Categorie: aardmagnetisme

Een Australisch stuk aardkorst blijkt 3,2 miljard jaar geleden al over de aardbol verschoven te zijn. Kennelijk was er toen al sprake van plaattektoniek, concludeert een groep Amerikaanse geologen. Tot nu toe gingen de bewijzen hiervoor terug tot ‘slechts’ 2,8 miljard jaar geleden.

De buitenkant van de aarde is al zo’n 3,2 miljard jaar in beweging. Dat concludeert een team Amerikaanse aardwetenschappers vandaag in het wetenschappelijke tijdschrift Science Advances. Tot nu toe was bekend dat plaattektoniek (het proces waarbij aardschollen zich over de aardbol verplaatsen en ten opzichte van elkaar verschuiven) in elk geval 2,8 miljard jaar geleden al plaatsvond. Onderzoek aan een oeroud stuk aardkorst uit West-Australië toont nu aan dat er 400 miljoen jaar eerder ook al sprake van was.

Plaattektoniek

Hoewel het meestal lijkt alsof je vaste grond onder je voeten hebt, drijf je eigenlijk rond op een gigantisch vlot van steen. De buitenste schil van de aarde bestaat uit losse platen. Deze aardschollen drijven rond op de min of meer vloeibare aardmantel die er onder ligt, en bewegen daarbij ten opzichte van elkaar. Plaattektoniek, wordt dit proces genoemd.

In sommige gevallen drijven de tektonische platen naar elkaar toe, met gebergten als gevolg. De bergketens zijn de kreukelzones die ontstaan als de aardschollen in slow-motion op elkaar botsen. Soms ook bewegen ze van elkaar af, en ontstaan er oceanen, met op de bodem een riftzone waar heet en vloeibaar gesteente uit de diepe aarde omhoog komt zetten en stolt.

Als de ene plaat onder de andere duikt, ontstaan er vulkanen, en komen er aan het aardoppervlak gesteenten, vloeistoffen en gassen vrij van materiaal dat miljoenen jaren in de diepe aarde opgesloten zat. Tektoniek heeft dus een grote invloed op de landschappen, de dampkring, en zelfs het leven op aarde.

Maar hoe lang vertoont de aarde dit gedrag al? Hoe verder we terug gaan in de tijd, hoe lastiger deze vraag te beantwoorden is. Juist door de plaattektoniek wordt de aardkorst in de loop der tijd namelijk gerecycled, tot er uiteindelijk nauwelijks meer getuigen van het proces aan het oppervlak te vinden zijn.

Australië

Toch is een groep geologen er nu in geslaagd sporen van plaattektoniek terug te vinden in een stuk aardkorst van zo’n 3,2 miljard jaar geleden, toen de aarde nog geen 1,5 miljard jaar bestond: het Oost-Pilbara Kraton in West-Australië. De aardwetenschappers vonden de aanwijzingen voor plaattektoniek door de magnetische eigenschappen van basalten uit dit gebied te analyseren.

Basalten ontstaan uit gesmolten gesteente, waarin ijzerhoudende deeltjes zich richten volgens het heersende magneetveld. Als de basalt stolt kunnen die deeltjes niet meer bewegen. De oriëntatie van de ijzerdeeltjes is dus een momentopname van het magneetveld uit die tijd.

Door het gestolde magneetveld te meten in 235 gesteentemonsters ontdekten de aardwetenschappers dat het Oost-Pilbara Kraton zich ergens tussen 3,35 en 3,18 miljard jaar geleden over het aardoppervlak moet hebben verplaatst. In basalten met verschillende ouderdommen bleek de richting van het gestolde magneetveld gedurende een periode van 170 miljoen jaar namelijk langzaam veranderd te zijn. Dat is te verklaren als de aardplaat destijds met een gemiddelde snelheid van minimaal 2,5 centimeter per jaar is verschoven. Met een dergelijke snelheid reizen de huidige aardschollen nu ook over de aardbol.

Aannemelijk

Het is prima onderzoek, vindt aardwetenschapper Lennart de Groot van de Universiteit Utrecht, die gespecialiseerd is in magnetische signalen in gesteenten. De Amerikanen zijn gedegen en nauwkeurig te werk gegaan, er is weinig op aan te merken. Maar om conclusies te trekken uit metingen aan gesteenten van miljarden jaren oud, moet je wel een aantal aannames doen waarvan je niet zeker weet of ze kloppen. “Daar zijn ze zelf in het artikel overigens ook heel eerlijk over”, zegt De Groot.

Eén van de vragen bij het meten van magnetisme in gesteenten, is of je wel daadwerkelijk naar het magneetveld aan het kijken bent van het moment dat het gesteente is gestold, legt De Groot uit. Als het gesteente naderhand nogmaals sterk verhit is, kan dat invloed hebben op het signaal. De Groot: “Bij mijn eigen onderzoek, aan lava’s, kan een bosbrand daarvoor al genoeg zijn.” De Amerikaanse onderzoekers hebben wel erg hun best gedaan dit scenario uit te sluiten, voegt hij eraan toe. “Het is niet 100 procent zeker, maar wel zeer aannemelijk dat ze inderdaad het signaal van 3,2 miljard jaar geleden te pakken hebben.”

Nauwkeurig

Dan de dateringen. Die zijn wel erg nauwkeurig, merkt De Groot op. Bij ouderdommen van meer dan 3 miljard jaar denken de onderzoekers er maximaal 2 miljoen jaar naast te zitten – dan zijn ze dus op 0,1 procent nauwkeurig. “Misschien kan dat hoor, maar ik vind het wel indrukwekkend.”

“Zo ver zijn we inderdaad al met de meetmethodes”, reageert Jan Wijbrans, aardwetenschapper gespecialiseerd in gesteentedateringen aan de Vrije Universiteit Amsterdam. “De onderzoekers hebben bij hun dateringen gebruikgemaakt van de vervalsnelheid van uranium. Die is dankzij onze wapenindustrie zeer goed bekend.”

Geen uitsluitsel

De belangrijkste vraag die rest, is of de verandering van het magneetsignaal door de tijd heen wel betekent dat het stuk korst zich verplaatst heeft, zegt De Groot. “We weten weinig van het magneetveld uit die tijd, maar het kan best zijn dat het sterk varieerde, en dat je metingen dát aangeven.” De aarde had destijds nog geen binnenkern, en dat is een stabiliserende factor voor het magneetveld.

Nóg een andere verklaring voor het variërende magneetveld – die ook door de onderzoekers zelf genoemd wordt – zou een verschuiving van de draaias van de aarde (true polar wander) kunnen zijn, stelt hoogleraar tektoniek Wouter Schellart van de Vrije Universiteit Amsterdam. Hoe de aarde om zijn eigen as draait en waar die as zich precies bevindt, is afhankelijk van de massaverdeling binnenin de aarde – en dat kan door de tijd heen veranderen.

Schellart: “Om erachter te komen of het om plaattektoniek gaat, zou je willen weten of aardschollen ten opzichte van elkaar verschuiven, en heb je dus soortgelijke metingen van een andere plaat nodig.” Zelf vermoedt Schellart dat de aardschol in dat geval een hogere snelheid gehad zal hebben dan het minimum van 2,5 centimeter per jaar dat de onderzoekers noemen. “Ook tegenwoordig geldt dat als vrij traag. En destijds was de aardmantel, waar de schollen op drijven, 200 tot 300 graden heter dan nu. Dan zou je een snellere stroming en dus plaatbeweging verwachten.”

Als het inderdaad om plaattektoniek gaat, is dit een belangrijke doorbraak, benadrukt Schellart. “Het onderzoek geeft geen uitsluitsel, maar is wel degelijk erg interessant”, voegt De Groot daaraan toe. “En beter dan dit ga je het niet krijgen.”

https://www.nemokennislink.nl/publicaties/onze-aardplaten-blijken-al-3-2-miljard-jaar-te-bewegen/