Snel ademend in de ijle berglucht, zetten mijn collega’s en ik onze uitrusting neer. We staan aan de voet van een grillige uitloper die uit een steile grindhelling omhoog steekt.

Het gedempte geluidslandschap van de spectaculaire Himalaya-wildernis wordt onderbroken door een militair konvooi dat brult langs de weg van Khardung-La. Het herinnert ons eraan hoe dicht we zijn bij de lang betwiste grenzen tussen India, Pakistan en China, die op de bergkammen slechts een paar kilometer verderop liggen.

Dit gebied bevat ook een ander soort grens, een smalle bochtige geologische structuur die zich uitstrekt over de lengte van het Himalaya-gebergte. Bekend als een hechtingszone, is het slechts een paar kilometer breed en bestaat uit splinters van verschillende soorten rotsen die allemaal in elkaar zijn gesneden door breukzones. Het markeert de grens waar twee tektonische platen samensmolten en een oeroude oceaan verdween.

Ons team van geologen is hierheen gereisd om rotsen te verzamelen die meer dan 60 miljoen jaar geleden als lava uitbarsten. Door de magnetische records die erin bewaard zijn te decoderen, hoopten we de geografie van oude landmassa’s te reconstrueren – en het verhaal van het ontstaan van de Himalaya te herzien.

Schuifplaten, groeiende bergen

Tektonische platen vormen het aardoppervlak en ze zijn constant in beweging – ze drijven in het onmerkbaar trage tempo van slechts enkele centimeters per jaar. Oceanische platen zijn kouder en dichter dan de mantel eronder, dus zinken ze naar beneden in subductiezones.

De zinkende rand van de oceaanplaat sleept de oceaanbodem als een lopende band achter zich aan en trekt de continenten naar elkaar toe. Wanneer de hele oceaanplaat in de mantel verdwijnt, ploegen de continenten aan weerszijden met voldoende kracht in elkaar om grote berggordels op te tillen, zoals de Himalaya.

Geologen dachten over het algemeen dat de Himalaya 55 miljoen jaar geleden werd gevormd in een enkele continentale botsing – toen de Neotethys Oceaanplaat onder de zuidelijke rand van Eurazië onderging en de Indiase en Euraziatische tektonische platen in botsing kwamen.

Maar door het magnetisme van gesteenten uit het afgelegen en bergachtige Ladakh-gebied in Noordwest-India te meten, heeft ons team aangetoond dat de tektonische botsing die ’s werelds grootste bergketen vormde, in feite een complex proces was dat uit meerdere fasen bestond waarbij op zijn minst twee subductiezones.

Magnetische berichten, voor altijd bewaard

De constante beweging van de metalen buitenste kern van onze planeet zorgt voor elektrische stromen die op hun beurt het magnetisch veld van de aarde opwekken. Het is anders georiënteerd, afhankelijk van waar ter wereld u zich bevindt. Het magnetische veld wijst altijd naar het magnetische noorden of het zuiden, daarom werkt uw kompas, en het gemiddelde over duizenden jaren wijst naar de geografische pool. Maar het helt ook naar beneden in de grond onder een hoek die varieert afhankelijk van hoe ver je van de evenaar bent verwijderd.

Wanneer lava uitbarst en afkoelt om gesteente te vormen, vergrendelen de magnetische mineralen binnenin zich in de richting van het magnetische veld van die locatie. Dus door de magnetisatie van vulkanisch gesteente te meten, kunnen wetenschappers zoals ik bepalen van welke breedtegraad ze afkomstig zijn. In wezen stelt deze methode ons in staat miljoenen jaren aan platentektonische bewegingen af te wikkelen en kaarten van de wereld te maken op verschillende tijdstippen in de hele geologische geschiedenis.

Tijdens meerdere expedities naar de Ladakh Himalaya verzamelde ons team honderden monsters van rotskern met een diameter van 2,5 cm. Deze rotsen zijn oorspronkelijk gevormd op een vulkaan die tussen 66 en 61 miljoen jaar geleden actief was, rond de tijd dat de eerste stadia van de botsing begonnen. We gebruikten een elektrische handboormachine met een speciaal ontworpen diamantboor om ongeveer 10 centimeter in het gesteente te boren. Vervolgens hebben we deze cilindrische kernen zorgvuldig gemarkeerd met hun oorspronkelijke oriëntatie voordat we ze uit de rots beitelden met niet-magnetische gereedschappen.

Het doel was om te reconstrueren waar deze rotsen oorspronkelijk gevormd waren, voordat ze werden ingeklemd tussen India en Eurazië en werden opgetild in de hoge Himalaya.Het bijhouden van de oriëntatie van de monsters en van de gesteentelagen waar ze vandaan kwamen, is essentieel om te berekenen in welke richting het oude magnetische veld wees ten opzichte van het oppervlak van de grond zoals het meer dan 60 miljoen jaar geleden was.

We brachten onze monsters terug naar het MIT Paleomagnetism Laboratory en, in een speciale kamer die afgeschermd is van het moderne magnetische veld, verwarmden we ze in stappen tot 1.256 graden Fahrenheit (680 graden Celsius) om de magnetisatie langzaam te verwijderen.

Verschillende minerale populaties verwerven hun magnetisatie bij verschillende temperaturen. Door de monsters op deze manier stapsgewijs te verwarmen en vervolgens te meten, kunnen we de oorspronkelijke magnetische richting extraheren door recentere overdrukken te verwijderen die deze zouden kunnen verbergen.

Magnetische sporen vormen een kaart

Met behulp van de gemiddelde magnetische richting van de hele reeks monsters kunnen we hun oude breedtegraad berekenen, die we de paleolatitude noemen.

Het oorspronkelijke eentraps botsingsmodel voor de Himalaya voorspelt dat deze rotsen zouden gevormd zijn nabij Eurazië op een breedtegraad van ongeveer 20 graden noorderbreedte, maar onze gegevens tonen aan dat deze rotsen noch op het Indiase noch op de Euraziatische continenten zijn ontstaan. In plaats daarvan vormden ze zich op een keten van vulkanische eilanden, in de open Neotethys-oceaan op een breedtegraad van ongeveer 8 graden noorderbreedte, duizenden kilometers ten zuiden van waar Eurazië zich destijds bevond.

Deze bevinding kan zijn alleen verklaard als er twee subductiezones waren die India snel naar Eurazië trokken, in plaats van slechts één.

Tijdens een geologische periode die bekend staat als het Paleoceen, haalde India de vulkanische eilandenketen in en botste ermee, waarbij we de rotsen opschraapten die we uiteindelijk bemonsterd hadden op de noordelijke rand van India. India trok vervolgens verder naar het noorden voordat het ongeveer 40 tot 45 miljoen jaar geleden Eurazië binnendrong – 10 tot 15 miljoen jaar later dan algemeen werd aangenomen.

Deze laatste continentale botsing bracht de vulkanische eilanden van zeeniveau tot meer dan 4.000 meter naar boven. hun huidige locatie, waar ze grillige ontsluitingen vormen langs een spectaculaire Himalaya-bergpas.