TOMOGRAFIE ONTRAFELT MAGMABEWEGING IN BINNENSTE AARDE

Delen van de aardkorst worden, waar twee schollen op elkaar botsen, naar onderen weggedrukt, wat inhoudt dat er ook weer materiaal omhoog moet komen. Dat geldt niet alleen voor de directe omgeving van het aardoppervlak (waar vulkanisme voorkomt), maar ook voor veel diepere delen. Twee artikelen in Science (3 december) geven hiervan een beeld. In beide gevallen gaat het om zogeheten tomografisch onderzoek. Dit type onderzoek, dat voor de medische wetenschap werd ontwikkeld, maakt het mogelijk om `binnenin' een vast lichaam te kijken door als het ware de meetapparatuur steeds op een ander dun `schijfje' scherp te stellen (net zoals bij foto's door de keuze van het diafragma de beelden van dichtbij of verderweg kunnen worden scherpgesteld). Door vervolgens de geanalyseerde plakjes weer `aan elkaar vast' te plakken ontstaat een 3-D beeld.

Bij het nu gepubliceerde onderzoek naar het binnenste der aarde is seismische tomografie toegepast. Daarmee kunnen verschillen in de voortplantingssnelheid van schokgolven worden vastgesteld. Nabij het aardoppervlak worden dergelijke technieken gebruikt om de structuur in de ondergrond te bepalen aan de hand van dichtheidsverschillen die lagen van uiteenlopende samenstelling vertonen. In de aardmantel en aardkern is het gesteente veel homogener van samenstelling. Geringe dichtheidsfluctuaties – en daarmee dus verschillen in loopsnelheid van de schokgolven – berusten er vooral op temperatuurverschillen. En die hangen weer samen met plaatselijke opwellingen van heter materiaal van grotere diepte.

Nederlandse onderzoekers leveren een belangrijke bijdrage aan ons inzicht over de massabewegingen in het binnenste der aarde. Jeroen Ritsema, Hendrik Jan van Heijst (Pasadena) vonden samen met John Woodhouse (Oxford), dat een lage-snelheidsanomalie zich vanaf de grens tussen aardkern en aardmantel onder het zuidoostelijke deel van de Atlantische Oceaan schuin omhoog doorloopt tot in de buitenmantel onder oostelijk Afrika. Ook vonden ze een lage-snelheisanomalie in de buitenmantel onder IJsland. Een Utrechtse groep, bestaande uit Saskia Goes, Wim Spakman en Harmen Bijwaard vondt een lage-snelheidsstructuur op een diepte van 600-2000 km onder centraal Europa. Het aardige van beide onderzoeken is dat ze tot vergelijkbare conclusies komen met betrekking tot de relatie tussen magmapluimen (zones van zo'n 100-150 km doorsnede in de ondergrond waar materiaal opstijgt dat circa 200-300 °C heter is dan zijn omgeving), vulkanisme en grote breukpatronen. De ploeg van Ritsema meent zelfs dat de grenzen tussen de grote lithosfeerschollen (die door onderlinge beweging leiden tot continentverschuiving) mede kunnen zijn bepaald door de magmapluimen die vanaf de grens tussen aardkern en aardmantel opstijgen. De door hen onderzochte anomalie kan bijvoorbeeld goed het uiteendrijven van West- en Oost-Afrika verklaren, en daarmee de grote Oost-Afrikaanse slenk. De ploeg van Saskia Goes kan zo in Europa grote breuksystemen verklaren, waaronder de Rijndalslenk die zich onder Nederland voortzet via de Peel, en die ook verantwoordelijk is voor de aardbeving bij Roermond.