Aardwetenschappen
Hoofdstuk 1: ontstaan en inwendige structuur van de aarde
1.1 structuur van het heelal
zonnestelsel: geheel van zon met daarrond planeten op elliptische banen
melkwegstelsel (= sterrenstelsel of galaxie): geheel van zon en andere sterren
galaxie cluster: melwegstelsel met gelijkaardige sterrenstelsels
galaxie superclusters: verzameling galaxie clusters
1.3 ontstaan zonnestelsel en aarde
1.3.1 nebula theorie
°zonnestelsel ontstaan uit roterende nevel van vroegere supernova’s (lijkt op komsiche abundantie)
ð trok samen door gravitatie (door ontploffing supernova)
ð nevel gings neller roteren à toenemende middelpuntvliegende kracht
ð deel materie concnetreert in afgeplatte schijf loodrecht op rotatie-as
°verdere contractie lijdt tot centrale zon met errond planeten
°ongeveer 4,7 miljard jaar geleden
°bevestigt 4 waarnemingen: -99% van massa zonnestelsel zit in zon (door contractie o.i.v. gravitatie)
-alle planeten roteren rond zon in zelfde zin
-planeten roteren in ellipsvormige banen in hetzelfde vlak
-samenstelling hemellichamen:
*zon: lichte elementen (H+He)
*aardse/binnenplaneten: zware elementen (Fe+Ni), klein (dicht bij zon)
*Jupiter/buitenplaneten: lichte elementen (H+He), groot
ð groeiende zon oefende kracht uit op omringende materie à onttrok lichte elementen
1.3.2 ontstaan aarde en aardse planeten (mercurius, venus, aarde, mars)
°kern uit zware elementen (Fe+Ni), schil uit lichtere elemente (silikaatmineralen (si+O))
°fases: -accretie: *materie naar aarde getrokken (brokstukken: planetisimalen)
*planetisimalen vallen in à kinetische E omgezet in warmte à aarde smelt
-differentiatie: *zwaarste elementen naar kern, lichtste naar buiten (vormen silikaten)
*stolling lijdt tot primaire korst (lithosfeer) van basalt à remt verder koeling
à op aarde herwerkt door platentektoniek
-atmosfeer en oceanen: *H en He vrij op opsmelten planeten, vormen primaire atmosfeer
à ging verloren door aantrekking zon
*secundaire atmosfeer uit gassen silikaatschil (zelfde gas als vulkaan)
*niet bij mercurius en maan, dus inslag kraters mogelijk
* temp. tussen smelt/kookpunt water à hydrosfeer en biosfeer
1.3.3 ontstaan van buitenplaneten (jupiter, saturnus, uranus, neptunus)
°zware kern uit metalen e silikaten, lichte schil (binnenschil vloeibaar, buitenschil gasvormig)
1.4 inwendige structuur van de aarde
1.4.2 informatie uit seismische golven
seismische golven: trillingen/kleine verplaatsingen van gesteente opgewekt door aardbeving
focus: plaats waar seismische golf ontstaat (geregistreert met seismograaf)
°3 soorten: -P golven: *snelst (5km/s), primaire golven
*planten voort door samendrukken en uitrekken van materiaal
-S golven: *minder snel dan P (2,5km/s), secundaire golven, kunnen niet door vloeistof
*schuif golven: materiaal op en neer loodrecht op voortplantingsrichting golf
-oppervlakte golven: *traagst (2km/s), zorgen voor meeste schade
*vrij opp nodig om voort te bewegen, verticaal en horizontaal
°voortplanting afhankelijk van dichtheid materiaal:
, -reflectie: weerkaatsen van golven bij overgang nieuw medium
-refractie: afbuigen van de golf bij overgang nieuw medium
1.4.3 gelaagde opbouw
°toenemende dichtheid met toenemende diepte
schaduwzones: plaatsen waar seismografen geen P en S golven kunnen waarnemen
ð bij P golven (105°-142°): er is een kern met een andere dichtheid die de golf afbuigt
ð bij S golven (105°-180°): kern is vloeibaar dus kunnen er geen S golven door
discontinuïteiten: drastische verandering in snelheid golven bij verandering medium
ð mohorovic discontinuïteit: -snelheid P golven neemt toe
-5-65 km onder opp, gedeelte erboven is korst, eronder mantel
ð gutenberg discontinuïteit: -snelheid P golven neemt af
-tussen mantel en kern
1.4.4 de kern
°4 waarnemingen: -dichtheid aarde: *mg=c.mM/r2 en M=gr2/c
ijzere kern àM/V=(gr2)/(c.4πr2) = 5,52 g/cm3
*groot t.o.v. dichtheid gesteente korst
à kern heeft ong dichtheid van 10g/cm3
-a.d.h.v golven: *kern bestaat uit buiten (vloeibaar Fe) en binnenkern (vast Fe)
-geothermische gradiënt: toename warmte met diepte
-aardmagnetisme t.g.v convectiestromen in vloeibaar Fe t.g.v. interne warmte
1.4.5 de mantel
°inwendig gedeelte aarde tussen 2 discontinuïteiten
°snelheid S en P golven neemt toe met diepte door stijgende omgevingsdruk
°lagen: -buitenmantel: *onder mohorovic discontinuïteit tot 70km diep uit ultramafisch gesteente
*snelheid S golven neemt gematigd toe
-asthenosfeer: tussen 70km en 200km, is gedeeltelijk gesmolten, snelheid S neemt af
-olivijnzone: tussen 200-400km, S neemt gematigd toe, bestaat uit olivijn mineralen
-sprongen in snelheid S door dichtere rangschikking van silicium en zuurstof in olivijn
-spinelzone: tussen 400-650km
-perovskietzone: dieper dan 650km
°lithosfeer: korst+buitenmantel
°ondiepe mantel: olivijn+spinelzone
°diepe mantel: perovskietzone
1.4.6 de korst
°onder oceanen oceanische korst uit zware gesteente en grote dichtheid
ð verzonken in plastische asthenosfeer
°continentale korst: -grote dikte, lichte gesteente met lage dichtheid (à minder verzonken)
-vormt hogere delen aarde
isostasie: verschijnsel waardoor zwaardere, dikkere korst dieper verzonken is in asthenosfeer
Hoofdstuk 2: platentektoniek: de algemene verklarende theorie
2.1 een revolutie in de aardwetenschappen
°lithosfeer aarde opgebroken in platen, die lansg elkaar glijden, botsen of uit elkaar wijken
2.2 van controversiële hypothese tot algemeen aanvaarde theorie
2.2.1 geografische indicaties
°F. Bacon merkte op dat W-kust Afrika en O-kust Zuid-Amerika in elkaar paste à uit supercontinent
2.2.2 continentendrift
°theorie van Alfred Wegener dat alle continenten onstaan zijn uit supercontinent Pangea
°argumenten:-geografie: continenten passen in elkaar
-geologie: weerszijden atlantsiche oceaan bevat geologische lagen met zelfde gesteente
-paleontologie: zelfde fossielen aan weerzijde atlantsiche oceaan
, -paleo-klimatologie: glaciale afzettingen uit Perm in Z-Amerika, Afrika, Indië, Australië
°echter geen mechanisme dat drift kan verklaren dus theorie werd verworpen
ð volgens Arthur Holmes convectiestromen in inwendige van aarde (ook geen bewijs)
2.2.3 oceaanspreiding
2.2.3.1 bathymetrie (= diepteligging, of reliëf van oceaanbodems)
°gemeten met echo sounder à toestel dat golven uitzenden die weerkaatsen
ð uit snelheid geluid onder water en tijd diepteligging bepalen
°ontdekking MOR (Mid-Oceanische ruggen) in midden atlantische, -indische, -en stille oceaan
2.2.3.2 magnetische anomalieën
°volgens techniek uit oorlog die shcepen localsieerde door magnetisch veld van ijzer boot
ð daarmee magnetische velden uitgezonden door oceaanbodem in detail te registreren
°gekleurde stroken hebben normale polariteit, de grijze hebben omgekeerde
ð banden lopen evenwijdig met MOR en spiegelen rond MOR
°verklaring banden:
-magnetische mineralen in gesteente gedragen zich als kompasnaalden
-magnetisatie: bij vorming mineralen oriënteren volgens dan heersend magnetisch veld
à bij vorming sedimentair gesteente, sediment partikels afgezet door bezinking uit water
à sommige sediment partikels bestana dan uit magnetische mineralen
-afzettingsremanente magnetisatie: aardmagnetisch veld vastgelegd in sedimentair gesteente
-ook bij magnetisch gesteente door stolling lava uit vulkaan (=thermoremanente magnetisatie)
°verschillende lagen andere polariteit à aardmegnetisch veld is een paar keer omgepoold
ð hoe verder van MOR hoe ouder gesteente
ð bij MOR nieuwe oceanisch korst gevormd die dan werd weggestuwd
ð oceanen worden steeds breder en continenten worden vooruit geduwd door die spreiding
2.2.3.3 ouderdom
°dateren van bodems uit diepzeeboringen
°jongste delen langs MOR’s, oudste delen langs randen continenten à bewijs oceaanspreiding
°als mechanisme voor oceaanspreiding verwees men naar convectiestroming in asthenosfeer
ð opkomende lava stolt aan MOR’s en vormt nieuwe oceanische korst
ð deel convectiestromingen afgebogen langs bodem ocenaische lithosfeer
ð trekt nieuwe oceanishce lithosfeer weg van MOR’s à plaat voor nieuwe
2.2.4 platentektoniek
°langs randen van continenten en eilanden diepzeetroggen
ð subductie: zwaardere oceanische plaat duikt onder continentale, smelt op in mantel
2.3 plaatranden
2.3.1 divergente – constructieve plaatranden
°platen uit elkaar, opgevuld met gesmolten materiaal uit mantel à stolt à nieuwe lithosfeer
°gekenmerkt door aanwezigheid van MOR
°MOR’s gekenmerkt door basisch (arm aan silicium) vulkanisme:
-koud oceaanwater opgewarmd door lava, contact met koud oceaanwaterà stolt tot basalt
à vormt kussenlava (kussenvormige basaltconformaties)
-bij MOR’s hydrothermale activiteit door vulkanisme
à oceaanwater in basalt, opwarmen door magma: -mineralen lossen op in water
-dichtheid water zakt à stijgt weer op
à opgeloste mineralen stollen aan oppervlak à schouwvormige formaties
°bathymetrie MOR gekenmerkt door rugvorm veroorzaakt door afkoeling nieuwe basaltkorst
ð dichtheid basalt stijgt à subsidentie: oceanische lithosfeer zinkt dieper in asthenosfeer
°centraal op MOR riftvallei (=slenk of graben)door rekspanning
°MOR heeft lange smalle groef loodrecht op slenk veroorzaakt door transform breuken
ð daar schuiven delen oceanische lithsofeer langs elkaar à ondiepe aardbevingen
°soms opstijgen mantelmateriaal zo hevig dat basalt-plateau boven zeeoppervlak komt (ijsland)
, °opbreken continentale platen volgens stervormig patroon
hot spot: zeer krachtige opwelling van heet mantelmateriaal (daar lithosfeer opgeheven)
ð zo ontstaat riftvalei à ontstaan nieuwe oceaanbekken
2.3.2 convergentie – destructieve plaatranden
2.3.2.1 oceanisch – continentaal
°bij convergentie oceanische en continentale plaat treedt er subductie op
ð diepzeetroggen langs subductiezones en continentale plaat plooit door drukspanningen
cordilleras: vulkanische gebergtes ontstaan door plooiitng continentale plaat
benioffzone: plaats waar oceanische korst gaat smelten
°gesmolten korst is lichter dan mantel dus stijgt op à zuur vulkanisme
°veroorzaakt diepe aardbevingen en verschillende types gesteente
2.3.2.2 oceanisch – oceanisch
°convergentie van 2 oceanische platen lijdt ook tot subductie
°ook diepzeetroggen, plooiing niet duikende oceansiche korst lijdt tot vulkanische eilandbogen
°ook benioffzone en diepe aardbevingen en nog andere types gesteente
2.3.2.3 continentaal – continentaal
°bij convergentie 2 continentale platen treedt er collisie op
°geen vulkanisme, beide platen ondergaan tektonische vervormingen
ð tektonische dekbladen worden onder en over elkaar geschoven à diepe aardbevingen
ð lijdt tot vorming gebergtes en typische gesteenten (ophiolieten)
2.3.3 transforme plaatranden
°platen die lateraal langs elkaar heen glijden, veroorzaakt spanning en aardbevingen
°door kronkels in plaatranden ontstaan afwisselend rek- en drukspanningen
ð in rekzones diepe depressies en vulkanisme, in drukzones verrijzen heuvels
°kaarten van vulkanen, diepe + ondiepe aardbevingen en diepe aardbevingen
2.4 snelheid en geometrie van plaatbewegingen
°reconstructie van plaatbewegingen (platen bewegen enkelen centimeters per jaar) adhv:
-magnetiche anomalieën: geeft indicatie over ouderdom oceaanbodem
à snelheid spreiding aan MOR’s: afstand tot MOR waar oceanische korst werd gevormd delen
door ouderdom oceaanbodem
-aseismische ruggen (vb hawaï): *eilanden liggen op een rij + onderzeese bergen(=seamounts)
à ontstaan door hot spot vulkanisme: hot spot blijft op zelfde plaats, oceanische lithosfeer niet
à boven hotspot ontstaat er telkens een vulkaan, oude vulkanen doven uit
à seamounts worden lager met toenemende afstand van actieve vulkanen
à door toenemende afkoeling en toenemende subsidentie
*soms knik in door botsing platen
-met zeer nauwkeurige GPS technologie
°niet overal even snel: -platen met grote continenten traag
-subductie geeft kracht die trekt aan plaat dus zonder subductie traag
2.5 de grote reconstructie
°adhv: -snelheid huidige plaatbeweging
-polar wandering: bij vorming gesteente oriënteren mienralen naar dan heersend veld,
magnetisch veld staat haaks op noord-zuid as van aarde
-paleoklimaat: gesteente die horen bij een bepaald klimaat
°wilson cyclus: opbreken en samenkomen continenten is cyclisch patroon van 500-600 miljoen jaar
ð supercontinent bellemerd doorstroming warmte naar aardoppervlak