Aardrijkskunde vakinhoud
De actieve aarde
0. Inleiding
Deep time = onmetelijke aardse geschiedenis waarin de mens nauwelijks rol speelt.
Global change = aarde een zelfregulerend systeem in steeds veranderende kosmische omgeving.
Beide inzichten basis geologie als moderne wetenschapsdiscipline.
→ leer van de aarde, aardkunde. De wetenschap die tracht te achterhalen hoe de planeet als een
complex zelfregulerend systeem werkt en hoe tot stand gekomen en evolueert.
→ verzamelwetenschap waaruit mineralogie, petrologie (gesteenten), paleontologie (fossielen),
geofysica en historische geologie is gekomen. De rest bij de algemene geologie; vooral fysisch-
geologische processen verklaren.
Zoals geografie een toegepaste wet en vanuit waarnemingen: aardbevingen,
vulkaanuitbarstingen, modderstromen, …. Beïnvloeden leefwijze.
1. De structuur van de aarde
1.1 Onderzoeksmethoden
1.1.1 Rechtstreekse informatie
Waarnemen van materialen aan het aardopp. Beperkt aardkorst en asthenosfeer.
In 18de en 19de E dacht men dat de aarde een spons bestaande uit gesteente was, met poriën gevuld
met lucht en water.
Nu info door boringen. Mohole-project: grootte rol in naoorlogse promotiecampagne ten voordele
van wet onderzoek in de USA, werd als nuttig beschouwd voor veiligheid welvaart.
Hole till moho → gat tot ondergrens aardkorst.
Dichtbij Guadelupe (Eiland Mexico) ‘50-60 werd eerst boring 197m in waterdiepte
van 3km. Was veel te duur dus gestopt.
Zweden ’80 boren naar abiogeen aardgas (afkomstig meteorietinslag). Tot 6 km diep.
Meteorieten bevatten silicaten en komt overeen aarde.
Russen zochten op schiereiland Kola naar nikkel. 12 km → diepste boorgat ooit.
1.1.2 Geofysische terreintechnieken
Remote sensing – technieken
o Luchtfoto’s: geologische aanwijzingen bevatten. Grenzen tssn gesteentepaketten, lijnen die
breuken verraden, vulkanische activiteit en cirkelvormige patronen.
o IR-foto’s: geeft kleur water (warmte) en vegetatie, zo geo info.
Schalie, leisteen en kalksteen → koude kenmerken
Basalt, zandsteen en graniet → warme kenmerken
Vulkanen → eruptiekanalen en lavastromen
Elektrische en magnetisch opsporing
Mineralen en ertsen zoeken met magnetometers, vanop grond en vliegtuig. Geofysische
draadmeting meet weerstandverschil bij opsporen CH4’s, ertsen (elek geleider) zoals pyriet, galeniet,
Radioactiviteitsmetingen
Radioactive isotopen in gesteenten stralen radioactive a, b en g- straling uit. Met gammameters
kunnen deze opgespoord worden. ZO kan men gesteenten lokaliseren. Of met neutron logging, vuurt
1
, zelf af die gemakkelijk door G doordringen en veroorzaken kernsplijting en komen gammastralingen
vrij. De detector meet beide effecten.
1.1.3 Seismologie
Aardbeving = plotse schoksgewijze beweging langs een breukvlak die grote hoeveelheid E
teweegbrengt. Plant zich voort met trillingen; sterkte hiervan geregistreerd met seismografen.
Meten van aardbevingen
2 schalen ontwikkeld om grootte aardbeving systematisch weer te geven. Zo makkelijker vglken.
1. Mercallischaal
→ intensiteit en effecten of gevolgen voor plaats op aarde voor. Subj waarnemening van
schade en gevoelswaarde schok.
2. Richterschaal
→ amplitute schokgolven, dus maat voor E die vrijkomt. Extreme bevingen van 2-10.
Logaritmische schaal: 1 cijfer hoger is 31X meer E vrij.
Richtersterkte Effecten E die vrijkomt Frequentie
< 2,0 Microbeving, niet voelbaar. 8 000 dag
2,0 – 2,9 Niet voelbaar, maar wel te meten. 1 000 dag
3,0 – 3,9 Vaak voelbaar, maar veroorzaakt slechts zelden schade. 49 000 jaar
4,0 – 4,9 Voorwerpen in huis schudden, rammelende geluiden, grote schade is 6 200 jaar
onwaarschijnlijk.
5,0 – 5,9 Kan in kleine gebieden flinke schade aanrichten bij slecht gebouwde 0,0316 X 1014 800 jaar
huizen – lichte schade aan stevige gebouwen.
6,0 – 6,9 Schade aan gebouwen in een gebied tot 150 km doorsnede. 1 X 1014 120 jaar
7,0 – 7,9 Grote schade in grotere gebieden. 31?6228 X 1014 18 jaar
8,0 - 8,9 Uitgebreide verwoesting in gebieden tot honderden kilometer groot. 1000 X 1014 1 jaar
9,0 en > 1 per 20 jaar
Trilling gemeten door seismograaf of seismometer. Meten van de grondbeweging van
aarde in 2 of soms 3 richtingen. Frame op grond, met zwaargewicht met een pen die
een lijn op een draaiende trommel tekent. Bij aardbeving grond en frame bewegen
en pen door traagheid stil hangen, maar trommel beweegt dus pen uitwijkingen
registreren.
Zo seismogram (tijd en amplitude/uitwijking) gevormd met opeenvolging van
golven.
Seismische golven
Diepte of lichaamsgolven (body waves), gaat door materiaal en oppgolven (surface waves) gemeten.
Dieptegolven
→ P-golven of longitudinale golven
= deze trillen in voorplantingsrichting van de golf, beweging is horizontaal met afwisselend
verdichtingen en verdunningen. Door v, vl en g en bewegen het snelst tussen 6-14 km/s.
→ S-golven of transversale golven
= deze trillen loodrecht op de voorplantingsrichting van de golf. Door v en bewegen trager:
tussen 4-7 km/s. Als de golven aan opp komen, kunnen ze teruggekaatst worden. Zo
ontstaan gereflecteerde golven PP, SS; ze kunnen nog een reflecteren dan PPP en
SSS-golven. (vb: olie met zoeken)
P = primair (duwt E vooruit)
S = secundair 2
echo = trillingen komen even terug
, Oppgolven
= bewegen langs een scheidingsopp, langs aardopp of net eronder.
→ R-golven of Rayleigh-golven
= bewegen als water waarbij individuele deeltjes in ellipsvormige baan ter plaatse bewegen.
→L-golven of Love-golven
= bewegen inidviduele deeltjes heen en weer in horizontale bewing loodrecht op beweging
golf. Veroorzaken grote schade gebouwen.
Informatie uit de voorplantingssnelheid van seismische golven
Snelheid P en S-golven bewegen afh van dichtheid en elasticiteit van materiaal. Dichtheid is bij
homogeen materiaal functie van de druk. Bij scherpe grenzen golven gebroken (lichstraal). Vl laten L-
golven door, maar niet de S-golven. Asthenossfeer zorgt voor vershuiving.
Worden de golven gevolgd wat opvallende
vaststellingen levert.
- Snelheid golven neemt toe met diepte, dus
druk- dichtheid neemt toe met diepte.
- Snelheid wisselt op welbepaalde dieptes, dus
aarde uit lagen of schillen met verschillende
dichtheid en samenstelling.
- Golven op dezelfde dieptes gebroken wat
wijst op scherpe grens of discontinuiteitsvlak.
- Op diepte van 3.000 km worden S-golven
tegengehouden en ten dele omgezet in P-
golven. Vanaf 3.000 km komt een vloeibare
Transistion zone = plastisch schil voor.
Toont specifieke snelheidswisselingen in de mantel.
-Tussen 100 en 250 km diepte opvallende vertraging van snelheid, zone low-velocity-zone
(buitenmantel) genoemd.
- Schoksgewijze sprongen in snelheidscurve vast te stellen doorheen mantel. Zo bakent laatste schok
de D’’- zone af.
1.2 De inwendige bouw van de aarde
4 schillen gescheiden door discontinuïteitvlakken of grensvlakken. Opbouw gevolg van chemische
differentiatieproces bij ontstaan van planeet waarbij zware elementen naar kern wegzakken en
lichtere naar periferie migreren.
Kern Binnenkern V 6371 - 5155 1220 dik 6500°C Druk 3,5 mio X 10-13 g/cm3
2885- Lehmann-d atmosf P.
6371
Buitenkern Vl 5155 - 2885 2250 dik
1/3 Gutenberg-d of D-zone 100 dik 3500-5000°C
Ni (20%) en Fe met kleine hoeveelheid 2, Si, O en K: NiFe-kern.
Oorspronkelijke vl kern is afgekoeld tot kristallijne toestand vandaag. Verschillende samenstelling
speelt rol: meer S in buitenkern en zo lagere smeltT van Fe-S-verbindingen.
Ook druk buitenkern lager, zo kan vl bestaan. L-d is overganszone verandert van vl naar v.
3
, Mantel Binnenmantel V 2885 - 700 2230 1°C/km toenemen 5,9 g/cm3
50-2900 of mesosfeer dik
Astehenosfeer Pl 700 - 150/70 130 dik (geothermische gradiënt)
80%
Buitenmantel V 540 dik 3,9 g/cm3
Moho-d
Toenemen snelheid P en S-golven, kunnen toch discontuïteiten afgebakend worden in de mantel.
Tussen 100-150 km diepte is het Pl en vloeit het gelijdelijk, 15cm/jaar. Schil bestaat uit ultramafisch
gesteente, peridotiet: donker en zwaar gesteente.
Buitenmantel
- astehenosfeer
= magma’s genereerd en platentektoniek gestuurd. Tussen 100-250 km diepte en
gekenmerkt door opvallende vertraging van seismische golven, dus low velocity zone.
Gesteenten onder grote druk, dus dicht bij smeltpunt en zo zijn ze plastisch vervormbaar.
- lithosfeer
= buitenmantel + moho + oceanische + continentale korst.
= bestaat uit v gesteente en lijkt op aardkorst. Gekenmerkt door plotste, sterke versnelling
van seismische golven, het seismisch deksel. Lithosfeer drijft op asthenosfeer en heeft een
wisselende dikte. 70 km onder oceanen en 150 km onder continenten
→ grens vastgelegd door isotherm 1 280°C.
- D-zone
= wijziging snelheid seismische golven en wijst op gewijzigde mineralogische samenstelling.
Laag zorgt voor evacuatie warmte van kern en is brongebied van mantelpluimen. Ook
Gutenbergzone genoemd.
Aardkorst Oceanische korst V 5-10 dik 1°C/ km max
Ook bij oude gesteenten 3 g/cm3
Bazaltische samenstelling
Si en Mg (geothermische gradiënt)
Conrad - d
Continentale korst V 20-90 25°C/Km grote regionale max
dik verschillen 2,6 g/cm3
Granietische
samenstelling
Si en Al
Lichte materialen zoals Si en O met sterke verticale en horizontale variatie.
Huidige korst is afkoelingskort waarbij door differentiatieproces in buitenlaag van mantel gesteenten
sterk gewijzigd werden in de continentale korst. Continenten samengesteld rond cratonen, sterk
afgekoelde rigide continentale kern die geen tektonisch vervorming heeft gekend voor een lange tijd.
Waar cratonen zijn, is de korst dikker dan normaal, vaak lithosferische wortels diep in de mantel. Zij
vormen de kernen van de continenten en bevatten oudste gesteenten. Errond liggen mobiele zones,
die worden geactiveerd bij opeenvolgende gebergtevormingen.
Continentale korst zwakker dan oceanische en dus makkelijker te vervormen.
Mantel bestaat uit willekeurig voorkomende bellen waarin vloeibaar materiaal
voorkomt. Hieruit kunnen magma’s ontstaan.
4
De actieve aarde
0. Inleiding
Deep time = onmetelijke aardse geschiedenis waarin de mens nauwelijks rol speelt.
Global change = aarde een zelfregulerend systeem in steeds veranderende kosmische omgeving.
Beide inzichten basis geologie als moderne wetenschapsdiscipline.
→ leer van de aarde, aardkunde. De wetenschap die tracht te achterhalen hoe de planeet als een
complex zelfregulerend systeem werkt en hoe tot stand gekomen en evolueert.
→ verzamelwetenschap waaruit mineralogie, petrologie (gesteenten), paleontologie (fossielen),
geofysica en historische geologie is gekomen. De rest bij de algemene geologie; vooral fysisch-
geologische processen verklaren.
Zoals geografie een toegepaste wet en vanuit waarnemingen: aardbevingen,
vulkaanuitbarstingen, modderstromen, …. Beïnvloeden leefwijze.
1. De structuur van de aarde
1.1 Onderzoeksmethoden
1.1.1 Rechtstreekse informatie
Waarnemen van materialen aan het aardopp. Beperkt aardkorst en asthenosfeer.
In 18de en 19de E dacht men dat de aarde een spons bestaande uit gesteente was, met poriën gevuld
met lucht en water.
Nu info door boringen. Mohole-project: grootte rol in naoorlogse promotiecampagne ten voordele
van wet onderzoek in de USA, werd als nuttig beschouwd voor veiligheid welvaart.
Hole till moho → gat tot ondergrens aardkorst.
Dichtbij Guadelupe (Eiland Mexico) ‘50-60 werd eerst boring 197m in waterdiepte
van 3km. Was veel te duur dus gestopt.
Zweden ’80 boren naar abiogeen aardgas (afkomstig meteorietinslag). Tot 6 km diep.
Meteorieten bevatten silicaten en komt overeen aarde.
Russen zochten op schiereiland Kola naar nikkel. 12 km → diepste boorgat ooit.
1.1.2 Geofysische terreintechnieken
Remote sensing – technieken
o Luchtfoto’s: geologische aanwijzingen bevatten. Grenzen tssn gesteentepaketten, lijnen die
breuken verraden, vulkanische activiteit en cirkelvormige patronen.
o IR-foto’s: geeft kleur water (warmte) en vegetatie, zo geo info.
Schalie, leisteen en kalksteen → koude kenmerken
Basalt, zandsteen en graniet → warme kenmerken
Vulkanen → eruptiekanalen en lavastromen
Elektrische en magnetisch opsporing
Mineralen en ertsen zoeken met magnetometers, vanop grond en vliegtuig. Geofysische
draadmeting meet weerstandverschil bij opsporen CH4’s, ertsen (elek geleider) zoals pyriet, galeniet,
Radioactiviteitsmetingen
Radioactive isotopen in gesteenten stralen radioactive a, b en g- straling uit. Met gammameters
kunnen deze opgespoord worden. ZO kan men gesteenten lokaliseren. Of met neutron logging, vuurt
1
, zelf af die gemakkelijk door G doordringen en veroorzaken kernsplijting en komen gammastralingen
vrij. De detector meet beide effecten.
1.1.3 Seismologie
Aardbeving = plotse schoksgewijze beweging langs een breukvlak die grote hoeveelheid E
teweegbrengt. Plant zich voort met trillingen; sterkte hiervan geregistreerd met seismografen.
Meten van aardbevingen
2 schalen ontwikkeld om grootte aardbeving systematisch weer te geven. Zo makkelijker vglken.
1. Mercallischaal
→ intensiteit en effecten of gevolgen voor plaats op aarde voor. Subj waarnemening van
schade en gevoelswaarde schok.
2. Richterschaal
→ amplitute schokgolven, dus maat voor E die vrijkomt. Extreme bevingen van 2-10.
Logaritmische schaal: 1 cijfer hoger is 31X meer E vrij.
Richtersterkte Effecten E die vrijkomt Frequentie
< 2,0 Microbeving, niet voelbaar. 8 000 dag
2,0 – 2,9 Niet voelbaar, maar wel te meten. 1 000 dag
3,0 – 3,9 Vaak voelbaar, maar veroorzaakt slechts zelden schade. 49 000 jaar
4,0 – 4,9 Voorwerpen in huis schudden, rammelende geluiden, grote schade is 6 200 jaar
onwaarschijnlijk.
5,0 – 5,9 Kan in kleine gebieden flinke schade aanrichten bij slecht gebouwde 0,0316 X 1014 800 jaar
huizen – lichte schade aan stevige gebouwen.
6,0 – 6,9 Schade aan gebouwen in een gebied tot 150 km doorsnede. 1 X 1014 120 jaar
7,0 – 7,9 Grote schade in grotere gebieden. 31?6228 X 1014 18 jaar
8,0 - 8,9 Uitgebreide verwoesting in gebieden tot honderden kilometer groot. 1000 X 1014 1 jaar
9,0 en > 1 per 20 jaar
Trilling gemeten door seismograaf of seismometer. Meten van de grondbeweging van
aarde in 2 of soms 3 richtingen. Frame op grond, met zwaargewicht met een pen die
een lijn op een draaiende trommel tekent. Bij aardbeving grond en frame bewegen
en pen door traagheid stil hangen, maar trommel beweegt dus pen uitwijkingen
registreren.
Zo seismogram (tijd en amplitude/uitwijking) gevormd met opeenvolging van
golven.
Seismische golven
Diepte of lichaamsgolven (body waves), gaat door materiaal en oppgolven (surface waves) gemeten.
Dieptegolven
→ P-golven of longitudinale golven
= deze trillen in voorplantingsrichting van de golf, beweging is horizontaal met afwisselend
verdichtingen en verdunningen. Door v, vl en g en bewegen het snelst tussen 6-14 km/s.
→ S-golven of transversale golven
= deze trillen loodrecht op de voorplantingsrichting van de golf. Door v en bewegen trager:
tussen 4-7 km/s. Als de golven aan opp komen, kunnen ze teruggekaatst worden. Zo
ontstaan gereflecteerde golven PP, SS; ze kunnen nog een reflecteren dan PPP en
SSS-golven. (vb: olie met zoeken)
P = primair (duwt E vooruit)
S = secundair 2
echo = trillingen komen even terug
, Oppgolven
= bewegen langs een scheidingsopp, langs aardopp of net eronder.
→ R-golven of Rayleigh-golven
= bewegen als water waarbij individuele deeltjes in ellipsvormige baan ter plaatse bewegen.
→L-golven of Love-golven
= bewegen inidviduele deeltjes heen en weer in horizontale bewing loodrecht op beweging
golf. Veroorzaken grote schade gebouwen.
Informatie uit de voorplantingssnelheid van seismische golven
Snelheid P en S-golven bewegen afh van dichtheid en elasticiteit van materiaal. Dichtheid is bij
homogeen materiaal functie van de druk. Bij scherpe grenzen golven gebroken (lichstraal). Vl laten L-
golven door, maar niet de S-golven. Asthenossfeer zorgt voor vershuiving.
Worden de golven gevolgd wat opvallende
vaststellingen levert.
- Snelheid golven neemt toe met diepte, dus
druk- dichtheid neemt toe met diepte.
- Snelheid wisselt op welbepaalde dieptes, dus
aarde uit lagen of schillen met verschillende
dichtheid en samenstelling.
- Golven op dezelfde dieptes gebroken wat
wijst op scherpe grens of discontinuiteitsvlak.
- Op diepte van 3.000 km worden S-golven
tegengehouden en ten dele omgezet in P-
golven. Vanaf 3.000 km komt een vloeibare
Transistion zone = plastisch schil voor.
Toont specifieke snelheidswisselingen in de mantel.
-Tussen 100 en 250 km diepte opvallende vertraging van snelheid, zone low-velocity-zone
(buitenmantel) genoemd.
- Schoksgewijze sprongen in snelheidscurve vast te stellen doorheen mantel. Zo bakent laatste schok
de D’’- zone af.
1.2 De inwendige bouw van de aarde
4 schillen gescheiden door discontinuïteitvlakken of grensvlakken. Opbouw gevolg van chemische
differentiatieproces bij ontstaan van planeet waarbij zware elementen naar kern wegzakken en
lichtere naar periferie migreren.
Kern Binnenkern V 6371 - 5155 1220 dik 6500°C Druk 3,5 mio X 10-13 g/cm3
2885- Lehmann-d atmosf P.
6371
Buitenkern Vl 5155 - 2885 2250 dik
1/3 Gutenberg-d of D-zone 100 dik 3500-5000°C
Ni (20%) en Fe met kleine hoeveelheid 2, Si, O en K: NiFe-kern.
Oorspronkelijke vl kern is afgekoeld tot kristallijne toestand vandaag. Verschillende samenstelling
speelt rol: meer S in buitenkern en zo lagere smeltT van Fe-S-verbindingen.
Ook druk buitenkern lager, zo kan vl bestaan. L-d is overganszone verandert van vl naar v.
3
, Mantel Binnenmantel V 2885 - 700 2230 1°C/km toenemen 5,9 g/cm3
50-2900 of mesosfeer dik
Astehenosfeer Pl 700 - 150/70 130 dik (geothermische gradiënt)
80%
Buitenmantel V 540 dik 3,9 g/cm3
Moho-d
Toenemen snelheid P en S-golven, kunnen toch discontuïteiten afgebakend worden in de mantel.
Tussen 100-150 km diepte is het Pl en vloeit het gelijdelijk, 15cm/jaar. Schil bestaat uit ultramafisch
gesteente, peridotiet: donker en zwaar gesteente.
Buitenmantel
- astehenosfeer
= magma’s genereerd en platentektoniek gestuurd. Tussen 100-250 km diepte en
gekenmerkt door opvallende vertraging van seismische golven, dus low velocity zone.
Gesteenten onder grote druk, dus dicht bij smeltpunt en zo zijn ze plastisch vervormbaar.
- lithosfeer
= buitenmantel + moho + oceanische + continentale korst.
= bestaat uit v gesteente en lijkt op aardkorst. Gekenmerkt door plotste, sterke versnelling
van seismische golven, het seismisch deksel. Lithosfeer drijft op asthenosfeer en heeft een
wisselende dikte. 70 km onder oceanen en 150 km onder continenten
→ grens vastgelegd door isotherm 1 280°C.
- D-zone
= wijziging snelheid seismische golven en wijst op gewijzigde mineralogische samenstelling.
Laag zorgt voor evacuatie warmte van kern en is brongebied van mantelpluimen. Ook
Gutenbergzone genoemd.
Aardkorst Oceanische korst V 5-10 dik 1°C/ km max
Ook bij oude gesteenten 3 g/cm3
Bazaltische samenstelling
Si en Mg (geothermische gradiënt)
Conrad - d
Continentale korst V 20-90 25°C/Km grote regionale max
dik verschillen 2,6 g/cm3
Granietische
samenstelling
Si en Al
Lichte materialen zoals Si en O met sterke verticale en horizontale variatie.
Huidige korst is afkoelingskort waarbij door differentiatieproces in buitenlaag van mantel gesteenten
sterk gewijzigd werden in de continentale korst. Continenten samengesteld rond cratonen, sterk
afgekoelde rigide continentale kern die geen tektonisch vervorming heeft gekend voor een lange tijd.
Waar cratonen zijn, is de korst dikker dan normaal, vaak lithosferische wortels diep in de mantel. Zij
vormen de kernen van de continenten en bevatten oudste gesteenten. Errond liggen mobiele zones,
die worden geactiveerd bij opeenvolgende gebergtevormingen.
Continentale korst zwakker dan oceanische en dus makkelijker te vervormen.
Mantel bestaat uit willekeurig voorkomende bellen waarin vloeibaar materiaal
voorkomt. Hieruit kunnen magma’s ontstaan.
4
