Ten gevolge van de stollingsgesteentencyclus op onze planeet is er in de loop van de geologische geschiedenis een vrij strikte scheiding ontstaan tussen oceanische lithosfeer enerzijds en continentale lithosfeer anderzijds. Lithosfeer bestaat uit de aardkorst samen met de lithosferische bovenmantel van de aarde. Vroege mantelpluimen en latere platentektoniek hebben een onderscheidende rol gespeeld in de totstandkoming van de scheiding tussen oceanische en continentale lithosfeer.
Oceanische lithosfeer blijft op grond van zijn grotere dichtheid doorgaans strikt gescheiden van continentale lithosfeer. Oceanische lithosfeer dat in botsing komt met continentale lithosfeer zal uiteindelijk namelijk grotendeels subduceren onder continentale lithosfeer. Niettemin bestaan er verschillende mechanismen ten gevolge waarvan oceanische lithosfeer of mariene sedimenten worden aangetroffen bovenop of binnenin continentale lithosfeer.
Binnen dit artikel zal ik deze mechanismen nader duiden en toelichten. Sommigen hiervan hebben bovendien een belangrijke rol gespeeld in de ontdekking en duiding van platentektoniek halverwege de vorige eeuw. Een beter begrip van deze processen biedt een dieper inzicht in het bijzondere fenomeen van platentektoniek op aarde. De achtergronden van het ontstaan van o.a. de continentale kratons en platentektoniek heb ik uitgebreid beschreven binnen mijn eerdere artikel over de stollingsgesteentencyclus op aarde.
Het ontstaan van ofiolieten – zijnde oceanische lithosfeer bovenop of binnenin continentale lithosfeer – valt toe te schrijven aan een drietal verschillende mechanismen. Daarnaast bestaat er een niet-gerelateerd mechanisme dat verband houdt met het aantreffen van mariene sedimenten bovenop of binnenin continentale lithosfeer.
Tektonische aardplaten bestaan vaak zowel uit oceanische als uit continentale lithosfeer. Aan continentale lithosfeer verbonden oceanische lithosfeer ontstaat na ‘rifting’ of uiteendrijven van continentale lithosfeer. Hierdoor ontstaat er een spreidingsrug of mid-oceanische rug met aan beide verre zijden continentale lithosfeer.
Als tektonische aardplaten met zowel oceanische als continentale lithosfeer naar elkaar toe bewegen, kan er zich de situatie voordoen waarbij er aanvankelijk interactie plaatsvindt tussen twee oceanische lithosferen overeenkomstig mechanisme ‘Ia’. Daarnaast kan er zich de situatie voordoen waarbij oceanische lithosfeer rechtstreeks subduceert onder continentale lithosfeer overeenkomstig de mechanismen ‘Ib’ en ‘Ic’. In het geval tenslotte waarbij twee continentale lithosferen elkaar naderen zonder te worden voorafgegaan door verbonden oceanische lithosferen kan dit eveneens leiden tot mechanisme ‘Ic’.
Op grond van de leeftijd en daarmee de dichtheid van oceanische lithosfeer zal oudere oceanische lithosfeer met een grotere dichtheid aanvankelijk subduceren onder jongere oceanische lithosfeer met een lagere dichtheid. De subducerende oceanische lithosfeer zal daarbij echter tot stilstand komen, indien op enig moment de lichtere verbonden continentale lithosfeer naar beneden de bovenmantel in wordt getrokken. De stilstand vindt plaats vanaf het moment dat de resulterende opwaartse kracht op het stuk continentale lithosfeer binnen de mantel even groot is als de resulterende neerwaartse kracht op de oceanische lithosfeer of slab binnen de mantel.
Een dergelijke situatie luidt het uiteindelijke afscheuren in van het grootste gedeelte van de oceanische slab van de verbonden continentale lithosfeer. Niettemin kan een stuk continentale lithosfeer dan al een heel eind de mantel in zijn getrokken en zich inmiddels deels/tijdelijk onder een stuk tegenoverliggende oceanische lithosfeer bevinden. Met het afscheuren van het grootste gedeelte van de oceanische slab zal de continentale lithosfeer zich als gevolg van zijn opwaartse kracht weer min of meer volledig naar boven bewegen en letterlijk door de bovenliggende oceanische lithosfeer heen breken.
Het stuk oceanische lithosfeer dat zich nu bovenop de continentale lithosfeer bevindt, wordt een ofioliet genoemd en bevat in principe een volledige doorsnede van de oceanische lithosfeer bovenop de continentale lithosfeer. Bijgaande afbeelding illustreert bovenstaande verhaal en de context valt ook nog hier na te lezen.
Met name dergelijke vrij opvallende ofiolieten hebben een belangrijke rol gespeeld in de ontdekking en duiding van platentektoniek halverwege de vorige eeuw.
Een alternatieve ontstaanswijze van ofiolieten vindt plaats daar waar oceanische lithosfeer rechtstreeks subduceert onder continentale lithosfeer en valt o.a. te ontdekken aan het voorkomen van marmer en metamorfe gesteenten binnenin continentale lithosfeer. Marmer is een metamorf gesteente van kalksteen dat op zichzelf vaak als marien sediment terug te vinden is op oceaanbodem.
Indien oceanische lithosfeer rechtstreeks subduceert onder continentale lithosfeer dan zal de subductie daarbij tot stilstand komen, indien op enig moment de aan de oceanische lithosfeer verbonden continentale lithosfeer de tegenoverliggende continentale lithosfeer van dichtbij nadert. De subducerende oceanische lithosfeer komt in dat geval tot stilstand, omdat er lichtere continentale lithosfeer naar beneden de bovenmantel in wordt getrokken. De stilstand vindt plaats vanaf het moment dat de resulterende opwaartse kracht op het stuk continentale lithosfeer binnen de mantel even groot is als de resulterende neerwaartse kracht op de oceanische lithosfeer of slab binnen de mantel.
Een dergelijke situatie luidt het uiteindelijke afscheuren in van het grootste gedeelte van de oceanische slab van de verbonden continentale lithosfeer. De aan de oceanische lithosfeer verbonden continentale lithosfeer zal echter vanwege de dikte van de tegenoverliggende continentale lithosfeer niet deels/tijdelijk subduceren, zoals wel verondersteld wordt onder mechanisme ‘Ia’. Met het afscheuren van het grootste gedeelte van de oceanische slab zal het stuk oceanische lithosfeer dat nog verbonden is aan de continentale lithosfeer zich vervolgens relatief ver terug naar boven kunnen bewegen. Hierdoor kan dit stuk oceanische lithosfeer in de brede (i.c. dikke) compressiezone tussen beide botsende continentale lithosferen belanden.
Er is hierdoor in principe sprake van een volledige doorsnede van oceanische lithosfeer binnenin continentale lithosfeer. De compressiezone van de botsende continentale lithosferen kan de oceanische lithosfeer daarbij echter behoorlijk vervormen. Als gevolg van het tijdelijke verblijf dieper in de aardmantel waar hoge temperaturen en druk heersen, is kalksteen bovendien vaak omgekristalliseerd naar marmer, en zijn andere gesteenten eveneens vaak omgekristalliseerd naar hun metamorfe tegenhangers. Dergelijke ofiolieten zijn daarom potentieel te herkennen aan marmerlagen en metamorfe gesteenten in gebergten.
Een derde ontstaanswijze van ofiolieten vindt eveneens plaats daar waar oceanische lithosfeer rechtstreeks subduceert onder continentale lithosfeer. Op het grensvlak van een diepzeetrog, daar waar de oceanische lithosfeer onder de continentale lithosfeer duikt, ontstaat namelijk een zgn. accretiewig.
Een accretiewig ontstaat door het afschrapen van de bovenste laag van oceanische aardkorst. Omdat accretiewiggen onderdeel uitmaken van de continentale lithosfeer is er ook op deze manier sprake van het ontstaan van ofiolieten. Weliswaar is er in tegenstelling tot beide hierboven beschreven ofiolieten sprake van hooguit een oppervlakkige doorsnede van oceanische aardkorst. De Apennijnen in Italië zijn hier een bekend voorbeeld van.
Tenslotte bestaan er nog de mariene sedimenten die zich onder bepaalde geologische omstandigheden manifesteren bovenop of binnenin continentale lithosfeer. Dit betreffen echter uitdrukkelijk geen ofiolieten, maar simpelweg de sedimentaire restanten van ondiepe continentale binnenzeeën. Stammend uit een tijd dat de zeespiegel veel hoger stond dan tegenwoordig.
Na lokale verheffing vallen dergelijke mariene sedimenten, zoals kalksteen, evaporieten en flysch, soms aan de oppervlakte aan te treffen als gevolg van eroderende aardlagen in o.a. (middel)gebergten. De Noordelijke Kalkalpen en Zuidelijke Dolomieten zijn bekende voorbeelden van dergelijke voorheen ondiepe continentale binnenzeeën.
[Fotocredits – jiratip © Adobe Stock]
Art ziet zichzelf als onderzoeksjournalist en doorgrondt het liefst thema's die anderen volgens hem laten liggen. Verklarende en verdiepende artikelen vormen zijn stijl. Hij schuwt ingewikkelde materie daarbij niet.
Verder lezen over Wetenschap
Online11.12.2024
Technology11.12.2024
Technology05.12.2024
Online15.11.2024
Technology07.11.2024
Online28.10.2024
Technology23.10.2024
Technology18.10.2024