Eerste mantelpluim in diepe aardkorst waargenomen

Een van de raadsels in de geofysica is de aanwezigheid van vulkanen op plaatsen waar men die niet verwacht: midden op de aardschollen waaruit de korst van de aarde is opgebouwd.

Deze schollen kruipen langzaam over de taai-vloeibare buitenmantel, op sommige plaatsen uiteenwijkend en op andere plaatsen onder elkaar schuivend. De aanwezigheid van vulkanen langs deze plaatgrenzen is gemakkelijk te verklaren, maar niet die van de vulkanen ver hier vandaan. Deze laatste vormen vaak lange ketens, zoals de Hawa-keten.

Al meer dan twintig jaar geleden werd gesuggereerd dat deze vulkanen zijn ontstaan door mantelpluimen: kokervormige massa's magma die vanuit grote diepte uit de aardmantel komen en met tussenpozen door een aardschol heendringen. Sinds die tijd is er geen betere verklaring gevonden, maar allerlei vragen (over de diepte, temperatuur, diameter) zijn onbeantwoord gebleven. Bovendien is er nog nooit een mantelpluim gedetecteerd. John VanDecar, van de universiteit van Utrecht, en Henri-Claude Nataf, van de Ecole Normale Supérieure te Parijs, lijken daarin nu voor het eerst geslaagd.

Deze twee onderzoekers hebben een gebied in de aarde bestudeerd waar zo'n mantelpluim wordt vermoed. Zij deden dat via seismische tomografie: een techniek waarbij men registraties van aardbevingen gebruikt voor het "doorlichten' van die delen van de aarde waar aardbevingsgolven doorheen zijn gegaan. Gebieden met afwijkende dichtheid benvloeden de snelheid en richting van de golven en veroorzaken zo kleine verschillen in aankomsttijd bij de seismische stations.

Op de afdeling theoretische geofysica van de universiteit van Utrecht wordt al jarenlang gewerkt aan het verfijnen van deze techniek, om er "scherper' mee te kunnen waarnemen. De twee onderzoekers hebben nu 120 seismogrammen gebruikt voor het doorlichten van de aardmantel onder de onderzeese vulkaanberg Bowie, een van een keten van vulkaanbergen ten westen van Canada. Uit hun analyses leiden de onderzoekers af dat zich hier inderdaad een mantelpluim zou kunnen bevinden. (Nature 364, p. 115).

De pluim werd waargenomen op een diepte van ongeveer 700 km. Dit betekent dat hij in ieder geval in de binnenmantel ontstaat, voorbij de 660 km diepe grens met de buitenmantel. De diameter van de pluim bedraagt ongeveer 150 km en het gebied is minstens 300 graden warmer dan het omringende magma. De pluim bevindt zich niet loodrecht onder de Bowie-vulkaan, maar 150 km noordoostwaarts. Dit wijst er op dat de aardschol boven de pluim sinds het ontstaan van de vulkaan alweer een stukje is doorgeschoven