§1.1 Ontstaan en opbouw van de aarde
Hutton ging ervan uit dat de processen die nu op aarde te zien zijn, vroeger ook zo hebben gewerkt. Een
rivier die zich in een dal heeft ingesleten, zal vroeger onder gelijke omstandigheden hetzelfde hebben
gedaan. Het heden vormt dan dus de sleutel tot het verleden: het actualiteitsbeginsel.
Twee eigenschappen die een rol spelen in de vorming van continenten, oceanen en landschappen zijn: het
vinden van vloeibaar water op het aardoppervlak en de inwendige gelaagdheid. Bij het bestuderen van de
eigenschappen van de schillen kijk je naar de chemische samenstelling en de fysische eigenschappen.
Gedurende de eerste honderd miljoen jaar van het bestaan van de aarde zorgden inslagen van
meteorieten voor veel warmte die zich ophoopte in de aarde. In de gesmolten aarde zakten zware
elementen naar de diepte waardoor er een kern van ijzer en nikkel en een mantel ontstonden. De
buitenkant van de mantel vormde een dunne laag van lichter gesteente. Bij een andere inslag werd veel
materiaal van de aarde de ruimte in geslingerd waardoor de maan ontstond. Door de bij de klap
vrijkomende warmte smolt de aarde opnieuw. Het proces van scheiding van verschillende materialen trad
opnieuw op. De aarde is dus opgebouwd uit schillen met verschillende chemische samenstellingen.
- De aardkern bestaat voornamelijk uit ijzer. De temperatuur ligt tussen de 5000 en 6000 graden.
- De aardmantel bestaat voornamelijk uit ijzer en magnesium. Het is daar 1800 tot 2800 graden.
- De buitenste, dunne laag van de aarde heet de aardkorst. Deze laag bestaat uit de continentale
korst onder de continenten met een dikte van 30 tot 70 km, bestaande uit vrij licht gesteente
(graniet). Ook bestaat de aardkorst uit de oceanische korst onder de oceanen met een dikte vanaf 7
km. Deze korst bestaat uit vrij zwaar gesteente (basalt).
Een fysische eigenschap is de hardheid van schillen. De harde
vaste buitenlaag noem je de lithosfeer. Deze laag omvat behalve
de aardkorst het harde bovengedeelte van de mantel. Onder de
oceanen is de lithosfeer dunner dan onder continenten. Onder
de lithosfeer ligt de asthenosfeer, een zachtere laag die op een
paar plekken bij magmahaarden is gesmolten. Het grootste
gedeelte van deze laag is plastisch gesteente, dat stropiger wordt
onder invloed van druk en tijd. De asthenosfeer rust op de
binnenmantel. Door de hogere druk is het gesteente daar vaster
dan bij de asthenosfeer. Vervolgens kom je bij de vloeibare
buitenkern. De binnenste laag, de binnenkern bestaat weer uit
hard gesteente.
De aarde krijgt haar warmte van inwendige en uitwendige bronnen. Bij het ontstaan uit hete nevelgassen
en stof kreeg de aarde al warmte mee. Daarna hoopte de warmte die vrijkwam bij vroegere
meteorietinslagen zich in de aarde op. Een andere inwendige warmtebron is de radioactiviteit van
sommige gesteenten. Dit alles heeft ervoor gezorgd dat de aarde van binnen na 4,6 miljard jaar nog steeds
niet is afgekoeld. De uitwendige warmte die afkomstig is van de zon, geeft nu meer warmte aan het
aardoppervlak dan de inwendige warmte. Dit heeft gevolgen voor de exogene krachten, die zich aan het
aardoppervlak afspelen.
§1.2 Het verhaal van de gesteenten
Mineralen en organische stoffen vormden de basisbestanddelen van gesteente. Een mineraal is natuurlijke
verbinding die bepaalde chemische eigenschappen heeft. Bij de vorming van het mineraal worden de
moleculen in de meest ideale vorm gerangschikt tot een kristal. Zo heeft elk mineraal zijn eigen
kristalvorm. Een andere eigenschap van mineralen is de hardheid ervan. Organische stoffen zijn ontstaan
uit organismen.
Je kunt gesteenten op basis van hun ontstaanswijze indelen in drie hoofdgroepen:
, - Stollingsgesteenten ontstaan door afkoeling en stolling van magma. Ze zijn te verdelen in diepte-
en uitvloeiingsgesteenten. Dieptegesteente ontstaat als magma ver onder de aardkorst heel
langzaam stolt. Omdat er dan voldoende tijd en ruimte is, kan er kristal ontstaan. Het diepte-
gesteente graniet is een mengsel van mineralen (continent). Uitvloeiingsgesteente ontstaat als lava
over de hellingen van een vulkaan stroomt. Door de lage buitentemperatuur koelt de massa snel af
en stolt. Er is geen tijd voor de vorming van kristallen, waardoor basalt ontstaat. In dit gesteente zit
veel ijzer en magnesium en is grijszwart van kleur (oceaanbodem).
- Sedimentgesteenten ontstaan wanneer afzettingen worden samengeperst. Ze kunnen worden
onderverdeeld in twee typen. Bij klastische sedimenten worden zand en klei in water
gesedimenteerd tot dikke lagen. Door de druk van bovenliggende lagen worden de zand- en
kleilagen samengeperst tot een hard gesteente. Zand wordt op deze manier zandsteen en klei
wordt kleisteen. Organische sedimenten ontstaan door opeenhoping van organisme. Lagen
kalksteen ontstaan in zee door het neerslaan van organische kalkdeeltjes. Door de druk van lagen
wordt kalk kalksteen.
- Metamorfe gesteenten ontstaan wanneer een gesteente langere tijd onder invloed van hoge druk
en temperatuur staat. De mineralen vallen uiteen en de moleculen organiseren zich in nieuwe
kristallen. De samenstelling van het gesteente veranderd. Deze processen vinden plaats in de
aarde, maar ook bij gebergtevorming of het binnendringen van magma in een laag gesteenten. Zo
ontstaat bij het kalksteen het metamorfe gesteente marmer en bij kleisteen leisteen.
Graniet, basalt,
kalksteen en marmer
Marmer is een metamorf gesteente dat onder hoge druk en temperatuur uit kalksteen is ontstaan. Vroeger
moet een marmergroeve dus een zee zijn geweest, want kalkafzettingen ontstaan in zeewater. De
kalksteen werd met dikke lagen andere sedimenten bedekt en omgevormd tot marmer.
Gebergtevormende krachten hebben ook een rol gespeeld bij het ontstaan van metamorfe gesteente.
Marmer in Italië vind je nu hoog in de bergen waardoor het hele gebied dus wel duizenden meters omhoog
heeft moeten komen. Alle gesteentelagen boven op het marmer zijn verdwenen door verwering en erosie.
Het gesteente zal in de toekomst door verwering en erosie uit elkaar vallen, waarbij de deeltjes door
rivieren worden meegenomen naar de zee. In het zeewater zouden de deeltjes afgezet kunnen worden tot
een laag sediment. Na lange tijd zou deze laag bedekt worden, waardoor de laag door de druk een hard
sedimentgesteente wordt. Een sedimentgesteente dat omgevormd werd tot metamorf gesteente, kan dus
ooit opnieuw een sedimentgesteente worden. De kringloop waarin gesteenten onder bepaalde
omstandigheden van het ene hoofdtype overgaan in het andere noem je de gesteentekringloop.
, §1.3 Schuivende continenten
Alle sedimenten worden in horizontale beddingen afgezet. Als de lagen geplooid zijn, weet je dat ze door
druk zijn vervormd, nadat ze eerst horizontaal zijn neergelegd. Als lagen sedimenten op elkaar liggen, is de
onderliggende laag ouder dan de bovenliggende. Dit heet het principe van superpositie. Door deze
principes kan men de relatieve ouderdom van gesteenten bepalen. Met behulp hiervan kon men een
geologische tijdschaal opstellen. Men ontdekte dat je met het radioactieve verval van elementen in
gesteenten de absolute ouderdom van gesteenten kon bepalen. De oudste steen ooit gevonden is zo’n 4,4
miljard oud, waardoor wetenschappers de ouderdom van de aarde op 4,6 miljard jaar schatten. Met
behulp van verschillende berekeningen kon de relatieve geologische tijdschaal nu absoluut worden.
Francis Bacon beschreef in 1620 al de overeenkomst in kustvorm van Zuid-Amerika en Afrika. Niemand
begreep hoe de continenten dan van elkaar af konden bewegen. Alfred Wegener kwam rond 1915 met
nieuwe bevindingen. De flora en fauna op verschillende continenten vertoonden zo veel overeenkomsten
dat ze volgens hem ooit aan elkaar vastgezeten moeten hebben. Ook sluiten de gesteenten in Zuid-
Amerika en Afrika op elkaar aan. De grenzen tussen verschillende gesteenten en gebergteketens lopen van
Zuid-Amerika bijna naadloos dor in Afrika. Er zijn bovendien aanwijzingen gevonden dat grote delen van
verschillende continenten in dezelfde tijd bedekt zijn geweest met een grote ijskap, wat alleen verklaart
kan worden doordat de continenten dicht bij elkaar hebben gelegen. Wegener kwam tot de conclusie dat
de continenten aan elkaar hebben vast gezeten en dat ze zich hebben bewogen. Ooit vormde de
continenten volgens hem het supercontinent Pangea.
Met de methode paleomagnetisme kan de richting van het aardmagnetisch veld in oude
gesteenteformaties worden vastgesteld. De aarde is een magneet met een buitenkern van ijzer. Door de
draaiing van de aarde wordt een aardmagnetisch veld opgewekt. Op dit moment wijst het magnetische
veld naar de noordpool (kompas). Dit magnetische noorden kan veranderen naar het zuiden. Wanneer
gesteente ergens op aarde stolt, richten de ijzerhoudende mineralen zich naar het magnetische noorden
van dat moment. Geologen onderzochten vervolgens het magnetisme van gesteenten van de
oceaanbodem. Ze vonden een afwisselend patroon in het magnetisme. Gebieden waarbij het magnetische
noorden niet afweek van de huidige positie werden afgewisseld met gebieden waarbij het magnetische
noorden volledig afweek. Het patroon aan weerszijden van de oceanische bergrug in IJsland was perfect
symmetrisch.
Op de bergruggen bij een breuklijn komt magma omhoog, dat stolt. Zo wordt er een bergrug van jong
gesteente gevormd. Hoe verder het gesteente van de bergrug verwijderd is, hoe ouder het is. Op de mid-
oceanische rug, wordt nieuwe oceanische lithosfeer gevormd. De oceaan wordt zo, naar twee kanten toe,
steeds breder. De platen bewegen zich dus steeds verder van de rug vandaan: seafloor spreading. Dit
bewijst dat Europa en Amerika vroeger aan elkaar hebben gelegen. Met de bevindingen over het ontstaan
van nieuwe oceaanbodem kan de beweging van de continenten verklaard worden. Wegener wordt daarom
gezien als de grondlegger van de theorie van de platentektoniek.
Een bewegende plaat bestaat zowel uit aardkorst als hard gedeelte van de aardmantel, de lithosfeer. De
beweging van de platen wordt aangedreven door inwendige hitte. Heet gesteente stijgt in de mantel op.
Het smelt door de verminderde druk tot magma en koelt langzaam af tot plastisch gesteente. Op sommige
plekken zal de lithosfeer door de druk van de magma breken, waardoor het magma in de vorm van
vulkanisme aan de oppervlakte komt. Wanneer de lithosfeer toch te hard is, verspreidt het hete materiaal
zich naar twee kanten. De platen lithosfeer worden traag door de bewegende plastische asthenosfeer
meegevoerd. Het magma koelt langzaam af en zakt weer naar de diepte. Daarna welt het gesteente weer
op. Deze kringlopen van warm, traag bewegend gesteente worden convectiestromen genoemd.
Vulkanisme Aardbeving
Convergent (naar elkaar toe) Ja, explosief Ja, zwaar
Divergent (van elkaar af) Ja, effusief Ja, licht
