‘Snelle’ recycling van de aardkorst

Mensen mogen dan pas hooguit enkele tientallen jaren gestructureerd aan recycling doen, de aarde zelf doet dat al vanaf haar begin. Het duidelijkst is dat waar te nemen aan de aardkorst. Die wordt voortdurend vernieuwd; enerzijds doordat er aardkorst door subductie tot diep in de aardmantel verdwijnt, anderzijds doordat mantelmateriaal via vulkanisme aan (of nabij) het aardoppervlak komt.

Deze ‘recycling’ blijkt nu veel sneller te gaan dan gedacht: gesteenten blijken deze cyclus in minder dan 500 miljoen jaar te doorlopen, ongeveer een kwart van de tijd die eerder werd aangenomen. Dat blijkt uit onderzoek aan vulkanisch materiaal.

De Mauna Loa, die de helft van Hawaï omvat.

J.D. Griggs, USGS

Mauna Loa

Vrijwel alle eilanden in de oceanen bestaan uit vulkanen. De grootste vulkaan op aarde is de Mauna Loa op Hawaï, die zo’n 4 km boven zee uitsteekt. De zee is ter plaatste zo’n 5 km diep, maar de zware vulkaan is door zijn eigen gewicht ook nog eens zo’n 8 km in de zeebodem weggezakt. Alles bij elkaar is de Mauna Loa van top tot teen dus zo’n 17 km hoog!

Het materiaal waaruit de Mauna Loa is opgebouwd, komt uit het onderste deel van de aardmantel. Dat materiaal stijgt als een zogeheten mantelpluim op vanaf een diepte van ca. 3000 km. Door de afnemende druk bij het opstijgen, wordt het opstijgende magma nabij het aardoppervlak vloeibaar en stroomt het bij een uitbarsting naar buiten om daar – door afkoeling – weer in vast, vulkanisch gesteente te veranderen.

Dit vulkanisch gesteente blijkt een hele reis gemaakt te hebben: het bestaat namelijk uit materiaal dat in het geologische verleden van de aarde deel uitmaakte van de oceanische aardkorst. Die aardkorst verdween door subductie in de mantel, waar het relatief koude, dus zware, korstmateriaal tot onder in de aardmantel wegzonk. Om dus later, via een mantelpluim en een uitbarsting van de Mauna Loa, weer in de aardkorst terug te keren: een ultieme vorm van recycling!

Eén van de onderzochte olivijnkristallen (< 1 mm) van de Mauna Loa.

Alexander Sobolev

Glasinsluitsels

Een en ander kon worden vastgesteld door de analyse van kleine glasinsluitsels in olivijnkristallen in de lava van de Mauna Loa. De microscopisch kleine insluitsels bevatten sporenelementen die afkomstig zijn uit het zeewater dat de oceanische aardkorst zo’n kleine 500 miljoen jaar geleden bedekte.

Dat zeewater werd in zeer kleine hoeveelheden door de basaltische zeebodem opgenomen en heeft dus ook de hele tocht omlaag en weer omhoog meegemaakt.

Eén van de sporenelementen in dat zeewater is strontium, een element waarvan sommige isotopen radioactief zijn, en dus vervallen met de tijd. De verhouding tussen de verschillende strontium-isotopen is een algemeen gebruikte methode om de absolute ouderdom van een gesteente te bepalen. En daaruit blijkt nu dat de genoemde insluitsels minder dan 500 miljoen jaar oud zijn en dat het materiaal waarin de insluitsels zitten ingebed dus jonger moet zijn.

Een andere verrassende bevinding was dat de insluitsels in olivijn uit hetzelfde gesteentemonster sterk uiteenlopende verhoudingen tussen de strontium-isotopen vertonen. Daaruit moet worden geconcludeerd dat de mantel chemisch veel minder homogeen is dan voorheen werd aangenomen.

Zie ook:

• Lava op Hawaii komt van grens tussen aardkern en aardmantel (Kennislinknieuws van NGV Geonieuws)
• Oudste aardkorst gevonden (Kennislinknieuws)
• Plaattektoniek (Kennislinkdossier)
• Aardkorst moet ouder zijn dan 4,5 miljard jaar (Kennislinknieuws van NGV Geonieuws)
• Vulkaan op Hawaï leeft op (Kennislinkartikel)