NGV-Geonieuws 134 artikel 788

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


18 Maart 2007, jaargang 9 nr. 3 artikel 788

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 134! Op de huidige pagina is alleen artikel 788 te lezen.

<< Vorig artikel: 787 | Volgend artikel: 789 >>

788 Bestaan van asthenosfeer verklaard
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde ! Klik hier voor alle artikelen over Mineralen ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

De continentbeweging is een gevolg van convectiestromen in de aardmantel. De aardmantel is echter duidelijk gescheiden van de aardkorst, die relatief star is. Dat er toch lithosfeerschollen kunnen 'meedrijven' op de convectiestromen uit de aardmantel is het gevolg van de aanwezigheid van de asthenosfeer, een taaiplastische eenheid van ongeveer 120 km dik die zich onder de lithosfeerschollen bevindt. De vraag waaraan de asthenosfeer, die uit silicaten bestaat, zelf zijn bestaan te danken heeft, bleef tot nu toe echter onbeantwoord.


Microscopische opname van een stukje aardmantel met olivijn
(bijna kleurloos), orthopyroxeen (bruingroen), clinopyroxeen (felgroen) en granaat (rood).

Wel was al bekend uit seismisch onderzoek dat de asthenosfeer voor een zeer klein deel opgesmolten is (dus eigenlijk uit magma bestaat), en het is aannemelijk dat die magmatische delen sterk bijdragen aan het taaiplastische karakter van deze laag. Maar waarom de asthenosfeer plaatselijk is opgesmolten was eveneens een vraag waarop de onderzoekers het antwoord tot nu schuldig moesten blijven. De temperatuur ter plaatse kan namelijk niet de oorzaak zijn, want de heersende omgevingstemperatuur van ca. 1600 °C is onvoldoende hoog om de silicaten bij de in de atmosfeer heersende druk te doen smelten.

Een Duits/Amerikaans team van onderzoekers heeft nu een verklaring gevonden. Bij door hen uitgevoerde experimenten merkten ze op dat de aanwezigheid van vloeibaar water in de asthenosfeer verantwoordelijk moet zijn. Vrij water blijkt namelijk de temperatuur te verlagen waarbij de silicaten in de asthenosfeer smelten (hoe meer vrij water des te lager de smelttemperatuur), en hoe meer gesmolten materiaal aanwezig is, des te beter fungeert de asthenosfeer als 'smeerlaag'.


Onderzoeker Hans Keppler

Het vrije water moet volgens de onderzoekers uit het mineraal orthopyroxeen afkomstig zijn. Dit in de asthenosfeer veel voorkomende mineraal heeft een bijzondere eigenschap: het kan bij de aanwezigheid van aluminium water als een spons opzuigen en als kristalwater in zijn kristalstructuur opnemen. Die opnamecapaciteit neemt met toenemende druk (dus ook met toenemende diepte) echter af. De combinatie van factoren leidt ertoe dat de opname van water het geringst is op een diepte van 100-150 km, dus juist op de diepte van de asthenosfeer. De geringe opnamecapaciteit van water op die diepte, in combinatie met de druk daar waardoor veel water bij het smelten van silicaten vrijkomt, verklaart de aanwezigheid van zoveel vrij water dat daardoor de asthenosfeer zijn taaiplastische karakter krijgt.

Referenties:
  • Bolfan-Casanova, N., 2007. Fuel for plate tectonics. Science 315, p. 338-339.
  • Mierdel, K., Keppler, H., Smyth, J.R. & Langenhorst, F., 2007. Water solubility in aluminous orthopyroxene and the origin of Earth's asthenosphere. Science 315, p. 364-368.

Foto's: Universität Bayreuth.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl