Continenten bewegen over het aardoppervlak en vormen op specifieke momenten zogenoemde ‘supercontinenten’. Honderden miljoenen jaren later scheuren ze uiteen, waarna ze soms duizenden kilometers afleggen voordat ze opnieuw in een andere vorm samenkomen. Dit proces staat bekend als de ‘supercontinentcyclus’.
Tektonische platen bewegen vooral doordat oceanische platen tot wel duizend kilometer onder het aardoppervlak duiken. Het onder de loep nemen van deze processen is ingewikkeld, omdat de oceanische korst verloren’ gaat in de aardmantel. Bovendien kun je door het bestuderen van de continentale korst weinig zeggen over de diepe werking van de aarde. Oude diamanten bieden uitkomst, omdat ze informatie geven over de diepe plaattektonische motor van de aarde en hoe dit samenhangt met de supercontinentcyclus.
De onderzoekers, onder leiding van VU-alumna Suzette Timmerman van de Universiteit van Bern, bestudeerden de evolutie van het Gondwana-supercontinent van onderaf. Ze analyseerden diamanten gevormd op diepten tot 700 kilometer onder het aardoppervlak, om te begrijpen hoe materiaal aan de basis van het supercontinent werd toegevoegd. Hierbij ontdekten ze een eerder onbekend geologisch proces: de grootschalige accumulatie van basale lithosfeer uit ondergedoken platen, zo staat in het in Nature gepubliceerde onderzoek.
Continent van onderaf opgebouwd
In laboratoria aan de VU Amsterdam, de universiteiten van Padua, Bristol en Alberta, en het Carnegie Instituut voor Wetenschap, werden kleine deeltjes van silicaat- en sulfidemineralen in de diamanten onderzocht. Daarbij werden geavanceerde technieken ingezet om hele kleine hoeveelheden materiaal onder de loep te nemen.
De diamanten blijken afkomstig te zijn van diep onder Gondwana, toen het supercontinent de Zuidpool bedekte. Ze ontstonden uit een oceanische plaat die diep de aarde in werd geduwd en vervolgens werd verhit. Hierna werd het gesteente, samen met de diamanten, naar de onderkant van Godwana getransporteerd. Daardoor groeide het supercontinent alsof het van onderaf werd opgebouwd.
Beter begrip van groei continenten
Deze onderzoeksresultaten geven een beter begrip van hoe continenten groeien, zegt Gareth Davies, en het helpt ons bij het vormgeven van een duurzame toekomst. "Door beter te begrijpen wat er diep in de aarde gebeurt, kunnen we effectiever zoeken naar zeldzame aardmetalen, vaak gevormd in oude delen van de aarde. En deze zeldzame aardmetalen zijn noodzakelijk voor de energietransitie, voor de productie van windturbines bijvoorbeeld."
Wat gebeurde er met Gondwana? Ongeveer 120 miljoen jaar geleden begon het supercontinent uiteen te vallen, wat leidde tot oceanen als de Atlantische Oceaan. En ongeveer 90 miljoen jaar geleden bereikten de diamanten het aardoppervlak via vulkaanuitbarstingen. Deze vulkanen bevinden zich nu in Brazilië en West-Afrika, twee cruciale componenten van het voormalige Gondwana.
Het VU-team, Janne Koornneef en Gareth Davies, blijft diamanten uit heel Zuid-Afrika bestuderen om beter te begrijpen hoe de “groei van onderaf” in zijn werk gaat. Dat moet leiden tot meer inzicht in hoe grootschalige geologische processen onze continenten vormen.