Mongolische bergen ontstonden door opstuwing aardkorst

De Hangay-bergen in Centraal-Mongolië vormen al jaren een geologisch raadsel. Deze koepelvormige bergketen, die tot 4 kilometer boven zeeniveau reikt, speelt een cruciale rol in het klimaat van de regio. Toch ontstond deze bergketen niet op dezelfde manier als de meeste andere hoge bergketens ter wereld.

„Deze bergen liggen extreem ver van elke tektonische plaatgrens, ongeveer 5.000 kilometer verwijderd van de Pacifische rand,” aldus Pengfei Li, geoloog aan het Guangzhou Institute of Geochemistry van de Chinese Academie van Wetenschappen. „Het is moeilijk te verklaren waarom we zo’n bergketen zo ver van een plaatgrens vinden.”

Li leidde recent onderzoek dat geochemisch bewijs levert voor een opvallende theorie over de vorming van deze bijzondere bergen. Volgens de onderzoekers ontstond op de locatie van de toekomstige bergen een U-vormige bocht in een tektonische plaat, waardoor de lithosfeer extra dik werd. Een deel van deze zware lithosfeer brak uiteindelijk af en zonk weg in de aardmantel. Zonder deze extra belasting veerde de aardkorst omhoog en ontstonden de Hangay-bergen.

Een zeldzaam proces

„Dit is de eerste ontdekking van vulkanisme uit deze periode,” aldus Li. Tektonische platen zijn allesbehalve star. Tijdens hun bewegingen kunnen secties ver van de randen buigen en vouwen, zoals een opgerold tafelkleed. Deze gekromde secties, oroclines genoemd, komen wereldwijd voor. De Mongoolse orocline is met een lengte van ongeveer 6.000 kilometer een van de langste, en de Hangay-bergen bevinden zich precies in het meest gekromde deel van de U-vorm.

Li en zijn team vermoedden dat de ligging van de Hangay-bergen aan de orocline geen toeval is. Tijdens meerdere veldonderzoeken tussen 2018 en 2026 verzamelden de onderzoekers gesteentemonsters op verschillende locaties in de bergen. Deze monsters vertoonden sporen van oude vulkanische activiteit. Uranium-looddatering van zirkoonkristallen in de monsters toonde aan dat de regio tijdens het vroege Krijt, 124 tot 114 miljoen jaar geleden, vulkanisch actief was.

„Toen ik de ouderdom zag, was ik verrast,” aldus Li. „120 miljoen jaar geleden – niemand had ooit vulkanisme in Mongolië uit deze periode gerapporteerd. Het is de eerste ontdekking van vulkanisme uit deze tijd.”

Diepe oorsprong van gesteenten

Het team analyseerde de monsters ook op hoofd- en spoorelementen om de diepte te bepalen waar de gesteenten ontstonden. De geochemische analyse toonde aan dat de gesteenten zich in de lithosfeer, 80 kilometer onder het oppervlak, hadden gevormd. De resultaten werden in april gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Geology.

„Het is opmerkelijk dat de gesteenten zo diep zijn ontstaan,” aldus Li. De moderne lithosfeer is namelijk slechts 70 kilometer dik. Volgens het team ontstond de extra dikke lithosfeer toen de continentale plaat 200 miljoen jaar geleden vouwde en de Mongoolse orocline vormde. Deze verdikking zorgde voor een instabiele lithosfeerwortel van minstens 80 kilometer dik. Deze zware wortel kon op den duur niet meer aan de bovenliggende korst vastzitten en brak uiteindelijk af. Toen deze lithosfeerwortel wegzonk in de diepe aardmantel, smolt deze en veroorzaakte zo de opstuwing van de aardkorst die leidde tot de vorming van de Hangay-bergen.