Afbeelding in de hoofding: De tektonische platen van de Aarde op kaart. Bron: https://www.geographypods.com/introducing-tectonics.html
Platentektoniek: wat heb je nodig?
Platentektoniek, de aangroei van nieuwe aardkorst en het recycleren van oude korst in de mantel in zogenaamde ‘lithosfeerplaten’ over het hele planeetoppervlak, is van zeer groot belang voor onze levende planeet. We weten niet hoe uniek het systeem van platentektoniek is die onze Aarde zo kenmerkt. We kennen dit fenomeen zelfs op onze eigen Aarde nog maar ongeveer 60 jaar. Maar enkele typische kenmerken van de korst en mantel van de Aarde zijn wel duidelijk gunstig om platentektoniek mogelijk te maken.
Een dunne lithosfeer van ideale sterkte
De lithosfeerplaten zijn relatief ‘stijve’ eenheden – zie wereldkaart hierboven – die langs de ene kant aangroeien en langs de andere kant onderduiken in de mantel. Elke plaat bestaat bovenaan uit korstmateriaal (voornamelijk silicaatrijk basalt in oceanische korst) en onderaan uit mantelmateriaal (voornamelijk Mg-Fe-rijke peridotiet en perovskiet). Beide lagen vormen samen een lithosfeerplaat. Dit materiaal moet enerzijds sterk genoeg zijn om niet te breken onder druk, maar anderzijds zacht genoeg om te buigen wanneer de plaat onderduikt in de mantel (subductiezones). Bovendien mogen de platen niet de dik of te dun zijn. Zoals zoveel kenmerken op Aarde is ook dit weer net ideaal.
Lange termijn warmtebron
Onder de lithosfeerplaten ligt een mantellaag die licht plastisch is als warme chcolade (niet gesmolten chocolade). Deze laag heet asthenosfeer en is niet fundamenteel verschillend van samenstelling als de laag erboven. Toch is dit de enige laag die zo plastisch en beweegbaar is. Dat komt door de combinatie van temperatuur en druk op enkele tientallen kilometers diepte. De temperatuur ligt boven 1600 Kelvin (1230°C), wat niet genoeg is voor echte smelting van het gesteente, maar wel om de laag plastisch genoeg te maken. Daardoor is de beweging van de lithosfeerplaten mogelijk, weliswaar enorm traag : grootte-orde enkele cm per jaar maximum. Bovendien laat het plastische karakter van de asthenosfeer toe dat zwaarder geworden lithosfeerplaten heel langzaam gaan ‘zinken’ in de mantel (subductie). De oudste delen van de lithosfeerplaten zijn namelijk kouder, dikker en zwaarder geworden met de tijd. Ze zakken in de mantel door hun gewicht, in mindere of meerder mate geholpen door de druk van een aangrenzende lithosfeerplaat die ertegen duwt.
Dat onze Aarde nog steeds volop deze actieve platentektoniek vertoont na 4,5 miljard jaar is niet helemaal evident. Dat kan alleen maar als er voldoende interne warmte in de planeet is. We danken dit voor een stuk aan restwarmte dat overbleef sinds het ontstaan van de Aarde: de warmte uit botsingen en wrijvingen. Onze planeet koelt traag af, en dat heeft ze te danken aan haar grootte en samenstelling die alweer … precies goed is. Maar nog een belangrijker bron van interne warmte (ongeveer 80% vandaag) komt van het verval van radiactief materiaal. Daarvoor moet je een Zonnestelsel hebben met voldoende zware elementen. Dus ook dat is een voorwaarde voor de bewegingen van de aardkorst tot op vandaag.
Vloeibaar water
Verder zien we ook hier weer het belang van al het vloeibaar water waarmee 71% van het aardoppervlak bedankt is. Het zeewater bepaalt voor een belangrijk deel de soepelheid van de lithosfeerplaten. Een onderuidekende plaat brengt trouwens extra water de mantel binnen. Daardoor zal het mantelgesteente op die plekken een lagere smelttemperatuur krijgen, en dit geeft aanleiding tot plaatselijke vloeibare magma. We zien daarom in de buurt van een subductiezone dikwijls een regio van actieve vulkanen. Verder in de cursus zullen we het belang hiervan bekijken voor de leefbaarheid van onze planeet. Het gaat dan vooral over de cyclus van koolstof over lange periodes.
Platentektoniek: waarom heb je dat nodig?
Wat hebben wij allemaal te danken aan platentektoniek op Aarde? Even een korte opsomming:
- Leefbaar klimaat op lange termijn (koolstofcyclus)
- Vorming van contintenten (landleven)
- Hydrothermale bronnen in de diepzee (waar leven vermoedelijk ontstaan is)
- Gebergtes en valleien (variatie in leefgebied en koolstofcyclus)
- Permanente veranderingen van leefgebieden (drijfveer van biologische evolutie)
De Aarde is er in geslaagd om na miljarden jaren tot een onvoorstelbare biodiversiteit te komen, met zeer complexe levensvormen en ecotopen. Dit zou niet mogelijk geweest zijn zonder bovenstaande fenomenen. En dus ook niet zonder platentektoniek. We zullen er enkele van bespreken in de volgende hoofdstukjes.