27 augustus 2018

Waarom subductiezones ontstaan

Subduction zone
Een subductiezone, waar de ene aardplaat onder de andere schuift.

Een internationaal team aardwetenschappers, onder wie Douwe van Hinsbergen van de Universiteit Utrecht, heeft aangetoond hoe subductiezones ontstaan: de plekken op aarde met de meest heftige aardbevingen. Ze publiceerden hun resultaten op 27 augustus in Nature Geoscience.

De buitenste laag van de aarde, de lithosfeer, is opgedeeld in 60-200 kilometer dikke tektonische platen die langs grote breukzones langs elkaar heen bewegen. Deze beweging is de grootste oorzaak van aardbevingen. De meest heftige aardbevingen vinden plaats op breukzones die subductiezones heten: plekken waar de ene aardplaat onder de andere schuift, de diepe aarde in. Subductiezones kunnen wel tientallen tot honderden miljoenen jaren bestaan. Maar over hoe ze worden gevormd is nog weinig bekend.

Een internationaal team aardwetenschappers uit Canada, Nederland, Noorwegen en het Verenigd Koningrijk heeft aangetoond dat subductiezones ontstaan omdat tektonische activiteit elders de ene plaat onder de andere begint te duwen. Voorheen werd veelal aangenomen dat subductiezones spontaan ontstaan door de invloed van zwaartekracht.

Invloed van zwaartekracht

Het gangbare idee was dat een stuk aardplaat onder invloed van zwaartekracht plots de aardmantel in begint te zinken. Hierdoor ontstaat aan het aardoppervlak een kloof die wordt opgevuld door magma van onderaf, waardoor nieuwe aardkorst wordt gevormd. Pas na miljoenen jaren wordt de zinkende plaat zwaar genoeg om de aan het oppervlak liggende platen bij elkaar te trekken waardoor er horizontale plaatbeweging en reguliere subductie ontstaat.

Kloofvorming niet de oorzaak, maar het gevolg

Eerste auteur van de publicatie, dr. Carl Guilmette van de Laval University in Quebec legt uit: “We hebben gesteenten gevonden in Oman waarvan we vermoeden dat het gevormd is in een vroeg stadium van een subductiezone. De meeste gesteenten daar worden gevormd door het opvullen van een kloof in de aardkorst door magma van onderaf, boven een onderduikende plaat. Maar sommige gesteenten zijn ook gevormd op de breuk waarlangs die plaat onderduikt – op het nieuwe subductiecontact."

Door mineralen te dateren kan worden vastgesteld wanneer de gesteenten gevormd zijn. Voorheen werd gedacht dat de vorming van de subductiecontact en de magma-kloof aan het oppervlak tegelijk gebeurde met de vorming van een nieuwe subductiezones. Dr. Matthijs Smit, dateringsexpert aan de University of British Columbia en medeauteur van de publicatie, heeft nu gesteentes gedateerd die ontstonden op het subductiecontact. “We laten zien dat deze gesteentes 8 miljoen jaar ouder zijn dan die in de magma’s in de kloof”, vertelt hij. “Dat betekent dat de horizontale plaatbeweging voor de vorming van een kloof al plaatsvond, wat betekent dat de kloofvorming niet de oorzaak, maar het gevolg was van subductie.”

Grote implicaties

Prof. dr. Douwe van Hinsbergen van de Universiteit Utrecht legt uit dat deze nieuwe bevinding grote implicaties heeft voor ons beeld van plaattektoniek. “Voor het eerst tonen we expliciet aan dat subductiezones worden gevormd door veranderingen in plaatbewegingen elders. Dit betekent dat veranderingen in de beweging tussen twee platen onverwachte gevolgen kan hebben ergens anders op de aarde. Bijvoorbeeld de vorming van nieuwe subductiezones. We gaan ons in vervolgonderzoek focussen op de processen aanwezig in de subductiezone in Oman, maar daarvoor moeten we onze zoektocht wel uitbreiden naar de hele aarde.”