Door Sabine Stanley, Ph.D., Johns Hopkins University
(Afbeelding: USGS/Publiek domein)
De aarde heeft zeven grote tektonische platen en een aantal kleinere platen. De platen drijven op een zwakkere bovenmantel of asthenosfeer. Ze zijn genoemd naar de grote continenten en oceaanbodems die ze omvatten. Enkele grote platen zijn de Stille Oceaanplaat, de Noord-Amerikaanse Plaat, de Zuid-Amerikaanse Plaat, de Euraziatische Plaat en de Afrikaanse Plaat. De grootste van deze platen, de Pacifische Plaat, ligt onder de Stille Oceaan. Ongeveer 250 miljoen jaar geleden waren al deze platen zo gerangschikt dat zij één gigantisch supercontinent vormden dat ‘Pangaea’ werd genoemd. Na verloop van tijd leidde de beweging van de platen echter tot de desintegratie van Pangaea en de vorming van de huidige continentale vormen.
Lees meer over de continentale drift.
Tectonische platen bewegen in een slakkengangetje
De starre platen van het aardoppervlak zijn voortdurend ten opzichte van elkaar in beweging. Deze platen bewegen in een zeer langzaam tempo van ongeveer een paar centimeter per jaar. Dit komt omdat vaste stoffen zeer, zeer langzaam bewegen, vloeien en vervormen. Materialen zoals water, die een kortere tijdschaal hebben om te stromen, hebben een lagere viscositeit, terwijl vaste stoffen zoals gesteenten een hogere viscositeit hebben. De snelheid waarmee vaste stoffen zullen bewegen zal dus uiterst traag zijn. Evenzo verschillen de viscositeiten van de verschillende lagen in de aardmantel. De viscositeit van de lithosferische platen is honderd maal groter dan die van de bovenste laag van de aardmantel, de asthenosfeer. In vergelijking met de lithosfeer zal de asthenosfeer dus veel sneller stromen en is deze veel vervormbaarder.
Dit is een transcript uit de videoserie A Field Guide to the Planets. Bekijk hem nu op The Great Courses Plus.
Platentectonische grenslijnen: Transform, Divergent, and Convergent
Ondanks de langzame beweging van de tektonische platen, kunnen de grenzen tussen deze platen geologisch actief zijn. Dit komt doordat deze tektonische platen ten opzichte van elkaar bewegen. De beweging van de plaattektonische grenzen kan als volgt worden ingedeeld:
- Transformatiegrens-Dit gebeurt wanneer twee platen langs elkaar schuiven. Een voorbeeld hiervan is de Pacifische plaat die ten noordwesten van de Noord-Amerikaanse plaat schuift; dit wordt aangegeven door de beroemde San Andreas-breuk. Aardbevingen komen vaak voor langs deze breuken en de San Andreas-breuk veroorzaakt enkele van de sterke aardbevingen in Californië.
- Divergerende grens – Deze doet zich voor wanneer twee tektonische platen zich van elkaar verwijderen. Wanneer de platen uit elkaar bewegen, ontstaat er een spleet en het gesmolten gesteente stroomt vanuit de aardmantel naar het oppervlak. De opening of spleet helpt de druk van de mantellaag te verlagen en laat het gesmolten materiaal naar de oppervlakte komen. Het gesmolten gesteente stolt dan en vormt een nieuwe oppervlaktekorst. Voorbeelden van divergerende grensbewegingen in het midden van de Atlantische Oceaan zijn de Afrikaanse en Zuid-Amerikaanse Platen, alsmede de Euraziatische en Noord-Amerikaanse Platen. De divergerende plaatbewegingen in het midden van de Atlantische Oceaan hebben geleid tot de vorming van de Mid-Atlantische Rug, een reusachtige bergketen in het midden van de Atlantische Oceaan. Met een lengte van ongeveer tienduizend mijl en een hoogte van meer dan een mijl is het de langste bergketen op aarde.
- Convergent Boundary-This occurs when two plates are moving towards each other. De nieuwe korst die op de bergkammen wordt gevormd, koelt af en begint naar een andere plaat toe te bewegen. De dichtste van de twee platen zal onder de andere plaat in de mantel wegzakken. De zones waar de platen terug in de mantel zakken, worden subductiezones genoemd en zijn geologisch actief. Sterke aardbevingen rond de Pacifische Plaat zijn het gevolg van de subducties in deze gebieden.
Daarnaast kunnen de subductiezones ook vulkaanuitbarstingen veroorzaken, omdat de subducterende platen diep in de aarde hogere temperaturen en drukken ondervinden. In feite zijn er vulkanen langs de hele rand van de Pacifische Plaat van de westkust van Noord- en Zuid-Amerika tot de oostkust van Azië. De reeks vulkanen die met de plaat is verbonden, staat bekend als de “Ring van Vuur”.
Lees meer over de vulkanische hotspot bij een middenoceanische rug, gevormd door bewegende tektonische platen.
Mantle Convectie
Het buitenoppervlak van de aarde is kouder vergeleken met haar hete binnenste. In feite zinkt een koudere en dichtere plaat van het aardoppervlak bij de subductiezone en blijft afdalen tot hij de kern-mantelgrens bereikt. Verdere afdaling naar de kern is niet mogelijk, omdat de kern bestaat uit ijzer, dat veel dichter is dan de mantelgesteenten. Na een periode van ongeveer 200 miljoen jaar bereikt de gesubducteerde plaat uiteindelijk de bodem van de aardmantel. De plaat bereikt dezelfde temperatuur als de gesteenten in zijn omgeving en wordt een deel van de mantel. Tegelijkertijd worden nieuwe korsten gevormd op de mid-ocean richels, en deze nieuwe oppervlakteplaten worden blootgesteld aan de koudere temperaturen aan het aardoppervlak. Dit hele proces wordt Mantle Convection genoemd. Het aardoppervlak wordt dus voortdurend gerecycleerd doordat nieuwe korsten worden gevormd op de ruggen en oude oppervlakken worden vernietigd op de subductiezones.
Gemeenschappelijke vragen over het mechanisme van de platentectoniek
Het is een misvatting dat de gesteenten in de bovenmantel gesmolten zijn. De aardmantel bestaat uit vast gesteente. Ondanks de hogere temperaturen in het bereik van 1000° tot 3500°C, blijven zij vast omdat zij een druk ondervinden tot ongeveer een miljoen bar.
Als de rotsen in de mantel smelten, stijgt de pluim naar de oppervlakte als hotspot-vulkanen. Er zijn ongeveer 40 hot-spots over de hele wereld, waarvan de eilanden IJsland en Hawaï de bekendste zijn.
Ja, onderwaterbergen rijzen boven de oceaan uit. Op plaatsen als IJsland is er meer vulkanische activiteit dan in andere delen van het Midden-Atlantisch gebied. Dit komt door de aanwezigheid van een aantal hot-spot vulkanen in de regio. IJsland heeft ook het unieke onderscheid dat het zowel hot-spot vulkanen heeft als plaatgrenzen van de Noord-Amerikaanse en Euraziatische tektonische platen.
De aarde recycleert voortdurend haar oppervlak en zelfs de best bewaarde delen van de aarde zijn onderhevig aan voortdurende verweringsprocessen, neerslag en winden. Dit betekent dat de oude oppervlakken van de Aarde snel verdwijnen en er nog maar weinig beschikbaar is voor onderzoek.