Platentektoniek: uitleg, oorzaken en werking van aardplaten

Ontdek platentektoniek: oorzaken, werking van aardplaten, rol van mantelwarmte en gevolgen zoals aardbevingen en vulkanen. Heldere uitleg voor studenten en nieuwsgierigen.

Platentektoniek is een theorie uit de geologie. Het verklaart de beweging van de lithosfeer van de aarde: dit is de aardkorst en het bovenste deel van de mantel. De lithosfeer is verdeeld in platen, waarvan sommige zeer groot zijn en hele continenten kunnen vormen.

Warmte uit de mantel is de energiebron die de platentektoniek aandrijft. Hoe dit precies werkt, staat nog ter discussie, maar de belangrijkste mechanismen en waarnemingen zijn goed onderzocht en worden hieronder overzichtelijk uitgelegd.

Wat gebeurt er—kort uitgelegd

De aardkorst ligt niet vast; ze bestaat uit losse stukken, de tektonische platen, die langzaam bewegen bovenop een zachtere laag in de mantel, de astenosfeer. Waar platen uit elkaar bewegen ontstaat nieuwe oceaankorst, waar ze naar elkaar toe bewegen wordt korst vernietigd door subductie, en waar ze langs elkaar schuiven ontstaan transformbreuken.

Belangrijkste oorzaken en drijvende krachten

De beweging van platen wordt veroorzaakt door meerdere processen die samenwerken:

• Slab pull: het zware, koele subducerende deel van een plaat trekt de rest van de plaat mee de mantel in — dit wordt gezien als een van de sterkste krachten.
• Ridge push: bij mid-oceanische ruggen is de lithosfeer hoger door opwelling; zwaartekracht laat oudere stukken van de rug wegglijden, wat de plaat wegduwt van de rug.
• Convectiestromen in de mantel: warm materiaal stijgt op, koelt af en zakt weer, en deze circulatie kan platen naar elkaar toe of uit elkaar duwen.
• Hotspots en mantelpluimen: vaste plekken van opstuwing (bijv. Hawaï) kunnen platen lokaal voortstuwen of vulkanisme veroorzaken, maar zijn geen algemene verklaring voor plaatbewegingen.

Soorten plaatgrenzen

Er zijn drie hoofdtypen grenzen, elk met karakteristieke processen en verschijnselen:

• Constructieve (divergente) grens: platen bewegen uit elkaar. Voorbeeld: de Midden-Atlantische Rug. Hier ontstaat nieuwe oceaankorst door magma dat naar boven komt en stolt.
• Destructieve (convergente) grens: platen bewegen naar elkaar. Dit kan leiden tot subductie (oceanische plaat onder continentale plaat) met diepe troggen, aardbevingen en vulkanen (bijv. Nazcaplaat onder Zuid-Amerika), of tot continentale botsingen met bergvorming (bijv. India tegen Azië → Himalaya).
• Conservatieve (transform) grens: platen schuiven langs elkaar, meestal zonder veel vulkanisme maar met sterke aardbevingen (bijv. de San Andreasbreuk).

Bewijzen voor platentektoniek

• De vorm van continenten past vaak samen — de bekende 'puzzel' van Afrika en Zuid-Amerika.
• Gelijkenis in fossielen, gesteenten en geologische lagen over verre continenten wijst op vroegere verbindingen.
• Magnetische bandjes in de oceaanbodem (paleomagnetisme) tonen sequentiële omkeringen en symmetrie rond mid-oceanische ruggen, wat seafloor spreading bewijst.
• De leeftijd van oceaankorst neemt toe met afstand tot ruggen; de jongste korst ligt bij ruggen.
• Verdeling van aardbevingen en vulkanen langs plaatgrenzen volgt nauwkeurig de platengrenzen.
• Moderne GPS-metingen laten directe bewegingen van platen (en hun snelheid) zien.

Gevolgen en verschijnselen

Platentektoniek verklaart veel geologische processen en risico’s:

• Aardbevingen: ontstaan vooral langs plaatgrenzen door plotselinge spanningsontlading.
• Vulkanisme: veel vulkanen liggen bij subductiezones en randen van oceanische ruggen.
• Bergvorming: colliderende continenten vouwen en verheffen gesteenten tot bergen (Himalaya, Alpen).
• Oceanische troggen en mid-oceanische ruggen bepalen de structuur van de oceanen.
• Langetermijnklimaat en biogeografie: verplaatsing van continenten beïnvloedt oceanische en atmosferische circulatie en daarmee klimaat en verspreiding van soorten.

Snelheden en meting

Platen bewegen langzaam: typisch enkele millimeters tot enkele centimeters per jaar — vergelijkbaar met de snelheid waarmee nagels groeien. Metingen komen uit:

• GPS- en satellietwaarnemingen (exacte verplaatsingen van punten op aarde).
• Seismische studies en tomografie van de mantel (inzicht in subductiezones en platenstructuur).
• Magnetische patronen en radiometrische datering van oceaankorst.

Korte geschiedenis van de theorie

De moderne platentektoniek bouwt voort op het idee van continentendrift van Alfred Wegener (begin 20e eeuw). Zijn ideeën werden aanvankelijk bekritiseerd omdat een mechanisme ontbrak. In de jaren 1960 lieten ontdekkingen als seafloor spreading, magnetische anomaliën en diepzeetroggen zien hoe continenten kunnen bewegen. Dat leidde tot brede acceptatie van de platentektoniek als het samenhangende verklaringskader.

Voorbeelden wereldwijd

• De Stille Oceaanplaat (Pacific Plate) is de grootste plaat en bevat veel subductiezones en hotspots.
• De Nazca- en Zuid-Amerikaanse platen illustreren subductie en Andes-vulkanisme.
• De Indiase plaat botste met de Euraziatische plaat en veroorzaakte de Himalaya.
• De San Andreas-breuk is een bekende transformzone langs de westkust van Noord-Amerika.

Samenvatting

Platentektoniek is het centrale model in de hedendaagse geologie dat verklaart hoe en waarom de buitenste schil van de aarde in beweging is. Het verklaart de vorming van bergen, oceanen, vulkanen en de verdeling van aardbevingen. Hoewel er nog discussie is over de precieze bijdrage van verschillende krachten, is er veel waarnemingsbewijs dat samen een consistent beeld geeft van dynamische platen die langzaam over de mantel schuiven.

Aardkorst

Het buitenste deel van het binnenste van de aarde bestaat uit twee lagen. De lithosfeer, hierboven, omvat de korst en het bovenste deel van de mantel.

Onder de lithosfeer bevindt zich de asthenosfeer. De asthenosfeer is als een vaste stof of een hete viskeuze vloeistof. Hij kan op lange tijdschalen stromen als een vloeistof. Grote convectiestromen in de asthenosfeer brengen warmte over naar het oppervlak, waar pluimen van minder dicht magma de platen in de spreidingscentra uit elkaar trekken. De diepere mantel onder de asthenosfeer is weer stijver. Dit wordt veroorzaakt door extreem hoge druk.

Continentale en oceanische platen

Er zijn twee soorten tektonische platen: oceanische en continentale.

Een oceanische plaat is een tektonische plaat op de bodem van de oceanen. Hij bestaat voornamelijk uit mafische gesteenten, rijk aan ijzer en magnesium. Hij is dunner dan de continentale korst (meestal minder dan 10 kilometer dik) en dichter. Ze is ook jonger dan de continentale korst. Bij een botsing beweegt de oceanische plaat onder de continentale plaat door zijn dichtheid. Daardoor smelt hij in de mantel en hervormt zich. De oudste oceanische gesteenten zijn minder dan 200 miljoen jaar oud.

De continentale plaat is het dikke deel van de aardkorst dat de grote landmassa's vormt. Continentaal gesteente heeft een lagere dichtheid dan oceanisch gesteente. Ze bestaan meestal uit felsische gesteenten. Deze hebben graniet, met zijn overvloedige silica, aluminium, natrium en kalium. Continentale platen worden zelden vernietigd. Hun oudste gesteenten schijnen 4 miljard jaar oud te zijn. Oceanische platen bedekken ongeveer 71 procent van het aardoppervlak, terwijl continentale platen 29 procent bedekken.

Dikte van de platen

Oceanische lithosfeer varieert in dikte. Omdat hij wordt gevormd op mid-oceanische ruggen en zich naar buiten toe uitbreidt, wordt hij dikker naarmate hij verder van de mid-oceanische rug af ligt. Gewoonlijk varieert de dikte van ongeveer 6 kilometer (3,7 mijl) bij mid-oceanische ruggen tot meer dan 100 kilometer (62 mijl) bij subductiezones.

De continentale lithosfeer is ongeveer 200 kilometer dik. Hij varieert tussen bekkens, bergketens en het stabiele kratonische binnenland van continenten. De twee soorten korst verschillen in dikte, waarbij de continentale korst veel dikker is dan de oceanische: 35 kilometer versus 6 kilometer.

Beweging van platen

De lithosfeer bestaat uit tektonische platen. Er zijn zeven grote en vele kleine platen. De lithosferische platen rijden op de asthenosfeer (aesthenosfeer). De plaatgrens is waar twee platen elkaar ontmoeten. Wanneer er beweging is, kunnen de platen bergen, aardbevingen, vulkanen, oceaanruggen en -geulen vormen, afhankelijk van de richting waarin de platen zich bewegen.

1. Convergente grenzen: twee platen bewegen naar elkaar toe. Soms beweegt de ene plaat onder de andere. Dit wordt subductie genoemd. Wanneer een oceanische plaat op een continentale plaat botst, zal de oceanische plaat onder de continentale plaat bewegen omdat deze dichter is. Convergente grenzen kunnen bergen en vulkanen maken. Het Andesgebergte in Zuid-Amerika en de Japanse eilandenboog zijn voorbeelden. Ook de Pacifische Ring van Vuur.
2. Divergerende grenzen: twee platen bewegen uit elkaar. Zoals in het diagram te zien is, heet de plaats waar de grens ontstaat een kloof. Magma uit de mantel duwt omhoog en koelt af en vormt nieuw land. Ze maken aardbevingen en geulen. De Midden-oceaanruggen en de Grote Riftvallei in Afrika zijn voorbeelden.
3. Transformeer breuklijnen: twee platen bewegen naast elkaar. Ze veroorzaken aardbevingen. De San Andreas-breuk in Californië is een voorbeeld van een transformerende breuklijn. Nieuw-Zeeland is een ander, complexer, voorbeeld.

Aardbevingen, vulkanische activiteit, bergvorming en vorming van oceaangeulen vinden plaats langs plaatgrenzen. De zijdelingse beweging van de platen varieert van:

• 1-4 centimeter per jaar (Mid-Atlantische Rug). Dit is net zo snel als vingernagels groeien.
• 10 centimeter per jaar (Nazca-plaat). Dit is net zo snel als haar groeit.

 
Drie soorten plaatgrenzen en een hot spot  

Zoek op letter