Gesteentestaal uit collectie KMMA is allervroegste bewijs van moderne platentektoniek

Wereldwijd de oudst bekende eclogiet van het koude temperatuurtype (2089 miljoen jaar), naast een 1 euro muntstuk. (RMCA, inv. Nr. RG-45977).
Symbolen :  Qtz – kwarts ; Gt – granaat; Cpx – klinopyroxeen ; Amp – amfibool.

Platentektoniek en de evolutie op Aarde…

Via de platentektoniek kunnen we fenomenen als aardbevingen, vulkanisme of gebergtevorming verklaren. Om de historische evolutie van de planeet Aarde te begrijpen, moeten we verder ook meer weten over de overgang van het vroegere naar het huidige geodynamische regime, waarvan platentektoniek één aspect is. De opkomst van platentektoniek had namelijk een grote impact op de evolutie van het leven op deze planeet. Het zorgde voor meer voedingsstoffen, meer verschillende ecologische systemen, en de geografische isolering van bepaalde regio’s, met een grotere biodiversiteit en veranderingen in klimaat en oceaancirculatie als gevolg, evenals de vorming van vulkanische gassen die de samenstelling van onze atmosfeer bepaalden.

… en daarbuiten

Het geodynamische model van de Aarde kan verder ook met andere rotsachtige, aardachtige planeten in ons zonnestelsel vergeleken worden, om hun bewoonbaarheid na te gaan. De Aarde is 4.5 miljard jaar oud en is de enige planeet in het zonnestelsel met een lithosfeer die bestaat uit platen die met elkaar interageren (m.n. platentektoniek). De geodynamische processen van de Vroege Aarde zijn niet alleen cruciaal voor de bewoonbaarheid van de Aarde, maar ook om die van andere planeten te begrijpen.

Een stuk steen van 2089 miljoen jaar oud…

In deze studie, die aantoont dat de ‘moderne’ platentektoniek al sinds enkele miljarden jaren actief is, staat een stuk steen zo groot als een kindervuistje centraal. Het betreft een specimen van een eclogiet:  een metamorf gesteente dat op grote diepte en onder hoge druk ontstaat. De eclogiet in kwestie is een lage temperatuur type, dat werd gevonden in de Democratische Republiek Congo (Kasaï kraton) en nu in de collectie van het KMMA wordt bewaard. De wetenschappers hebben vastgesteld dat dit het oudst gekende exemplaar van dit type eclogiet ter wereld is: het is niet minder dan 2089 miljoen jaar oud (2.1 Ga).

… als bewijs van moderne platentektoniek?

Eclogieten zijn een belangrijke bron van informatie over de evolutie van platentektoniek, omdat ze het resultaat zijn van een ‘modern’ geodynamisch proces genaamd subductie. Wetenschappers beschouwen eclogieten daarom als ‘bewijs’ voor moderne platentektoniek.

Bij subductie ontmoeten een oceaanplaat (zwaar – hoge densiteit, dun en koud omwille van het contact met het water) en een continentale plaat (lichter – lagere densiteit en dikker) elkaar, en duikt de oceaanplaat onder de continentale plaat tot in de aardmantel: de oceaan verdwijnt geleidelijk. De gesteenten die het continent samenstellen ondergaan daarbij chemische en fysische veranderingen (metamorfisme) en er onstaan eclogieten. Naderhand kunnen deze soms weer aan het oppervlakte komen door andere geodymanische processen (exhumatie). Een dergelijke volledige cyclus van de vorming en sluiting van een oceaan wordt de Wilsoncyclus genoemd, en duurt ongeveer 130 miljoen jaar.

De wetenschappers hebben vastgesteld dat het oorspronkelijke gesteente (de protoliet) van de hier bestudeerde eclogiet 2216 miljoen jaar geleden (2.2 Ga) gevormd was, vooraleer het tot grote diepte in de mantel werd gesubduceerd tot maximum 55 km.

De eclogiet en protoliet van respectievelijk 2.1 en 2.2 Ga oud leveren dus bewijs dat de moderne platentektoniek al zeker sinds deze periode bestond, en dus tenminste vanaf het Paleoproterozoïcum werkzaam was.