dwars door de aarde heen en wanneer die trillingen onderweg een afwijking tegenkomen, zoals zo’n fragment van een oude plaat, resulteert dat in een verstoring van het signaal. Geologen kunnen zo’n verstoring herleiden tot het bestaan van bijvoorbeeld plaatfragmenten. Daarbij kunnen ze terugkijken tot 300 miljoen jaar geleden; oudere plaatfragmenten worden als het ware opgelost op de grens tussen aardmantel en aardkern. Het onderzoek van elf jaar geleden liet zien dat er door de westelijke paleo-Pacifische oceaan waarschijnlijk een grote subductiezone gelopen moet hebben die de reeds bekende Pacifische platen in het oosten scheidde van een hypothetische Pontusplaat in het westen. Die hypothese is nu op onafhankelijke wijze bevestigd.

Artikel

Van de Lagemaat, S.H.A., & van Hinsbergen, D.J.J., 2023, ‘Plate tectonic cross-roads: Reconstructing the Panthalassa-Neotethys Junction Region from Philippine Sea Plate and Australasian oceans and orogens’, Gondwana Research, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1342937X23002617

Het onderzoek van elf jaar geleden: Van der Meer, D.G., Torsvik, T.H., Spakman, W., van Hinsbergen, D.J.J., & Amaru, M.L., 2012, ‘Intra-Panthalassa Ocean subduction zones revealed by fossil arcs and mantle structure’, Nature Geoscience 5, 215-219: https://www.nature.com/articles/ngeo1401