Helium in Zambiaanse warmwaterbronnen wijst op het scheuren van tektonische platen

In het zuiden van Afrika zijn vroege voortekenen van een continentale breuk te zien: een scheur dwars door het sub-Saharaans gebied. Met onderzoek naar borrelende geothermische bronnen in Zambia hebben Engelse aardwetenschappers een scheur ontdekt die tot de aardmantel reikt, zo schrijven ze in Frontiers in Earth Sciences.

Dat Afrika op meerdere plekken uit elkaar scheurt, was al decennia bekend. Heel bekend is de Oost-Afrikaanse Slenk, van Ethiopië naar Tanzania, gekenmerkt door grote meren en vulkanen. Zo’n scheur is een grens in wording tussen twee tektonische platen: op dezelfde manier zijn Zuid-Amerika en Afrika ooit van elkaar gescheiden, zo’n 130 miljoen jaar geleden. Om dat proces van scheiding te bestuderen, zijn geologen er het liefst snel bij; een scheur in een vroeg stadium, zoals nu in Zambia, is dus ideaal.

„We zagen eerder al oppervlakkige scheurtjes in Zambia, door naar het landschap te kijken”, vertelt hoofdonderzoeker Mike C. Daly, aardwetenschapper aan de universiteit van Oxford. „Maar dat is nog maar de helft van het verhaal. We zien nu dat de breuk tot diep in de aarde reikt, en dus waarschijnlijk door de hele Afrikaanse plaat heen snijdt. Dat wijst op de mogelijkheid van een toekomstige continentale breuk, waarbij de scheurlijn tot aan de Atlantische Oceaan reikt en zuidelijk Afrika afsnijdt van het continent.”

Het bewijs voor een diepe breuk vonden de Engelse geologen in de vorm van een zeldzame variant van het element helium: helium-3. In plaats van twee protonen en twee neutronen, zoals ‘gewoon’ helium, heeft helium-3 twee protonen en één neutron in de atoomkern. De lichte variant komt buiten de aardmantel nauwelijks voor en kent geen natuurlijke vormingsmechanismen. Toen Daly en collega’s dus helium-3 detecteerden in Zambiaanse warmwaterbronnen, wisten ze dat ze een scheur tot aan de aardmantel ontdekt hadden.

„Of die scheur dan daadwerkelijk een grens wordt, weten we pas over tien miljoen jaar”, zegt aardwetenschapper Douwe van Hinsbergen (Universiteit Utrecht). „Niet iedere beginnende scheur groeit ook uit tot een oceaan die twee continenten scheidt. De Rijnslenk in Europa is daar een mooi voorbeeld van: die scheur redde het niet, Europa is nog heel. Maar ongeacht of Afrika in de verre toekomst gaat scheuren of niet: het is heel waardevol om zo’n actief vormingsgebied in Zambia te hebben dat we kunnen onderzoeken. Als de geologische processen nog bezig zijn, hebben we veel meer manieren om tot diep in de aardkorst te kijken, zoals de Engelse collega’s laten zien.”

De huidige vondst van helium-3 beslaat nog maar een klein deel van de gehele Zuidwest-Afrikaanse breuklijn. Momenteel werkt een student van Daly aan vervolgonderzoek, om het voorlopige resultaat kracht bij te zetten. Daly: „We werken al tien jaar aan het oppervlak in Zambia, nu gaan we de diepte in.”