Experimenten uitgevoerd aan de Universiteit van Oxford hebben aangetoond dat tektonische platen zwakker zijn dan eerder werd gedacht. De bevinding verklaart een dubbelzinnigheid in laboratoriumwerk die wetenschappers ertoe bracht te geloven dat deze rotsen veel sterker waren dan ze in de natuurlijke wereld leken te zijn. Deze nieuwe kennis zal ons helpen begrijpen hoe tektonische platen kunnen breken om nieuwe grenzen te vormen.

Studie co-auteur Lars Hansen, Universitair hoofddocent gesteente- en minerale fysica aan de afdeling Aardwetenschappen van de Universiteit van Oxford, zei:"De sterkte van tektonische platen is de afgelopen vier decennia een belangrijk onderzoeksdoel geweest. Om platentektoniek te laten werken, platen moeten kunnen breken om nieuwe plaatgrenzen te vormen. Er is aanzienlijke inspanning gestoken in het meten van de sterkte van de belangrijkste olivijnrijke rotsen die platen vormen met behulp van laboratoriumexperimenten.

"Helaas, die schattingen van de rotssterkte zijn aanzienlijk groter geweest dan de schijnbare sterkte van platen zoals waargenomen op aarde. Dus, er is een fundamenteel gebrek aan begrip van hoe platen daadwerkelijk kunnen breken om nieuwe grenzen te vormen. Verder, de schattingen van de rotssterkte van laboratoriumexperimenten vertonen een aanzienlijke variabiliteit, het verminderen van het vertrouwen in het gebruik van experimenten om rotseigenschappen te schatten."

Het nieuwe onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , gebruikt een techniek die bekend staat als 'nano-indentatie' om deze discrepantie op te lossen en uit te leggen hoe de rotsen waaruit tektonische platen bestaan, zwak genoeg kunnen zijn om te breken en nieuwe plaatgrenzen te vormen.

Dr. Hansen zei:"We hebben aangetoond dat deze variabiliteit tussen eerdere schattingen van sterkte het resultaat is van een speciale lengteschaal in de rotsen - dat wil zeggen, de sterkte hangt af van de hoeveelheid materiaal die wordt getest. Om dit te bepalen gebruikten we nano-indentatie-experimenten waarbij een microscopisch kleine diamanten stylus in het oppervlak van een olivijnkristal wordt gedrukt. Deze experimenten laten zien dat de sterkte van het kristal afhangt van de grootte van de inkeping.

"Dit concept vertaalt zich naar grote rotsmonsters, waarvoor de gemeten sterkte toeneemt naarmate de grootte van de samenstellende kristallen afneemt. Omdat bij de meeste eerdere experimenten synthetische stenen zijn gebruikt met kristalgroottes die veel kleiner zijn dan die in de natuur worden aangetroffen, ze hebben de sterkte van tektonische platen drastisch overschat. Onze resultaten verklaren daarom zowel het brede scala aan eerdere schattingen van gesteentesterkte als bevestiging dat de sterkte van de gesteenten waaruit tektonische platen bestaan, laag genoeg is om nieuwe plaatgrenzen te vormen."

De studie was een internationale samenwerking tussen wetenschappers van Stanford University, de Universiteit van Pennsylvania, Oxford University en de University of Delaware.

Dr. Hansen voegde toe:"Dit resultaat heeft implicaties die verder gaan dan het vormen van tektonische plaatgrenzen. Betere voorspellingen van de sterkte van gesteenten onder deze omstandigheden zullen ons helpen informatie te verstrekken over veel dynamische processen in platen. we weten nu dat de evolutie van spanningen op aardbevingen veroorzakende fouten waarschijnlijk afhangt van de grootte van de individuele kristallen waaruit de betrokken rotsen bestaan. In aanvulling, buigen van platen onder het gewicht van vulkanen of grote ijskappen, een proces dat nauw verbonden is met het zeeniveau op aarde, zal uiteindelijk ook afhangen van de kristalgrootte."