College van de maand: De Ring van Vuur- Actief vulkanisme in Griekenland

Bijna een jaar geleden schreef ik mijn eerste stuk voor Gea waarbij ik jullie iets vertelde over mysterieus vulkanisme in Spanje. Nu, een jaar verder, zal ik jullie weer iets vertellen over vulkanisme. Dit keer zal ik mij echter focussen op een wat bekender vulkanisch gebied, namelijk het vulkanisme rondom Griekenland. De prachtige Griekse eilanden trekken elke zomer duizenden toeristen. Men kan er helemaal tot rust komen, genietend van de witte huisjes, blauwe zee en het heerlijke eten. Maar wat al deze toeristen niet weten, is dat dit gebied geologisch gezien alles behalve rustig is. Het barst hier van de actieve vulkanen en interessante structuren. Aangezien de zomerperiode in volle gang is, leek het mij daarom leuk (en leerzaam) om jullie wat meer te vertellen over de geologische onrust in Griekenland en de Egeïsche zee.

De Griekse eilanden zijn voornamelijk ontstaan als gevolg van subductie van de Afrikaanse plaat onder de Egeïsche-Anatolische microplaat. Deze microplaat maakt deel uit van de grotere Europese plaat, maar beweegt zich hier los van. Voorafgaand aan de subductie vond tijdens het laat Eoceen (zo’n 33 miljoen jaar geleden) collisie plaats. Dit houdt in dat de twee platen tegen elkaar aanbotsen zonder dat hier subductie bij komt kijken. Wel zorgde de collisie voor het omhoog komen van de continenten. Deze hoger gelegen gebieden vormen nu de populaire eilanden van de niet-vulkanische Helleense ark, waaronder Kreta, Rhodos en Karpathos.

Na een lange tijd van enkel collisie begon ongeveer 5 miljoen jaar geleden ook subductie, die zich tot in het heden voortzet. Hierbij duikt de Afrikaanse plaat onder de Egeïsche-Anatolische plaat. Wanneer de Afrikaanse plaat dusdanig diep in de mantel is weggedoken, zal deze onder invloed van de hoge temperaturen en druk in de lithosfeer deels smelten. Deze smelt beweegt zich omhoog richting het oppervlak en zorgt hier voor vulkanisme. De vulkanen samen vormen zo de Heleense Vulkanische Ark, ofwel de ‘Ring van Vuur’. De vulkanische eilanden die hierbij gevormd zijn, zijn onder andere Nisyros en Santorini. Beide vulkanen zijn vandaag de dag nog actief. Een geologisch overzicht van de vulkanische en niet-vulkanische ark is te zien in figuur 1.

Het opbouwen van een vulkanisch eiland is een zeer langzaam proces. Aanvankelijk bevonden de vulkanen zich onder water waardoor een submariene schildvulkaan gevormd werd (zie bovenste afbeelding in figuur 2). De uitstromende lavas hadden zeer hoge temperaturen en een lage viscositeit, waardoor het vulkanisme relatief rustig en non-explosief kon verlopen. De warme lavas koelden snel af wanneer deze in aanraking kwamen met het koude zeewater, waardoor er geen kristallisatie van mineralen kon plaats vinden. Voor het groeien van kristallen is namelijk een langzame, geleidelijke afkoeling vereist. De lavas zijn donker van kleur en van basaltische samenstelling. Dit wil zeggen dat de lavas weinig silica bevatten en rijk zijn aan ‘donkere’ ofwel ‘mafische’ mineralen waaronder olivijn, pyroxeen en amfibool.
Op een gegeven moment zijn de vulkanen hoog genoeg om boven het wateroppervlak uit te kunnen steken. Daarnaast is door de jaren heen ook de samenstelling van de uitvloeiende lavas verandert. De temperaturen zullen minder hoog zijn en de viscositeit neemt toe. Dit heeft als gevolg dat het vulkanisme een meer explosief karakter krijgt en de schildvulkanen evolueren in stratovulkanen (zie tweede afbeelding in figuur 2). De lavas zullen meer silica gaan bevatten en krijgen een meer felsische samenstelling. Dit houdt in dat er nu ook meer ‘lichte’ mineralen (waaronder kali-veldspaten en plagioklazen) gevormd kunnen worden.

In sommige gevallen groeit de vulkaan dusdanig groot dat deze zichzelf onder invloed van zijn eigen explosieve kracht opblaast en vervolgens instort tot een caldera (zie derde afbeelding in figuur 3). Dit is bijvoorbeeld gebeurd op Nisyros, waar verschillende opgevulde caldera-kraters gevonden kunnen worden. De vorming van een caldera tekent de laatste fase van een vulkanische cyclus. Hierna kan de cyclus zich opnieuw herhalen, zal de vulkaan zich weer deels opbouwen tot deze opnieuw zal instorten en een caldera vormt.

 

Naast interessante vulkanische structuren zijn ten noorden van de vulkanische ark ook interessante metamorfe structuren gevormd. Deze structuren zijn eveneens ontstaan als gevolg van de subductie van de Afrikaanse plaat onder de Egeïsche-Anatolische plaat. Het is namelijk zo dat de Afrikaanse plaat sneller onder de Egeïsche-Anatolische plaat wegduikt dan dat deze plaat zich in de richting van de Afrikaanse plaat beweegt.

Hierdoor migreert de subductiezone steeds meer zuidwaarts, waardoor de Egeïsche-Anatolische plaat sterk wordt uitgerekt (de relatieve plaatbewegingen zijn te zien in figuur 3). Dit proces heet het ‘Roll-back principe’. De rek in de Egeïsche-Anatolische plaat zorgt voor sterke verdunning van de korst waardoor er opwelling van heet mantelmateriaal kan plaatsvinden. Dit hete materiaal in combinatie met de temperaturen en de druk die er in dit gebied heersen, zorgen ervoor dat grote delen van het basement hier metamorfose ondergaan (metamorfose is de chemische verandering van gesteente onder invloed van druk en temperatuur zonder dat hier smelten bij komt kijken). Dit metamorf gesteente ligt voornamelijk in Noord-Griekenland aan het oppervlak.

Als laatste is er nog één belangrijke geologische factor die bepalend is voor de geologische structuren in en rondom Griekenland, en dat is de Noord-Anatolische strike-slip breuk. Deze breuk loopt grotendeels door Turkije (zie figuur 4) en zorgt voor veel aardbevingen in Turkije en de Egeïsche zee. De Noord-Anatolische breuk is eveneens direct te linken aan de subductie van de Afrikaanse plaat onder de Egeïsche-Anatolische plaat. Naast de subducerende beweging is er ook draaiing van de Afrikaanse plaat. Deze draait namelijk tegen de klok in (dit is ook te zien aan de plaatbewegingen in figuur 3). De noordwaartse subductie die gepaard gaat met deze draaiing zorgt voor een dusdanige spanning in de aardkorst dat de Noord-Anatolische breuk zelfs vandaag de dag nog zware aardbevingen tot gevolg kan hebben Een voorbeeld hiervan is waaronder de laatste grote aardbeving in 2011 in Turkije waarbij vele mensen om het leven kwamen. Wetenschappers krijgen echter steeds meer inzicht in de bewegingen langs deze breuk waardoor aardbevingen steeds beter te voorspellen zijn.

Al met al zijn de Griekse eilanden en de Egeïsche zee dus naast een heerlijke vakantiebestemming ook geologisch erg interessante gebieden. De heersende omstandigheden zorgen voor een scala aan verschijningen en biedt hierdoor voor elke geoloog wat wils. De vulkanische eilanden van de Ring van Vuur laten zien wat voor geweld er al gedurende miljoenen jaren gaande is en de omliggende gebieden weerspiegelen de eeuwenoude tektonische geschiedenis.

De caldera van Nisyros is te zien in figuur 5. De grote caldera kan via verschillende wandelpaden bereikt worden en bied vele mogelijkheden voor dagtochten langs mooie uitzichtpunten. Een wandelkaart van het eiland is te vinden via de volgende link.

Ook op Santorini is het mogelijk om verschillende vulkanische tours rond het eiland te maken (figuur 6. Hierbij worden verschillende vulkanologische verschijnselen gepasseerd, waaronder vulkanisme bommen (figuur 7) en een bezoek aan de krater. Meer informatie kan gevonden worden via de volgende link.

Voor wie er dit jaar plannen heeft om vakantie te vieren in het zonnige Griekenland; misschien dat u nu met een andere -iets meer geologische- instelling het vliegtuig instapt!