Een al lang bestaand raadsel in de geologie is hoe een tektonische plaat de keiharde schaal van de aarde kan breken en onder een andere kan duiken in het proces dat bekend staat als subductie.

Nu beschrijft een nieuwe studie hoe een kleine breuk in één tektonische plaat gedurende miljoenen jaren werd samengedrukt en getrokken totdat deze werd opengeritst en een op hol geslagen geologisch proces in gang zette. De studie, van een opkomende subductiezone voor de kust van Nieuw-Zeeland, is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience .

"We weten nu hoe subductie kiemde en hoe snel het groeit", zegt hoofdauteur Brandon Shuck. "Dat is belangrijk om te weten, want subductie is de belangrijkste aanjager van platentektoniek. Het bouwt bergen, vormt nieuwe oceanen en drijft chemische cycli van de diepe aarde helemaal naar de atmosfeer." Shuck deed het werk voor zijn proefschrift aan de Jackson School of Geosciences van de Universiteit van Texas; hij is nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University.

Er wordt aangenomen dat de aarde de enige planeet in het zonnestelsel is die subductie ondergaat, wat de sleutel is tot de kringloop van koolstof die het leven hier mogelijk maakt. "We geloven echt dat subductie niet altijd op aarde heeft plaatsgevonden, dus begrijpen hoe [het] vandaag initieert, is een cruciale stap om te begrijpen hoe onze wereld uiteindelijk een bewoonbare planeet werd", zei co-auteur van het onderzoek Harm Van Avendonk, een senior onderzoekswetenschapper aan de Universiteit van Texas.

Het onderzoek begon in 2018 aan boord van Lamont-Doherty's onderzoeksschip Marcus G. Langseth voor de kust van Nieuw-Zeeland, waar Shuck en zijn scheepsmaten wekenlang slecht weer doorstonden om gedetailleerde seismische beelden van de zeebodem te verzamelen.

Onshore koppelde Shuck de afbeeldingen aan rotsmonsters van andere oceaanexpedities. Dit leverde een geologische tijdlijn op om een ​​openritsbare plaat te reconstrueren. Volgens zijn reconstructie verscheen er ongeveer 16 miljoen jaar geleden een kleine breuk in de Australische plaat, die langzaam groeide toen hij in botsing kwam met andere tektonische platen. Toen de breuk ver genoeg was opengeritst, brak het zwaardere deel van de plaat door de rotsachtige schil van de aarde (bekend als de lithosfeer) en zette het op een neerwaartse transportband die de afgelopen 8 miljoen jaar is doorgegaan. Vandaag is de nieuwe subductiemarge ongeveer 300 mijl lang.

"Dat is vrij klein op de schaal van wereldwijde tektoniek," zei Shuck. "Maar het zal blijven groeien tot aan Antarctica." hij voorspelde. "Als het eenmaal zo groot wordt, meer dan 1.000 mijl lang, kan het de beweging van naburige tektonische platen veranderen."

Voorlopig is het enige teken aan de oppervlakte een handvol vulkanen in de buurt van het Zuidereiland van Nieuw-Zeeland. De meeste zijn in de afgelopen honderdduizend jaar ontstaan. Ze zullen waarschijnlijk uitgroeien tot een langere vulkanische keten naarmate de splitsing zich in de toekomst naar het zuiden verspreidt, zei Shuck.

Shucks studie verzoent twee tegengestelde ideeën over hoe subductie begint:met het geleidelijk heen en weer bewegen van platen die tegen elkaar botsen, of door platen die spontaan en snel bezwijken onder hun eigen gewicht. Het nieuwe onderzoek suggereert dat de twee ideeën soms beide deel uitmaken van de vergelijking.

"Het werk laat zien dat er in plaats daarvan meerdere scenario's kunnen zijn die de initiatie van subductie stimuleren", zegt Fabio Crameri, een Zwitserse geofysicus die een Nature Geoscience schreef. commentaar bij het onderzoek. "Zelfs als hetzelfde scenario niet geldt voor elke subductiezone, daagt hun model onze huidige systemen uit voor het classificeren van subductiezone-initiatie en benadrukt het de noodzaak van 4D-modellering."