Klaar voor een opbeurend verhaal? Etappe 18 van de Tour de France loopt langs de zuidelijke rand van het prachtige Parc National des Écrins, een bergmassief met toppen die 4102 meter hoog zijn. De drukkrachten die de vorming van deze bergen aandreven, eindigden miljoenen jaren geleden. Toch stijgen ze nog elk jaar met ongeveer twee millimeter. Dit betekent dat sinds de eerste Tour de France in 1903, de bergen ten noorden van etappe 18 met maar liefst 240 millimeter gestegen kunnen zijn.
In dit opbeurende verhaal onderzoeken we de processen die de opwaartse druk in dat deel van de Alpen veroorzaken en vragen we ons af: als de botsing dood is, waarom stijgen de westelijke Alpen dan actief?
Hoe weten we dat de Alpen stijgen?
Hoewel het lijkt alsof de aarde stilstaat, is een groot deel van het aardoppervlak langzaam in beweging. Geowetenschappers volgen deze bewegingen met dezelfde GPS-technologie als je smartphone. GPS bepaalt je positie tot op een paar meter nauwkeurig met behulp van signalen van een constellatie van satellieten. Moderne GPS-systemen van hoge kwaliteit zijn ongelooflijk nauwkeurig en kunnen locaties tot op de millimeter nauwkeurig aanwijzen. Door jarenlang continu vaste GPS-stations te monitoren, meten geowetenschappers verschuivende tektonische platen en verticale veranderingen in hoogte. Morgen, op podium 19, vertellen we je meer over hoe dit werkt.
GPS-metingen laten ongeveer één tot drie millimeter per jaar stijging zien over de hele lengte van de Alpen. Dit lijkt misschien langzaam, maar in de uitgestrektheid van de geologische tijd geeft uplift landschappen een diepgaande vorm. Het bouwt topografie op, voedt erosie, leidt rivieren en kustlijnen om en beïnvloedt spanningen in de korst die seismiciteit veroorzaken.
Hoge topografie
Om het ontstaan van de Westelijke Alpen te verklaren, moeten we een stap terug doen. Heb je er ooit bij stilgestaan waarom berggordels hoger zijn dan hun omgeving? De buitenste laag van de aarde – de lithosfeer – bestaat uit de korst en de lithosferische mantel. De lithosfeer drijft op de dichtere halfvloeibare asthenosferische mantel eronder, net zoals ijs drijft in water. De top van een ijsberg komt bovendrijven en wordt ondersteund door het drijfvermogen van het ondergedompelde ijs. De top van de ijsberg zal hoger komen te liggen als hij wordt ondersteund door een dikker, groter volume ondergedompeld ijs.
De topografische diversiteit van de aarde, van de diepten van de oceanen tot de hoogten van de bergen, is voornamelijk te wijten aan verschillen in de dikte van de aardkorst. Dat is de minder dichte bovenste laag van de lithosfeer. Onder de oceanen is de korst ongeveer 10 kilometer dik, oplopend tot gemiddeld 30 kilometer in de continenten. De torenhoge topografie van de Alpen wordt ondersteund door een korstwortel die tot bijna 60 kilometer diep reikt. We noemen het evenwicht van krachten die het aardoppervlak ondersteunen isostasy. Zoals we zullen zien, zorgt een verstoring van dit evenwicht ervoor dat het aardoppervlak stijgt of daalt.
Dat is het niet
De dikke Alpenkorst werd gevormd door een continentale botsing tussen de Adriatische Plaat (de zuidkant van de Alpen) en de Europese Plaat (de noordkant) die ongeveer 34 miljoen jaar geleden begon. Deze landmassa’s werden ooit gescheiden door de Alpiene Tethys Oceaan. Subductie trok de twee continenten naar elkaar toe, waardoor de oceaan werd afgesloten en ze op elkaar botsten. Drukkrachten stapelden en pletten plakken van de botsende korst, waardoor deze dikker werd en er een hoge topografie ontstond. Deze botsing eindigde ongeveer 5 miljoen jaar geleden. Om de stijging van vandaag te verklaren, moeten we dus op zoek naar een andere oorzaak. Laten we ons opbeurende verhaal gewoon voortzetten met een volgende aanwijzing.
Rechts: Kolommen ijs drijvend in water. Dikkere ijskolommen ondersteunen hogere hoogten. Alleen het topje van de ijskolom komt naar boven. Het grootste deel van het ijsvolume bevindt zich onder water en ondersteunt het opkomende ijs.
Maar wat is dan de oorzaak van de verheffing?
In de laatste ijstijd, die zo’n 20 tot 23 duizend jaar geleden zijn hoogtepunt bereikte, werden de Alpen bedekt door een dikke ijskap. Het gewicht van dit ijs drukte op de lithosfeer, waardoor het landoppervlak werd ingedrukt. De ijsbelasting kwam vrij toen de ijskap snel smolt en het landoppervlak begon te stijgen en zich herstelde tot het niveau van voor de ijstijd. Aanvankelijk werden de Alpen mogelijk getroffen door een stijging van tien millimeter per jaar. Duizenden jaren later zijn we nog steeds getuige van de gevolgen van die ontlading, maar met een snelheid van ongeveer één millimeter per jaar. Dit verklaart dus de helft van de huidige stijging van de westelijke Alpen. Geowetenschappers denken(Sternai et al.) dat de andere helft te maken heeft met de dramatische doodsstrijd van subductie onder de berggordel.
Rechts: De omvang van de Alpenijskap tijdens het laatste glaciale maximum, 20 – 23 duizend jaar geleden, werd in kaart gebracht door landvormen te observeren die door het ijs waren achtergelaten. Etappe 18 van de Tour de France bevindt zich aan de rand van de voormalige ijskap. De ijskapgrens is gebaseerd op Ehlers & Gibbard.
Dood van een subductiezone
Subductie, die uiteindelijk de botsing van de Europese en Adriatische continenten veroorzaakte, werd veroorzaakt door de trekkracht van de dichte, zware oceanische lithosfeer die in de asthenosferische mantel zakte. Deze gesubduceerde lithosfeer, een plaat genoemd, was een zware last die op de Alpen erboven drukte.
In actieve subductiezones laat de plaat een spoor van diepe aardbevingen achter, veroorzaakt door de spanningen van de subductie. Geofysici gebruiken ook seismische golven die door de aarde reizen om de diepte onder de Alpen af te tasten. Het is een techniek die teleseismische tomografie wordt genoemd. Met behulp van deze benaderingen vinden ze dat de plaat niet langer verbonden is met het oppervlak.
Rechts: De dikke, drijvende Europese korst weerstaat de trekkracht van de plaat, waardoor deze uiteindelijk afbreekt. Het loslaten van deze trekkracht van de plaat zorgt ervoor dat de berggordel omhoog komt.
Naarmate de continentale botsing vorderde, weerstond de dikke, drijfkrachtige continentale korst van de Alpen en de Europese plaat de aantrekkingskracht van de zinkende plaat. Uiteindelijk zorgde deze spanning ervoor dat de plaat van het oppervlak afbrak. Door het afbreken verdween de zware plaatbelasting, waardoor de Alpenkorst omhoog kwam. Het was vrij om weer op te staan.
De subductiezone onder de Westelijke Alpen mag dan dood zijn, de bergen leven. Ze worden in stand gehouden door de voorbijgaande effecten van ontglazing en het afglijden van de plaat naar de diepte van de mantel. Door de isostatische balans van de lithosfeer te verstoren, blijven beide processen de bergen rond Fase 18 vormen. Dat maakt deze etappe tot een nogal opbeurend verhaal.
NB: Blogs in andere talen dan het Engels worden allemaal automatisch vertaald. Onze schrijvers zijn niet verantwoordelijk voor taal- en spelfouten.
