Inleiding Samenvatting hoofdstuk 1: Inleiding
Geologische De geologische tijdschaal is gebaseerd op superpositie en het voorkomen van
tijdschaal fossielen. Het ICS is een commissie die de hoofdindeling van de geologische
tijdschaal administreert, zodat er internationaal kan worden samengewerkt
tussen geologen. Mariene fossielen zijn over een groter oppervlak te vinden
en blijven beter bewaard en zijn daarom het handigst voor het achterhalen
van de evolutie. De belangrijkste stratigrafische grenzen zijn bepaald door
Massa extinctie massa-extincties: perioden waarin wereldwijd vele dier- en plantensoorten
uitstierven, waarna de overlevende diergroepen veel nieuwe soorten konden
Adaptieve radiatie ontwikkelen (adaptieve radiatie). Biostratigrafie= het onderscheiden van
Biostratigrafie gesteentepakketen op grond van hun fossielinhoud.
Na de Tweede wereldoorlog werd absoluut dateren mogelijk. Dit wordt
gedaan door middel van vervalproducten en halveringstijden. Bijvoorbeeld
door de Uranium-Loodmethode en de Thorium-loodmethode. Het
moedermateriaal heeft een halveringstijd, en al die bekend is alsmede de
hoeveelheid dochtermateriaal, kan de absolute ouderdom bepaald worden.
De tijdseenheden of geochronologische eenheden worden aangeduid met de
benamingen: Eon, Era, Period, Epoch, Age, Subage. De gesteentepakketen die
Geochronologische in de opeenvolgende tijden gevormd zijn, heten chronostratigrafische
eenheden eenheden of (enkelvoud) chronozone. De reeks hiervan is als volgt:
Eonothem, Erathem, System, Series, Stage, Substage. Niet in elke
Chronostratigrafisch
geochronologische eenheid wordt een chronostratigrafische eenheid afgezet.
e eenheden
In de geochronologische terminologie maakt men gebruik van de voorvoegsels
(chronozone)
‘Vroeg’ en ‘Laat’, en in de chronostratigrafie wordt ‘Onder’ en ‘Boven’
gebruikt.
Vanaf het Phanerozoicum is er veel meer bekend dan in de eon’s daarvoor,
omdat dan dieren met harde lagen vormden. Gidsfossielen= overblijfselen van
levensvormen die over een groot deel van de wereld voorkwamen, maar
Gidsfossielen
slechts gedurende een bepaalde geologisch gezien korte periode leefden, en
die dus karakteristiek zijn voor die periode. Een GSSP of Golden spike is een
zorgvuldig uitgezocht punt in een laaggrens in een ontsluiting zonder
GSSP/ Golden spike
noemenswaardige sedimentaire hiaten, waarvan de geologische kenmerken in
hoog detail zijn beschreven en waarvan de betreffende laag daardoor zeer
goed in de tijd te plaatsen is. De periode voor het Phaerozoicum wordt
informeel het Precambrium genoemd en omdat er daar geen fossielen te
Global standard vinden zijn, worden de eenheden gebaseerd op radiometrische dateringen. Dit
stratigraphic age wordt ook wel de Global Standard Stratigraphic Age genoemd (GSSA).
(GSSA)
,------------------------- Tectonische bewegingen hebben zowel een horizontale als een verticale (blijkt
Plaattektoniek uit dikke sedimentpakketten, bekkens) component. De horizontale component
hangt samen met de plaattektonische bewegingen. De beweging van de
continentale platen is gereconstrueerd met behulp van paleomagnetisme. De
vroegere richting van het aardmagnetisch veld is vastgelegd in het gesteente
op het moment dat dit werd gevormd. Door meting van het paleomagnetisme
kan de vroegere ligging van de continenten ten opzichte van de magnetische
polen worden bepaald.
De continenten zijn in het midden ouder dan aan de randen. Het oudere
midden wordt kraton of schild genoemd en bestaat uit precambrisch geteente
Kraton/schild dat gevormd werd toen de aardkorst nog aanmerkelijk dunner was. Een kraton
vormt de kern van een continent, en wordt geflankeerd door gordels van
plooiinggebergten. De kraton is niet meer betrokken bij gebergtevorming,
omdat hij reeds volledig samengedrukt en sterk gedeformeerd is door eerdere
plooiings- en opheffingsprocessen. Het gesteente is daardoor relatief zwaar en
wordt minder gemakkelijk in een plooiingsgebergte opgenomen.
De oceanische lithosfeer wordt beneden een zich vormende bergketen omlaag
gedrukt. Daardoor ontstaan op enige afstand achter de bergketen een
langgerekt zogenaamd voorlandbekken dat evenwijdig ligt aan de bergketen,
en dat vaak zeer diep is. Dit bekken wordt vaak opgevuld met zeewater. De
bodemdaling gaat er zo snel dat de eerste sedimenten in het bekken bestaan
uit diepzeekleien en turbidieten. Dergelijke afzettingen staan bekend onder de
naam flysch.
flysch
-------------------------
Sinds het Krijt daalt de zeespiegel. De zeespiegeldaling komt door het afnemen
Verandering van van de sea floor spreading snelheid waardoor het volume van de mid-
zeespiegel
oceanische ruggen afneemt en dus het volume van de oceaanbekkens
Glacio- eustatische
zeespiegelbewegingen
toeneemt. Glacio-eustatische zeespiegelbewegingen: door het opbouwen en
afsmelten van ijkappen op het land zijn er snelle dalingen/stijgingen van de
highstands zeespiegel. Door zeespiegelbewegingen zijn er terrassen en stranden
lowstands gevonden boven de huidige zeespiegel (highstands) en beneden de huidige
zeespiegel (lowstands). Op Antarctica begon de vorming van de ijskap
ongeveer in het Oligoceen. Temperatuurveranderingen hebben op het
ijsvolume van Antarctica niet heel veel invloed, op Groenland veel meer. Dit
komt doordat de temperatuur op Antarctia overal zo laag is, dat een verhoging
of een verlaging van een aantal graden niet veel verschil maakt.
In het algemeen geldt dat de relatieve zeespiegelbeweging (R) gelijk is aan de
Epirogenetische absolute (eustatische) zeespiegelbeweging (E), vermeerd met de
bewegingen
bodembeweging (daling of stijging) van het land (B). In formule: R=E+B. Er zijn
vier oorzaken van bodembewegingen: tektonische bewegingen (verschuiven
isostatische
langs breuken); epirogenetische bewegingen (vorming van bekkens en
bewegingen
opwelvingen); isostatische bewegingen (daling en oprijzing van de aardkorst
, als gevolg van het over de aarde verplaatsen van massa); compactie (inklinken
onder het gewicht van bovenliggende sedimenten.
Door hydro-isostasie kan leiden tot een verminderde of vermeerde
Hydro-isostasie
zeespiegeldaling of stijging. Toen bijvoorbeeld het Noordzeebekken (= deel
continentale plaat) volliep met water, zorgde de hydro-isostasie ervoor dat de
plaat dieper wegzakte in de mantel, en dus dieper kwam te liggen. Het bekken
kwam dieper te liggen. Dit leidde tot een verminderde zeespiegeldaling of zelfs
tot een korte periode van zeespiegelstijging.
De eustatische beweging wordt niet alleen bepaald door oceaanwatervolume
(bepaald door de aangroei of het afsmelten van ijs) en oceaanbekkenvolume
(bepaald door de bewegingen van de korst), maar dat de hoogte van het
zeespiegelopervlak ook met meters varieert door onregelmatigheden in de het
aardse zwaartekrachtveld. Dit wordt beschreven als geoide. Door het bestaan
van de geoidale eustasie is het onmogelijk om een eustatische curve te maken
voor de gehele wereld.
De componenten van eustatische beweging zijn dus:
1) Glacio-eustasie (hoeveelheid landijs aanwezig)
2) Volume van oceaanbekkens = tektono-eustasie
3) De zwaartekrachtverdeling in de aarde= geoidale eustasie
-------------------------
Glacialen en interglacialen komen frequent voor in het Pleistoceen. (=begin
Oorzaken Tertiar).
ontstaan ijstijden
De verschillende warme en koude fasen worden aangeduid met de naam
Marine isotope Marine Isotope Stages (MIS). De koude fasen worden aangegeven met een
stages (MIS) even nummer, de warme met een oneven nummer. De sterkte van de
klimaatschommelingen is in de loop der jaren toegenomen. De vorming van
ijskappen is alleen mogelijk op continenten en alleen als er aanzienlijke
landoppervlakten op of nabij de polen liggen; relief aanwezig is; de
hoeveelheid CO2 in de atmosfeer niet te hoog is en als de stralingsvariaties
van de zon niet voor een hogere intensiteit zorgen.
---------------------------
Voor het ontstaan van ijstijden moet er aan bepaalde factoren worden
Conditionele
voldaan, de zogenaamde conditionele factoren; (1)aanzienlijke
factoren
landoppervlakten op of nabij de polen liggen (2) relief aanwezig (3) de
hoeveelheid CO2 in de atmosfeer niet te hoog is (4) als de stralingsvariaties
van de zon gunstig zijn.
(1) Antarctica raakte los van de overige continenten, waardoor het buiten
bereik kwam van de warme golfstromen en winden, wat voor de sterke
afname van de temperatuur zorgde. Antarctica kwam op de zuidpool te liggen.
Thermisch geisoleerd
Het continent raakte thermisch geïsoleerd als gevolg van circumpolaire
Circumpolaire
oceaanstromingen
oceaanstromingen. Vier miljoen jaar voor de grote ijs-uitbreidingen op het
, noordelijk halfrond, kwam een verbinding tot stand tussen Noord- en Zuid-
Amerika door de sluiting van de landengte van Panama. Daardoor kon warm
Sluiting landengte van
Panama
en zout water niet meer van de Atlantische naar de Stille Oceaan stormen. In
plaats daarvan werd de noordwaartse oceaanstroming sterker. Door de
opening tussen Groenland en Noorwegen kon veel warm water ver
noordwaarts doordringen. Dit water leverde de waterdamp (en dus de
neerslag) die nodig was voor de groei van ijskappen. Het gevolg is dat er sinds
het Kwartair (2,6 Ma) ook op Noord-Amerika en Eurazie ijskappen konden
vormen. Door de ligging van Noord-Amerika en Eurazië rondom de Noordelijke
ijszee, werd het bekken van de Noordelijke ijszee ook min of meer thermisch
geïsoleerd. Dit, en de noordwaartse beweging, zorgde ervoor dat ook daar
ijskappen konden ontstaan.
Door de ligging van de continenten werd de vorming van koud- diepzee water
Koud bodemwater versterkt. In de Zuidelijke Oceaan rondom Antartica (Antarctic Bottom Water,
AABW) en in het noorden van de Atlantische Oceaan (North Atlantic Deep
Water, NADW) ontstaat dit. De sluiting leidde ook tot een toename in de
vorming van het koud NADW. Het bodemwater koelde hierdoor heel erg af!
(2) De vorming van de Himalaya en de Tibetaanse hoogvlakte
Dit jonge en steeds hoger wordende reliëfelement beïnvloedde het
atmosferisch transport van warmte en vocht over Azië. Het versterkte het
moessonklimaat; veroorzaakte verwoestijning ten noorden; en het is van
belang geweest bij het ontstaan van ijsvelden en het uitgroeien ervan tot
ijskappen, omdat vergletsjering altijd vanuit een hoger liggende gebied begint.
(3) Lage hoeveelheid CO2
Door de afname snelheid zeebodemspreiding (sea floor spreading) verminderd
de hoeveelheid CO2 die daarbij geproduceerd wordt, en ontstaat er dus
afkoeilng. Afname van het CO2 gehalte kan ook otstaan door toename van
verwering die samenhangt met de opheffing van het land.
(4) Variaties in stralingsintensiteit
De stralingsintensiteit van de zon wordt aangegeven met behulp van de
zogenaamde zonneconstante; de hoeveelheid stralingsenergie per vierkante
zonneconstante
meter op de gemiddelde afstand aarde-zon. Het is niet echt een constante
omdat het varieert in de tijd. In het begin (voor Precambrium) bestond er een
situtatie met een zwakke zon en een sterk broeikaseffect, veel CO2 in de
atmosfeer. Tegenwoordig is de zonnestraling sterker maar het broeikaseffect
is zwakker. Verder zijn er ook nog regelmatige variaties zoals de
----------------------- zonnevlekkencycli.
Sturende Sturende mechanismen luiden het begin/einde van opeenvolgde ijstijden in,
mechanismen ze zorgen dus voor het ontstaan van glacialen en interglacialen. Dit komt door
kleine veranderingen in de baan van de aarde om de zon en de stand van de
, aardas. De hoeveelheid straling die een punt op aarde ontvangt, hangt af van;
de afstand tot de zon; de helling van de aardas ten opzichte van de
aardbaan(obliquiteit) ; de geografische breedte. De helling van de aardas is
verantwoordlijk voor het ontstaan van jaargetijden.
Aardparameters De drie aardparameters zijn: (1) de excentriciteit van de aardbaan = de vorm
excentriciteit van de baan van de aarde om de zon veranderd in 100.000 jaar van bijna
cirkelvormig tot elliptisch en weer terug, en zorgt dus voor een verandering in
de afstand aarde tot zon, (2) de precessie= de richting van de aardas, varieert
precessie periodiek als gevolg van de tolbeweging van de aardas. Het gaat hier om een
peridoe van 13.500 tot 29.000 jaar. De precessie zorgt ervoor dat het
lengtepunt (het punt waarop de daglengte overal op aarde gelijk is) langs de
aardbaan loopt. Hierdoor varieert de afstand aarde-zon op een bepaalde
obliquiteit
datum. (3) de scheefheid of obliquiteit = de helling van de aardas, varieert als
gevolg van een schommelbeweging van de aardas met een periode van 41.000
jaar. Naarmate de hoek groter is krijgen de poolgebieden meer zonnestraling.
De berekening van het totaaleffect van de aardparameters op de instraling
werd voor het eerst uigevoerd door Milankovitch. Om de variatie van
Calorische evenaar instraling te zien, maakt men gebruik van het begrip calorische evenaar; de
geografische breedte waarbij de jaarlijkse instraling het grootst is. De
instraling en ijstijden hebben geen lineair verband, het verklaart een
temperatuurvariatie van ongeveer vier graden. De rest van de
tempeartuurverandering wordt verklaard door terugkoppelingsmechanismen.
Toch is gebleken dat de Milankovitch-variabelen een belangrijke rol speelden
in vooral het begin van het Pleistoceen, waar de perioden 23 ka (precessie-
cycli) en 41 ka (obliquiteit cycli) de overheersende perioden zijn.
IJskappen ontstaan als de insolatiecurve zeer laag is en de glaciatiedrempel
boven een deel van de insolatiecurve ligt. De cycliciteit is dan 41 of 23 ka. Er is
echter een vertraging bij het ontstaan van de ijskappen (duizenden jaren). Dit
is ook zo voor het insolatiemaximum en het tijdstip waarop de ijskappen weer
zijn afgesmolten. De glaciatiedrempel wordt hoger als de temperaturen
wereldwijd afnemen. Als de glaciatiedrempel heel erg toeneemt, smelten
ijskappen alleen nog gedurende de insolatiemininima en wordt de cycliciteit
100.000 jaar. Een termination is een keorte peridoe waarin het landsij hsnel
afsmelt. Gedurende het Pleistoceen was de verandering in de stand van de
aardas extra groot als gevogl van een bijzondere rangschikking van de
planeten ten opzichte van elkaar.
Zuurstof isotopen
De verhouding tussen O-16 en O-18 wordt bepaald door de hoeveelheid ijs op
aarde. De O-18 is zwaarder en zal daardoor moeilijker verdampen dan de O-
16. Veel ijs op aarde- weinig O-16 in zee (dus in boorkern zee!). Omdat de
orbitale parameters zo duidelijk aanwezig zijn in mariene sedimenten, worden
deze wel gebruikt om mariene Pleistocene en odere sedimenten te dateren.
, Deze techniek wordt ook wel orbital turning genoemd en de resulterende
indeling cyclostratigraphy.
-------------------------
Terugkoppelingsm Een model van Oerlemans beschrijft de 100.000 jaar cyclus van het ontstaan
echanismen van ijskappen. Door de kleine verandering in de stand van de aardas kan de PQ
evenwichtslijn (evenwichtslijn tussen accumulatie en afsmelting) boven de
zee, op het land terechtkomen, waardoor een ijskap kan vormen. Als de PQ lijn
vervolgens weer terug gaat naar de oude positie in zee, zal de ijskap weer
afsmelden. Door isostasie zal er een opwaartse beweging zijn die het
afsmelten vertraagt, maar die is niet groot genoeg om deglaciatie tegen te
gaan. Beschrijving bij plaatje: Doordat de ijskap hoger wordt, verschuift het
evenewichtspunt E naar het zuiden ook al gaat P weer naar het noorden. Door
dit proes kand e ijskap zeer groot worden. Zodra de ijskap onder de
evenwichtslijn tussen accumulatie en afsmelten komt te liggen, smelt de ijskap
zeer snel af.
De activiteit van de biologische pomp bepaalt de concentratie van CO2 in
broeikasgassen
wateren. Door fotosynthese wordt aan het oppervlak koolstofdioxide gebruikt
Biologische pomp en omgezet in organisch materiaal, terwijl he tin de diepte door oxidatie juist
wordt geproduceerd. Wanneer de biologische pomp in een glaciaal sterker is,
wordt er aan het oppervlak meer CO2 verbruikt waardoor er minder CO2 naar
de dampkring ontwijkt. Tijdens glacialen was er dus minder CO2 in de
atmosfeer wat de koude temperaturen versterkte. Het CO2 gehalte was
waarschijnlijk geen sturend mechanisme voor het optreden van de Pleistocene
Verandering in ijstijden, maar het kan wel een terugkoppelingsmechanisme zijn geweest.
thermohaliene
circulatie Door een toevoer van een grote hoeveelheid smeltwater, kan de
thermohaliene circulatie tot stilstand komen, omdat het zoetwater te licht is
om te dalen. Dit is tevens zo tijdens ijstijden. Dit is de oorzaak van de koude
periode die bekend staat als de Jonge Dryas. De oorzaak hiervan was dat 11 ka
geleden het smeltwater van de ijskap een andere weg vond naar de
Atlantische oceaan. Het eindigde toen 10 ka de toevoer van smeltwater in
oostelijke richting stopte doordat het werd afgesneden door een ijslob. Dit is
allemaal ontdekt door metingen van zuurstofisotopen in de oceanen.
Gedurende het laatste glaciaal waren er klimaatschommelingen die ongeveer
Dansgaard-Oeschger 7 duizend jaar duurde en de Dansgaard-Oeschger cycli worden genoemd;
cycli langzame afkoeling, abrupt einde, snelle temperatuurstijging. Dit zorgde voor
Heinrich events smeltwaterimpulsen die bekend staan als Heinrich events.
Andere factoren
albedo De albedo is de verhouding tussen teruggekaatste en invallende zonnestraling.
Als er meer ijs vormt, neemt het albedo toe en neemt de temperatuur af.
Onduidelijk is nog in hoeverre de bewolkingsgraad en daarmee de albedo van
de aarde tijdens glacialen is gewijzigd. Hoge wolken- reflectie. Lage wolken-
weerkaatsen langgolvige staling (versterken broeikaseffect). Stof in de
