AARDWETENSCHAPPEN
HOOFDSTUK 1: INLEIDING
1.1 INLEIDING EN RICHTLIJNEN
1.1.1 Geologie als wetenschap
- Geologie = de studie van de evolutie van de Aarde en het leven
• Bestudeert totaliteit aarde (ook planeten…)
- Geografie = bestudeert de mens-milieu interacties op Aarde
• Bestudeert oppervlak aarde
Verschillende disciplines
- Basis: mineralogie, petrologie, sedimentologie, stratigrafie
- Scheikunde: (bio)geochemie, isotopengeologie, geochronologie, hydrogeologie
- Fysica: geofysica, (paleo)seismologie, mariene geologie, teledetectie
- Biologie: paleontologie, paleobiologie, paleoklimatologie, paleoceanografie
1.1.2 De maatschappelijke relevantie van geologie
Inzetten op duurzaam beheer in de geologie (Sustainable Development Goals):
- hydro-elektrische energie
- geothermie: diep natuurlijk opgewarmd grondwater kan worden opgepompt voor
verwarming of energie
- ertsen
- bouwstenen
- zanden en aggregaten
samenwerking van wetenschappen en toegepaste wetenschappen:
- opsporen van vervuiling in bodem- en grondwater
- Verantwoord landgebruik in een groeiende bevolking
- Veilige (!) opslag van radioactief en toxisch materiaal
- Onshore & offshore constructies: kanalen, havens, windmolenparken
- Civiele werken: dammen, snelwegen, tunnels
- Kwaliteitscontrole bouwmaterialen
- Restauratie aangetaste gesteenten (kerken, standbeelden,...)
1
, 1.2 CURRICULUM VITAE VAN DE AARDE
Aarde is uniek:
- Leven
• Stabiele atmosfeer die leven kan onderhouden
- Water
• Aanwezig in alle vormen (gas, vloeistof, vast)
- Continenten
• Onderscheid tussen oceanische en continentale lithosfeer
• Platentektoniek: regelmatige beweging en recyclage van de lithosfeer
1.2.1 “Third Rock from the Sun”
Aarde is gelegen in de bewoonbare zone van het zonnestelsel = Goldilocks zone
- Topografie = plaatsbeschrijving
• Vlaktes, gebergteketens, valleien
- bathymetrie = variatie van diepte van de zeebodem
• abyssale vlaktes (relatief vlakke zeebodem), spreidingsassen, diepzeetroggen,
continentale shelf
Hypsometrische curve = verdeling van
hoogteligging ten opzichte van
bedekking
- Lithosfeerplaten = volledige oppervlak van aarde (zonder water) is verdeeld in verschillende
grote platen
- 7 continenten
• Groot en geïsoleerd
• Niet altijd boven water
• Niet altijd op 1 plaat
1.2.2 Levensloop
Tijdstip (vast gedefinieerd):
Ga = miljard jaar
Ma = Miljoen jaar
ka = duizend jaar
Tijdsduur (duurt aantal jaar):
Gy = Miljard jaar
My = miljoen jaar
ka = duizend jaar
2
,Periodiciteit van geologische processen
- Quasi periodische processen
• Cycli duikt regelmatig op
•
• Vb. omwenteling aarde rond zon, aardrotatie, getijden,..
- Niet-periodische processen
• Onregelmatige herhalingstijd
• Vb. meteorietenregen, El nino
1.2.3 Anatomie en metabolisme
Aardse sferen
1) Geosfeer
- Korst
• Continentale korst : heterogene samenstelling: graniet
• oceanische korst: homogene samenstelling: basalt (extrusief) en gabbro (intrusief)
- Mantel (82%)
• vast
• Boven mantel (hier zitten lithosfeer en asthenosfeer + hier gebeurt platentektoniek)
• Onder mantel
• Tussen boven en onder mantel = overgangszone
• Vaste silicaatgesteenten : peridotite
→ Korst en mantel gescheiden door discontinuïteit van Mohorovicic (=moho)
- Kern
• Buitenkern : vloeibaar: metallische smelt
• Binnenkern: vast: Fe-Ni legering
→Ongeveer kennen (niet de exacte kommagetallen)
- Rheologische indeling = vervormingsgedrag van gesteenten onder druk en temperatuur
- Lithosfeer : koude en elastisch breekbare korst + bovenmantel < 1600 K
- Asthenosfeer : warme en plastische vervormbare bovenmantel > 1600 K
→ Beweging maar wel in vaste toestand
2) Hydrosfeer
= al het vloeibaar water
- Oceanen, meren, rivieren, bodemwater, grondwater
3
, 3) Cryosfeer
= al het ijs opgeslagen in water
- Ijs (zeeijs, rivierijs, sneeuw,…)
- Communicerende vaten met hydrosfeer: lopen in elkaar over
4) Atmosfeer
- Atmosfeer = laag die over oppervlakte van aarde gaat en alles gaat beïnvloeden
- Zorgt voor vormgeving van landschap
- Essentieel voor leven
- Atmosfeer dunner met toenemende hoogte
- Grens = Karman lijn
• Boven grens = exosfeer
• Drastische toename temperatuur
5) Biosfeer
- globale som van alle ecosystemen
- Interacties met alles (hydro-, atmo-, cryo-, geosfeer)
6) Technosfeer
- Som van alle producten van menselijk ondernemen (met biotechnologie)
- Anthropoceen = nieuwe geologishe tijd
Metabolisme (energiebronnen van aarde)
Voor de werking van de aarde is energie nodig, in de vorm van warmte:
- externe energie
• de zon
• hoe groter cryosferische oppervlakte, hoe groter albede (=reflectie zonnewarmte)
• herverdling van warmte (atmosferische ne oceanische circulatie)
- interne energie
• Geothermische gradiënt = toename van warmte met diepte
• Snelle toename temperatuur ter hoogte van
o bovenmantel
o CMB = kernmantelgrens
• Bronnen van interne energie:
o 20% : Residuele accretiewarmte = warmte is overblijfsel van de vorming
van de aarde, warmte afkomstig van impacten van
meteorietenbombardement
o 80%: Radiogene warmte = warmte afkomstig van radioactief verval
o Latente warmte = warmte nodig om een stof een faseovergang te doen
ondergaan onder constante druk en temperatuur (smeltwarmte,
verdamping, sublimatie)
Wooclap:
1) De aarde is uniek omwille van de aanwezigheid van continenten
2) De grens tussen korst en mantel ligt NIET op 1600K (= grens lithosfeer en asthenosfeer)
3) De warmteproductie van de aarde lag 3 Gy geleden veel hoger, met meer radiogene warmte
4
HOOFDSTUK 1: INLEIDING
1.1 INLEIDING EN RICHTLIJNEN
1.1.1 Geologie als wetenschap
- Geologie = de studie van de evolutie van de Aarde en het leven
• Bestudeert totaliteit aarde (ook planeten…)
- Geografie = bestudeert de mens-milieu interacties op Aarde
• Bestudeert oppervlak aarde
Verschillende disciplines
- Basis: mineralogie, petrologie, sedimentologie, stratigrafie
- Scheikunde: (bio)geochemie, isotopengeologie, geochronologie, hydrogeologie
- Fysica: geofysica, (paleo)seismologie, mariene geologie, teledetectie
- Biologie: paleontologie, paleobiologie, paleoklimatologie, paleoceanografie
1.1.2 De maatschappelijke relevantie van geologie
Inzetten op duurzaam beheer in de geologie (Sustainable Development Goals):
- hydro-elektrische energie
- geothermie: diep natuurlijk opgewarmd grondwater kan worden opgepompt voor
verwarming of energie
- ertsen
- bouwstenen
- zanden en aggregaten
samenwerking van wetenschappen en toegepaste wetenschappen:
- opsporen van vervuiling in bodem- en grondwater
- Verantwoord landgebruik in een groeiende bevolking
- Veilige (!) opslag van radioactief en toxisch materiaal
- Onshore & offshore constructies: kanalen, havens, windmolenparken
- Civiele werken: dammen, snelwegen, tunnels
- Kwaliteitscontrole bouwmaterialen
- Restauratie aangetaste gesteenten (kerken, standbeelden,...)
1
, 1.2 CURRICULUM VITAE VAN DE AARDE
Aarde is uniek:
- Leven
• Stabiele atmosfeer die leven kan onderhouden
- Water
• Aanwezig in alle vormen (gas, vloeistof, vast)
- Continenten
• Onderscheid tussen oceanische en continentale lithosfeer
• Platentektoniek: regelmatige beweging en recyclage van de lithosfeer
1.2.1 “Third Rock from the Sun”
Aarde is gelegen in de bewoonbare zone van het zonnestelsel = Goldilocks zone
- Topografie = plaatsbeschrijving
• Vlaktes, gebergteketens, valleien
- bathymetrie = variatie van diepte van de zeebodem
• abyssale vlaktes (relatief vlakke zeebodem), spreidingsassen, diepzeetroggen,
continentale shelf
Hypsometrische curve = verdeling van
hoogteligging ten opzichte van
bedekking
- Lithosfeerplaten = volledige oppervlak van aarde (zonder water) is verdeeld in verschillende
grote platen
- 7 continenten
• Groot en geïsoleerd
• Niet altijd boven water
• Niet altijd op 1 plaat
1.2.2 Levensloop
Tijdstip (vast gedefinieerd):
Ga = miljard jaar
Ma = Miljoen jaar
ka = duizend jaar
Tijdsduur (duurt aantal jaar):
Gy = Miljard jaar
My = miljoen jaar
ka = duizend jaar
2
,Periodiciteit van geologische processen
- Quasi periodische processen
• Cycli duikt regelmatig op
•
• Vb. omwenteling aarde rond zon, aardrotatie, getijden,..
- Niet-periodische processen
• Onregelmatige herhalingstijd
• Vb. meteorietenregen, El nino
1.2.3 Anatomie en metabolisme
Aardse sferen
1) Geosfeer
- Korst
• Continentale korst : heterogene samenstelling: graniet
• oceanische korst: homogene samenstelling: basalt (extrusief) en gabbro (intrusief)
- Mantel (82%)
• vast
• Boven mantel (hier zitten lithosfeer en asthenosfeer + hier gebeurt platentektoniek)
• Onder mantel
• Tussen boven en onder mantel = overgangszone
• Vaste silicaatgesteenten : peridotite
→ Korst en mantel gescheiden door discontinuïteit van Mohorovicic (=moho)
- Kern
• Buitenkern : vloeibaar: metallische smelt
• Binnenkern: vast: Fe-Ni legering
→Ongeveer kennen (niet de exacte kommagetallen)
- Rheologische indeling = vervormingsgedrag van gesteenten onder druk en temperatuur
- Lithosfeer : koude en elastisch breekbare korst + bovenmantel < 1600 K
- Asthenosfeer : warme en plastische vervormbare bovenmantel > 1600 K
→ Beweging maar wel in vaste toestand
2) Hydrosfeer
= al het vloeibaar water
- Oceanen, meren, rivieren, bodemwater, grondwater
3
, 3) Cryosfeer
= al het ijs opgeslagen in water
- Ijs (zeeijs, rivierijs, sneeuw,…)
- Communicerende vaten met hydrosfeer: lopen in elkaar over
4) Atmosfeer
- Atmosfeer = laag die over oppervlakte van aarde gaat en alles gaat beïnvloeden
- Zorgt voor vormgeving van landschap
- Essentieel voor leven
- Atmosfeer dunner met toenemende hoogte
- Grens = Karman lijn
• Boven grens = exosfeer
• Drastische toename temperatuur
5) Biosfeer
- globale som van alle ecosystemen
- Interacties met alles (hydro-, atmo-, cryo-, geosfeer)
6) Technosfeer
- Som van alle producten van menselijk ondernemen (met biotechnologie)
- Anthropoceen = nieuwe geologishe tijd
Metabolisme (energiebronnen van aarde)
Voor de werking van de aarde is energie nodig, in de vorm van warmte:
- externe energie
• de zon
• hoe groter cryosferische oppervlakte, hoe groter albede (=reflectie zonnewarmte)
• herverdling van warmte (atmosferische ne oceanische circulatie)
- interne energie
• Geothermische gradiënt = toename van warmte met diepte
• Snelle toename temperatuur ter hoogte van
o bovenmantel
o CMB = kernmantelgrens
• Bronnen van interne energie:
o 20% : Residuele accretiewarmte = warmte is overblijfsel van de vorming
van de aarde, warmte afkomstig van impacten van
meteorietenbombardement
o 80%: Radiogene warmte = warmte afkomstig van radioactief verval
o Latente warmte = warmte nodig om een stof een faseovergang te doen
ondergaan onder constante druk en temperatuur (smeltwarmte,
verdamping, sublimatie)
Wooclap:
1) De aarde is uniek omwille van de aanwezigheid van continenten
2) De grens tussen korst en mantel ligt NIET op 1600K (= grens lithosfeer en asthenosfeer)
3) De warmteproductie van de aarde lag 3 Gy geleden veel hoger, met meer radiogene warmte
4
