Wat is plaattektoniek?

Plaattektoniek. De belangrijkste verschijnselen
Plaattektoniek. De belangrijkste verschijnselen. Door USGS – USGS, Publiek domein, Koppeling

Van de diepste geul tot de hoogste berg op Aarde. Plaattektoniek verklaart de kenmerken en bewegingen van het aardoppervlak in het heden en verleden.

De theorie over plaattektoniek is tussen de jaren ’50 en ’70 ontwikkeld. Het is een moderne update van de drift van de continenten. Dit idee werd in 1912 voor het eerst door de wetenschapper Alfred Wegener geopperd. Hij stelde dat de continenten op Aarde in de loop der tijd over de planeet waren gedreven. Wegener had geen verklaring voor hoe continenten zich over de planeet zouden kunnen verplaatsen maar onderzoekers hebben dat nu wel: plaattektoniek.

Plaattektoniek is de theorie dat de buitenste schil van de Aarde is verdeeld in grote platen van vast gesteente die over de aardmantel glijden. De mantel is de rotsachtige binnenlaag boven de kern van de Aarde. De vaste buitenste laag van de Aarde die de korst en de bovenste mantel omvat wordt lithosfeer genoemd. Deze laag is ongeveer 100 kilometer dik. Onder de lithosfeer bevindt zich de asthenosfeer. Dit is een stroperige laag die vervormbaar wordt gehouden door warmte diep in de Aarde. Het smeert de onderkant van de tektonische platen van onze planeet waardoor de lithosfeer kan bewegen.

Plaattektoniek wordt door veel wetenschappers wel gezien als de verenigende theorie van de geologie.

Vóór de plaattektoniek konden wetenschappers alleen verklaringen bedenken voor de geologische kenmerken in hun regio die uniek waren voor die specifieke regio. Plaattektoniek verenigt al deze beschrijvingen en zegt dat je alle geologische kernmerken zou kunnen beschrijven alsof ze worden aangedreven door de relatieve beweging van tektonische platen.

Hoe werkt plaattektoniek

De convectie in de mantel is de drijvende kracht achter de plaattektoniek. Heet materiaal nabij de kern van de Aarde stijgt op en koudere rotsen in de mantel zinken. Het is te vergelijken met een pan die op het fornuis staat te koken.

Ondertussen stellen geologen zich voor dat de platen boven deze kolkende massa zich gedragen als botsauto’s; ze botsen herhaaldelijk, kleven aan elkaar en scheuren dan weer uit elkaar. Geologen noemen de plaatsen waar segmenten elkaar ontmoeten en delen de plaatgrenzen. Men denkt dat ze zich om de Aarde wikkelen als de naden op een honkbal.

Er zijn drie manieren waarop grenzen van platen samenkomen en elk veroorzaken ze een uniek geologisch kenmerk:

Convergerende grenzen treden op waar platen tegen elkaar aan botsen. Waar die platen elkaar ontmoeten brokkelt de aardkorst af en ontstaat er een bergketen. India en Azië bijvoorbeeld kwamen ongeveer 55 miljoen jaar geleden samen om het Himalayagebergte te vormen. En terwijl de platen steeds verder tegen elkaar aan worden gedrukt worden de bergen steeds hoger.

Geologen hebben ontdekt dat de Zwitserse Alpen sneller groeien dan dat ze door erosie kleiner worden. Wanneer de massa van een berg echter te groot wordt om de zwaartekracht te weerstaan zal hij ophouden te groeien. Ook erosie belemmert de groei van bergen door ze af te slijten. Onderzoek heeft uitgewezen dat bergen sneller kunnen groeien en erosie meestal niet wint.

Maar convergerende platen botsen niet altijd naar boven. Soms botst een oceaanplaat (die is gemaakt van een dichter gesteente dan landmassa) met een continentale plaat. In dit geval duikt deze onder de andere plaat (geologen noemen dit een subductie). Die plaat daalt vervolgens af in de aardmantel, de laag onder de korst, smelt in het hete magma van de mantel en wordt weer tijdens een vulkaanuitbarsting uitgespuwd. Veel spectaculaire vulkanen vinden we langs deze subductiezones zoals de “ring of Fire” rond de Stille Oceaan.

De Ring of Fire
De ring of fire.

Als twee oceanische platen samenkomen ontstaat er een diepe greppel zoals de Marianentrog in het noordelijke deel van de Stille Oceaan. Men neemt aan dat zich in deze trog het diepste punt op Aarde bevindt. Dit soort botsingen kunnen ook leiden tot onderwatervulkanen.

Zoals de naam al zegt zijn divergerende grenzen tektonische grenzen waar platen divergeren oftewel uit elkaar worden getrokken. Deze beweging creëert gigantische troggen op het land zoals de Oost-Afrika Kloof. In de oceaan zorgt dit proces voor mid-oceanische ruggen. Heet magma uit de aardmantel welt omhoog op deze richels en vormt daar een nieuwe oceaankorst en duwt de platen verder uit elkaar. Onderwaterbergen en vulkanen kunnen langs deze naad opstijgen en in sommige gevallen eilanden vormen. De Mid-Atlantische Rug loopt bijvoorbeeld rechtstreeks door IJsland.

Het laatste type plaatgrens, de transforme grenzen, komt voor waar platen zijwaarts bewegen ten opzichte van elkaar. Het is de glijdende beweging van plaatgrenzen die veel aardbevingen veroorzaakt. De San Andreabreuk in Californië, waar de tektonische platen van Noord-Amerika en de Stille Oceaan met een grotendeels horizontale beweging langs elkaar slijpen is een van de beroemdste voorbeelden van een transforme grens.

Tektonische platen bewegen met een snelheid van 3 tot 5 centimeter per jaar. Dat is ongeveer even snel als je vingernagels groeien!

Luchtfoto van de San Andreasbreuk in Californië
Luchtfoto van de San Andreasbreuk in Californië. Door John Wiley User:Jw4nvc – Santa Barbara, California – Eigen werk, CC BY 3.0, Koppeling

Hoeveel platen zijn er?

Omdat de Aarde bolvormig is worden de tektonische of lithosferische platen in tientallen gebogen secties gebroken. Dat is vergelijkbaar met een gebarsten eierschaal). Elke plaat varieert van een paar honderd tot duizenden kilometers in grootte en wordt, afhankelijk van de grootte gecategoriseerd als “groot”, “klein” of “micro”.

Er worden 7 grote platen onderscheiden: de Noord-Amerikaanse, de Pacifische, de Euraziatische, de Afrikaanse, de Indo-Australische, de Zuid-Amerikaanse en de Antarctische tektonische plaat. Er zijn aanwijzingen dat de Indo-Australische plaat de afgelopen 10 miljoen jaar is gebarsten waardoor een afzonderlijke Indiase plaat en een Australische plaat zijn ontstaan. Het aantal platen bedraagt dus eigenlijk acht.

Of er nu 7 of 8 platen zijn, de Pacifische plaat blijft met een oppervlakte van ongeveer 103.000.000 vierkante kilometer de grootste. Deze plaat bevindt zich op de bodem van de oceaan.

Onder de kleinere platen bevinden zich o.a. de Arabische plaat, de Caribische plaat, de Kokos plaat, de Nazca plaat, de Filipijnse plaat, de Scotia plaat en anderen. Dan zijn er nog talloze micro platen verdeeld over de wereld.

De jonge Aarde en het eerste bewijs van plaattektoniek

De leeftijd van de Aarde wordt geschat op 4,54 miljard jaar maar de korst van de oceanen wordt bij de subductiezones steeds gerecycled. Dit betekent dat de oudste zeebodem ongeveer 200 miljoen jaar oud is. Het oudste oceanische gesteente wordt gevonden in het noordwesten van de Grote Oceaan en het oosten van de Middellandse Zee. Fragmenten van de continentale korst zijn veel ouder. In Groenland zijn stukken gevonden van minstens 3,8 miljard jaar oud.

Met aanwijzingen die zijn achtergelaten in rotsen en fossielen kunnen geologen de geschiedenis van de continenten van de Aarde reconstrueren. De meeste wetenschappers denken dat de moderne plaattektoniek het ongeveer 3 miljard jaar geleden heeft overgenomen van eerdere planetaire ontwikkelingen. Dit is gebaseerd op oude magma’s en mineralen die in die periode in gesteenten zijn bewaard. Onderzoekers hebben echter aanwijzingen gevonden dat plaattektoniek al zo’n 4 miljard jaar actief zou kunnen zijn.

Plaattektoniek. De belangrijkste platen.
Plaattektoniek. Enkele van de belangrijkste moderne platen onder onze voeten. Plaattektoniek is een voortdurend proces dus in de verre toekomst kunnen deze platen net zo onherkenbaar zijn als het oppervlak van de Aarde 1 miljard jaar geleden was. Credit: USGS.

Wetenschappers weten niet wanneer plaattektoniek zoals ze dat nu kennen is begonnen maar ze weten wel dat er een continentale korst is die waarschijnlijk van een neergaande plaat (een tektonische plaat in een subductiezone) is geschraapt en die 3,8 miljard jaar oud is. Mogelijk was plaattektoniek toen al actief maar was het heel anders dan nu.

Terwijl de continenten elkaar rond de Aarde verdringen komen ze af en toe samen om gigantische supercontinenten te vormen. Een van de vroegste supercontinenten, Rodinia genaamd, ontstond ongeveer 1 miljard jaar geleden. Het uiteenvallen van Rodinia wordt gekoppeld aan een wereldwijde ijstijd die Sneeuwbal Aarde wordt genoemd.

Ongeveer 300 miljoen jaar geleden ontstond een meer recent supercontinent dat we Pangaea noemen. Afrika, Zuid-Amerika, Noord-Amerika en Europa nestelden zich tegen elkaar waardoor er een karakteristiek patroon van fossielen en gesteenten achterbleef toen Pangaea uit elkaar viel. De puzzelstukjes die Pangaea achterliet, van fossielen tot bijpassende kustlijnen langs de Atlantische Oceaan, waren de eerste aanwijzingen dat de continenten van de Aarde bewegen.

 

Eerste publicatie: 2 april 2021
Bron: Livescience & anderen