BASALT OP HAWAII KOMT VAN GROTE DIEPTE IN DE AARDMANTEL

De hoogste bergen ter wereld zijn niet te vinden in de Himalaya's maar op de zeebodem. Onder meer enkele Hawaiiaanse eilanden zijn in feite bergen die hoger boven het hun omringende gebied uitstijgen dan de grote gebergten op land. Maar ook op ander gebied vormen deze eilanden buitenbeentjes. Dat blijkt onder meer uit onderzoek van Franse en Amerikaanse onderzoekers die in het basalt aan de hand van lood-, zuurstof-, osmium- en hafnium-isotopen de herkomst van dat gesteente zijn nagegaan (Science, 6 augustus).

Bekend was uiteraard dat Hawaii uitzonderlijk actief vulkanisme vertoont. Anders hadden ook nooit zulke hoge (merendeels onderzeese) vulkanen kunnen worden gevormd. Het materiaal waaruit de vulkanen bestaat wordt omhooggebracht door een `pluim' van magma dat uit de aardmantel oprijst. Algemeen werd aangenomen dat die pluim, ondanks zijn uitzonderlijke formaat, zijn oorsprong had in de buitenste aardmantel. Die is op geochemische gronden goed van de middelste te onderscheiden.

Het onderzoek leverde in eerste instantie een resultaat op dat niet zo heel erg verrassend lijkt: in het magma dat als basaltische lava uitvloeit, komen grote hoeveelheden materiaal voor dat afkomstig moet zijn van vroegere diepzeekleien. Dat is niet verwonderlijk, want diepzeekleien in de grote diepzeetroggen (die ontstaan waar de ene aardschol als gevolg van de continentverschuiving wordt weggedrukt onder de andere) komt uiteindelijk, via de diepe delen van de aardkorst regelmatig in de aardmantel terecht. In dit geval bleek de oude oceanische korst echter weliswaar geheel in echt mantelmateriaal te zijn ingebed, maar het had zich daar niet mee vermengd: het vormde als het ware aparte brokken die, ondanks de hoge temperatuur en druk in de aardmantel, en ondanks de daar optredende convectiepatronen, hun eigen identiteit hadden behouden.

Deze vondst wordt nog opmerkelijker wanneer men beseft dat het onderzoek tegelijk heeft uitgewezen dat de onderzochte lava voor slechts een minimaal gedeelte afkomstig is van de buitenste aardmantel. Deze geringe hoeveelheid is waarschijnlijk meegesleurd aan de rand van de pluim, toen die door de bovenste aardmantel heendrong (de grens tussen binnen- en buitenmantel ligt op ca. 660 km diepte). Het merendeel van het bazaltische magma moet uit de binnenmantel afkomstig zijn, mogelijk zelfs van dichtbij de grens met de aardkern.

Uit de verhouding van de lood-isotopen is verder af te leiden dat de `meegevoerde' stukken oude oceaanbodem zo'n driemiljard jaar oud moeten zijn. Dat zou kunnen betekenen dat de diepste delen van de aardmantel langdurig dienst kunnen doen als `stalling' voor materiaal dat onder invloed van continentverschuiving tot zeer diep in de aarde is gepenetreerd. Bij continentverschuiving in de vroege aardgeschiedenis moeten dus net zulke onderschuivingen van korstmateriaal hebben plaatsgevonden als nu het geval is. (A.J. van Loon)