Geologische Tijdschaal Hoofdstuks 2 PDF

2.1 - de geologische tijdschaal Trilobieten, een soort grote zeepissebedden, zijn kenmerkende gidsfossielen voor het Cambrium (zie bron 1). In deze periode (542--488 miljoen jaar geleden) leefden verschillende soorten trilobieten in de ondiepe wateren van bijna alle wereldzeeën. Hun pantser van kal...

2.1 - de geologische tijdschaal Trilobieten, een soort grote zeepissebedden, zijn kenmerkende gidsfossielen voor het Cambrium (zie bron 1). In deze periode (542--488 miljoen jaar geleden) leefden verschillende soorten trilobieten in de ondiepe wateren van bijna alle wereldzeeën. Hun pantser van kalk en hun leefomgeving zorgden ervoor dat ze goed bewaard konden blijven. **Een korte geschiedenis van de aarde** De aarde is 4,6 miljard jaar oud. In zijn bestaan veranderde de aarde van een gloeiende bol magma in de planeet zoals wij die nu kennen. De geschiedenis van de aarde wordt samengevat in de **geologische tijdschaal** (zie bron 2). De geologische tijdschaal bestaat uit vier grote tijdperken, die onderverdeeld zijn in meerdere perioden. Elke periode wordt gekenmerkt door bepaalde geologische gebeurtenissen, opvallende klimatologische omstandigheden en/of door het voorkomen van bepaalde levensvormen.\ Het stuk aardkorst waarop Nederland nu ligt, lag 350 miljoen jaar geleden, gedurende het Carboon, vlak bij de evenaar (zie bron 3). Het landschap bestond toen voornamelijk uit tropisch laaglandmoeras. In deze moerassen werden dikke pakketten veen gevormd. Door de opeenstapeling van latere afzettingen kwam het veen steeds dieper te liggen. Doordat met de diepte de temperatuur en de druk toenemen, is het veen omgezet in steenkool. Bij dit proces ontstond ook aardgas.\ Tijdens het Carboon bewogen de continenten naar elkaar toe en drukten ze tegen elkaar aan, waardoor hoge gebergten ontstonden, die later grotendeels door erosie afgesleten zijn. De Ardennen bijvoorbeeld zijn een restant van zo'n gebergte. In de periode na het Carboon, het Perm (299--252 miljoen jaar geleden), zaten alle continenten aan elkaar vast en vormden ze samen het supercontinent Pangea (zie bron 4). Deze grote landmassa zorgde voor grote temperatuurverschillen tussen zomer en winter en er waren lange droge perioden. Nederland was onderdeel van een zoutwoestijn en lag aan de rand van een ondiepe zee. De zee overstroomde het land regelmatig en door de hoge temperaturen verdampte het zeewater, waardoor dikke pakketten zout werden afgezet.\ Aan het einde van het Perm voltrok zich de grootste uitstervingsgolf uit de geschiedenis: zo'n 96% van alle soorten in zee en ongeveer 75% van alle soorten op het land stierven uit. Dit kwam vooral door grootschalige vulkaanuitbarstingen, waardoor de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer enorm toenam. Hierdoor steeg de wereldwijde temperatuur zo sterk, dat soorten massaal uitstierven. Het Perm was de laatste periode van het Paleozoïcum ('het oude leven'). Daarna volgde het Mesozoïcum ('het middenleven'), het tijdperk waarin de dinosaurussen over de aarde heersten. Dit tijdperk bestaat uit de perioden Trias, Jura en Krijt. Aan het einde van het Trias begon Pangea in verschillende kleinere continenten uiteen te vallen. Tijdens het Krijt (145--66 miljoen jaar geleden) waren de temperaturen op aarde veel hoger dan nu. Nederland lag ter hoogte van waar nu Spanje ligt en maakte deel uit van een ondiepe zee.\ Aan het einde van het Krijt sloeg een 10 kilometer grote asteroïde in voor de kust van wat nu Mexico is. Deze inslag veroorzaakte grote vloedgolven en er werden gigantische hoeveelheden stof de atmosfeer in geblazen, waardoor de temperatuur op aarde 10 tot 16 graden daalde. Ongeveer 75% van alle soorten op aarde stierf uit, waaronder de dinosaurussen. In het Kenozoïcum ('het nieuwe leven') raakte de aarde bevolkt door de dier- en plantensoorten die wij nu kennen. Pas aan het einde van het Kwartair (2,5 miljoen jaar geleden tot nu), de laatste periode van het Kenozoïcum, is de moderne mens ontstaan.\ Het grootste deel van het huidige Nederlandse landschap is in het Kwartair gevormd. Tijdens de een-na-laatste ijstijd heeft het oprukkende landijs de stuwwallen gevormd en in de laatste ijstijd heeft de wind in hoog Nederland dikke pakketten zand en löss afgezet. Later hebben de zee en de rivieren bij overstromingen zand en klei afgezet. Die sedimenten liggen in het grootste deel van Nederland nog steeds aan het oppervlak. **Het actualiteitsbeginsel** ============================ De kennis over de geologische geschiedenis van de aarde hebben we te danken aan aardwetenschappers. Zij houden zich onder meer bezig met **paleogeografie** en **geomorfologie**. Paleogeografie is het onderzoek naar de bewegingen van de aardplaten en het ontstaan van gebergten en oceanen in het verre verleden. Bij geomorfologie gaat het om alle processen en verschijnselen die de verschillende landschappen op aarde vormgeven, zoals bewegende aardplaten, vulkanisme, de afzetting van gesteenten en erosie.\ Aardwetenschappers hanteren bij hun onderzoeken het **actualiteitsprincipe**: het uitgangspunt dat natuurkundige processen die nu plaatsvinden, in het verleden op dezelfde manier plaatsvonden. Door bijvoorbeeld in de huidige tijd te onderzoeken hoe aardplaten bewegen, kun je plaatbewegingen in het verre verleden reconstrueren. 2.2 - platentektoniek **Intro** ========= Aan het begin van de jaartelling lag Noord-Amerika zo'n vijftig meter dichter bij Europa dan nu. En de Mount Everest was ongeveer acht meter lager. Welke processen verklaren deze veranderingen van de aarde? Lees voor ========= **Opbouw van de aarde** ======================= De aarde is opgebouwd uit lagen die elk een andere dichtheid hebben (zie bron 1). Aan het begin van zijn bestaan was de aarde in zijn geheel vloeibaar. Langzaam maar zeker zijn de zwaardere elementen voor een groot deel naar het midden van de aarde gezakt. De aardkern heeft dan ook de hoogste dichtheid en bestaat voornamelijk uit ijzer. De buitenste laag heeft de laagste dichtheid. Deze laag koelde het snelst af, stolde en vormde de aardkorst. Tussen de aardkern en de aardkorst bevindt zich de mantel. Wanneer je kijkt naar de plasticiteit (vervormbaarheid) van de aardlagen, in plaats van naar de dichtheid, ontstaat een andere indeling (zie bron 1). De buitenste laag van de mantel en de aardkorst bestaan uit vast gesteente. Zij vormen samen de **lithosfeer**. De lithosfeer is opgebouwd uit platen die ten opzichte van elkaar bewegen. Ze drijven als het ware op de **asthenosfeer**, het middelste gedeelte van de mantel.\ De temperatuur in de asthenosfeer is bovenin 1.300 °C en neemt toe met de diepte. Aan het aardoppervlak zou het gesteente dan vloeibaar zijn, maar in de asthenosfeer is de druk daarvoor te hoog. Wel is het gesteente door de hoge temperatuur enigszins stroperig, waardoor het heel langzaam kan bewegen. Dat geldt ook voor de ondermantel, het binnenste gedeelte van de mantel. De ondermantel onderscheidt zich van de asthenosfeer, doordat het gesteente er een dichtere structuur heeft.\ De aardkern is opgebouwd uit een buitenkern en een binnenkern. De buitenkern is vloeibaar, doordat het er ondanks de enorme druk heet genoeg is om het ijzer te laten smelten. Op de grens van de buiten- en binnenkern wint de druk het van de temperatuur, waardoor de binnenkern vast is. **Platentektoniek** =================== De platen van de lithosfeer kunnen op elkaar botsen, uit elkaar bewegen en langs elkaar schuiven. Dit systeem van interacties wordt **platentektoniek** genoemd (zie bron 2 en bron 3). Door de verschillende plaatbewegingen ontstaan drie soorten plaatgrenzen en geologische verschijnselen als vulkanisme, gebergtevorming en aardbevingen. **Divergente plaatgrenzen** =========================== Bij **divergente plaatgrenzen** bewegen de platen uit elkaar. Doordat er ruimte ontstaat tussen de platen, neemt de druk op de onderliggende mantel af. Door de lagere druk smelt een gedeelte van de mantel, waardoor magma omhoogkomt.\ In de Atlantische Oceaan, de Indische Oceaan en een deel van de Stille Oceaan liggen langgerekte divergente plaatgrenzen. Het oprijzende magma vormt er continu nieuwe oceanische korst. Deze nieuw gevormde korst heeft een relatief lage dichtheid, waardoor hij hoger op de mantel komt te liggen. De divergente plaatgrenzen vormen op die manier onderzeese bergketens van vulkanen: **(mid)oceanische ruggen**.\ Divergente plaatgrenzen komen ook voor op het land. Heet gesteente dat uit de mantel omhoogkomt, kan continentale korst breken, waardoor delen van de korst uit elkaar kunnen gaan bewegen. Dit gebeurt bijvoorbeeld in het oosten van Afrika. **Convergente plaatgrenzen** ============================ Bij **convergente plaatgrenzen** bewegen de platen naar elkaar toe. Wat er dan gebeurt, hangt af van de dichtheid van de platen (of plaatranden) die bij de botsing betrokken zijn. Oceanische korst heeft een hogere dichtheid dan continentale korst. Oude oceanische korst heeft door langdurige afkoeling zelfs een hogere dichtheid dan het mantelgesteente dat eronder ligt. Hierdoor kunnen oceanische platen wegduiken in de mantel. Continentale platen kunnen dat niet.\ De dichtheidsverschillen leiden tot de volgende processen:\ -- Als twee continentale platen naar elkaar toe bewegen, duwen ze elkaar omhoog. Daardoor ontstaat een **plooiingsgebergte**.\ -- Als een oceanische plaat op een continentale plaat botst, vindt **subductie** plaats: de oceanische plaat duikt onder de continentale plaat.\ -- Als twee oceanische platen naar elkaar toe bewegen, vindt ook subductie plaats. De oudste plaat heeft een hogere dichtheid en duikt daarom onder de jongere plaat.\ Bij beide vormen van subductie trekt de naar beneden duikende plaat een stuk van de plaat mee waar hij onder duikt. Zo ontstaat een **trog**, een langgerekte kloof in de oceaan, die de grens vormt tussen de twee convergerende platen. Troggen zijn vaak zeer diep: de diepste plek op aarde is de Marianentrog (ten oosten van de Filipijnen), die een diepte bereikt van 11 kilometer onder de zeespiegel.\ Subductie veroorzaakt op de bovenliggende plaat vulkanisme en zorgt daarmee voor opbouw van de aardkorst (zie paragraaf 3). **Transforme plaatgrenzen** =========================== Platen, of delen van platen, kunnen ook langs elkaar bewegen. Er is dan sprake van **transforme plaatgrenzen**. Transforme plaatgrenzen komen veel voor bij de midoceanische ruggen. De ruggen vertonen op veel plaatsen breuken en zijn daardoor sterk gekarteld. Door die kartels zijn er in de ruggen veel stukken die niet uit elkaar, maar langs elkaar bewegen (zie bron 4).\ Bekende transforme plaatgrenzen op het land zijn de San Andreasbreuk in California en de Anatolische breuk in Turkije. Doordat de platen bij die breuken langs elkaar schuiven, wordt er veel spanning in de korst opgebouwd. Dat zorgt regelmatig voor zware aardbevingen. **Transforme plaatgrenzen** =========================== Waardoor bewegen de platen van de lithosfeer eigenlijk?\ De belangrijkste oorzaak is **slab pull**, een trekkracht die ontstaat bij de subductie van oceanische platen. De platen die in de mantel duiken, hebben een grotere dichtheid dan het mantelgesteente, waardoor de zwaartekracht ze naar beneden trekt.\ Daarnaast krijgen platen die bij midoceanische ruggen uit elkaar bewegen min of meer een duwtje van die ruggen. Deze **ridge push** wordt veroorzaakt doordat de platen bij de ruggen hoger liggen, waardoor ze aan beide zijden van de ruggen afglijden.\ Ridge push speelt een relatief kleine rol bij de platentektoniek: de kracht die ridge push op de platen uitoefent, is ongeveer tien keer zo klein als de kracht die slab pull erop uitoefent. 2.3 vulkanisme **Intro** ========= De Sakurajima in Japan is een van de actiefste vulkanen ter wereld. Jaarlijks barst hij honderden keren uit. Daarbij stoot de vulkaan tot 2 kilometer hoge aswolken uit. Er zijn ook vulkanen die veel minder heftig uitbarsten. Waardoor wordt dat verschil veroorzaakt? Lees voor ========= **Explosief en effusief vulkanisme** ==================================== **Vulkanisme** is een verzamelnaam voor alle verschijnselen aan het aardoppervlak die te maken hebben met de nabijheid van magma. Wanneer opstijgend magma een weg door de lithosfeer naar buiten vindt, is er sprake van een vulkaanuitbarsting of eruptie (zie bron 1). Het naar buiten gekomen magma noem je lava.\ Maar voordat een vulkaan kan uitbarsten, moet het gesteente in de mantel onder de vulkaan wel eerst magma worden en dus smelten. Dat kan op drie manieren gebeuren:\ -- De druk op het gesteente in de mantel neemt af. De druk kan onder meer afnemen doordat platen uit elkaar bewegen, of doordat een groot stuk grond van een vulkaan afglijdt, bijvoorbeeld door zware regenval. Door de lagere druk daalt het smeltpunt van het mantelgesteente, waardoor het kan smelten.\ -- Er komt water bij het mantelgesteente. Dat gebeurt vooral bij subductie van een oceanische plaat. In de plaat zelf zit water opgesloten, maar ook de sedimenten op de oceanische plaat bevatten water. Door de oplopende temperatuur en druk ontsnapt het water uit de oceanische plaat en uit de sedimenten. Tot een diepte van ongeveer 100 kilometer diepte reageert het water met het mantelgesteente, waardoor het gesteente van samenstelling verandert, maar nog niet smelt. Pas tussen 100 en 150 kilometer diepte zorgt het water ervoor dat het smeltpunt van het mantelgesteente daalt.\ -- Het mantelgesteente wordt extra verhit door een **mantelpluim**. Mantelpluimen zijn geïsoleerde kolommen van opstijgend heet gesteente uit de ondermantel. Ze komen op verschillende plekken in de mantel voor. Hoe explosief een vulkaanuitbarsting is, hangt vooral af van twee dingen:\ -- De **viscositeit** (stroperigheid) van het magma. Deze hangt af van de samenstelling van het magma, oftewel uit welke mineralen het bestaat en welk percentage van het magma gesmolten is. Magma met een lage viscositeit is dun en kan gemakkelijk aan het oppervlak komen. Magma met een hoge viscositeit is dik en taai en komt snel vast te zitten, waardoor er veel druk in opgebouwd kan worden. In het algemeen geldt daarom: hoe hoger de viscositeit, hoe explosiever de uitbarsting.\ -- De hoeveelheid water in het magma. Water dat in magma opgesloten zit, vormt bellen van waterdamp. Die kunnen de gasdruk in het magma zó veel laten oplopen, dat het gesteente uit elkaar spat. Uit onderzoek naar lava van verschillende soorten vulkanen blijkt dat magma waarin 4 tot 5,5% water zit, **explosieve erupties** veroorzaakt. Bij zulke uitbarstingen kunnen de **pyroklastica** (gas, as, stukken lava, glasdeeltjes en stenen) vele kilometers de atmosfeer in geblazen worden.\ Als het magma minder dan 4% water bevat, is er te weinig waterdamp om veel druk op te bouwen. Er ontstaan dan **effusieve erupties**, relatief rustige uitbarstingen van dunne lava. Maar ook als er meer dan 5,5% water in het magma aanwezig is, zijn de erupties effusief. Waarschijnlijk komt dat doordat het magma dan verzadigd raakt met water, waardoor het water weer vloeibaar wordt. **Type eruptie bepaalt vulkaanvorm** ==================================== De vorm van een vulkaan is gekoppeld aan het type eruptie (zie bron 2). De relatief vloeibare lava van effusieve erupties stroomt vrij rustig naar buiten, omdat er geen hoge druk is. De lava stroomt bovendien over een grote oppervlakte uit. Op deze manier ontstaan **schildvulkanen**: brede vulkanen met een flauwe helling, opgebouwd uit lagen gestolde lava rondom het punt waaruit de lava gestroomd is. Wanneer de lava niet uit een centraal punt komt, maar uit een langgerekte spleet, is er sprake van een spleeteruptie en ontstaat er een spleetvulkaan.\ De hoge gasdruk en het stroperige magma bij explosieve erupties zorgen voor kegelvormige vulkanen met vrij steile hellingen: **stratovulkanen**. Bij uitbarstingen van stratovulkanen kan een deel van het magma als taaie lava naar buiten stromen. Door de hoge viscositeit gaat dat heel traag en komt de lava niet ver van de uitbarsting tot stilstand. Maar de pyroklastica kunnen op grote afstand van de vulkaan neerdalen. Bij zeer krachtige uitbarstingen kan bovendien een hoge aswolk boven de vulkaan ontstaan, die op een gegeven moment door zijn eigen gewicht instort. De hete aswolk raast dan met grote snelheid van de vulkaanhelling af en laat een laag puin achter. Kenmerkend voor een stratovulkaan is dan ook dat hij bestaat uit afwisselende lagen gestolde lava en los materiaal.\ Na een explosieve eruptie blijft een lege magmakamer over. Deze kamer kan door het gewicht van de bovenliggende lagen instorten en zo een grote komvormige diepte of **caldera**vormen, die vaak met water is gevuld (zie bron 3). Een caldera kan ook ontstaan doordat de explosie zo heftig is dat deze de top van de vulkaan wegblaast. In de caldera kan weer een nieuwe vulkaan ontstaan. **Type plaatgrens bepaalt type vulkanisme** =========================================== Welk type vulkanisme ergens voorkomt, hangt vaak samen met het soort plaatgrens:\ -- Bij subductiezones komen vooral explosieve erupties en dus stratovulkanen voor. De onderduikende platen leveren het water dat nodig is om het mantelgesteente erboven te laten smelten en om de gasdruk sterk te laten stijgen. Het gesmolten mantelgesteente baant zich een weg naar boven en verandert onderweg van samenstelling, onder andere doordat het mineralen opneemt uit de continentale korst. Dat maakt het magma steeds stroperiger. Op geringe diepte onder een vulkaan blijft het magma steken in een magmakamer en blijft daar zitten totdat de gasdruk een explosieve uitbarsting veroorzaakt.\ -- Bij divergente plaatgrenzen bewegen twee platen van elkaar af. Door deze beweging ontstaan er scheuren in de aardkorst en kan het opstijgende magma gemakkelijk naar buiten komen. Doordat er weinig water in het magma zit, is de gasdruk laag. Het magma heeft bovendien een lage viscositeit: het bestaat uit **basalt**, het gesteente waaruit oceanische korst is opgebouwd en dat in gesmolten toestand gemakkelijk vloeit. Het vulkanisme bij divergente plaatgrenzen is daardoor effusief, met **basaltstromen** die schild- of spleetvulkanen vormen.\ Plaatgrenzen zijn overigens niet allesbepalend: lokale factoren kunnen tot een ander type vulkanisme leiden dan je zou verwachten. Als een onderduikende plaat bijvoorbeeld weinig water meevoert, ontstaan er geen explosieve erupties. Anderzijds kan magma met een lage viscositeit soms wél een explosieve uitbarsting veroorzaken, bijvoorbeeld doordat het magma in contact komt met grondwater. **Hotspotvulkanisme** ===================== Vulkanisme komt ook voor boven mantelpluimen: de zogenoemde **hotspots** (zie bron 4). De hitte van de mantelpluimen laat mantelgesteente smelten en verzwakt de lithosfeer. Hierdoor kunnen breuken in de aardkorst ontstaan, waardoor magma aan het oppervlak komt. Mantelpluimen kunnen zowel explosieve als effusieve uitbarstingen veroorzaken. Onder continentale korst veroorzaken ze explosieve uitbarstingen, doordat het magma op zijn weg naar boven steeds stroperiger wordt. Onder oceanische korst zijn de erupties effusief.\ Mantelpluimen blijven miljoenen jaren op één plek hangen. Ze kunnen ervoor zorgen dat een plaat openbreekt, waardoor een nieuwe divergente plaatgrens ontstaat. Maar meestal veroorzaken ze alleen de vorming van vulkanen. Doordat de platen van de lithosfeer over mantelpluimen heen bewegen, ontstaan telkens nieuwe vulkanen en doven de oude uit. Op die manier ontstaat een keten van vulkanen, waarvan alleen de jongste actief is. Een voorbeeld van zo'n keten zijn de Hawaii-eilanden. 2.4 - gebergtevorming **Intro** ========= Gebergten kunnen op verschillende manieren en in verschillende geologische perioden ontstaan zijn. Hoe en wanneer zijn bijvoorbeeld de Pyreneeën ontstaan, of het Scandinavisch hoogland? Lees voor ========= **Hoe ontstaan gebergten?** =========================== **Gebergtevorming** vindt op verschillende manieren plaats. De twee hoofdoorzaken zijn compressie en rek. Bij compressie worden aardplaten samengedrukt, waardoor plooiingsgebergten ontstaan (zie bron 1). Bij rek worden delen van de aardkorst gebroken en/of uit elkaar getrokken. Daardoor kunnen horsten, slenken, riftschouders en riftvalleien ontstaan. **Plooiingsgebergten** ====================== **Plooiingsgebergten** zijn opgeheven, geplooide stukken aardkorst, die ontstaan bij een convergerende plaatbeweging. Meestal gaat het om de botsing van twee stukken continentale korst. Zo'n botsing wordt vaak voorafgegaan door subductie van oceanische korst (zie bron 2). De sedimentgesteenten die op de oceanische korst liggen, worden tijdens de subductie voor een groot deel van de plaat afgeschraapt. Deze gesteenten worden samengedrukt, geplooid, gebroken en opgeheven. Als het stuk oceanische korst helemaal in de mantel verdwenen is, drukken de stukken continentale korst tegen elkaar aan, waardoor ook die worden geplooid, gebroken en opgeheven. De opgeheven stukken continentale korst vormen de kern van een plooiingsgebergte; de sedimentgesteenten liggen erbovenop. Maar door het plooien, breken en schuiven van de gesteenten kunnen er ook stukken continentale korst aan het oppervlak komen te liggen.\ Een plooiingsgebergte kan soms ook alleen door subductie ontstaan, en dus niet door de botsing van twee stukken continentale korst. Dat is bijvoorbeeld het geval bij de Andes. Doordat de Nazcaplaat bijna horizontaal onder de Zuid-Amerikaanse plaat schuift, is de westkant van dat continent opgeheven tot een hooggebergte. Voor de huidige plooiingsgebergten zijn in de geologische geschiedenis drie plooiingsfasen verantwoordelijk geweest (zie bron 4). De jongste gebergten, zoals de Alpen, Pyreneeën, Kaukasus, Karpaten, de Andes en de Himalaya, zijn de afgelopen 65 miljoen jaar ontstaan, in de Alpine plooiingsfase. In de Hercynische plooiingsfase (390 tot 300 miljoen jaar geleden) ontstonden onder meer de Oeral, de Ardennen en de Appalachen. En tijdens de Caledonische plooiingsfase (520 tot 395 miljoen jaar geleden) zijn gebergten als het Scandinavisch hoogland en de Schotse Hooglanden gevormd. **Horsten en slenken** ====================== De aardkorst kan door spanningen rekken en breken. In Europa is dat bijvoorbeeld het geval doordat de Euraziatische plaat naar het oosten beweegt, terwijl de Afrikaanse plaat vanuit het zuiden tegen Europa botst. Langs de langgerekte breuken die hierdoor op diverse plekken zijn ontstaan, zakken delen van de aardkorst naar beneden. De valleien die zo gevormd worden, heten **slenken**. De dalende stukken aardkorst zorgen ervoor dat het mantelgesteente links en rechts van de slenken langzaam opveert, waardoor de stukken aardkorst naast de slenken hoger komen te liggen: de **horsten**. Voorbeelden van horsten in West-Europa zijn het Zwarte Woud en de Vogezen. Tussen die gebergten ligt de Rijnslenk.\ De Dode Zee in Israël ligt ook in een slenk. Het meer ligt 400 meter onder de zeespiegel, terwijl de ernaast liggende horsten meer dan 800 meter boven zeeniveau liggen. **Riftvalleien en riftschouders** ================================= Een andere manier waarop de aardkorst kan rekken en breken, is doordat een mantelpluim de aardkorst optilt, verhit en zwakker maakt (zie bron 3). Er kunnen zo lange breuklijnen ontstaan, waarlangs de aardkorst uit elkaar gaat bewegen. De delen van de aardkorst die daardoor naar beneden zakken, vormen **riftvalleien**. Ook hier zorgen de dalende stukken aardkorst voor opheffing van de ernaast liggende stukken aardkorst. Hierdoor ontstaan **riftschouders**. Doordat riftvalleien dalingsgebieden zijn, wordt er meer verweringsmateriaal uit de hoger gelegen omgeving aangevoerd dan er door erosie wordt afgevoerd. Zulke dalingsgebieden waarin zich sedimenten ophopen, worden **bekkens** genoemd. Ook slenken zijn bekkens. Het bekendste stelsel van riftvalleien ligt in het oosten van Afrika (zie bron 5). Het continent is aan het breken; de Somalische plaat zal op den duur loskomen van de Afrikaanse plaat, waardoor er een nieuwe oceaan zal ontstaan. Vanuit het midden van de riftvalleien vormt zich dan een midoceanische rug, terwijl de riftschouders aan weerszijden van de nieuwe oceaan komen te liggen. **Jonge en oude gebergten** =========================== Jonge en oude gebergten zijn van elkaar te onderscheiden door hun uiterlijke kenmerken. Jonge gebergten zijn nog in vorming, doordat ze bij actieve plaatranden of breuken liggen. Daardoor hebben ze scherpe pieken en/of steile hellingen. Oude gebergten groeien niet meer en zijn door verwering en erosie afgevlakt en afgerond. Ze zijn daardoor veel lager dan jonge gebergten. Ook liggen bij jonge gebergten vooral sedimentgesteenten aan het oppervlak, zoals kalksteen en zandsteen. Deze gesteenten zijn bij oude gebergten vaak weggesleten, waardoor gesteenten die in de aardkorst gevormd zijn, zoals graniet en gneis, aan het oppervlak komen te liggen. In de loop van honderden miljoenen jaren verweren en eroderen ook deze gesteenten, waardoor gebergten uiteindelijk helemaal verdwijnen. 2.5 - aardbevingen **Intro** ========= In september 2018 volgde na een krachtige aardbeving een tsunami die de noordwestelijke kust van Sulawesi overspoelde (zie bron 1). De aardbeving en de metershoge golven veroorzaakten enorme schade. Er waren meer dan 2.200 doden en ruim 1.300 vermisten. Waarom vond die aardbeving juist daar plaats? Lees voor ========= **Hoe ontstaat een aardbeving?** ================================ Een **aardbeving** is een schoksgewijze beweging van een deel van de aardkorst langs een breuk of een plaatgrens. Die bewegingen gaan schoksgewijs doordat gesteenten ruw zijn. Delen van de aardkorst die tegen elkaar aan liggen, kunnen door die stroefheid niet soepel langs elkaar schuiven. Bij breuken en plaatgrenzen wordt spanning opgebouwd door factoren als de zwaartekracht, opstijgend magma, slab pull en ridge push. Op een gegeven moment is de spanning zo groot, dat een deel van de aardkorst verschuift. Zo'n verschuiving kan enkele centimeters tot meerdere meters bedragen.\ Lichte aardbevingen ontstaan over het algemeen op plekken waar kleine stukken aardkorst in beweging komen, of waar platen divergeren. Zware aardbevingen komen vooral voor bij transforme en convergente plaatgrenzen, omdat daar veel spanning opgebouwd kan worden. De zwaarste aardbevingen die tussen 2000 en 2020 zijn geregistreerd, vonden plaats langs subductiezones (zie bron 2).\ Ook vulkanisme gaat gepaard met aardbevingen. Meestal gaat het om lichte bevingen, die ontstaan doordat magma in de aardkorst de druk opbouwt en zo breuken veroorzaakt. Maar wanneer het tot een explosieve uitbarsting komt, zijn ook zware aardbevingen mogelijk.\ De plek waar een aardbeving in de aardkorst plaatsvindt, heet het hypocentrum. De plek aan het aardoppervlak loodrecht boven het hypocentrum heet het epicentrum. In het epicentrum wordt de aardbeving het eerst gevoeld en is de schade door trillingen vaak het grootst. **Aardbevingen meten: het werk van seismologen** ================================================ De wetenschap die zich bezighoudt met aardbevingen is de **seismologie** ('seismos' is Grieks en betekent 'trilling'). Seismologen meten trillingen in de aardkorst met seismografen: apparaten die met behulp van hangende gewichtjes bewegingen van de aardkorst registreren. Met de trillingen die een seismograaf registreert, kunnen zowel de afstand tot een aardbeving als de sterkte ervan berekend worden. Dat is mogelijk doordat aardbevingen drie soorten schokgolven veroorzaken, die met verschillende, maar bekende snelheden door de aardkorst bewegen. Seismologen geven de kracht van aardbevingen meestal weer met de **momentmagnitudeschaal**. Deze schaal is gebaseerd op de hoeveelheid energie die bij een aardbeving vrijkomt (de magnitude). Hoeveel energie er vrijkomt, hangt af van drie factoren: de starheid en de omvang van het stuk aardkorst dat verschuift en de afstand waarover het stuk aardkorst verschuift. Hoe starder en hoe groter het stuk aardkorst is, en/of hoe groter de afstand waarover het stuk aardkorst verschuift, hoe meer energie er vrijkomt en hoe groter dus de magnitude van de beving is.\ Elk punt hoger op de momentmagnitudeschaal betekent dat er 10^1,5^ (= 31,6) keer zoveel energie vrijkomt. De zwaarste aardbeving die ooit gemeten is, op 22 mei 1960 in Chili, had een magnitude van 9,5 (zie bron 3). Hoe groot de schade van een aardbeving is, hangt voor een deel af van de magnitude van de beving, maar ook van de diepte waarop de beving plaatsvindt: een zware aardbeving op grote diepte kan soms minder schade veroorzaken dan een lichte aardbeving op geringe diepte. Daarnaast is het materiaal waaruit de bodem bestaat van belang: zachte materialen, zoals zand en klei, komen bij dezelfde magnitude meer in beweging dan een rotsachtige bodem.\ Tot slot spelen ook de maatschappelijke omstandigheden een grote rol bij de omvang van de schade. Te denken valt aan de bevolkingsdichtheid, de aardbevingsbestendigheid van de gebouwen en de infrastructuur (in rijke landen meestal beter dan in arme landen). Verder is van belang in welke mate de bevolking voorbereid is op aardbevingen, bijvoorbeeld door rampenoefeningen. **Hoe ontstaat een tsunami?** ============================= Wanneer er in zee een zware aardbeving plaatsvindt, kan een reeks golven ontstaan die de kust met grote kracht overspoelen: een **tsunami** (zie bron 4).\ Zware aardbevingen in zee, ook wel zeebevingen genoemd, komen vooral bij subductiezones voor. De naar beneden duikende plaat trekt een deel van de bovenliggende plaat mee naar beneden, zodat er in de laatste plaat veel spanning wordt opgebouwd. Wanneer deze plaat losschiet, wordt het water dat zich boven de plaat bevindt omhooggeduwd. Als de beving een magnitude van meer dan 7,0 heeft, kan het water met zoveel kracht omhooggeduwd worden dat een tsunami ontstaat. Zo'n verticale waterverplaatsing kan ook ontstaan door een aardverschuiving aan de kust of op de zeebodem, of door een onderzeese vulkaanuitbarsting.\ Op de open zee vallen de golven van een tsunami nauwelijks op: ze zijn niet meer dan ongeveer 50 cm hoog en de afstand tussen twee golftoppen (de golflengte) kan wel honderden kilometers zijn. Maar door de enorme hoeveelheid energie die in de golven zit, verplaatsen ze zich razendsnel (tot 1.000 km per uur). Wanneer de golven een kustgebied naderen, worden ze afgeremd doordat de zee ondieper wordt. Het achteropkomende water stuwt de golven op, meestal tot niet meer dan een paar meter hoogte. Maar afhankelijk van de kracht van de aardbeving en de hellingshoek van de zeebodem aan de kust, kan dat oplopen tot tientallen meters. Tsunamigolven hoeven overigens niet hoog te zijn om veel schade aan te richten: door hun snelheid en de afstand waarmee ze landinwaarts kunnen stromen, kunnen de gevolgen enorm zijn.\ Even voordat een tsunami een kustgebied overstroomt, kan het water zich honderden meters terugtrekken. Dat is het geval als een golfdal als eerste de kust bereikt. De eerste golftop volgt dan binnen enkele minuten tot een kwartier. 2.10 - gesteentekringloop Een van de meest bezochte toeristische attracties van Noord-Ierland is de Giant's Causeway (zie bron 1). Deze rotsformatie bestaat uit meer dan 40.000 zeshoekige basalt zuilen. Hoe zijn deze zuilen ontstaan? **Hoe ontstaan gesteenten** =========================== Tijdens een vulkaanuitbarsting wordt vloeibaar lava uitgestoten. De lava koelt af, stolt en wordt hard. Zo ontstaat een**stollingsgesteente**. Ook wanneer het magma al in de kraterpijp of nog dieper stolt, spreek je van een stollingsgesteente. Stollingsgesteenten die aan het aardoppervlak ontstaan, worden ook wel uitvloeiingsgesteenten genoemd, en stollingsgesteenten die onder het aardoppervlak ontstaan, heten ook wel dieptegesteenten. In de loop van de tijd worden uitvloeiingsgesteenten, net als elk ander gesteente aan het aardoppervlak, door verwering en erosie afgebroken en verplaatst. Wanneer het verweringsmateriaal ergens neergelegd wordt door water, wind of ijs, spreek je van sedimenten, die door opstapeling samengedrukt kunnen worden tot **sedimentgesteenten**. Een gesteente kan door hitte en/of hoge druk omgezet worden in een ander gesteente. Zo'n omgezet gesteente wordt een **metamorf gesteente** genoemd. De overgangen van de verschillende soorten gesteente in elkaar, vormen samen de **gesteentekringloop** (zie bron 2). **Stollingsgesteenten** ======================= Magma dat zich diep onder het aardoppervlak bevindt, koelt heel langzaam af. Hierdoor krijgen de mineralen in het magma de tijd om grote kristallen (ordelijk gerangschikte moleculen) te vormen. Op deze manier ontstaat **graniet**, een dieptegesteente dat uit drie verschillende mineralen bestaat, die door hun kleurverschillen duidelijk in het gesteente herkenbaar zijn: kwarts, mica en veldspaat. Continentale korst bestaat voornamelijk uit graniet.\ Tijdens de eruptie van een vulkaan gaat het afkoelen relatief snel. Hierdoor ontstaat een uitvloeiingsgesteente waarin geen grote kristallen voorkomen: **basalt**. De relatief snelle afkoeling zorgt voor de krimpscheuren die basaltzuilen een typische vijf- of zeshoekige vorm geven (zie bron 1). Basalt heeft een hogere dichtheid dan graniet. Doordat oceanische korst uit basalt bestaat, zakt bij subductie de oceanische korst altijd onder de continentale korst.\ In de gangen van vulkanen kan nog een ander soort stollingsgesteente ontstaan. Doordat het daar een stuk kouder is dan diep onder het aardoppervlak, is een deel van het magma er al gestold zonder grote kristallen te vormen. Een ander deel is nog vloeibaar, waardoor er ook grote kristallen ontstaan. Een dergelijk gesteente noem je een ganggesteente. Een voorbeeld daarvan is granietporfier. **Sedimentgesteenten** ====================== Sedimenten ontstaan wanneer (verwerings)materiaal wordt neergelegd door water, wind of ijs. Op deze manier worden bijvoorbeeld grind, klei, zand en morenen afgezet. Wanneer deze sedimenten aan elkaar vast gaan zitten, spreek je van een sedimentgesteente. Sedimentgesteenten zijn vaak herkenbaar aan hun gelaagdheid. Wanneer ze door water of wind zijn afgezet, is deze gelaagdheid en vaak ook de sortering naar korrelgrootte erg herkenbaar (zie bron 3). Er zijn verschillende soorten sedimentgesteenten:\ -- Klastisch sedimentgesteente bestaat uit losse stukken die aan elkaar 'geplakt' zijn. Losse zandkorrels kunnen, doordat ze samengedrukt worden door de bovenliggende sedimenten, aan elkaar gaan plakken en **zandsteen** vormen. Aan elkaar geplakte kleikorrels vormen schalie. Grind dat aan elkaar geplakt zit door fijner materiaal, heet een conglomeraat.\ -- **Kalksteen** kan ontstaan doordat calcium uit water neerslaat. Een bekend voorbeeld zijn de staande en hangende kalksteenzuilen in kalkgrotten: stalagmieten en stalactieten. Een dergelijk gesteente wordt een chemisch sedimentgesteente genoemd. Andere voorbeelden van chemische sedimentgesteenten zijn (steen)zout en gips.\ -- Een laatste groep sedimentgesteenten ontstaat door levende organismen en wordt organogeen sedimentgesteente genoemd. Een voorbeeld hiervan is steenkool, dat ontstaat door het samenpersen van veen (plantenresten). Ook kalksteen kan organogeen zijn. Het wordt dan gevormd door de opstapeling en samendrukking van zeeorganismen die een kalkskelet hebben. Fossielen zijn de versteende resten of afdrukken van levende organismen. Deze kunnen bewaard blijven in gesteenten die zacht genoeg waren om de afdruk in te maken. Alleen fossielen die snel zijn afgedekt met een laag die ze beschermt tegen verwering en erosie, blijven lang bewaard. Fossielen kunnen dus alleen bewaard blijven in sedimentgesteenten. **Metamorfe gesteenten** ======================== Zowel sedimentgesteenten als stollingsgesteenten kunnen in de aardkorst onder invloed van hitte en/of hoge druk omgezet worden in een metamorf gesteente. Bij zo'n metamorfose smelt het gesteente niet, maar wordt het dichter en/of worden er nieuwe mineralen gevormd. Zandsteen kan bijvoorbeeld omgezet worden in kwartsiet, schalie in **leisteen** en kalksteen in **marmer**. Graniet kan door hitte en druk veranderen in gneis, een gesteente met een gebandeerd (gestreept) uiterlijk. Die banden ontstaan doordat de mineralen loodrecht op de drukrichting komen te liggen.\ Metamorfe gesteenten ontstaan vaak langs convergerende plaatgrenzen. Door deze beweging worden de verschillende gesteentelagen geplooid en wordt er veel druk opgebouwd. Metamorfe gesteenten kunnen ook ontstaan langs magma-intrusies. Op plaatsen waar magma de lithosfeer binnendringt, neemt de temperatuur van het gesteente rondom deze intrusies toe. Daardoor kan dat gesteente omgevormd worden tot een ander gesteente. Metamorfe gesteenten kunnen zelf ook weer een metamorfose ondergaan. Zo kan leisteen bijvoorbeeld omgezet worden in schist.