Omgevingswetenschappen
DEEL 1: Philippe De Smedt
Genese van de Critical Zone (les 1-2)
Les 1: inleiding en Pleistocene omgevingsvorm
Kritische zone (CZ) = de heterogene, ondiepe omgeving waarin complexe interacties tussen gesteenten, bodem, water, lucht en levende
organismen de natuurlijke habitat reguleren en de beschikbaarheid van leven ondersteunende bronnen bepalen
= doorsnede van de aarde: van bodem aquifeer (bodemwater) → tot bladerdek
We leven in kritische zone, het zorgt voor al onze voeding, zuurstof, het leven, ….
Fysische en chemische samenstelling spelen grote invloed op samenwerking hydrologische
cyclus en de gehele kritische zone, dus ook op de vegetatie
1. Reconstructie van processen in de kritische zone:
Als we CZ willen onderzoeken moeten
we omgeving reconstrueren en zien
Welke processen erop ingespeeld hebben
= inzicht in vroege omgevingsdynamieken
Belangrijk dat alle componenten van de kritische zone
in rekening gebracht worden want ze beïnvloeden elkaar ook
Omgevingsreconstructie via proxys
Proxy = type (fysisch) materiaal → vorming materiaal geeft een indicatie van de omgeving waarin het gevormd is
= laat spoor na van hoe omgeving er heeft uitgezien
Chronologische proxys
= absolute dateringsmethodes
▪ Radiometrisch
o Obv verval van onstabiele isotopen met specifieke vervaltijd
o Radiokoolstofdatering = 14C-datering → organisme dood: onstabiel 14C neemt om via halfwaardetijd → leeftijd bepalen
Maar 50k jaar terug
Probleem: vele fossiele brandstoffen (C14 is al weg eruit) verbranden → komt in atmosfeer → [C14] lager
op moment dat organisme sterft → wordt ouder geschat omdat [ ] zogezegd al ferm gezakt is
= Suess-effect
Kalibratiecruves nodig want [C14] niet constant over tijd dus kan datering niet koppelen aan een kalenderjaar
• BP = before present = 1950 als heden zien , dus 9950 cal BP = 9950 jaar voor 1950 (8000 cal BC)
▪ Incrementeel
o Obv natuurlijke groeiritmes, cycli, groeisnelheden
Dendrochronologie
Warventellin
▪ Age-equivaInent
o Paleomagnetisme
o Richting van magnetische noorden in gesteenten vastgelegd
,Ecologische proxys
= fysische bewijzen het vroegere ecosysteem in elkaar zat
▪ Palynologie
o Sedimentlagen met stuifmeelkorrels onderzoeken: verdeling type korrels + hoeveelheid
▪ Kan omgeving en vegetatie op die plaats in die tijd bepalen (tijd bv met C 14)
▪ Plantenresten
o Planten in veenpakketten of tufsteen bewaard → ouderdom veen of tufsteen bepalen = ouderdom vegetatie
▪ Terrestrische fauna
o Zeer afhankelijk van T-schommelingen
o Kennen optimale leefomstandigheden van die fauna → in die tijd daar geleefd? → was optimale omstandigheden
o Zelfde geldt voor onderwaterfauna
▪ Houtskoolvariaties
o Kan zien aan verschillende types gevormd houtskool over de tijd hoe vegetatie gewijzigd is over 1000 jaar tijd
o Aangetoond uit houtskoolvariaties dat vegetatie stilaan aan het verdrogen is
▪ IJskernen → globale T-fluxen
Geologische proxys
▪ Geomorfologie = studie van landvormen bv terassen (gevormd door rivieren waarbij materiaal afgezet of geërodeerd wordt)
o Morene = ongeconsolideerd steenpuin afgezet door gletjser = sediment pak doot gletsjer voortgeduwd en verder in het
landschap afgezet → krijgt vorming groter daling, uitgeschuurd
het heeft een complexe mineralogie = duid op dat het lange weg heeft afgelegd (door geltsjer)
o Schotse Highlands = duidelijk glaciale landvorm → uitgeschuurd door gletsjers, ziet morenes afgezet in land
▪ Sedimentologie/bodemkunde
o Korrelgrootte zegt iets over stroomsnelheid rivier
o Meerafzettingen
▪ Donkere kleur = meer organisch materiaal
▪ Lichtere kleur = meer minerale fractie, minder organisch → koude periode!
▪ Stabiele isotopen
o Belangrijk voor quaternair, verhouding van stabiele isotopen als omgevingsproxy
o Obv 18O/16O bepalen hoe de globale T eruit zag, warme en koude periodes bepalen welk isotoop meer voorkomt
o Simple om te onthouden: 18O = meest gewicht = meest E (warmte) nodig om te kunnen verdampen
▪ Koud → meest lichte 16O gaat verdampen → aanrijking in ijskernen 18O/16O laag, hoog op diepzeesediment
▪ Koud = glaciaal warm = interglaciaal
o IJskernen
o Zeebodem
Mens-omgevingsinteracties = menselijke activiteit invloed op sedimenten, bodems en geomorfologie
▪ Proxys van menselijke activiteit (bv Maya’s) verstoord door hedendaagse menselijke activiteit, kunnen wel beeld schetsen
Pleistocene omgevingsevoluties
Quaternair = pleistoceen + holoceen (heden)
Opdeling obv klimaatsverandering want veel klimaatoscillaties, afgeleid van zuurstofisotopen onderverdeling andere periodes
Glaciaal-interglaciaal cyclus
Obv zuurstof-isotopen ratios bepalen
▪ Glaciaal koude periode hoge 18O/16O ratio in diepzeesediment ijskern
▪ Interglaciaal warmte periode lage 18O/16O ratio in diepzeesediment ijskern
,MIS = Marine oxygen Isotope Stage → ipv naar jaren te verwijzen, verwijzen we naar de isotoopstatus in die tijd
Interglaciaal| tussenijstijd| aanhoudende warmte| T max hoger of even hoog als tijdens Holoceen, Holoceen (nu) is ook interglaciaal
Laatste interglaciaal MIS 5 e = 130k – 115k geleden MIS 5 gekenmerkt door lage ratio in diepzeesedimenten
Glaciaal| ijstijd| aanhoudende koude fase| sterke (globale) landijs uitbreiding → enorme omgevingsvariaties → CZ functioneert anders
Laatste interglaciaal MIS 2-5 e = 115k – 11,7k geleden
Volgende zijn mini uitwijkingen binnen een glaciaal: ze zijn beperkt in amplitude en tijd → minder invloed op omgeving
Interstadiaal| korte warme fase van 10k| Tmax algemeen lager dan tijdens Holoceen
Laatste interstadiaal tijdens MIS 2 = 14,7k – 12,9k geleden= Bolling/Allerod interstadiaal (N Atlantisch gebied/Europa)
Stadiaal| korte koude fase van 1k| lokale uitbreiding landsijs
Laatste stadiaal tijdens MIS 2 = 12,9k – 11,7k geleden = Jonge Dryas (N Atlantisch gebied/Europa)
Cycli en oorzaken van glacialen
Conditionele factoren → condities die voldaan moeten zijn zodat ijstijd kan ontstaan = canvas voor G-I cyclus
Sturende factoren → luiden begin/eind in, grote impact op cycliciteit en frequentie van cyclus
Terugkoppelingsmechanismen → positief (versterken) of negatief
Conditionele factoren Inzet ijstijd → landijs nodig maar hoe bekomen?
Platentektoniek
Landmassa positie nabij polen → stimulatie landijs ontwikkeling
o Positie landmassa beïnvloed sterk oceaancirculatie
o Zorgt voor warme of koude stroom naar polen (invloed op landijs)
o Basiscondities voor stroom moeten voldaan zijn (samenspel T en saliniteit)
voor cyclus, kunnen verstoord worden → sterke klimaatverandering (nu ook)
Landijsverspreiding versterkt door lage [CO2] want broeikasgas → warmte
o Dus niet veel vulkanisme dan (lage [ ] = natuurlijke CO 2
o Of CO2 door menselijke activiteit
Sturende factoren Zonnestraling is sterk sturende factor → variatie in verdeling in tijd door 3 aardbaanparameters
= Milakovitch-variabelen
I. Excentriciteit
Hoe ellipsvormig is baan rond zon – periode van 100.000 jaar
Bepaald sterk flux van glaciaal – intergalciaal
Beïnvloed seizoenen → verschil tussen seizoenen extremen bij meer ellips
Nu ongeveer cirkel
II. Obliquiteit
= Tilt/helling van aardas → staat hierdoor minder of verder van de zon – periode 41.000 jaar
Sterke invloed op poolregios
III. Precessie
= Tol – periode 21.000 jaar
Sterke invloed op evenaar regio’s
Deze drie vormen de ruggengraat voor klimaat variaties doorheen quaternair
, Tilt grotere invloed dan tol aangezien landijs op polen ontstaat → groter mechanisme voor cyclus
Terugkoppelings- Zorgen voor boost voor inzet van glaciaal/interglaciaal tijdens de overgang
mechanismen IJs-albedo feedback
▪ Opwarming → landijs smelt → albedo verlaagt → minder reflectie → opwarming → smelt
= positief terugkoppelingsmechanisme
▪ Afkoeling → meer landijs → meer reflectie → kouder → meer ijs → spiegel daalt
= positief terugkoppelingseffect
Stilvallen circulatie
▪ Evenaar warmt op polen koelen af (want evenaar verdeeld nrml warm water)
▪ Kouder → ijsvorming
▪ Warmer worden op polen → ijs smelt → zoetwater → saliniteit daalt en stroom valt stil
→ wordt weer kouder
Periode van glaciaal – interglaciaal
Laatste 800.000 jaar (nu) 100.000 jaar
Ervoor 2.6 Ma – 800k 41.000 jaar
Komt overeen met periode van excentriciteit en obliquiteit,
dus nu (nu – 81k terug) heeft excentriciteit grote invloed,
ervoor obliquiteit
Impact op de omgeving door een glaciaal -interglaciaal cyclus
Tijdens glaciaal → vorming ijskappen
▪ Barre, nutriëntarme, (dode) vegetatie
▪ Enorme afkoeling lucht boven ijskappen
▪ Verspreidt zich naar omliggende gebieden (periglaciale gebieden )
▪ Sterke, droge, koude wind → afkoeling in gebieden errond + enorme droogte = periglaciale condities
▪ Cryoturbatie = golvend patroon van de bodem aan de rand van ijskappen
Door ijskoude lucht bevriest bodem en vervormt ie door uitzetting
NIET door de ijskappen!!!
▪ Permafrost = 2 jaar minimum permane nt bevroren ondergrond
Invloed op bodem en vegetatievorm (omgevingsinvloed)
Bovenaan klein ontdooid gebied met actieve zone → mini beetje vegetatie
▪ Glacio-isostatie = massa onder ijskap wordt ingedrukt → oprijzing aan randen
→ krijgt ontstaan van forebulges, na smelten ijskap komt grond weer omhoog
en dalen de forebulges weer, dit proces = glacio-isostatie
Interglaciaal
▪ Sterke verschillende organismen die elkaar opvolgen, sterk levendig
▪ IJskappen krimpen
Op Noordpool kunnen organismen weer naar daar migreren
Op Zuidpool beperkt door oceaanstroming en koudefronten, door afsmelten en verdiwjnen ijskappen en periglaciale
gebieden treedt ecologische successie op = merkbare verandering in soortensamenstelling, nieuw ecosysteem ontstaat
→ leven moet opnieuw starten, kan niet naar daar migreren
▪ Ontdooiing permafrost → feedbackmechanismen
Meer CO2 en gassen vrij → broeikasgassen → opwarming = positief terugkoppelingseffect
▪ Ontdooiing permafrost versnelt als het onder water komt te liggen!
Interglaciaal = opwarming → ijskappen smelten → gebieden onderwater, ontdooiing permafrost daar sneller
Aangezien water hogere warmtecapaciteit heeft → kan permafrost owpamren
+ door hogere saliniteit → lager vriespunt
Glaciaal – interglaciaal cyclus| Glaciaal = cryo- → proto- → meso- → Interglaciaal → olig- → telo- → cryo- = glaciaal
,Laat glaciaal maximum (LGM) en het eind van de laatste ijstijd
LGM = moment tijdens laatste ijstijd (Weichselien) waarop meest ijs was (26,5k –19,5k geleden = voor Jonge Dryas en Bolling nog)
= laagste T tijdens laatste ijstijd
-120m zeeniveau ivm vandaag → grotere kustlijnen
Vergelijking vegetatie toen en holoceen (nu)
▪ Toename in bossen (warmer)
▪ Afname in woestijnen en toendra
I. Periglaciale gebieden verdwijnen → koud en droog
= toendra
II. Kreeg verwoestijning tijdens LGM door droogte
Heeft dus enorme impact op vegetatieverdeling gehad
Les: klimaatverandering grote impact op verspreiding planten/dieren
Reden LGM: insolatie op Noordelijk halfrond nam sterk of door obliquiteit en precessie aardas → versterkt afkoeling (want
bevonden al in glaciaal)
Gevolg: uitbreiding woestijnen, uitgebereide toendrazones en verlaging boomgrens in tropische zones
geërodeerd materiaal door ijskappen als loess afgezet windafwaarts in periglaciale gebieden
Eind van laatste ijstijd (deglaciatie)
Krijgt Laat-glaciale klimaatoscilaties door graduele opwarming (door Milankovitch-cycli)
Van stadialen – interstadialen met als laatste het Jonge Drias stadiaal voor we Holoceen ingaan
Reden Jonge Dryas: smeltwater zorgt voor daling saliniteit → thermohaliene circulatie verzawakt, valt stil → Noorden koelt af
Gevolg: weer galciale condities (1000 jaar) in Noorden, daling bosbestand, kustlijn groeit sterk want veel ijskappen
Eind: door positieve feedback van deglaciatie, stijging [CO 2] en stijging insolatie
Vergelijking stadiaal en interstadiaal in een glaciaal
IJsaccumulatiesnelheid
▪ Snelheid waarmee landijs accumuleert
▪ Groter in interstadiaal dan in stadiaal (niet in hoeveelheid)
▪ Komt omdat er tijdens interstadiaal (warmer) meer neerslag is, nattere vochtigere omgeving
Stofflux
▪ Groter tijdens stadiaal
▪ Enorm veel erosie → veel stof (glaciaal interglaciaal)
Bodemrijkdom
▪ Groter in interstadiaal want meer vegetatie → houdt stof vast, rijkere bodems
LGM → Allerod interstadiaal → Jonge Dryas stadiaal → Vroeg Preboreaal → Boreaal → Atlanticum
Datums bij kaarten niet te kennen zoals hierboven, zijn gebaseerd op datasets en gebruikte proxys
Rest van de data van vorige pagina’s + hieronder wel
,Les 2: Deglaciatie en Holocene omgevingsvorm
Vroeg-Holocene omgevingsvorm
Begin Holoceen: 11,7kj geleden
Hoeveelheid landsijs begint sterk af te nemen maar niet overal, eerst graduele overgang (Laurentide ijskap wacht nog 2 millenia)
Krijgt enorme verandering landschap door deglaciatie
Alle meren zijn ontstaan door glaciatie en gevuld door deglaciatie
Glaciale landvormen
Morenes
▪ IJskap druk → verwering → depressies
→ verwering en verplaatsing mineraal materiaal
→ vorming morenes = materiaal dat verweerd wordt
en accumuleert door voortbeweging ijskap
= nutriëntrijk en vol mineralen → bodemontwikkeling
Vb Laurentide ijskap dat materiaal van Canadese
schild afschraapt en Midwest VS afzet → voedselproductie, landbouw vandaag → US cornbelt
Meren (84% van de meren vandaag van glaciale oorsprong laatste ijstijd)
▪ Door glaciale erosie krijg je depressie dat met smeltwater kan vullen
▪ Dood ijs = brokken landijs die van hoofdgletsjer afbreken
→ vormt depressie en vult door bijkomend water = kettle = doodijsgat
veel in Canada door Laurentide ijskap
▪ Proglaciaal meer
Net voor ijskap dat ontstaat door depressie in landschap door kleien
en vult door ijsvingers (fractie dat van grote gletsjer achterblijft) die smelten
Als ijskap smelt kan dit meer zijn “dam” verliezen en krijg je enorme flashfloods
Rivieren en troebel water
▪ Als gevolg van terugtrekkende, afsmeltende ijskappen → smeltwater + geërodeerd materiaal
Gevolg Laurentide ijskap op Canadese Schild en Groenland
Heeft Canadese schild weggeschraapt en naar VS getransporteerd → gebied lager nu dan voor laatste ijstijd
Verweerd materiaal en depressies in preglaciale gebieden bevatten meer ijs → meer verwering → vorming great lakes
= enorme zoetwatermeren (ijswater) → enorme impact vandaag (20% zoetwatervoorraad wereldwijd, 84% voorziening VS)
Verweerd materiaal naar Mid-West in VS → enrom nutriënt en mineraalrijk → maïs en graanproductie = cornbelt
Deglaciatie en zeespiegelstijging
Eustatische zeespiegelbeweging (E) globale verandering in watervolume oceanen
Relatieve zeespiegelbeweging (R) verandering in landoppervlak tov zeespiegel op bepaald punt
Bodembeweging (B) verandering in landoppervlak door glacio-isostatische aanpassing + tektonische activiteit
Regio’s waar vroeger land zat komen naar boven want druk ijs weg → uplift
Regio’s errond = periglaciale gebieden gaan omlaag want niet ijs duwde rand naar boven = forebulge → subsidentie
zoals forebulg van Scandinavische ijskap die nu gaat dalen terwijl deel onder ijskap naar boven komt
,Ook forebulgen op de zeebodem worden gevormd
→ krijgt relatieve zeeniveau stijging
Deze forbulges dalen dan ook weer achter een tijd
Ocean syphoning = forebulge in oceaan dat inzakt, water pakt plaats in → relatief zeeniveau daalt
Extra smeltwater in oceaan → meer druk op bodem doet aardmantel wegzakken → stijging op continent
Ocean uplifting = kustgebieden van continenten worden omhoog geduwd (cfr. Creatie forebulge bij ijskap)
= relatief zeeniveau daalt
Veranderende ecosystemen
Bodems
▪ Jonge bodems: enkel minerale fractie
want glaciaal = dood klimaat → weinig organisch materiaal
▪ Initiatie bodemvorming door ontdooien permafrost + vrijkomen sedimenten
▪ Kolonisatie vegetatie + ecologische successie → stijging biomasse + org materiaal + vergroten bodemdiepte
▪ Oude bodems, meer donkerbruin = organisch materiaal
meer planten en dieren door deglaciatie
▪ Ook invloed op periglaciaal gebied → koude wind → permafrost → weinig organisch materiaal (geen plant, wortel, …)
Meren = lacustriene omgeving
▪ Krijgt ook enorme evolutie van leven in die meren tijdens deglaciatie maar niet direct:
I. Smeltwater input in depressies (meervorming) of in bestaand meer
II. Troebel water door minerale fracties uit verwering → slechte lichtinval → beperkte activiteit + smeltwater = zoet
o Negatief voor leven → minder mineralen, ionen, nutriënten (te zuiver water)
o = oligotroof
III. Bodem en vegetatieontwikkeling door deglaciatie → sedimenten vasthouden → ontroebel water → productie ↑
▪ Krijgt in meerbodem eerst klastisch (ijstijd afzettingen) – organisch materiaal (Holoceen)
Hologenische chronologie en klimaat-events
Het Holoceen (11,7k – heden) is geen klimatologisch statische periode
- Klimaatfluctuaties met grootschalige invloed
- Relatieve vochtigheidsgraad begin Holoceen (vroeg) 2de deel Holoceen (laat)
Holoceen gekenmerkt door 2 grote klimatologische events (naast de mens :))
Events te zien in proxies, op meerdere plekken ter wereld + aan gedrag van mens toen
8,2 ka BP event
▪ Koude event
▪ Smeltwater in N-Atl-oceaan via smeltwatermeren → afzwakking thermohaliene circulatie
→ Noorden koelt af (18O/16O daalt in ijskernen)
▪ Mens gaat van glaciaal naar periglaciaal gebied
4,2 ka BP event
▪ Opnieuw koude event
▪ Afkoeling en uitbreiding geltsjes op noordelijk halfrond → extreme droogte op middelste, lage breedtegraden
Je had globale en regionale klimaatoscillaties
zo heb je de ‘Litlle Ice Age 1400 – 1700’ maar was slechts lokaal event = globaal
, Indeling Holoceen
Vlaamse landschapsvorming tijdens quaternair
Vorig jaar Quaternair niet besproken, nu wel (want bedekt alles bijna nu)
Vlaamse landschap gaat enorm verander oiv glaciaal-interglaciaal cyclus → vorming Vlaamse vallei
Vorming Vlaamse Vallei : (verhaal van erosie, depositie en rivier -terrassen)
Cenozoïsche deklagen (mariene afzettingen) (achtergrond, gevormd tijdens Paleogeen & Neogeen)
Cenozoïsche deklagen hellen naar NNO af = canvas (zandig en kleiig)
door tektonische activiteit en subsidentie
Naar Noorden toe steeds jongere lagen
Erosiegevoelige lagen eroderen erosiebestendig → steken uit als bultjes
= Cuestas = resten van Cenozoïsche deklagen die beter erosiebestendig zijn
→ invloed op hydrologie: volgens NNO oriëntatie van de Cenozoïsche deklagen
tijdens vroeg Pleistoceen (900 ka geleden)
Door rivieren uitschuring van makkelijk erodeerbare lagen na inwerking hydrologie
→ opnieuw cuestas (Brabantse Wal, Kempens Plateau)→ rivieren buigen af op cuestas tijdens midden Pleistoceen (900 - 500ka)
Erosie van deklagen blijft doorgaan + sterke insnijding door veranderende zeespiegelniveaus + uplifting door inter(glac) cyclus
Rivieren snijden tot 30m in → ontstaan Vlaamse vallei (grote depressies met O-W richting tijdens laat Pleistoceen (400 – 20 ka)
Insnijding van rivieren gebeurde tijdens interglacialen (en interstadialen) of aan het begin van glacialen door zeespiegeldaling
Insnijding wordt afgewisseld met afzetting van sedimenten voornamelijk tijdens ijstijden
→ krijgt vorming van terrassen (hoogteverschil van terrassen door voortdurende uplifting)
Alluviale vlakte = overstromingsvlakte ontstaan door erosie en afzetting van riviersediment
In begin gaat rivier V vorm uitschuren, in latere fase gaat rivier meanderen en alluviale vlakte vormen
Als basisniveau van rivier (tot welke diepte rivier amx kan uitsnijden = hoogte monding) verlaagt door zeespiegeldaling bv (aan begin
glaciaal → daarom ook insnijding aan begin glaciaal naast interglaciaal en interstadiaal) begint rivier weer eerst V-vorm uit te snijden +
meanderen met vorming nieuwe lagere alluviale vlakte + verhoging oude door uplifting → krijgt zo vorming van rivierterrassen
laatste terrassen vermoedelijk gevormd tijdens MIS 7: 300ka – 200ka
Opvulling Vlaamse vallei tijden Pleistoceen maar huidige sedimenten voornamelijk van laatste 2 ijstijden + intergalciaal
(Saaliaan – Eemiaan – Weichseliaan) door erosiefases
Saaliaan: Fluvatiele zandige, grindrijke en kleiige sedimenten door wisselwerking zeespiegel en riviererosie
Eemiaan: Fluviatiele, mariene en estuariene (rivier, sterke insnijding laat Pleistoceen)) afzettingen (zand en klei)
Weichseliaan Grootste deel afzetting Vlaamse Vallei: fluvatiele sedimenten (grof tot fijn zand) door wind
Laat Glaciaal (Periode in Weichseliaan) finale opvulling met huidig uitzicht, ook door wind (stoffluxen)
DEEL 1: Philippe De Smedt
Genese van de Critical Zone (les 1-2)
Les 1: inleiding en Pleistocene omgevingsvorm
Kritische zone (CZ) = de heterogene, ondiepe omgeving waarin complexe interacties tussen gesteenten, bodem, water, lucht en levende
organismen de natuurlijke habitat reguleren en de beschikbaarheid van leven ondersteunende bronnen bepalen
= doorsnede van de aarde: van bodem aquifeer (bodemwater) → tot bladerdek
We leven in kritische zone, het zorgt voor al onze voeding, zuurstof, het leven, ….
Fysische en chemische samenstelling spelen grote invloed op samenwerking hydrologische
cyclus en de gehele kritische zone, dus ook op de vegetatie
1. Reconstructie van processen in de kritische zone:
Als we CZ willen onderzoeken moeten
we omgeving reconstrueren en zien
Welke processen erop ingespeeld hebben
= inzicht in vroege omgevingsdynamieken
Belangrijk dat alle componenten van de kritische zone
in rekening gebracht worden want ze beïnvloeden elkaar ook
Omgevingsreconstructie via proxys
Proxy = type (fysisch) materiaal → vorming materiaal geeft een indicatie van de omgeving waarin het gevormd is
= laat spoor na van hoe omgeving er heeft uitgezien
Chronologische proxys
= absolute dateringsmethodes
▪ Radiometrisch
o Obv verval van onstabiele isotopen met specifieke vervaltijd
o Radiokoolstofdatering = 14C-datering → organisme dood: onstabiel 14C neemt om via halfwaardetijd → leeftijd bepalen
Maar 50k jaar terug
Probleem: vele fossiele brandstoffen (C14 is al weg eruit) verbranden → komt in atmosfeer → [C14] lager
op moment dat organisme sterft → wordt ouder geschat omdat [ ] zogezegd al ferm gezakt is
= Suess-effect
Kalibratiecruves nodig want [C14] niet constant over tijd dus kan datering niet koppelen aan een kalenderjaar
• BP = before present = 1950 als heden zien , dus 9950 cal BP = 9950 jaar voor 1950 (8000 cal BC)
▪ Incrementeel
o Obv natuurlijke groeiritmes, cycli, groeisnelheden
Dendrochronologie
Warventellin
▪ Age-equivaInent
o Paleomagnetisme
o Richting van magnetische noorden in gesteenten vastgelegd
,Ecologische proxys
= fysische bewijzen het vroegere ecosysteem in elkaar zat
▪ Palynologie
o Sedimentlagen met stuifmeelkorrels onderzoeken: verdeling type korrels + hoeveelheid
▪ Kan omgeving en vegetatie op die plaats in die tijd bepalen (tijd bv met C 14)
▪ Plantenresten
o Planten in veenpakketten of tufsteen bewaard → ouderdom veen of tufsteen bepalen = ouderdom vegetatie
▪ Terrestrische fauna
o Zeer afhankelijk van T-schommelingen
o Kennen optimale leefomstandigheden van die fauna → in die tijd daar geleefd? → was optimale omstandigheden
o Zelfde geldt voor onderwaterfauna
▪ Houtskoolvariaties
o Kan zien aan verschillende types gevormd houtskool over de tijd hoe vegetatie gewijzigd is over 1000 jaar tijd
o Aangetoond uit houtskoolvariaties dat vegetatie stilaan aan het verdrogen is
▪ IJskernen → globale T-fluxen
Geologische proxys
▪ Geomorfologie = studie van landvormen bv terassen (gevormd door rivieren waarbij materiaal afgezet of geërodeerd wordt)
o Morene = ongeconsolideerd steenpuin afgezet door gletjser = sediment pak doot gletsjer voortgeduwd en verder in het
landschap afgezet → krijgt vorming groter daling, uitgeschuurd
het heeft een complexe mineralogie = duid op dat het lange weg heeft afgelegd (door geltsjer)
o Schotse Highlands = duidelijk glaciale landvorm → uitgeschuurd door gletsjers, ziet morenes afgezet in land
▪ Sedimentologie/bodemkunde
o Korrelgrootte zegt iets over stroomsnelheid rivier
o Meerafzettingen
▪ Donkere kleur = meer organisch materiaal
▪ Lichtere kleur = meer minerale fractie, minder organisch → koude periode!
▪ Stabiele isotopen
o Belangrijk voor quaternair, verhouding van stabiele isotopen als omgevingsproxy
o Obv 18O/16O bepalen hoe de globale T eruit zag, warme en koude periodes bepalen welk isotoop meer voorkomt
o Simple om te onthouden: 18O = meest gewicht = meest E (warmte) nodig om te kunnen verdampen
▪ Koud → meest lichte 16O gaat verdampen → aanrijking in ijskernen 18O/16O laag, hoog op diepzeesediment
▪ Koud = glaciaal warm = interglaciaal
o IJskernen
o Zeebodem
Mens-omgevingsinteracties = menselijke activiteit invloed op sedimenten, bodems en geomorfologie
▪ Proxys van menselijke activiteit (bv Maya’s) verstoord door hedendaagse menselijke activiteit, kunnen wel beeld schetsen
Pleistocene omgevingsevoluties
Quaternair = pleistoceen + holoceen (heden)
Opdeling obv klimaatsverandering want veel klimaatoscillaties, afgeleid van zuurstofisotopen onderverdeling andere periodes
Glaciaal-interglaciaal cyclus
Obv zuurstof-isotopen ratios bepalen
▪ Glaciaal koude periode hoge 18O/16O ratio in diepzeesediment ijskern
▪ Interglaciaal warmte periode lage 18O/16O ratio in diepzeesediment ijskern
,MIS = Marine oxygen Isotope Stage → ipv naar jaren te verwijzen, verwijzen we naar de isotoopstatus in die tijd
Interglaciaal| tussenijstijd| aanhoudende warmte| T max hoger of even hoog als tijdens Holoceen, Holoceen (nu) is ook interglaciaal
Laatste interglaciaal MIS 5 e = 130k – 115k geleden MIS 5 gekenmerkt door lage ratio in diepzeesedimenten
Glaciaal| ijstijd| aanhoudende koude fase| sterke (globale) landijs uitbreiding → enorme omgevingsvariaties → CZ functioneert anders
Laatste interglaciaal MIS 2-5 e = 115k – 11,7k geleden
Volgende zijn mini uitwijkingen binnen een glaciaal: ze zijn beperkt in amplitude en tijd → minder invloed op omgeving
Interstadiaal| korte warme fase van 10k| Tmax algemeen lager dan tijdens Holoceen
Laatste interstadiaal tijdens MIS 2 = 14,7k – 12,9k geleden= Bolling/Allerod interstadiaal (N Atlantisch gebied/Europa)
Stadiaal| korte koude fase van 1k| lokale uitbreiding landsijs
Laatste stadiaal tijdens MIS 2 = 12,9k – 11,7k geleden = Jonge Dryas (N Atlantisch gebied/Europa)
Cycli en oorzaken van glacialen
Conditionele factoren → condities die voldaan moeten zijn zodat ijstijd kan ontstaan = canvas voor G-I cyclus
Sturende factoren → luiden begin/eind in, grote impact op cycliciteit en frequentie van cyclus
Terugkoppelingsmechanismen → positief (versterken) of negatief
Conditionele factoren Inzet ijstijd → landijs nodig maar hoe bekomen?
Platentektoniek
Landmassa positie nabij polen → stimulatie landijs ontwikkeling
o Positie landmassa beïnvloed sterk oceaancirculatie
o Zorgt voor warme of koude stroom naar polen (invloed op landijs)
o Basiscondities voor stroom moeten voldaan zijn (samenspel T en saliniteit)
voor cyclus, kunnen verstoord worden → sterke klimaatverandering (nu ook)
Landijsverspreiding versterkt door lage [CO2] want broeikasgas → warmte
o Dus niet veel vulkanisme dan (lage [ ] = natuurlijke CO 2
o Of CO2 door menselijke activiteit
Sturende factoren Zonnestraling is sterk sturende factor → variatie in verdeling in tijd door 3 aardbaanparameters
= Milakovitch-variabelen
I. Excentriciteit
Hoe ellipsvormig is baan rond zon – periode van 100.000 jaar
Bepaald sterk flux van glaciaal – intergalciaal
Beïnvloed seizoenen → verschil tussen seizoenen extremen bij meer ellips
Nu ongeveer cirkel
II. Obliquiteit
= Tilt/helling van aardas → staat hierdoor minder of verder van de zon – periode 41.000 jaar
Sterke invloed op poolregios
III. Precessie
= Tol – periode 21.000 jaar
Sterke invloed op evenaar regio’s
Deze drie vormen de ruggengraat voor klimaat variaties doorheen quaternair
, Tilt grotere invloed dan tol aangezien landijs op polen ontstaat → groter mechanisme voor cyclus
Terugkoppelings- Zorgen voor boost voor inzet van glaciaal/interglaciaal tijdens de overgang
mechanismen IJs-albedo feedback
▪ Opwarming → landijs smelt → albedo verlaagt → minder reflectie → opwarming → smelt
= positief terugkoppelingsmechanisme
▪ Afkoeling → meer landijs → meer reflectie → kouder → meer ijs → spiegel daalt
= positief terugkoppelingseffect
Stilvallen circulatie
▪ Evenaar warmt op polen koelen af (want evenaar verdeeld nrml warm water)
▪ Kouder → ijsvorming
▪ Warmer worden op polen → ijs smelt → zoetwater → saliniteit daalt en stroom valt stil
→ wordt weer kouder
Periode van glaciaal – interglaciaal
Laatste 800.000 jaar (nu) 100.000 jaar
Ervoor 2.6 Ma – 800k 41.000 jaar
Komt overeen met periode van excentriciteit en obliquiteit,
dus nu (nu – 81k terug) heeft excentriciteit grote invloed,
ervoor obliquiteit
Impact op de omgeving door een glaciaal -interglaciaal cyclus
Tijdens glaciaal → vorming ijskappen
▪ Barre, nutriëntarme, (dode) vegetatie
▪ Enorme afkoeling lucht boven ijskappen
▪ Verspreidt zich naar omliggende gebieden (periglaciale gebieden )
▪ Sterke, droge, koude wind → afkoeling in gebieden errond + enorme droogte = periglaciale condities
▪ Cryoturbatie = golvend patroon van de bodem aan de rand van ijskappen
Door ijskoude lucht bevriest bodem en vervormt ie door uitzetting
NIET door de ijskappen!!!
▪ Permafrost = 2 jaar minimum permane nt bevroren ondergrond
Invloed op bodem en vegetatievorm (omgevingsinvloed)
Bovenaan klein ontdooid gebied met actieve zone → mini beetje vegetatie
▪ Glacio-isostatie = massa onder ijskap wordt ingedrukt → oprijzing aan randen
→ krijgt ontstaan van forebulges, na smelten ijskap komt grond weer omhoog
en dalen de forebulges weer, dit proces = glacio-isostatie
Interglaciaal
▪ Sterke verschillende organismen die elkaar opvolgen, sterk levendig
▪ IJskappen krimpen
Op Noordpool kunnen organismen weer naar daar migreren
Op Zuidpool beperkt door oceaanstroming en koudefronten, door afsmelten en verdiwjnen ijskappen en periglaciale
gebieden treedt ecologische successie op = merkbare verandering in soortensamenstelling, nieuw ecosysteem ontstaat
→ leven moet opnieuw starten, kan niet naar daar migreren
▪ Ontdooiing permafrost → feedbackmechanismen
Meer CO2 en gassen vrij → broeikasgassen → opwarming = positief terugkoppelingseffect
▪ Ontdooiing permafrost versnelt als het onder water komt te liggen!
Interglaciaal = opwarming → ijskappen smelten → gebieden onderwater, ontdooiing permafrost daar sneller
Aangezien water hogere warmtecapaciteit heeft → kan permafrost owpamren
+ door hogere saliniteit → lager vriespunt
Glaciaal – interglaciaal cyclus| Glaciaal = cryo- → proto- → meso- → Interglaciaal → olig- → telo- → cryo- = glaciaal
,Laat glaciaal maximum (LGM) en het eind van de laatste ijstijd
LGM = moment tijdens laatste ijstijd (Weichselien) waarop meest ijs was (26,5k –19,5k geleden = voor Jonge Dryas en Bolling nog)
= laagste T tijdens laatste ijstijd
-120m zeeniveau ivm vandaag → grotere kustlijnen
Vergelijking vegetatie toen en holoceen (nu)
▪ Toename in bossen (warmer)
▪ Afname in woestijnen en toendra
I. Periglaciale gebieden verdwijnen → koud en droog
= toendra
II. Kreeg verwoestijning tijdens LGM door droogte
Heeft dus enorme impact op vegetatieverdeling gehad
Les: klimaatverandering grote impact op verspreiding planten/dieren
Reden LGM: insolatie op Noordelijk halfrond nam sterk of door obliquiteit en precessie aardas → versterkt afkoeling (want
bevonden al in glaciaal)
Gevolg: uitbreiding woestijnen, uitgebereide toendrazones en verlaging boomgrens in tropische zones
geërodeerd materiaal door ijskappen als loess afgezet windafwaarts in periglaciale gebieden
Eind van laatste ijstijd (deglaciatie)
Krijgt Laat-glaciale klimaatoscilaties door graduele opwarming (door Milankovitch-cycli)
Van stadialen – interstadialen met als laatste het Jonge Drias stadiaal voor we Holoceen ingaan
Reden Jonge Dryas: smeltwater zorgt voor daling saliniteit → thermohaliene circulatie verzawakt, valt stil → Noorden koelt af
Gevolg: weer galciale condities (1000 jaar) in Noorden, daling bosbestand, kustlijn groeit sterk want veel ijskappen
Eind: door positieve feedback van deglaciatie, stijging [CO 2] en stijging insolatie
Vergelijking stadiaal en interstadiaal in een glaciaal
IJsaccumulatiesnelheid
▪ Snelheid waarmee landijs accumuleert
▪ Groter in interstadiaal dan in stadiaal (niet in hoeveelheid)
▪ Komt omdat er tijdens interstadiaal (warmer) meer neerslag is, nattere vochtigere omgeving
Stofflux
▪ Groter tijdens stadiaal
▪ Enorm veel erosie → veel stof (glaciaal interglaciaal)
Bodemrijkdom
▪ Groter in interstadiaal want meer vegetatie → houdt stof vast, rijkere bodems
LGM → Allerod interstadiaal → Jonge Dryas stadiaal → Vroeg Preboreaal → Boreaal → Atlanticum
Datums bij kaarten niet te kennen zoals hierboven, zijn gebaseerd op datasets en gebruikte proxys
Rest van de data van vorige pagina’s + hieronder wel
,Les 2: Deglaciatie en Holocene omgevingsvorm
Vroeg-Holocene omgevingsvorm
Begin Holoceen: 11,7kj geleden
Hoeveelheid landsijs begint sterk af te nemen maar niet overal, eerst graduele overgang (Laurentide ijskap wacht nog 2 millenia)
Krijgt enorme verandering landschap door deglaciatie
Alle meren zijn ontstaan door glaciatie en gevuld door deglaciatie
Glaciale landvormen
Morenes
▪ IJskap druk → verwering → depressies
→ verwering en verplaatsing mineraal materiaal
→ vorming morenes = materiaal dat verweerd wordt
en accumuleert door voortbeweging ijskap
= nutriëntrijk en vol mineralen → bodemontwikkeling
Vb Laurentide ijskap dat materiaal van Canadese
schild afschraapt en Midwest VS afzet → voedselproductie, landbouw vandaag → US cornbelt
Meren (84% van de meren vandaag van glaciale oorsprong laatste ijstijd)
▪ Door glaciale erosie krijg je depressie dat met smeltwater kan vullen
▪ Dood ijs = brokken landijs die van hoofdgletsjer afbreken
→ vormt depressie en vult door bijkomend water = kettle = doodijsgat
veel in Canada door Laurentide ijskap
▪ Proglaciaal meer
Net voor ijskap dat ontstaat door depressie in landschap door kleien
en vult door ijsvingers (fractie dat van grote gletsjer achterblijft) die smelten
Als ijskap smelt kan dit meer zijn “dam” verliezen en krijg je enorme flashfloods
Rivieren en troebel water
▪ Als gevolg van terugtrekkende, afsmeltende ijskappen → smeltwater + geërodeerd materiaal
Gevolg Laurentide ijskap op Canadese Schild en Groenland
Heeft Canadese schild weggeschraapt en naar VS getransporteerd → gebied lager nu dan voor laatste ijstijd
Verweerd materiaal en depressies in preglaciale gebieden bevatten meer ijs → meer verwering → vorming great lakes
= enorme zoetwatermeren (ijswater) → enorme impact vandaag (20% zoetwatervoorraad wereldwijd, 84% voorziening VS)
Verweerd materiaal naar Mid-West in VS → enrom nutriënt en mineraalrijk → maïs en graanproductie = cornbelt
Deglaciatie en zeespiegelstijging
Eustatische zeespiegelbeweging (E) globale verandering in watervolume oceanen
Relatieve zeespiegelbeweging (R) verandering in landoppervlak tov zeespiegel op bepaald punt
Bodembeweging (B) verandering in landoppervlak door glacio-isostatische aanpassing + tektonische activiteit
Regio’s waar vroeger land zat komen naar boven want druk ijs weg → uplift
Regio’s errond = periglaciale gebieden gaan omlaag want niet ijs duwde rand naar boven = forebulge → subsidentie
zoals forebulg van Scandinavische ijskap die nu gaat dalen terwijl deel onder ijskap naar boven komt
,Ook forebulgen op de zeebodem worden gevormd
→ krijgt relatieve zeeniveau stijging
Deze forbulges dalen dan ook weer achter een tijd
Ocean syphoning = forebulge in oceaan dat inzakt, water pakt plaats in → relatief zeeniveau daalt
Extra smeltwater in oceaan → meer druk op bodem doet aardmantel wegzakken → stijging op continent
Ocean uplifting = kustgebieden van continenten worden omhoog geduwd (cfr. Creatie forebulge bij ijskap)
= relatief zeeniveau daalt
Veranderende ecosystemen
Bodems
▪ Jonge bodems: enkel minerale fractie
want glaciaal = dood klimaat → weinig organisch materiaal
▪ Initiatie bodemvorming door ontdooien permafrost + vrijkomen sedimenten
▪ Kolonisatie vegetatie + ecologische successie → stijging biomasse + org materiaal + vergroten bodemdiepte
▪ Oude bodems, meer donkerbruin = organisch materiaal
meer planten en dieren door deglaciatie
▪ Ook invloed op periglaciaal gebied → koude wind → permafrost → weinig organisch materiaal (geen plant, wortel, …)
Meren = lacustriene omgeving
▪ Krijgt ook enorme evolutie van leven in die meren tijdens deglaciatie maar niet direct:
I. Smeltwater input in depressies (meervorming) of in bestaand meer
II. Troebel water door minerale fracties uit verwering → slechte lichtinval → beperkte activiteit + smeltwater = zoet
o Negatief voor leven → minder mineralen, ionen, nutriënten (te zuiver water)
o = oligotroof
III. Bodem en vegetatieontwikkeling door deglaciatie → sedimenten vasthouden → ontroebel water → productie ↑
▪ Krijgt in meerbodem eerst klastisch (ijstijd afzettingen) – organisch materiaal (Holoceen)
Hologenische chronologie en klimaat-events
Het Holoceen (11,7k – heden) is geen klimatologisch statische periode
- Klimaatfluctuaties met grootschalige invloed
- Relatieve vochtigheidsgraad begin Holoceen (vroeg) 2de deel Holoceen (laat)
Holoceen gekenmerkt door 2 grote klimatologische events (naast de mens :))
Events te zien in proxies, op meerdere plekken ter wereld + aan gedrag van mens toen
8,2 ka BP event
▪ Koude event
▪ Smeltwater in N-Atl-oceaan via smeltwatermeren → afzwakking thermohaliene circulatie
→ Noorden koelt af (18O/16O daalt in ijskernen)
▪ Mens gaat van glaciaal naar periglaciaal gebied
4,2 ka BP event
▪ Opnieuw koude event
▪ Afkoeling en uitbreiding geltsjes op noordelijk halfrond → extreme droogte op middelste, lage breedtegraden
Je had globale en regionale klimaatoscillaties
zo heb je de ‘Litlle Ice Age 1400 – 1700’ maar was slechts lokaal event = globaal
, Indeling Holoceen
Vlaamse landschapsvorming tijdens quaternair
Vorig jaar Quaternair niet besproken, nu wel (want bedekt alles bijna nu)
Vlaamse landschap gaat enorm verander oiv glaciaal-interglaciaal cyclus → vorming Vlaamse vallei
Vorming Vlaamse Vallei : (verhaal van erosie, depositie en rivier -terrassen)
Cenozoïsche deklagen (mariene afzettingen) (achtergrond, gevormd tijdens Paleogeen & Neogeen)
Cenozoïsche deklagen hellen naar NNO af = canvas (zandig en kleiig)
door tektonische activiteit en subsidentie
Naar Noorden toe steeds jongere lagen
Erosiegevoelige lagen eroderen erosiebestendig → steken uit als bultjes
= Cuestas = resten van Cenozoïsche deklagen die beter erosiebestendig zijn
→ invloed op hydrologie: volgens NNO oriëntatie van de Cenozoïsche deklagen
tijdens vroeg Pleistoceen (900 ka geleden)
Door rivieren uitschuring van makkelijk erodeerbare lagen na inwerking hydrologie
→ opnieuw cuestas (Brabantse Wal, Kempens Plateau)→ rivieren buigen af op cuestas tijdens midden Pleistoceen (900 - 500ka)
Erosie van deklagen blijft doorgaan + sterke insnijding door veranderende zeespiegelniveaus + uplifting door inter(glac) cyclus
Rivieren snijden tot 30m in → ontstaan Vlaamse vallei (grote depressies met O-W richting tijdens laat Pleistoceen (400 – 20 ka)
Insnijding van rivieren gebeurde tijdens interglacialen (en interstadialen) of aan het begin van glacialen door zeespiegeldaling
Insnijding wordt afgewisseld met afzetting van sedimenten voornamelijk tijdens ijstijden
→ krijgt vorming van terrassen (hoogteverschil van terrassen door voortdurende uplifting)
Alluviale vlakte = overstromingsvlakte ontstaan door erosie en afzetting van riviersediment
In begin gaat rivier V vorm uitschuren, in latere fase gaat rivier meanderen en alluviale vlakte vormen
Als basisniveau van rivier (tot welke diepte rivier amx kan uitsnijden = hoogte monding) verlaagt door zeespiegeldaling bv (aan begin
glaciaal → daarom ook insnijding aan begin glaciaal naast interglaciaal en interstadiaal) begint rivier weer eerst V-vorm uit te snijden +
meanderen met vorming nieuwe lagere alluviale vlakte + verhoging oude door uplifting → krijgt zo vorming van rivierterrassen
laatste terrassen vermoedelijk gevormd tijdens MIS 7: 300ka – 200ka
Opvulling Vlaamse vallei tijden Pleistoceen maar huidige sedimenten voornamelijk van laatste 2 ijstijden + intergalciaal
(Saaliaan – Eemiaan – Weichseliaan) door erosiefases
Saaliaan: Fluvatiele zandige, grindrijke en kleiige sedimenten door wisselwerking zeespiegel en riviererosie
Eemiaan: Fluviatiele, mariene en estuariene (rivier, sterke insnijding laat Pleistoceen)) afzettingen (zand en klei)
Weichseliaan Grootste deel afzetting Vlaamse Vallei: fluvatiele sedimenten (grof tot fijn zand) door wind
Laat Glaciaal (Periode in Weichseliaan) finale opvulling met huidig uitzicht, ook door wind (stoffluxen)
