Diepe kiel houdt oudste delen van onze aardkorst vast

De oude gesteenten die de kern vormen van onze continenten zijn al miljarden jaren stabiel. Deze zogeheten kratons zijn niet aangetast door plaattektoniek, het proces van berg- en oceaanvorming dat verder overal het aanzien van het aardoppervlak bepaalt – van de Alpen tot de Ardennen en van de Marianentrog tot de Mount Everest. Amerikaanse en Duitse geologen hebben ontdekt hoe het kan dat kratons gedurende het grootste deel van het bestaan van de aarde onaantastbaar zijn gebleven. De verklaring ligt in een gebrek aan water in de diepe aarde. (Nature, 2 september)

Voorbeelden van kratons zijn het Canadese en het Baltische schild, maar ook delen van Australië, het oosten van Azië en Zuid-Amerika. Het zijn schildvormige gebieden die zich uitstrekken over honderden kilometers. Deze kratons zijn het afgeplatte binnenste van continenten dat overblijft na miljarden jaren van erosie. Ze ogen landschappelijk vaak saai.

Onder de kratons liggen 180 tot 250 kilometers diepe ‘kielen’, omgekeerde kegels van gesteente die diep de aarde in steken. De kratons zijn te beschouwen als stabiele platforms die voor anker liggen op een oceaan van gesteente (de asthenosfeer). De kratons onttrekken zich aan de gesteentecyclus in de asthenosfeer, waarbij midden in de oceanen nieuw gesteente verschijnt en elders weer onderduikt met een snelheid van centimeters per jaar. Die cyclus verklaart de veranderingen in de buitenste schil van onze aarde.

Geoloog Anne Peslier en haar collega’s gebruikten voor hun analyse monsters van het Afrikaanse Kaapvaal Kraton die zijn opgediept uit Zuid-Afrikaanse diamantmijnen. De schachten van deze mijnen boren zich diep in het Kaapvaal Kraton, een stuk oeroude aardkorst dat zich uitstrekt over een groot deel van Zuid-Afrika, Botswana en Zimbabwe.

Het gesteente dat Peslier onderzocht, peridotiet, is rijk aan het mineraal olivijn. In onvolkomenheden in het kristalrooster van olivijn is vaak ook water opgenomen. Dat water zorgt ervoor dat het olivijn wat stroperiger wordt waardoor het sneller kan bewegen. Het inzicht dat water een cruciale rol speelt als smeermiddel diep in de aarde is in de geologie het afgelopen decennium ontstaan.

Peslier rekende uit hoeveel water het olivijn in diepe delen van de aardkorst kan bevatten onder uiteenlopende omstandigheden (druk en temperatuur). In de Nature-studie maakt zij aannemelijk dat het olivijn in de buitenkant van de kratonwortels relatief weinig water bevat. Dit gesteente is daardoor stug en stijf. Het omliggende gesteente is waterrijker en beweegt makkelijker. Daarom is het wel onderdeel van de gesteentecyclus waardoor bergen en oceanen ontstaan.

Michiel van Nieuwstadt