Je zou kunnen denken dat het begrijpen van grote bergketens grote metingen vereist, misschien satellietbeelden van tien- of honderdduizenden vierkante mijlen. Hoewel wetenschappers zeker satellietgegevens gebruiken, bestuderen velen van ons, waaronder ikzelf, de grootste bergketens door te vertrouwen op de kleinste metingen in kleine mineralen die groeiden toen de bergketen zich vormde.

Deze mineralen worden aangetroffen in metamorfe gesteenten:gesteenten die zijn getransformeerd door hitte, druk of beide. Een van de grootste vreugden bij het bestuderen van metamorfe gesteenten ligt in de microanalyse van hun mineralen. Met metingen op schalen die kleiner zijn dan de dikte van een mensenhaar, kunnen we de ouderdom en chemische samenstellingen die verborgen zijn in kleine kristallen ontsluiten om processen die op kolossale schaal plaatsvinden te begrijpen.

Radioactieve elementen meten

Mineralen die radioactieve elementen bevatten, zijn van bijzonder belang omdat deze elementen, ouders genoemd, met bekende snelheden vervallen en stabiele elementen vormen, dochters genoemd. Door de verhouding ouder/dochter te meten, kunnen we bepalen hoe oud een mineraal is.

Met microanalyse kunnen we zelfs verschillende leeftijden in verschillende delen van een kristal meten om verschillende groeifasen te bepalen. Door de chemie van verschillende zones binnen een mineraal te koppelen aan gebeurtenissen in de geschiedenis van een bergketen, kunnen onderzoekers afleiden hoe de bergketen is samengesteld en hoe snel.

Mijn onderzoeksteam en ik analyseerden en brachten een enkele korrel metamorf monaziet in beeld uit rotsen die we verzamelden in de Annapurna-regio in centraal Nepal. Hoewel het slechts 1,75 mm lang is, is dit volgens de normen van geologen een gigantisch kristal – ongeveer 30 keer groter dan typische monazietkristallen. We noemden het "Monzilla."

Met behulp van een microanalyzer met elektronensondes hebben we gegevens verzameld en gevisualiseerd over de concentratie van thorium – een radioactief element, vergelijkbaar met uranium – in het kristal. Kleuren tonen de verdeling van thorium, waarbij wit en rood hogere concentraties aangeven, terwijl blauw en paars lagere concentraties aangeven. Getallen op de afbeelding vertegenwoordigen de leeftijd in miljoenen jaren.

Thorium-lead-datering meet de verhouding tussen ouder-thorium en zijn dochter-lead; deze verhouding hangt af van de vervalsnelheid van thorium en de leeftijd van het kristal. We zien dat er twee verschillende zones in het monster aanwezig zijn:een ongeveer 30 miljoen jaar oude kern met hoge thoriumconcentraties en een ongeveer 10 miljoen jaar oude, klonterige rand met lage thoriumconcentraties.

Wat betekenen deze leeftijden?

Terwijl de Indiase tektonische plaat noordwaarts Azië binnendringt, worden rotsen eerst diep begraven en vervolgens op grote breuklijnen zuidwaarts gestoken. Deze fouten zijn momenteel verantwoordelijk voor enkele van de meest catastrofale aardbevingen op onze planeet. Een voorbeeld:in 2015 veroorzaakte de aardbeving in Gorkha met een kracht van 7,8 in centraal Nepal aardverschuivingen die de stad Langtang, waar ik ongeveer twaalf jaar eerder had gewerkt, verwoestten. Naar schatting stierven daar 329 mensen, en slechts 14 overleefden.

Onze chemische analyses van dit monazietkristal en nabijgelegen monsters geven aan dat deze rotsen diep onder stuwfouten lagen begraven, waardoor ze gedeeltelijk smolten en de ongeveer 30 miljoen jaar oude monazietkern vormden. Ongeveer 10 miljoen jaar geleden werden de rotsen omhoog gedragen via een grote stuwbreuk, waardoor de monazietrand ontstond. Uit deze gegevens blijkt dat het bouwen van bergketens lang duurt (in dit geval minstens 30 miljoen jaar) en dat rotsen er in principe doorheen cirkelen.

Door rotsen op andere locaties te bestuderen, kunnen we de beweging van deze stoten in kaart brengen en de oorsprong van de Himalaya beter begrijpen.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.