Aarde, mens en milieu 1
1. Bodem, atmosfeer en oceaan
Na bestudering van deze leereenheid en het maken van opgaven in yOUlearn zou u in staat
moeten zijn om;
(Hoofdstuk 1.1: Over het ontstaan van elementen, ons zonnestelsel, de aarde en het leven)
uit te leggen hoe het opbouwproces van elementen heeft plaatsgevonden na de oerknal.
Meest gangbare theorie:
Heelal 14 miljard geleden ontstaan > door explosie (oerknal).
Materie koelde af > vormde sterren in heelal >
In sterren > door kernfusie element waterstof omgezet in helium omgezet in het element koolstof =
opbouw proces van elementen begonnen.
uit te leggen welke omstandigheden van belang zijn bij dat opbouwproces (en hierin de
processen ‘kernfusie’ en ‘neutronenproces’ kunnen plaatsen).
Kernfusie;
Alleen mogelijk bij extreem hoge temperaturen die in het binnenste van een ster voorkomt.
Bij fusieprocessen > komt veel energie vrij; wordt uitgestraald in de vorm van straling > daarom
sterren voor ons waarneembaar.
Sterren worden gevormd in de armen van de spiralen van de melkwegstelsels > in enorme gas- en
deeltjes- wolken > daar ontstaan massaverdichtingen. Door massa-aantrekking > deeltjes materie en
gas bewegen naar gebied van aantrekking = gaat kinetische energie mee gepaard > wordt in het
gebied van aantrekking omgezet naar warmte.
Jonge ster > zendt straling uit (niet waarneembaar).
Belangrijke stap vorming elementen = ster niet alle vrijgekomen energie uitstraalt; wordt daardoor
steeds warmer > meer dan een miljoen graden > daardoor kernfusie mogelijk.
Niet mogelijk om elementen hoger/zwaarder dan ijzer te verkrijgen > gaat via neutronenproces.
Neutronenproces;
Proces komt opgang > wanneer sterren sterven = ontploffen > supernova’s.
Neutronen = opgeladen deeltjes van de atoomkern.
Neutronen > kunnen gemakkelijk door neutrale karakter door een kern worden gevangen > er
ontstaat een zwaardere isotoop van dat element. Onder uitzending van een elektron > isotoop gaat
over in een zwaarder element.
Atomen > kern van protonen en neutronen met daaromheen elektronen.
Samenstelling van de kern bepaald welk element het is.
Isotopen = atomen met hetzelfde element = met zelfde chemische eigenschappen maar
verschillende massa.
Waterstof H meest voorkomende stof = 75% in heelal/universum. Daarna Helium 23% en 2% overig.
, uit te leggen hoe ons zonnestelsel is ontstaan en hoe het begin van de aarde er moeten
hebben uitgezien. Daarbij de termen als oernevelmaterie, condensatie, kernfusie,
materiedifferentiatie, radioactief verval kunnen plaatsen.
Zonnestelsel bevat 1 ster van ons sterrenstelsel “de melkweg” = de zon. Ongeveer 100 miljard
sterrenstelsels, miss wel 200 miljard.
Oorsprong sterrenstelsel > in oernevel van waterstofgas, stof en gruis > ontstonden plaatselijke
verdichtingen. Als gevolg van massa aantrekking > in verdichtingen steeds verdergaande
materieconcentratie (condensatie) plaats > resultaat = vorming van de vaste lichamen van het
zonnestelsel.
Overgrote gedeelte oernevelmaterie door condensatie in de zon > bevat 99,87% van de totale massa
van zonnestelsel. Als gevolg van deze massa > kernfusieproces dat nog steeds voortduurt.
In andere vaste lichamen > differentiatie van materie (in aarde onstond ijzerkern omgeven door
silicaatmantel) > differentatieproces 4,6 miljard geleden in hoofdzaak voltooid = geboortedatum
zonnestelsel.
Oernevelfase > geologisch en astronomisch vrij kort geduurd.
Samengevat:
1. uitstoot van materiaal uit één of meer ouder sterren,
2. Menging van dit uitgestoten materiaal met waterstof, stof en gruis in de ruimte tussen de
sterren,
3. Samentrekking van dit materiaal tot de oernevel,
4. Condensatie oernevel tot de zon en andere vaste lichamen zonnestelsel,
5. Differentiatie materie in de gevormde lichamen (bijv. Fe en Si)
Zonnestelsel
Begin van de aarde;
Door condensatie van oerknalmaterie > mede door kinetische energie + radioactieve isotopen >
warmte komt vrij > resulteerde in aantal processen die bepalend zijn voor de opbouw van de aarde;
bestaande uit vloeibare kern met vaste binnenkern, daaromheen aardmantel en de buitenlaag de
aardskorst.
,Warmte die is vrijgekomen > gebruikt voor opsmelting van de aardmassa waarbij zwaarder ijzer naar
beneden is gezakt > daardoor kern van hoofdzakelijjk ijzer en een silicaatmantel = lichtste silicaten
vormen relatief dunne aardkorst (1% van aardvolume).
Door gefractioneerde kristallisatie (herhaaldelijk smelten en stollen) > gesteente vorming. Door
verdere afkoeling van de aardmassa > water ontstaan.
te begrijpen waarom het niet mogelijk is om met behulp van fossielen een relatieve
tijdsindeling te maken in gebieden, die bestaan uit precambrische, magmatische of
metamorfe gesteenten.
Geologische gebeurtenissen = vorming gebergtes, vulkanisme, veranderingen in flora en fauna >
sporen achter gelaten > bestudering hiervan geeft inzicht hun ouderdom, door;
1. Fossielen (dode planten en dieren);
Ontrafelen van tijdsvolgorde, ingedeeld in aantal tijdsperken = geologische tijdschaal. Echter
geen absolute aantallen; alleen ouder of jonger dan… Deze methode kan ook niet gebruikt
worden op gesteenten waar fossielen ontbreken (tijd van precambium = 85% van
geologische tijd).
2. Door radioactieve tijdmeting;
Meeste chemische elementen > stabiele atomen = samenstelling verandert niet. Sommige
elementen > instabiel > kern van atoom kan uiteenvallen > atoomnummer verandert > ander
element is gevormd. Door uiteenvalling = radioactief verval of radioactiviteit.
Soms nieuw gevormd elementen ook instabiel > vervalt totdat stabiele vorm is overgebleven.
Veel gesteente behoren tot drie belangrijkste gesteentegroepen;
1. Metamorfe gesteenten;
Ontstaan via metamorfose uit oudere gesteenten > als gevolg van rekristallisatie en
chemische reactie door verhoging temperatuur en druk.
2. Magmatische gesteenten;
Gesteenten ontstaan door stolling van magma.
3. Afzettings- en sedimentgesteenten;
Gevormd door afbraakproducten van oudere gesteenten + eventueel vermengd met
plantaardige of dierlijke resten. Oorzaken = transport door water, ijs en/of wind, vorming
door organismen, (bio)chemische neerslag.
, te begrijpen hoe isotopen in de materie van de aarde en in buitenaardse gesteenten
(meteorieten, maanstenen) gebruikt kunnen worden voor tijdmeting.
Vervalprocessen > met constante snelheid > ouderdom kan bepaald worden wanneer in een
gesteente de verhouding gemeten wordt tussen de radioactieve isotoop en zijn stabiele
vervalproduct (dochterproduct).
te begrijpen waarom het maken van een relatieve tijdsindeling wel mogelijk is met
sedimentaire gesteenten.
Lava’s en sedimentgesteenten > oudste aardse gesteenten = 3450 miljoen jaar oud > na vorming
onveranderd bewaard gebleven.
te begrijpen hoe in de geologie een relatieve tijdsindeling tot stand komt
Geologische processen; leiden tot verandering in de samenstelling van de continentale korst van de
aarde > gesteente op aarde laten daardoor een grote variatie van ouderdom zien.
Als gevolg van langzame maar nooit ophoudende stromingen in het bovenste gedeelte van de
aardmantel > cyclische verplaatsing van materiaal tussen aardkorst en aardmantel > voortdurend
oceanische nieuwe korst ontstaat = niet ouder dan 200 miljoen jaar.
Dankzij radioactieve tijdmeting > kunnen verschillende stadia in de ontwikkeling van de aardkorst
worden onderscheiden. Op de fossielen gebaseerde relatieve geologische schaal > nu voorzien met
een raamwerk in jaartallen.
uit te leggen hoe de biosfeer zich ontwikkeld moet hebben en wat de belangrijkste
stappen of processen (denk aan fotosynthese en evolutie) in de ontwikkelgeschiedenis
van deze biosfeer zijn geweest.
Ontwikkeling van leven = nauw gekoppeld aan ontwikkeling van de atmosfeer;
Atmosfeer > water, methaan en/of koolstofdioxide en ammoniak en/of stikstof belangrijke
bestanddelen. Door elektrische ontladingen of ultraviolette straling > complexe organische
moleculen gesynthetiseerd = bouwstenen vormen van alle levensvormen.
Belangrijk = in atmosfeer was nog geen vrije zuurstof > UV van de zon kan ongehinderd
aardoppervlak bereiken. Nu wordt aardoppervlakte beschermd door O2, ozon en water.
UV > destructief voor aminozuren en eiwitten > zijn voor alle levensvormen essentieel.
Leven waarschijnlijk ontstaan in water > verbreid op diepten van ten minste 10 meter.
Belangrijke stap in ontwikkelgeschiedensis van leven = ontstaan van chlorofylhoudende organisme =
blauw/groene algen en planten die zorgen voor fotosynthese.
Doordat licht nodig is voor fotosynthese > organismen alleen overleven in water tot een diepte van
50 meter. Doordat steeds minder UV het aardoppervlakte kon bereiken > leven breidde zich uit naar
ondieper water, tot ongeveer 470 miljoen jaar geleden (in het Ordovicium) de beschutting het water
kon verlaten naar landoppervlakte.
Eerst ongewervelde dieren (600 miljoen jaar geleden) = grens tussen Precambrium en Cambrium
(relatieve geologische tijdsmeting) > in geologische tijd hebben jongere levensvormen zich
ontwikkeld uit oudere = biologische evolutie > evolutietheorie.
,(Hoofdstuk 1.2: De lithosfeer: dynamiek door plaattektoniek)
uit te leggen waarom het huidige beeld van de aarde alleen maar de jongste fase toont
van een alsmaar voortgaande ‘face-lifting’ van de aarde,
Aarde bestaat uit verschillende componenten > lucht, gesteenten, water, ijs en levenden organismen
> dynamische samenhang die doorlopend in beweging zijn > daardoor continue verandering in en op
de aardkorst = face-lifting van de aarde.
te begrijpen welke krachtbronnen de bewegingen in een dynamische aarde aandrijven,
3 krachtbronnen;
1. Extern warmte;
Kernfusie in de zon = exogene energie.
2. Interne warmte;
Geproduceerd door radioactief verval van elementen in de aarde = endogene energie.
Gangmaker van vulkanisme, aardbevingen en gebergtevorming in lithosfeer = aardkorst en
bovenste gedeelte van de mantel (koud en star). Direct daaronder liggende deel vd mantel =
asthenosfeer (heter en stropiger).
3. De getijde energie;
Onderlinge aantrekkingskracht van aarde, maan en zon (eb en vloed).
uit te leggen wat het ‘Plaattektoniek-model’ inhoudt (wat de basisgedachte achter dit
model is) en hoe de huidige verdeling van continenten over het aardoppervlak is
ontstaan,
Tektoniek > leer van de bewegingen van de aardkorst.
Plaattektoniek;
Jaren 60 omwenteling in geologisch denken (vergelijkbaar met rol vd evolutieleer) > in eerste
instantie vooral endogene proccessen in dit kader, later bleek dat plaattektoniek ook exogene
processen sterk beinvloedt.
Positie vd continenten > grote invloed op klimaat.
Plaattektoniek-model;
Hypothese van continentverschuiving (Alfred Wegener) > huidige verdeling van de continenten
ontstaan door opbreken van een groot oercontinent > Pangaea (200 miljoen jaar geleden).
Zuid Amerika, Zuid Afrika, India en Australie > geologische verschijnselen die verklaart worden door
de stelling dat zij bedekt waren met een grote (land)ijskap (270 miljoen jaar geleden) > dichtbij de
zuidpool gelegen. Pas na het opbreken van Pangaea > gebieden gingen hun eigen weg; India schoof
naar boven.
uit te leggen wat en paleomagnetisch onderzoek inhoudt,
Houdt zich bezig met het gedrag van het aardmagnetisch veld in de geologische geschiedenis;
Vloeibare vulkanische gesteenten > koelen na eruptie af > ijzerhoudende (dus magnetiseerbare)
mineralen worden gemagnetiseerd volgend de richting van het dan heersende aardmagneetveld. In
oude gesteenten > kan gemeten worden wat de richting was = ingevroren in gestolde gesteente.
,= betekent dat contineten zijn verschoven ook ten opzichte van elkaar, bevestiging van theorie van
Wegener.
uit te leggen wat we verstaan onder de termen continental drift en seafloor-spreading, en
hoe de oceanische lithosfeer wordt gevormd,
Onderzoek in jaren 50 > in oceaanbodem zeer langgerekte onderzeese gebergtegordels > in Mid-
Atlantische rug (MOR) = tussen Amerika en de Europese/Afrikaanse kusten.
Vervolgens hypothese van seafloor-spreading (Hess);
Verbreding of uitbreiding van de zeebodem. In het centrale gedeelte van oceanische ruggen > komt
vloeibaar materiaal vanuit asthenosfeer naar boven.
Door uiteenwijken van de oceanische lithosfeer in het centrale gedeelte van de MOR’s > worden
spleten opgevuld met stollend magma = nieuwe oceanische lithosfeer > dikte van lithosfeer neemt
geleidelijk toe (ongeveer 100 km).
Hess; als continent wordt opengebroken > in tegenstelling tot Wegener, continenten niet vrij
bewegen > maar onderdeel zijn grote en aangroeiende lithosfeer-plaat > en daarmee worden
meegevoerd.
uit te leggen wat spreidingsruggen, subductiezones en transformbreuken zijn en waarom
het overgrote deel van de aardbevingen plaatsvindt langs de oceanische ruggen en bij de
diepzeetroggen,
Overgrote gedeelte van aardbevingen vindt plaats > langs te oceanische ruggen en diepzeetroggen.
Maximale diepte = 700km. Hellende zones markeren de plaats waar oceanische lithosfeer verdwijnt
in de mantel = subductiezone.
, Plaattektoniek;
Platen gebaseerd op de gordels van seismische activiteit (plaatsbepaling aardbevingen.
3 verschillende soorten grenzen;
1. Spreidingsruggen;
Platen bewegen van elkaar af > nieuwe lithosfeer wordt gevormd.
2. Subductiezones;
Platen bewegen naar elkaar toe en over elkaar > lithosfeer verdwijnt.
3. Transformbreuken;
Platen bewegen langs elkaar > geen vorming nieuwe lithosfeer.
te begrijpen wat de oorzaak is van de beweging van aardplaten,
Oorzaak beweging = convectiestromen in de aardmantel beneden de lithosfeer > in gang gehouden
door warmte die vrijkomt door radioactieve verval van elementen in de aardmantel.
Convectie = vloeistof wordt van onderen verwarmd > gaat uitzetten; dichtheid wordt kleiner en
vloeistof lichter > lichtere vloeistof gaat stijgen en koudere daarboven daalt.
uit te leggen wat de relatie is tussen plaattektoniek en vulkanisme,
Actieve vulkanen (kegelvormige type) > voornamelijk boven actieve subductiezones; 100 a 200 km
van diepzeetroggen.
Twee processen verklaren vulkanisme boven de subductiezones;
1. Sterkte opwarming aan de bovenkant van de onderschuivende lithosfeer vormt een smelt
(vloeibare massa) > die is licht en stijgt op.
2. Er kan magmavorming optreden doordat gesteenten smelten in de bovenmantel
(asthenosfeer), boven de onderschuivende lithosfeer. Door subductie komt water vrij >
verlaagd smeltpunt van de gesteenten in de bovenmantel.
Meestal niet zichtbaar, maar belangrijk = deel van de vulkanische activiteit op aarde > langs de
onderzeese oceanische spreidingsruggen > onder drukverlaging onder de ruggen stijgt gesmolten
materiaal uit de asthenosfeer > de lava-erupties zorgen voor vorming van bovenste deel van nieuwe
oceanische lithosfeer.
