• Stichting Geologische Aktiviteiten
  • Stichting Geologische Aktiviteiten
  • Stichting Geologische Aktiviteiten
  • Stichting Geologische Aktiviteiten
Previous Next

Deze website maakt gebruik van cookies.

Ik ga akkoord

Voor een eindpresentatie van een van mijn mastervakken moest ik een ‘paper’ lezen over de groei van continentale korst in het Archean (4 miljard tot 2,5 miljard jaar geleden). Aanvankelijk vond ik het een erg ingewikkeld ‘paper’ om te lezen en wist ik niet hoe ik het in een presentatie allemaal moest gaan vertellen. Tot ik, uren later, eindelijk het ‘ Aha-moment’ had. Ik snapte hoe het in elkaar zat! En vanaf dat moment zag ik in hoe interessant het onderwerp eigenlijk is en zie ik in hoeveel vragen er nog zijn rondom het ontstaan van de continenten. Vandaar dat ik dit met jullie wil delen in dit College van de Maand.

De continentale korst
Eerst zal ik kort wat achtergrond informatie geven over het Archean. Dit is de geologische periode waarin de aarde zodanig was afgekoeld dat de continentale korst kon vormen. De continentale korst is over het algemeen lichter en dikker dan de oceanische korst, en heeft een felsische compositie (voornamelijk graniet). De oceanische korst is over het algemeen ouder, dunner en bestaat uit mafisch basaltisch materiaal wat chemisch meer op de aardmantel lijkt. Wetenschappers proberen al jaren het ontstaan van de continentale korst te verklaren maar een eenduidig geologisch model is nog niet geconstrueerd- vele vragen zijn nog onbeantwoord.

De continentale korst is namelijk chemisch gezien heel anders dan de mantel of de oceanische korst. Processen als differentiatie* en partieel smelten van mantel materiaal* kunnen het ontstaan van de felsische continentale korst deels verklaren, alleen hoe de continentale korst heeft kunnen blijven groeien tot het hedendaagse volume, is nog steeds niet helemaal duidelijk.

Afb 1 CK
Afb. 1: Continentale korstvorming. Partieel smelten van de oceanische korst is weergegeven, waarna tijdens het stijgen van de smelt differentiatie plaats vindt. Uiteindelijk wordt deze smelt aan de korst ‘geplakt’ en zal een deel uitvloeien als lava in het vulkanisch front. Aangepast, Davidson en Arculus, 2006.

Vorming van continentale korst
Vandaag de dag wordt nieuwe continentale korst gevormd in subductie zones (afb. 1). Hier duikt de oceanische plaat onder de continentale plaat waarna deze deels smelt.

Met de subducerende plaat gaan onder andere ook sedimenten en delen van de continentale plaat mee de subductiezone in, waarna deze smelten en terug naar de oppervlakte zullen gaan. Hier vormen zich bijvoorbeeld vulkanen. Deze hete smelt ondergaat tijdens het stijgen allerlei chemische processen, waardoor deze felsisch wordt. Uiteindelijk vormt deze smelt dus nieuwe, continentale korst.

De hiervoor beschreven vorming ging in het Archean echter niet zo makkelijk. De plaattektoniek was namelijk heel anders. De aarde was een stuk warmer en subductie zones waren veel minder stabiel dan dat deze nu zijn (afb. 2).

Het Archean blijkt uit onderzoek wél het tijdperk te zijn waarin erg veel continentale korst is gevormd. Maar hoe kan dit, als subductie niet de drijvende factor kon zijn.

Afb 2 CK
Afb. 2: De aarde in het Archean (links) vergeleken met het heden (rechts). Links zijn de aardplaten weergegeven in oranje. De licht gele vlekken laten een felsische compositie zien. Deze vlekken komen overeen met de eerste continentale korst.Bron: https://phys.org/news/2016-01-zeros-plate-tectonics- date.html

Korstvorming in collisie-zones (collisie=botsing)
In het ‘paper’(zie referentie onderaan de pagina) is gekeken of continentale korst in plaats van in subductie zones, in zones van continentale collisie gevormd kan worden. Als dit namelijk mogelijk zou zijn, kan het betekenen dat de continenten in het Archean inderdaad niet zijn gevormd in instabiele subductie zones, maar in toenmalige vormen van continentale collisie. Om dit te onderzoeken, is er onderzoek gedaan aan granieten in het Massief Centraal, Frankrijk (afbeelding 3.)

Afb. 3 Massief Centraal, Wikipedia.org.

Hierbij is bepaald wat het moedergesteente van deze granieten is. Normaal gesproken is het namelijk zo dat de granieten gevormd worden door metamorfose of gedeeltelijk smelten van oude continentale korst (crustal recycling). Dit is ook terug te zien in de verhouding van de elementen. Wanneer een graniet is gevormd uit mantelmateriaal, houdt dit in dat nieuw materiaal aan de korst wordt toegevoegd en dat er dus nieuwe korst gevormd wordt. Ook dit is te zien aan de chemische compositie van de graniet. 

Om de bron van de granieten te bepalen hebben onderzoekers de graniet vergeleken met experimentele smelten van verschillende samenstellingen. Zo hebben ze een smelt gegenereerd die in compositie overeen komt met sedimenten, met continentale korst, met mantelmateriaal, met basaltisch materiaal en zo verder. Wat bleek? De granieten kwamen chemisch overeen met mantelmateriaal. Dus het mantelmateriaal is het moedergesteente.

Dat betekent dat deze granieten niet gevormd zijn door het recyclen van oud korst-materiaal, maar dat er inderdaad nieuw materiaal aan de korst is toegevoegd. De ontdekking dat het mogelijk is om korst te genereren in een setting van continentale collisie zou dus mogelijk een verklaring kunnen zijn voor de groei van continentale korst in het Archean.

Preservatie van de korst
Een andere reden waarom onderzoekers denken dat de continentale korst eerder gevormd is in collisie zones dan dat deze gevormd is in subductie zones, is omdat de korst die in collisie zones gevormd wordt, over het algemeen beter en langer bewaard blijft. Het volume aan korst wat gegenereerd wordt in collisiezones is weliswaar kleiner, maar is beter bewaard gebleven en daarom is het waarschijnlijk toch een belangrijk proces geweest.

Wat jammer was van het paper, was dat het uiteindelijk ontbrak aan een goed onderbouwd geologisch model voor de groei van de korst, want nu ben ik wel heel nieuwsgierig geworden naar hoe het dan écht werkt. Maar ik twijfel er niet aan dat er na deze ontdekking meer onderzoek gedaan gaat worden. Want zoals ik aan het begin van dit College van de Maand al schreef, er zijn nog veel vragen rondom het ontstaan van de aardkorst die onbeantwoord zijn.

Gebruikte bron
Het paper: ‘collision vs subduction related magmatism: Two ways of granite formation and implications for crustal growth’. Moyen et al. 2016.

*VERDIEPING
Differentiatie en partieel smelten.

Differentiatie is het proces waar er vanuit magma, tijdens stijgen naar het oppervlak, verschillende mineralen op verschillende momenten uitkristalliseren. Hierbij is het smeltpunt leidend. Wanneer het magma de juiste temperatuur heeft bereikt, zal het mineraal gaan uitkristalliseren. Vervolgens zal dit mineraal naar beneden in de magmakamer zinken door de hoge dichtheid in vergelijking met het magma. Door de kristallisatie van de mineralen worden verschillende elementen uit het magma onttrokken (bijvoorbeeld Aluminium wordt in gebouwd in granaat) waardoor het magma van samenstelling verandert). Partieel smelten is het proces waar de mantel deels wordt gesmolten door verhoogde temperaturen. Door het deels smelten zullen de elementen die liever in de smelt zitten dan in het vaste gesteente als eerste in de magma gaan. Vaak zijn dit elementen die ook in hogere concentraties in felsisch magma voorkomen.

  • Geen reacties gevonden
Powered door Komento

Agenda

Voor een overzicht van de geplande geologische activiteiten (voorheen GEA Kalender), zie geologie.nu