Samenvatting Aardwetenschappen 2de semester

Vorming van landschappen
Geomorfologie, landvormen en landschappen
- Geomorfologie = studie vh ontstaan & evolutie vd landvormen & landschappen op Aarde
- Landvorm = 1 reliëfeenheid (vb duin), gevormd door 1 groep v geomorfologische
processen
- Landschap = aggregatie v landvormen (vb duinlandschap), niet noodzakelijk uit meerdere
landvormen v zelfde type


Resultaat van inwendige en uitwendige processen
Hoe ontstaat en evolueert een
landschap?
- Inwendige processen: tektoniek, vulkanisme
 toename v reliëf
 primaire landvorm
- Uitwendige processen: degradatie, aggradatie
 afname v reliëf
 secundaire landvorm
- Gebeuren tegelijk

Degradatie en aggradatie processen
- Verwering (door vorst): water in poriën sijpelen & bevriezen  barsten door uitzetting,
verbrokkeling v gesteente in kleine deeltjes zonder verplaatsing vd deeltjes
- Massabewegingen: getriggerd door zwaartekracht
- Erosie & sedimentatie: door stromend medium, traagstromende rivier v ijs = gletsjer




-


Interacties met organismen en ecosystemen
- Wisselwerking organismen & landvormen
- Bio-geomorfologische interacties: geomorfologie <-> organismen

,De sterkte van aardmaterialen
Gesteenten, bodems en sedimenten
- Verschillende aardmaterialen aan aardopp (bodem, gesteente, sediment)
- Bodems
o Aan aardopp
o Bestaan uit mengeling v minerale & org bestanddelen
o Losse, afzonderlijke bodempartikels: kunnen aan elkaar kleven tot
bodemaggregaten (kluiten)
- Gesteenten
o Aan aardopp, ook op zeer grote diepte in ondergrond
o Alleen minerale bestanddelen
o Vast  uitzondering: sedimenten
o Bij verwering  bodem
- Sedimenten
o = los gesteente
o Relatief recent afgezet als gevolg v erosie, transport & sedimentatie door water,
wind & ijs
o Nog geen bodemvorming


Stress, strain en strength
- Welke krachten op aardmaterialen & hoe bieden ze weerstand?
- Stress (σ) / spanning
o σ = F/A [N/m²]
o F = kracht
o A = opp
- Strain (ε) / vervorming
o ε = δI/I
o I = dimensie vh lichaam onder stress
o = verandering in volume
o = verhouding  in %
- Stress  strain
- Strength (τ) = stress die nodig om lichaam te breken, weerstand tegen strain
- 3 types v stress
o Compressive stress = drukspanning
 plooi- & breuktektoniek
o Tensile stress = rekspanning
o Shear stress = schuifspanning  massabeweging, erosie
- Shear strength (τf) = kinetische shear stress waarbij verplaatsing optreedt, weerstand
tegen beweging

,Shear strength
- Coulomb vergelijking: τf = c + σn tanφ [N/m²]
o c = cohesie: veroorzaakt door binding tussen partikels
o σn tanφ = wrijving: veroorzaakt door druk (Fz) & wrijvingshoek tussen partikels

Cohesie
Vaste gesteenten
- Chemische bindingen (ionisch, covalent, waterstof) binnen & tussen minerale korrels 
grote cohesive strength (104-105 kN/m²)
- Vb magmatisch gesteente (graniet)  bindingen in kristalrooster
- Vb sedimentair gesteente (zandsteen)  cementering v zandkorrels door CaCO3, SiO2, …

Los bodemmateriaal en sediment
- Elektrostatische bindingen  middelmatige cohesive strength (<1000 kN/m²)
- Vb klei = fyllosilikaten  neg ladingen door isomorfe vervanging: Si4+  Al3+  Ca2+
 kleilamellen gebonden door kationen + water  klei is cohesief!
- Vb zand = kwartskorrel  geen elektrostatisch ladingen & bindingen  zand is NIET
cohesief
- Schijnbare cohesie door capillaire krachten poriënwater  zwakke cohesive strength
(<400 kN/m²): c ~ 1/korrelgrootte

Wrijving
Vaste gesteenten
- “barsten”: afzwakken v strength
- Diaklazen
o Door drukontlasting (vb plutonisch gesteente: graniet)
o Krimpscheuren door afkoelen basalt magma
- Breuken: door tektonische druk-, rek- / schuifspanningen
- Gelaagdheid: door afzetting v verschillende sedimenttypes
- Druksplijting: door metamorfose (vb leisteen)

Los bodemmateriaal en sediment
- Wrijving bepaald door
o # contactpunten tussen korrels: bepaald door grootte, vorm, stapeling v korrels
o Gewicht v materiaal: bepaald door porositeit / dichtheid org materiaalgehalte &
poriënwatergehalte

Effect van water
- Coulomb vergelijking: τf = c + (σn - u) tanφ [N/m²]
o u = poriënwatergehalte [N/m²]

Meten van shear strength
- Shear box test
o Bij verschillende σn bepalen bij welke τf materiaal breekt, schuif
o Bepaalde τf in grafiek uitzetten tov opgelegde normaal stress σn  rechte curve
met als helling interne wrijvingshoek

, Massabewegingen
Catastrofale voorbeelden
- Rechtstreekse vernieling v huizen, wegen … + dodelijke slachtoffers
- Onrechtstreekse vernieling & dodelijke slachtoffers door vloedgolf


Wat doet massa’s bewegen?
Algemeen
- Factor of Safety (F) = maat voor stabiliteit ve helling

-




Weerstendbiedende krachten τ f c+(σ n−u)tanϕ c +(g cosβ−u)tanϕ
F= = = =
Drijvende krachten τ τ g sinβ
o g = stress door zwaartekracht [N/m²]
o σn = normal stress door zwaartekracht [N/m²]
o τ = shear stress door zwaartekracht [N/m²]
o τf = shear strength v aardmateriaal [N/m²]
o c = cohesie v aardmateriaal [N/m²]
o u = poriënwaterdruk in aardmateriaal [N/m²]
o φ = interne wrijvingshoek aardmateriaal [°]
o β = hellingshoek [°]
- F > 1: helling stabiel, GEEN massabeweging
- F < 1: helling onstabiel, WEL massabeweging

Hellingshoek
- τ~β F~F ~ 1/β  hoe steiler, hoe onstabieler
- τf ~ 1/β
- Toename  massabeweging tot helling terug stabiel is: vb wegconstructie,
rivieroevererosie …

Aardmateriaal
- c~F
o Gesteenten: c groot  steile hellingen mogelijk
o Losse bodem, sediment: c klein  zwakkere hellingen