Instorting en heropleving van de mantelpluim onder IJsland

Verborgen warmte onder de Noord-Atlantische Oceaan

Diep onder de golven ten zuiden van IJsland werkt een opstijgende kolom van heet gesteente in de diepte van de aarde als een langzaam, pulserend lasapparaat. Deze “mantelpluim” heeft het eiland IJsland opgebouwd en de zeebodem gevormd gedurende tientallen miljoenen jaren. Tot nu toe wisten wetenschappers echter niet of deze pluim constant brandde of in de loop van de tijd flikkerde. Door in de Atlantische zeebodem te boren en de chemische aanwijzingen in oud lava te ontcijferen, laat deze studie zien dat de IJslandse pluim dramatisch verzwakte en vervolgens weer tot leven kwam, waardoor zowel de oceaanbodem als zelfs de stromingsroutes in de oceaan werden hervormd.

Boren in het verleden van de oceaan

Om de geschiedenis van deze diep-aardse motor te reconstrueren, gebruikten onderzoekers het boorschip JOIDES Resolution om vulkanisch gesteente terug te halen van vijf locaties langs de zeebodem ten zuiden van IJsland. Deze boringen, elk meer dan 100 meter in vast gesteente, liggen langs een baan die de beweging van de tektonische platen weg van de Midden-Atlantische Rug volgt. Omdat de platen uit elkaar bewegen met een bekende snelheid, geeft de afstand tot de rug de leeftijd van de korst aan, van ongeveer 3 miljoen jaar oud nabij de hedendaagse rug tot ongeveer 32 miljoen jaar oud verder weg. Sommige locaties liggen op gladde, dikke korst die wordt gekenmerkt door lange V-vormige ruggen en bekkens die met pluimactiviteit worden geassocieerd, terwijl de oudste locatie op ruwe, gebroken korst ligt waarvan de oorsprong ter discussie stond.

Chemische vingerafdrukken lezen in bevroren lava

Het team mat kleine variaties in elementen zoals zeldzame aardmetalen en isotopen van neodymium in glazige randen van de basaltlaven, naast bestaande seismische onderzoeken die de dikte van de korst onthullen. Deze chemische patronen werken als een thermometer en een DNA-test voor de mantelbron: heter gesteente en een sterke pluimsignatuur produceren doorgaans dikkere korst en gesmolten materiaal verrijkt in bepaalde elementen, terwijl koeler, gewoon mantelgesteente dunnere korst en meer uitgeputte lava oplevert. Door boorkernmonsters te vergelijken met lava die rechtstreeks van de Midden-Atlantische Rug is gebaggerd op verschillende breedtegraden, konden de wetenschappers zien waar de invloed van de pluim sterk, zwak of afwezig was door de tijd heen.

Toen de pluim wegviel

De oudste geboor­de locatie, ongeveer 32 miljoen jaar oud en tegenwoordig gelegen nabij 60°N, bleek cruciaal. Haar lava komt sterk overeen met lava van een verre sectie van de Midden-Atlantische Rug die buiten IJslands “hotspot”-zone ligt. Ze registreren relatief koele manteltemperaturen, een typische korstdikte van ongeveer 6 kilometer, en geen duidelijke chemische vingerafdruk van pluimmateriaal. Toch vormde deze korst dicht bij waar het centrum van de pluim naar wordt gedacht toen te hebben gelegen. De eenvoudigste verklaring is dat de ooit grote pluimkop aanzienlijk was geslonken, zich terugtrok richting IJsland en grote delen van de Noord-Atlantische Oceaan onder gewone mantelcondities achterliet. Beeldvorming van de zeebodem toont dat deze periode ook gepaard ging met een overgang naar dunne, gebroken korst en de groei van grote transformatiefouten — oppervlaktesignalen van een verzwakte thermische motor beneden.

Herwaken onder de rug

Jongere locaties, variërend van ongeveer 14 tot 3 miljoen jaar oud en gelegen op V-vormige ruggen en bekkens, vertellen een heel ander verhaal. Hun lava is rijker aan bepaalde elementen, en modellering toont dat ze zijn gevormd uit heter mantelgesteente — tot ongeveer 50–100 °C boven de omgeving — en uit dikkere korst, duidelijke aanwijzingen voor hernieuwde pluiminvloed. Het patroon suggereert dat de pluim, na in te storten, weer uitbreidde en dat de spreidende rug geleidelijk terugmigreerde naar de smalle staart van de pluim. Toen heet materiaal uit onder IJsland naar buiten stroomde en de rug bereikte, veroorzaakte het pulsen van extra smelting die de V-vormige ruggen langs de Reykjanes-rug opbouwden. Subtiele isotopische veranderingen wijzen ook op een verschuivende mix van gerecyclede oceaankorst en meer uitgeputte mantel binnen de pluim door de tijd heen.

Waarom pulsen in de diepe aarde ertoe doen

Samen onthullen deze bewijslijnen dat de IJslandse mantelpluim geen constante, onveranderlijke warmtebron is. In plaats daarvan ademt ze op geologische tijdschalen: na een eerste uitbarsting die hielp bij het openen van de Noord-Atlantische Oceaan, nam haar invloed af en verdween bijna in deze regio rond 32 miljoen jaar geleden, om later weer te herstellen en zich in recentere tijden te versterken. Dit op- en neergegaan patroon veranderde de dikte en structuur van de oceaanbodem, de indeling van breuken en ruggen, en waarschijnlijk ook de diepte van belangrijke oceaangaten die stromingen en klimaat beïnvloeden. Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat de diepe binnenzijde van de aarde veel dynamischer en veranderlijker is dan het eenvoudige tekstboekbeeld van een “hot spot” doet vermoeden — en dat we door in de zeebodem te boren en de chemie van lava te ontcijferen het hartslagpatroon van de mantel van de planeet over tientallen miljoenen jaren kunnen reconstrueren.

Bronvermelding: Pearman, C., Tien, CY., White, N. et al. Collapse and resurgence of the Iceland mantle plume. Nat Commun 17, 4104 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71618-2

Trefwoorden: IJslandse mantelpluim, Noord-Atlantische zeebodem, mantelconvectie, mid-oceanische rugvulkanisme, plaattektoniek