De bewegingen van de aardse tektonische platen vormen het gezicht van onze planeet. Het wegzakken van de ene plaat onder de andere veroorzaakt vulkanisme en aardbevingen. Als onderdeel van het International Ocean Discovery Program, een internationaal wetenschappelijk team kon in 2014 voor het eerst boren en de oorsprong van een subductiezone onderzoeken. Het team publiceert zijn gegevens nu in het internationale wetenschappelijke tijdschrift Aardse en planetaire wetenschapsbrieven .

Ongeveer 2000 kilometer ten oosten van de Filippijnse eilanden ligt een van de beroemdste topografische bijzonderheden van de oceanen:de Marianentrog. Het bereiken van diepten tot 11, 000 meter onder zeeniveau, het houdt het record als het diepste punt van 's werelds oceaan. Deze 4000 kilometer lange loopgraaf strekt zich uit van de Marianen in het zuiden via de Izu-Bonin-eilanden tot Japan in het noorden. Hier, de Pacifische plaat is ondergedompeld onder de Filippijnse zeeplaat, resulterend in intense vulkanische activiteit en een groot aantal aardbevingen. Het hele gebied maakt deel uit van de "Pacific Ring of Fire".

Maar wanneer en hoe begon de subductie van de Pacifische plaat precies? Dit is een controversieel onderwerp onder wetenschappers. Een internationaal team onder leiding van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, het Japan Agency for Marine Earth Science and Technology (JAMSTEC) en de Australian National University hebben deze vroege fase van subductie langs de Izu-Bonin-Mariana-trog onderzocht, met bevindingen gepubliceerd in de maart-editie van het wetenschappelijke tijdschrift Aardse en planetaire wetenschapsbrieven .

Het onderzoek is gebaseerd op een boorkern die in 2014 werd verkregen door het International Ocean Discovery Program (IODP) met het Amerikaanse onderzoeksboorschip JOIDES RESOLUTION, zo'n 600 kilometer ten westen van de huidige Izu-Bonin Trench. "Voor de eerste keer, we waren in staat om monsters te verkrijgen van gesteenten die afkomstig zijn uit de eerste stadia van subductie, " zegt Dr. Philipp Brandl van GEOMAR, eerste auteur van de studie. "Het is bekend dat de actieve subductiezone zich door de geschiedenis heen naar het oosten heeft verplaatst en tijdens de migratie belangrijke geologische sporen op de zeebodem heeft achtergelaten. We hebben nu geboord waar het proces is begonnen."

Het team van de JOIDES RESOLUTION kon meer dan 1600 meter diep op de zeebodem boren, beginnend bij een waterdiepte van ongeveer 4700 meter onder zeeniveau. "Dit is al op de grens van het technisch haalbare", benadrukt Dr. Brandl. Op basis van analyse van deze boorkern, de onderzoekers konden de geschiedenis van de subductiezone laag voor laag traceren tot aan de ongeveer 50 miljoen jaar oude rotsen op de bodem van de kern, die typisch zijn voor de geboorte van een subductiezone. "Zo'n compleet overzicht is er nog niet, " zegt dr. Brandl.

Brandl en zijn collega's waren nu in staat om microscopisch kleine insluitsels van gekoeld magma uit de rotsen te verwerven en te analyseren. De verkregen gegevens bieden de wetenschappers inzicht in de geschiedenis van vulkanische activiteit bij de Pacific Ring of Fire 30-40 miljoen jaar geleden. De onderzoekers vonden bewijs dat vulkanisme pas in een stroomversnelling kwam. De vulkanische activiteit intensiveerde met het terugdraaien van de subductiezone naar het oosten en de enorme explosieve stratovulkanen gevormd, vergelijkbaar met de tegenwoordige bijvoorbeeld langs de westelijke rand van de Pacific Ring of Fire.

Echter, verder boren is nodig om de geldigheid van deze waarnemingen te testen. "Hoe meer boorkernen we uit zulke oude lagen kunnen halen, hoe beter we onze eigen planeet leren begrijpen, Dr. Brandl zegt. De vraag hoe subductiezones zich ontwikkelen is niet alleen interessant om de geschiedenis van de aarde te begrijpen. Subductiezones zijn de drijvende krachten achter de chemische uitwisseling tussen het aardoppervlak en het binnenste van de aarde. "De dynamiek van een subductiezone kan dus ook de snelheid van globale elementaire cycli beïnvloeden", vat Dr. Brandl samen.