Plaattektoniek

Plaattektoniek
Vulkanisme, aardbevingen en gebergtevorming
Aardrijkskunde voor de derde klassen HF.
Leer-/werkboek van: ……………………………………………………………... klas: ………
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
Inhoudsopgave
Blz.
Blz

1. De geologische tijdrekening
2

2. De opbouw van de aarde
6

3. Platen in beweging uit elkaar, langs elkaar en tegen elkaar
10

3.1 Divergent: spreidingszones
14
3.2 Convergent: botsende platen
18
3.3 Transform: langs elkaar schuivende platen
25
4. Vulkanisme
29
4.1 Vulkanen in botsingszones
32
4.2 Vulkanen in spreidingszones
35
4.3 Mantelpluimvulkanen
35
4.4 Vulkaantypen
38

5. Aardbevingen
41

6. Computeropdrachten
47

7. Links
48

8. Praktijkproeven
49

9. Studie en beroep Aardwetenschappen
50

10. Ruimte voor aantekeningen
51
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
Toelichting voor de docent
Dit is een lessenserie over plaattektoniek. De lessenserie is een bewerking van een derde
versie van de lesbrief geologie die jarenlang gebruikt is door Kees Jonk in het derde leerjaar
havo/vwo van het Trinitas College te Heerhugowaard. Daar werd de tijd die in klassen 1 en 2
besteed zou worden aan plaattektoniek/vulkanen/aardbevingen opgespaard om in de 3e klas
deze lessenserie te kunnen gebruiken. In plaats van 3 jaar fragmentarisch behandeld te
worden, is er zo een grotere coherentie en diepgang in het onderwerp aan te brengen. Dat
komt het begrip bij de leerlingen sterk ten goede, merkte Kees bij toetsen en zelfs
eindexamens.
Het niveau is voldoende om ook in de bovenbouw te gebruiken bij:
VWO domein C: Aarde, subdomein C1 - De aarde als natuurlijk systeem: samenhang en
diversiteit.
VWO domein D: subdomein D2 - Zuidoost-Azië: actuele vraagstukken: -natuurlijke gevaren
HAVO domein C: Aarde, bij alle subdomeinen.
Om de hele lessenserie volledig uit te voeren zijn ongeveer 20 lesuren nodig, al naar gelang
van klas en niveau. Aangemoedigd wordt om de lessenserie als geheel te gebruiken.
Eventueel kan een aantal vragen worden overgeslagen, maar het is juist de bedoeling
plaattektoniek en vulkanisme in zijn bredere context te plaatsen, zodat het meer het logische
geheel wordt wat het systeem in wezen is.
We denken en hopen dat de figuren (met Nederlandse tekst en toelichtingen) bruikbaar zijn,
ook voor toetsen. De toetsen die door de jaren heen zijn gegeven over dit onderwerp door
Kees Jonk, zijn ook beschikbaar, als daar interesse voor is. Het antwoordenboekje bevat
naast antwoorden, ook aanvullende informatie.
Opzet van de lessenserie
Na een algemene inleiding over geologie, volgt uitleg van de plaattektoniek en wordt
uitgelegd hoe vulkanisme en aardbevingen samenhangen met het bewegen van delen van
de aardkorst ten opzichte van elkaar. Elk hoofdstuk bestaat uit een korte tekst, een aantal
figuren en opdrachten die met behulp van de figuren, de atlas of computer kunnen worden
gemaakt.
Veel leerlingen vinden geologisch onderwerpen vaak moeilijk. De ervaring leert dat dergelijke
onderwerpen helemaal niet zo moeilijk hoeven te zijn als er maar goed beeldend materiaal
gebruikt wordt. Vandaar dat er in de lessenserie veel figuren staan. Het is de bedoeling dat de
docent de stof uitlegt met behulp van de figuren. Het handigst is om de figuren uit te leggen door
deze op een scherm te projecteren via een beamer of overheadprojector. Daarna lezen de
leerlingen de tekst en maken de opdrachten. De opdrachten dienen ter verwerking van de
lesstof.
We hopen dat we u een bruikbare lessenserie aanbieden en staan natuurlijk open voor
opbouwende kritieken om een eventuele volgende versie te verbeteren.
Geschreven en samengesteld door:
Drs Kees Jonk, docent Aardrijkskunde Trinitas College Heerhugowaard loc. Han
Fortmann
Aangepast en geactualiseerd door:
Dr Bernd Andeweg, Aardwetenschappen, Faculteit Aard- en Levenswetenschappen,
Vrije Universiteit Amsterdam. Contact: [email protected]
Aangepast naar een gecombineerd leer-/werkboek door R. Visser.
Overname en of vermenigvuldiging van deze lesbrief wordt ten zeerste aangemoedigd.
Versie 2014
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
2
1 De geologische tijdrekening
.
Een belangrijke werkmethode in de geologie is het principe van actualisme. Dit
principe stelt dat processen, die nu op aarde plaatsvinden, in het verleden op
dezelfde manier plaatsvonden; dus kennis van het heden is de sleutel tot het
verleden.
Toen wetenschappers tegen het einde van de achttiende eeuw op basis hiervan de
aardkorst bestudeerde, kwamen ze tot de ontdekking, dat de gesteenten in de
aarde zeer oud moesten zijn. Ze konden
bijvoorbeeld berekenen, dat op de meeste
plaatsen op de oceaanbodem de klei- en
sliblagen minder dan een millimeter per jaar
groeiden. Een laag versteende klei van een
kilometer dikte moest dan al zeker meer dan een
miljoen jaar oud zijn. Hoe oud de aarde echt is,
is lange tijd een raadsel gebleven. Pas sinds de
ontdekking van de radioactiviteit is er een
bruikbaar meetinstrument ontwikkeld om de
absolute ouderdom (ouderdom uitgedrukt in
jaren) te meten. In de praktijk zijn de geologen
echter meer geïnteresseerd in de relatieve
ouderdom, dat wil zeggen de volgorde waarin bepaalde gebeurtenissen hebben
plaatsgevonden. Met relatieve ouderdom kun je dus alleen maar aangeven dat
bijvoorbeeld een bepaalde aardlaag eerder of later gevormd moet zijn dan een
andere.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
3
De evolutie van het leven.
Toen geologen oudere en jongere aardlagen in een globale volgorde ging
plaatsen, ontdekten ze al snel dat de fossiele levensvormen (afdrukken van leven
in gesteente) die in die lagen voorkwamen alleen in bepaalde perioden hadden
geleefd en werden opgevolgd door andere meer complexe levensvormen.
Sommige fossielen in een bepaalde laag waren duidelijk anders dan in de laag
erboven of eronder en sommige fossiele soorten bleken uitsluitend in één bepaalde
tijd te hebben geleefd. Hierdoor werd het mogelijk om met
behulp van fossielen de relatieve ouderdom van bepaalde
aardlagen aan te geven. Vanzelfsprekend is niet elk fossiel
hiervoor geschikt. Alleen fossielen van levensvormen, die een
korte periode over een groot gebied in grote aantallen
voorkwamen, zijn geschikt als aanduiding voor een bepaalde
periode. Dergelijke fossielen worden gidsfossielen genoemd.
Op deze manier werd het mogelijk om te komen tot een
tijdschaal, zoals figuur 2 laat zien.
1.
Leg met behulp van een voorbeeld het verschil uit tussen absolute en relatieve ouderdom.
2.
Een fossiel k an pas als gidsfossiel gebruikt worden als die aan drie voorwaarden voldoet. Welk e 3?
3.
Als een gesteentelaag gedateerd wordt op 5 miljoen jaar oud, is dit dan geologisch gezien een jong of oud
gesteente? Leg je k euze uit.
4.
Kun je op basis van figuur 2 concluderen dat het leven op aarde 4,6 miljard jaar geleden is begonnen? Leg je
antwoord uit.
5.
Noem gebergten in Europa en in Noord-Amerik a gevormd in de Caledonische en de Alpiene plooiingsfase
e
(zie Bosatlask aarten 216C en 216E 54 druk )
Zet er tevens achter hoe oud en hoe hoog deze gebergten ongeveer zijn.
gebergte
plooiingsfase
Ouderdom in jaren
Hoogte in m
Am:
Caledonisch
Eu:
Caledonisch
Am:
Alpien
EU:
Alpien
Conclusie:
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
4
Opdrachten bij de video ‘Walking with dinosaurs’.
a-Beschrijf de natuurlijk e omstandigheden aan het eind van het Krijt.
-atmosfeer
-k limaat
-landschap
b-Welk e omstandigheden leidden tot het uitsterven van de dinosauriërs?
c-Welk e gevolgen heeft de inslag van de meteoriet op aarde? (5x)
d-Welk e dieren / diersoorten overleefden de meteorietinslag wel?
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
6.
5
De dinosaurussen zijn uitgestorven tijdens de overgang Krijt/Tertiair. De Nederlandse geoloog Jan Smit heeft
samen met de Amerik aan Walter Alvarez een theorie bedacht voor dit uitsterven.
Welk e theorie?
7.
Noem tenminste drie argumenten die zij aanvoeren om te bewijzen dat hun theorie juist is.
Er zijn ook wetenschappers die twijfelen aan de theorie van Smit en Alvarez.
8. Noem tenminste twee argumenten die zij aanvoeren tegen de theorie van Smit en Alvarez.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
6
2 De opbouw van de aarde
.
Voor de kennis van de opbouw van de dieper gelegen delen van de aarde zijn we
grotendeels afhankelijk van indirect verkregen gegevens. Veel informatie over de
opbouw van de aarde is verkregen door het bestuderen van
aardbevingsregistraties. Deskundigen kunnen aan de hand van de meetgegevens van aardbevingen zien of aardbevingsgolven op een bepaalde diepte door
vloeibaar of vast materiaal zijn gegaan. Ook geven vulkanische gebieden nuttige
informatie, omdat daar materiaal uit dieper gelegen gedeelten van de aarde aan de
oppervlakte komt. Tenslotte hebben boringen de kennis over de aardkorst
vergroot.
Er worden twee manieren gebruikt om de opbouw van de aarde weer te geven:
1. Op basis van (chemische)
samenstelling: aardkorst, aardmantel en
aardkern
(zie figuur 8).
De aardkorst kan worden onderverdeeld in
een continentale korst met een
gemiddelde dikte van 35 kilometer en een
oceanische korst van maximaal 10
kilometer (zie figuur 8 en 9). ‘Korst’ is een
goed gekozen naam, omdat hiermee de
gestolde buitenkant van de aarde wordt
aangegeven. In vergelijking met de totale
doorsnede van de aarde is de korst zeer
dun.
2. Op basis van de ‘toestand’ van het gesteente (vast, of juist vloeibaar).
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
7
De korst en het bovenste deel van de mantel bestaan uit star gesteente. Dit
wordt de lithosfeer (lithos =steen) genoemd. Onder de lithosfeer bevindt zich de
asthenosfeer. Asthenos betekent letterlijk ‘zwak’ of ‘niet sterk’. De asthenosfeer
bestaat uit gedeeltelijk gesmolten materiaal, een soort dikke stroop. Je zou
kunnen zeggen, dat de lithosfeer drijft op de asthenosfeer, waardoor de
afzonderlijke delen van de lithosfeer kunnen bewegen. De lithosfeer is namelijk
opgebroken in platen, die ten opzichte van elkaar bewegen. Onder de asthenosfeer
bevindt zich de rest van de mantel die uit vast materiaal bestaat. Helemaal binnen
in zit de aardkern, waarvan de buitenkern vloeibaar is en de binnenkern uit vast
materiaal bestaat.
Figuur 9 b geeft de verhouding weer tussen het land en water. Het wateroppervlak
bedraagt 71 % van het aardoppervlak. Het wateroppervlak is echter niet gelijk aan
het percentage oceanische korst, omdat 11% van het wateroppervlak boven
continentale korst ligt. Deze ondiepe bodem (tot een paar honderd meter diep) van
de kustzeeën langs de continenten wordt het continentaal plat genoemd. Het
werkelijke oppervlak van de oceanische korst bedraagt dus 60% van de
aardoppervlakte. De overige 40% behoort toe aan de continentale korst.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
8
9-Maak een samenvatting van blz 6 en 7 door het schema verder in te vullen.
Drie manieren om informatie te krijgen over het binnenste van de aarde:
Twee manieren om de opbouw van de aarde weer te geven:
I-driedeling op basis van ____________________________________
-_______________
1-_______________
2-_______________
-_______________ (…….km dik)
3-_______________
II-toestand  _________________of_________________________
Lithosfeer =
Asthenosfeer =
Continentaal plat =
De verhouding land – water is niet gelijk aan…
want…
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
9
10. Noteer in figuur 8:
-In de pijlen de begrippen: oceanische k orst / continentale k orst
-In de blauwe vlak k en: buiten kern / binnen k ern / binnen mantel / lithosfeer / asthenosfeer
-In de oranje vlak k en: kern / mantel / k orst
Noteer in de pijl bij figuur 9 ‘continentaal plat’
11. Hoeveel k ilometer bedraagt de afstand (zie figuur 8) tussen het aardoppervlak en het middelpunt van de
aarde?
De diepste boring (bijna 13 k ilometer) in de aardk orst is in Rusland gedaan.
12. Noem twee redenen af te leiden uit figuur 9 waarom het boren op grote diepte in de aardk orst een moeilijk
k arwei is.
In continentale aardk orst k an men over het algemeen veel dieper boren dan in oceanische k orst.
13. Geef hiervoor een verk laring af te leiden uit de figuren 8 en 9.
Het k ook punt van water k an in een hogedruk pan/snelk ook pan worden verhoogd. Het is ook mogelijk om op
een soortgelijk e manier het smeltpunt van gesteente te verhogen.
14. Verk laar waarom ondank s de zeer hoge temperaturen het gesteente in de binnenk ern niet vloeibaar is.
15. Bestaat de k orst onder de Noordzee uit continentale k orst of oceanische k orst?
Leg je k euze uit. (gebruik eventueel de atlas)
Uit figuur 9 b blijkt dat de percentages oceanische k orst / continentale k orst niet overeenk omen met de
percentages water / land.
16. Geef de verk laring voor dit verschil.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
10
3 De platen en hun bewegingen: uit elkaar, naar elkaar en langs elkaar
Zoals we gezien hebben, is de lithosfeer opgebroken in een aantal platen die
"drijven" op het zeer taai vloeibaar materiaal van de asthenosfeer. Door
onderzoek van de bodem van de oceanen werden in de jaren zestig van de
twintigste eeuw harde bewijzen aangedragen, dat delen van de lithosfeer ten
opzichte van elkaar bewegen.
Het afkoelen van de aarde, sinds haar ontstaan, veroorzaakt deze bewegingen.
Radioactieve vervalprocessen in de aardkern zorgen dat het afkoelen niet snel
gaat omdat bij deze processen warmte vrij komt. De warmte, die de aardkern
afgeeft, zorgt voor convectiestromingen.
Dat wil zeggen: stroming
van het warme gesteente
in de mantel waardoor
de lithosfeer erboven in
beweging komt. Het
vaste mantelgesteente
beweegt langzaam, met
ongeveer de snelheid
waarmee vingernagels
groeien of de
bewegingen van
gletsjers.
Convectiestromingen
komen in het dagelijks leven overal voor waar warmte wordt getransporteerd. Je
kunt het vergelijken met wat er in een pan soep gebeurt; wanneer de soep kookt,
zijn er duidelijke stromingen te onderkennen. Dit gebeurt ook bij het vaste
gesteente in de mantel, maar uiteraard in een zeer laag tempo.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
11
Figuur 11 laat zien dat de aardkorst bestaat uit zeven grote platen. Daarnaast zijn
er nog een aantal kleinere platen, die zelfstandig bestaan of een onderdeel zijn van
een grotere plaat. Deze platen bewegen ten opzichte van elkaar: uit elkaar, langs
elkaar of naar elkaar toe (en daarbij over of onder elkaar). Dus zijn er drie soorten
plaatgrenzen te onderscheiden:
1. Divergent, gebieden waar platen uit elkaar drijven: spreidingszones
2. Convergent, gebieden waar platen botsen: gebergten en subductiezones
3. Transform, gebieden waar de platen langs elkaar schuiven.
Figuur 13 laat de verschillende bewegingen zien in een doorsnede.
17. Welk e plaat draagt het grootste continent?
18. A-Geef in figuur 11 aan met geel: convergente, met rood: divergente en met blauw: transforme plaatgrenzen..
Kijk goed naar de relatieve bewegingsrichtingen van de platen. Gebruik eventueel de atlas.
B-Geef in figuur 13 m.b.v. pijlen in alle cirk els de bewegingsrichting van de verschillende platen aan.
19. A-Kleur in figuur 11 het Afrik aanse continent donk ergroen. Kleur de oceanische plaat die bij de Afrik aanse
plaat hoort lichtgroen.
B-Zie figuur 11. Welk e zeer grote plaat bestaat prak tisch geheel uit oceanische k orst?
20. Het tempo waarin de platen bewegen wordt in centimeters per jaar weergegeven in figuur 11. Welk e plaat
beweegt het snelst en met welk e snelheid (de hoogste snelheid noemen)?
21. Op figuur 11 staan relatieve snelheden. Omschrijf nauwk eurig wat het met de relatieve snelheid van 11,1 in
Zuid-Amerik a wordt bedoeld.
22. Van welk e plaat is de Chinese plaat een onderdeel?
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
12
Het Pangaea en de Panthalassa
Over wanneer exact plaattektoniek
begon zoals we het nu kennen, verschillen
de meningen. Wat in ieder geval zeker is, is
dat ongeveer 200 miljoen jaar geleden door
botsingen alle continenten aan elkaar zaten
en een supercontinent vormden: Pangaea
(=alles land). Het gevolg was het ontstaan
van vele bergketens op de randen van de
platen en een sterke afname van de
oppervlakte aan continentale korst. Dit
Pangaea werd omringd door een enorme
oceaan die de Panthalassa (=alles zee)
wordt genoemd. Men neemt aan, dat door
de grote isolerende werking van de relatief
dikke landmassa van het Pangaea de
temperatuur van de mantel eronder veel
hoger was. Door de grote hitte ontstond een
soort hete luchtballoneffect, waardoor het
continent omhoog werd getild. Hierdoor
ontstonden grote breuken in het Pangaea,
waarlangs delen van de landmassa
langzaam gingen afdrijven. Zo een gebied
noemen we een riftzone.
De afbeeldingen hiernaast laten de
bewegingen van de continenten vanaf het
Perm zien.
Let eens goed op de ‘reis’ die het continent
India heeft gemaakt !
Figuur 14: Schuivende continenten.
Figuur 15: Riftzone.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
13
De volgende vragen gaan over figuur 14. Bestudeer dus eerst de afbeeldingen en de tek st hierboven goed en
beantwoord daarna de vragen.
De geograaf Antonio Snider k wam tijdens het bestuderen van wereldk aarten al in 1858 met het idee dat
vroeger de continenten aan elk aar moeten hebben gezeten.
23. Welk e argumentatie zou Snider hiervoor gebruik t hebben?
Toen het Pangaea in het Perm werd gevormd stond het zeeniveau ten opzichte van dit grote continent
veel lager dan tegenwoordig.
24. Noem daarvoor een oorzaak .
India lag tijdens het Krijt op een heel andere plaats.
25. Beschrijf de ligging van India.
In het zuiden van Afrik a, India, Australië en het zuiden van Zuid-Amerik a zijn sporen van gletsjers uit een
ijstijd gevonden.
26. Geef hiervoor de verk laring, ontleend aan de ligging van de continenten, tijdens het Perm.
27. Leg met behulp van de figuren het ontstaan van de Himalaya uit.
28. Op welk e wijze wordt het vulk anisme op IJsland (zie atlas) verk laard?
Het k limaat in Europa was tijdens het Laat Perm anders dan nu.
29. Was het toen warmer of k ouder? Verk laar je k euze met behulp van figuur 14.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
14
3.1 Divergente plaatgrenzen: spreidingszones
Waar twee platen uit elkaar bewegen, spreken we van divergente plaatgrenzen of
spreidingszones. Deze spreidingszones bevinden zich grotendeels in de
oceanen, omdat dit het eindproduct
is van uit elkaar bewegende platen.
Een spreidingszone begint als een
zogenaamd riftzone in een
continentale korst. Door opstijgend
warm materiaal, wordt de
continentale korst opgetild.
Daardoor ontstaat rek aan de
bovenkant (vergelijk met een stok
die je op je knie buigt om te breken).
De bovenkant van de aardkorst
scheurt en het centrale deel zakt in:
een slenk. De centrale slenk daalt
steeds verder, tot de bodem ver
onder zeeniveau terecht komt. Als
deze spreiding nog verder doorgaat,
komt er een moment dat de
continentale korst zo ver verdund is,
dat er een gat zou ontstaan als de rek verder door gaat. Daar kan het opstijgende
hete mantelgesteente het oppervlak bereiken. Mantelmateriaal dat zich op geringe
diepte bevindt, heeft een lagere smelttemperatuur dan op grotere diepte. Daarom
zal dit materiaal gaan smelten. Het magma dat uit de diepte komt is rijk aan ijzer en
magnesium en goed vloeibaar. Bij het uitstromen zal het geheel afkoelen en stollen
tot basalt, dat zwaarder is dan continentale korst. Door de kracht en de warmte
van het opstijgende magma wordt de pas afgekoelde oceanische korst opgetild.
Doordat de oceanische korst bij het afkoelen zwaarder wordt (krimpt), wil het naar
beneden zakken, maar dat kan niet, want daar wordt weer nieuw warm magma
aangevoerd. Dus zakt de afkoelende oceanische korst zijwaarts weg, waar het wel
kan dalen.
Het gevolg hiervan is dat midden in
de oceaan een rug te vinden is waar
nieuwe oceanische korst ontstaat, de
midoceanische rug (MOR). Deze
rug is 1500 tot 2500 kilometer breed
en rijst 2 tot 3 kilometer boven de
oceaanbodem uit (ongeveer 2500
meter onder zeeniveau, terwijl goed
afgekoelde oceanische korst op
5500 meter diepte onder zeeniveau
uitkomt). De plaatgrens loopt als een
dal midden door de onderzeese
gebergtegordel. Dit dal wordt de
centrale slenk genoemd.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
15
Deze slenk is 1 tot 2 kilometer
diep en enkele kilometers
breed. Wanneer we de
oceanen zouden kunnen
leegpompen, zouden we een
gordel van vuur zien van circa
80.000 kilometer lengte. Deze
gordel vormt de grens van de
platen in de oceaan. Door het
hoogteverschil tussen de
midoceanische rug en de
diepere oceaanbodem zorgt de
zwaartekracht ervoor dat de
oceanische korst van de
midoceanische rug glijdt. Deze
kracht wordt de “ridge push”
genoemd. De MOR is dus
enkele kilometers hoog. Dat
komt niet door grote vulkanen, zoals we die op de continenten zien, want die
worden bij de MOR niet gevormd! Er ontstaan steeds nieuwe scheuren in het
midden van de oceaan waarlangs magma het oppervlak kan bereiken, scheuren
die onlangs nog actief waren, zakken snel weg van de centrale slenk. Vulkanen die
daarop gevormd waren, komen ‘droog’ te staan.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
16
30. Schrijf in de figuur 17 op de juiste plaats: midoceanische rug, centrale slenk en mantel.
In het Jura was de Atlantische Oceaan nog smal.
31. Geef hiervoor de verk laring met behulp van een argument ontleend aan figuur 17 en 20.
Figuur 17 laat zien dat de dik te van het sediment (=het materiaal, dat op de aardk orst is neergelegd) op de
oceanische aardk orst in de buurt van de MOR minder dik is dan in de buurt van de continenten.
32. Geef daarvoor twee verschillende verk laring.
33. Neemt de afstand tussen Europa en Noord-Amerik a toe, af of blijft deze gelijk?
Leg je k euze uit met behulp van figuren 17 en 20.
34. Leg met behulp van de figuur 16 in eigen woorden uit hoe een nieuwe oceaan ontstaat.
Het patroon van de ouderdom van de oceanische k orst van de Atlantische Oceaan vertoont ten oosten en
ten westen van de midoceanische rug een opvallende symmetrie. Zie figuur 17 en figuur 20.
35. Geef de verk laring voor het symmetrische patroon.
36. Figuur 20 laat zien dat de huidige Atlantische Oceaan niet gelijk tijdig is ontstaan. Op welk e wijze is dit af
te leiden uit de figuur?
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
17
Figuur 20: De ouderdom van de Atlantische Oceaan.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
18
3.2 Convergente plaatgrenzen: botsende platen
Wanneer platen naar elkaar toe bewegen, spreekt men van botsende platen. De
manier van botsen is echter verschillend.
1-Bestaan beide platen uit oceanische korst, dan zal de zwaardere plaat onder de
andere duiken. Dit is in de regel de oudste plaat, omdat deze het meest afgekoeld
is.
2-Als een continentale plaat tegen een oceanische plaat botst, zal de oceanische
plaat onder de continentale plaat duiken.
3- Bij botsing van twee continentale platen zullen de plaatranden gaan opplooien
tot een gebergte. Bij dit type botsing duikt niet één van de platen onder de andere,
omdat continentale platen uit relatief licht gesteente bestaan.
3.2a Subductiezones
De gebieden waar een plaat onder een andere duikt worden subductiezones
genoemd. We hebben gezien, dat midden in de oceaan nieuwe aardkorst wordt
gevormd. Aangezien de aarde niet groter wordt, moet er dus op andere plaatsen
aardkorst verdwijnen. Dit gebeurt op de plaatsen waar de platen tegen elkaar
botsen. Wat er tijdens de botsing gebeurt, hangt af van de aard van het materiaal
van de korst. De dichtheid van het gesteente is hierbij van groot belang. De plaat
met het gesteente met een hogere dichtheid (zwaarder), duikt in de regel onder de
lichtere plaat. Omdat oceanische korst zwaarder is en dus een minder groot
drijfvermogen heeft, zal bij een botsing tussen een oceanische plaat en een
continentale plaat, de oceanische onder de continentale plaat duiken. Bij een
botsing van twee oceanische platen is het ook een kwestie van dichtheid: oudere
oceanische korst is zwaarder dan jongere korst. Ook in dit geval zal een van de
platen onder de andere duiken.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
19
De subductiezones zijn goed op kaarten van de oceaanbodem te zien, omdat ze
langgerekte, zeer diepe kloven in de oceaanbodem vormen. Zulke kloven worden
troggen genoemd. Door de botsing zelf ontstaat er een gebergte. Een mooi voorbeeld hiervan is het Andesgebergte, dat langs de gehele westkust van ZuidAmerika ligt.
Wat is de aandrijving van subductie?
Er zijn twee krachten die subductie gaande houden:
1. Slab pull: Door de slechte warmtegeleiding van gesteenten duurt het vele
tientallen miljoenen jaren voordat de onderduikende plaat de temperatuur van de
omringende mantel heeft aangenomen. De zwaartekracht zorgt ervoor dat er een
trekkracht ontstaat op de onderduikende plaat. Je kunt het vergelijken met een
overhangend tafelkleed.
2. Ridge Push: dit aandrijvingsmechanisme
werkt op de plaat bij de midoceanische rug.
Ook hier werkt de zwaartekracht, omdat
daar de plaat van de helling van de
midoceanische rug afglijdt.
Welke van de twee het meest belangrijk is,
verschilt per plek. Bij een jonge plaat is de
trekkracht in de subductiezone nog gering
(de oceanische korst is nog niet geheel
afgekoeld en dus nog licht) en zal de kracht
die vanuit de midoceanische rug op de plaat
wordt uitgeoefend sterk zijn, maar bij een
oude onderduikende plaat zal de trekkracht
in de subductiezone veel sterker zijn.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
Figuur 24: Tekening van een subductiezone met trog, plooiingsgebergte, vulkanisme en
aardbevingen.
Tsunami’s IIH
Bij subductiezones is er de meeste kans op tsunami’s (= zeer hoge vloedgolven).
Een plaat schuift onder de andere. Dat gaat niet geleidelijk maar met schokken
(aardbevingen). Doordat het contact tussen de platen onder grote druk staat, wordt
de bovenliggende plaat een beetje mee naar beneden getrokken (zie fig. 25). Als
er genoeg spanning op het contact tussen de platen komt te staan, schiet dat met
een schok los. De bovenliggende plaat veert daarbij terug als een soort
reuzespringplank, en tilt al het water dat er op ligt op. In het geval van de tsunami
bij Sumatra, Kerst 2005, bewoog de zeebodem in een paar seconden over meer
dan 1500 kilometer lengte en enkele honderden kilometers breed enkele meters
omhoog. Dat geeft je meteen een idee hoeveel krachten er op de aardkorst kunnen
heersen.
Figuur 25: het ontstaan van een tsunami
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
20
21
Gebruik voor de volgende vragen de figuren 21 en 22 en de atlas.
Op de grens tussen de platen op figuur 22 ligt een trog.
37. Geef voor het ontstaan van de trog de verk laring.
Zeer diepe troggen liggen in de Grote Oceaan in het gebied ten westen van de Filippijnen. Soms zijn die
troggen meer dan 10.000 meter diep.
38. Zoek met behulp van de atlas in het betreffende gebied de namen van drie troggen op die dieper zijn dan
10.000 meter.
39. Noem 3 belangrijk e subductiezones op aarde.
Oceanen hebben een maximum leeftijd van circa 250 miljoen jaar. Ook de oceanische k orst van de
Atlantische Oceaan zal op den duur gaan afbrek en en verdwijnen door subductie.
40. Geef hiervoor een verk laring.
41. In Nederland hoeven we niet erg bang te zijn voor tsunami’s. Geef hiervoor de geologische verk laring.
42. Hoe k unnen we aan de hand van hoogtemetingen in gebieden waar tsunami’s k unnen voork omen, bepalen of
er een grote tsunami te verwachten is bij een volgende grote aardbeving?
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
22
3.2b Convergente plaatgrens: botsing tussen 2 continentale platen
Wanneer 2 continentale platen met elkaar in
botsing komen, wil geen van beide lichte
continenten de diepte in. Daarom worden
de plaatranden opgeheven en geplooid.
Deze gekreukelde zones herkennen we in
het landschap als gebergten. Botsingen
tussen continenten leveren de hoogste
gebergten op, omdat geen van beide
continenten door het grotere drijfvermogen
in de mantel wil verdwijnen. Het gevolg
hiervan is, dat de krachten, die op het
grensvlak van de continenten worden
uitgeoefend zich grotendeels ontladen middels
het hoger worden van het gebergte.
Een van de bekendste gebergtegordels, die
door dit type botsing een enorme
gebergteketen oplevert, is de Alpiene
gordel. Deze gebergtegordel ligt aan de
zuidrand van de Euraziatische plaat en loopt
van de Himalaya door Iran, Turkije en de
Alpen tot het Atlasgebergte in Marokko.
De tekeningen van figuur 28 laten zien hoe
een dergelijk gebergte in de loop der
miljoenen jaren kan ontstaan. Voordat twee
continentale platen met elkaar in botsing
komen, moet eerst de oceanische korst, die
ertussen ligt, verdwijnen door subductie.
Hierdoor krijgen de sedimenten, die erop
liggen, steeds minder ruimte en worden
samengeknepen en omhooggestuwd
tot een gebergte.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
23
Als een gebergte niet meer actief hoger wordt, zal het worden afgebroken door
verwering en erosie. Hoe ouder een gebergte, hoe minder het zal uitsteken. Een
oud gebergte is dus eigenlijk het resultaat van een botsing tussen twee platen.
Oude gebergten vormen de lasnaden tussen platen die aan elkaar zijn gegroeid.
Het Oeralgebergte dat nu behoort tot de Euraziatische plaat is een voorbeeld van
een oude botsingszone tussen de vroegere continenten Siberia en Baltica. De
Euraziatische plaat is dus een verzameling van kleine continenten waarbij de oude
gebergten dienen als lasnaad.
Himalaya
De afgelopen zeventig miljoen jaar is bij een reusachtige botsing tussen twee
continenten de hoogste bergketen op aarde ontstaan: de Himalaya. Het continent
van India bewoog langzaam maar zeker noordwaarts (zie figuur 14) naar Azië. De
oceanische korst die tussen India en Azië lag verdween langzamerhand door
subductie. Enkele kleine continenten in de oceaan tussen India en Azië werden
eerst tegen Azië geduwd waardoor de jonge Himalaya ontstond. Uiteindelijk botste
India tegen Azië waardoor de zuidrand van Azië is opgeplooid en omhoog geduwd.
Alpen
De opbouw van de Alpen begon 100 miljoen jaar geleden, toen de Afrikaanse plaat
noordwaarts begon te bewegen en daarmee de Euraziatische plaat onder druk
zette. Vervolgens botsten de twee continenten in de loop van het Tertiair tegen
elkaar. De randen van de twee continenten werden geplooid en er werden grote
“lappen” gesteenten van vooral het Afrikaanse continent naar het noorden over de
gesteenten van Europa geschoven, soms over enkele honderden kilometers.
Gebruik voor de volgende vragen ook de Bosatlas.
43. Leg aan de hand van de tek eningen van figuur 26, 27 en 28 in eigen woorden uit hoe een gebergte ontstaat.
44. A-Kleur figuur 28 in volgens de legenda.
B-Verk laar waarom men in gebergten soms op zeer grote hoogte fossiele schelpen k an vinden.
India zelf zal niet onder Azië verdwijnen.
45. Geef hiervoor de verk laring.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
24
46. Wat is er gebeurd met het oceaanwater dat tussen India en Azië lag?
De vorming van de Himalaya heeft het k limaat in het gebied ten noorden van de Himalaya sterk veranderd.
47. Welk e verandering wordt bedoeld? Geef tevens de verk laring voor de bedoelde verandering.
48. Noem de hoogste berg van de Himalaya met de hoogte erbij.
Botsingen tussen twee continentale platen leveren over het algemeen een hogere gebergtek eten op dan
botsingen tussen een oceanische plaat met een continentale plaat.
49. Geef hiervoor de verk laring.
De Euraziatische plaat is feitelijk een lappendek en van verschillende continenten. Dit is te af te leiden uit de
vele oude gebergten die op deze plaat liggen.
50. Leg dit uit.
51. Door welk e botsing zijn de Alpen ontstaan?
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
25
3.3 Transforme plaatgrens: langs elkaar schuivende platen
Tot nu toe hebben we 2 typen plaatgrenzen behandeld,
namelijk de spreidingsgebieden en de botsingsgebieden. Het
derde type is de transforme plaatgrens. Hierbij schuiven de
platen langs elkaar. De transforme plaatgrenzen in oceanen
worden gevormd door de zijbreuken bij de midoceanische
ruggen. Figuur 30 verduidelijkt dit als je met pijlen de
bewegingsrichting van de platen intekent vanuit de
divergente breuk. Tussen 2 stukken centrale slenk
schuiven delen van de oceanische plaat langs elkaar. Deze
zijn vaak duizenden kilometers lang en lopen soms helemaal
door tot continentale randen.
Transforme breuken komen ook voor op continenten. Dat zijn geen rechte
breukvlakken, vaak wordt door het langs elkaar bewegen een complexe breukzone
gevormd, die uit meerdere segmenten bestaat. Bij een aardbeving in dit soort
situaties beweegt vaak maar een segment, waardoor de spanning op het volgende
deel van de breukzone weer toeneemt.
De bekendste transforme breuk op een continent is de San Andreasbreuk in
Californië. Hier schuiven de Amerikaanse en Pacifische plaat langs elkaar.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
26
De San Andreasbreuk verbindt twee midoceanische
ruggen met elkaar, namelijk de Mendocino rug in het
noorden en de Oost-Pacifische rug in het zuiden. De
Amerikaanse plaat heeft deze midoceanische rug als
het ware overreden, omdat deze plaat vanuit de
midatlantische rug naar het westen beweegt en
tenslotte over de Oost-Pacifische rug is geschoven.
Figuur 32 laat zien dat de Oost-Pacifische rug er nu al
voor gezorgd heeft dat een deel van Californië is
“afgedreven” van het Amerikaanse continent. In de
loop der miljoenen jaren zal geheel Californië
losscheuren van het continent en een eiland worden.
Een andere belangrijke transforme plaatgrens is de
Noord-Anatolische breuk in Turkije. De Arabische
plaat beweegt naar het noorden en duwt Turkije voor
zich uit.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
27
Op zowel figuur 30 als 31 staan spreidingszones en transforme breuk en. Op figuur 31 staat ook nog
een convergente breuk zone.
52. Verduidelijk de figuur door de verschillende breuk zones in te k leuren met een verschillende k leur.
Vergeet de legenda niet te mak en!
Tek en de bewegingsrichting van de verschillende plaatdelen vanaf de midoceanische rug in.
53. Welk verschil in bewegingsrichting constateer je bij A en B?
Zoek in de atlas de Golf van Californië op.
54. Verk laar met behulp van figuur 32 het ontstaan van de Golf van Californië.
Het westelijk deel van Californië zal gaan "afdrijven" van Noord-Amerik a.
55. Leg dit uit met behulp van figuur 32.
De inwoners van Californië zijn niet blij met de San Andreasbreuk .
56. Waarom niet?
57. Kleur op figuur 31 en 32 de San Andreas breuk in.
58. Geef door middel van twee pijlen de bewegingsrichting aan van de twee platen in figuur 32 en zet de
naam van de platen erop,
59. Waarom is de San Andreasbreuk vanuit de lucht veel beter te zien dan vanaf de grond?
60. In figuur 33 staan aardbevingen langs de Noord-Anatolische breuk , met jaartallen erbij wanneer welk
deel van de breuk heeft bewogen. Waar denk jij dat de volgende beving gaat plaatsvinden? Verk laar
je k euze.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
28
Figuur 34: De San Andreas breuk vanuit de lucht
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
29
4 Vulkanisme
Dacht men vroeger, dat vulkanische verschijnselen op zichzelf stonden,
tegenwoordig weten we, dat vulkanische verschijnselen voorkomen op de zwakke
plekken in de aardkorst en dus voornamelijk bij de plaatranden of bij opwellingen
van warm materiaal uit de diepte.
Vulkanologen delen de vulkanische activiteiten op aarde in drie groepen in:
a vulkanische bergketens
b vulkanen bij midoceanische ruggen
c mantelpluimvulkanen.
De explosiekracht van vulkanen is grotendeels afhankelijk van de stroperigheid en
de aanwezigheid van water in het magma. De stroperigheid van het magma hangt
vooral af van hoeveel silicium het magma bevat. Dit is een chemisch element dat
gemakkelijk lange verbindingen maakt. Als er meer van is, wordt het magma dus
taaier. Silicium komt veel voor in de continentale korst en sedimenten. Dus levert
opgesmolten continentale korst, of onderduikende oceanische korst met
sedimenten, over het algemeen taaier magma op en dus explosievere
vulkaanuitbarstingen.
Figuur 35: Tekening met uitleg van explosief vulkanisme in een vulkanische bergketen.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
30
Als magma veel water of opgeloste
gassen bevat, wordt dit bij een
vulkaanuitbarsting zeer explosief. Bij
magma, dat taai en stroperig is, raakt
de kraterpijp gemakkelijk verstopt.
Hierdoor wordt er steeds meer druk
onder de kraterprop opgebouwd.
Wanneer de prop wordt doorbroken,
ontstaat er plotseling minder druk in
het magmareservoir onder de prop,
omdat de druk zich dan kan ontladen.
Het water, dat in het magma opgelost
is, wordt dan omgezet in stoom en de
gassen kunnen zich plots uitzetten,
waardoor er een enorme uitbarsting
plaatsvindt. Je kunt het vergelijken met
het opentrekken van een flesje frisdrank. Wanneer de fles rustig wordt geopend,
zullen de bellen uitzettend gas rustig naar de oppervlakte komen. Wanneer de fles
echter wordt geschud, raakt het water oververzadigd met gas; wordt ze geopend,
dan spuit de frisdrank eruit.
Bij een vulkaanuitbarsting komen verschillende stoffen vrij. Deze stoffen kan men
verdelen in drie groepen: lava, pyroklastica en vulkanische gassen. Onder lava
wordt het vloeibare gesteente verstaan, dat uit de vulkaan stroomt. De pyroklastica
zijn de in de lucht geslingerde vaste of vloeibare stukken of stukjes steen. De grote
stukken steen worden bommen genoemd en de kleinere lapilli. Het fijne materiaal
noemen we as. Tenslotte heb je nog de verstikkende vulkanische gassen, die in
een zeer hete gloedwolk, vermengd met as met grote snelheid van de
vulkaanhelling kunnen rollen.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
31
61. Vul de legenda van figuur 37 in.
In 1980 is in de staat W ashington in het westen van de V.S. de vulkaan St. Helens uitgebarsten.
Figuur 17 laat een reconstructie van deze uitbarsting zien.
62. Leg uit waarom bij het voorspellen van aardbevingen het meten van vormverandering belangrijk is.
Bij de uitbarsting van de vulkaan St. Helens werd grondwater verhit, waardoor de ex plosiekracht toenam.
63. Leg uit waarom hierdoor de ex plosiekracht toenam..
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
32
4.1 Vulkanen in botsingszones
Deze komen grotendeels voor in subductiezones op plaatsen waar een
oceanische plaat onder een andere plaat duikt. Terwijl de oceanische plaat in de
mantel zinkt, warmt hij op. Als gevolg van het wegduiken in de mantel komt er in de
mantel onder de continentale plaat steeds meer materiaal bij. Hierdoor neemt de
druk in de mantel op die plaatsen sterk toe. Wanneer de onderduikende plaat
afsmelt zal het lichtere magma een uitweg naar boven zoeken en zal in de meeste
gevallen in de korst stollen. Deze gestolde koepelvormige gesteentemassa’s
worden intrusielichamen genoemd. Soms zal het magma op plaatsen, waar de
korst verzwakt is of breuken vertoont, het aardoppervlak bereiken in de vorm van
vulkaanuitbarstingen. Deze vulkanen vormen in de regel de hoogste toppen van
gebergteketens in de gebieden waar een oceanische plaat tegen een continent
botst. Omdat de wegzinkende plaat op ongeveer dezelfde afstand vanaf de trog
begint af te smelten, liggen deze vulkanen evenwijdig aan de voor de kust liggende
trog. Figuur 38 laat zien, dat hierdoor
een "eilandenboog" kan ontstaan.
Oude oceanische korst duikt
makkelijker onder (omdat die ver is
afgekoeld en dus zwaarder) dan jonge
oceanische korst die in een
subductiezone terecht komt.
Vooral de grote vulkanen in de
bergketens langs continentranden zijn
zeer explosief, omdat met de
duikende plaat veel waterhoudend
gesteente in de mantel komt. Het naar
de oppervlakte opstijgend magma
wordt steeds taaier, omdat veel
continentale korst wordt opgesmolten
tijdens het zoeken van een uitweg
naar boven.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
33
Figuur 39 laat zien, dat de vulkanen, die als gevolg van subductie ontstaan zijn, evenwijdig aan de
trog lopen.
64. Geef de verklaring voor deze evenwijdige ligging.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
34
Uit figuur 40 blijkt, dat vulkanisme soms dichtbij en soms ver van de trog af ontstaat.
65. Geef hiervoor de verklaring, af te leiden uit de figuur.
Een van de twee figuurtjes van figuur 40 geeft subductie van oude oceanische korst weer en de
andere van jonge oceanische korst.
66. Geeft de bovenste figuur of de onderste figuur subductie van oude of relatief jonge oceanische korst
weer? Verklaar je keuze.
Lees eerst de tekst over de uitbarsting van de Tambora en beantwoord daarna de volgende vragen.
67. W elke twee platen botsen bij het eiland Sumbawa?
Het jaar 1815 was een jaar zonder zomer.
68. Leg het verband uit tussen de uitbarsting op het eiland Sumbawa en de lagere zomertemperaturen.
De hoogste toppen van Java zijn vulkanen.
69. Hoe hoog is de grootste vulkaan op Java?
70. Stelling 1: het risico van veel slachtoffers door vulkaanuitbarstingen op Java is nu veel groter dan in
de negentiende eeuw.
Stelling 2: het risico van veel slachtoffers is nu juist veel minder.
Geef voor elke stelling een argumentatie.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
35
4.2 Vulkanen in spreidingszones
De tweede groep vulkanen vinden we waar platen zich
uit elkaar bewegen, dus in riftgebieden en bij
midoceanische ruggen. In deze spreidingsgebieden
ligt een enorme keten van vulkanen, waarvan de
hoogste toppen de eilanden midden in de oceaan
vormen. De Azoreneilandengroep midden in de
Atlantische Oceaan is hier een mooi voorbeeld van.
De meeste vulkanen bij midoceanische ruggen komen
niet aan de oppervlakte. De vulkanen van IJsland zijn
geen goed voorbeeld van vulkanen bij een
midoceanische rug, omdat daar toevallig ook nog een
hotspot onder de midoceanische rug ligt.
De vulkanen, die bij spreidingszones voorkomen,
hebben veelal een rustig karakter. Het type lava is
zeer vloeibaar (omdat het uit de diepte van de mantel
op stijgt en veel ijzer en magnesium bevat), bevat
weinig water en kan over enorme gebieden uitvloeien. Veelal komen er
spleeterupties voor: uitbarstingen waarbij een scheur zich opent en over een flinke
lengte kleine lavafonteinen ontstaan.
4.3 Mantelpluimvulkanen
De derde groep vulkanen zijn de
mantelpluimvulkanen. Figuur 42 laat
zien, dat zowel op de continenten als op
de bodems van de oceanen zich vele
vulkanen bevinden die niet langs
plaatgrenzen liggen. Het gaat hier om
vulkanen, die ontstaan zijn boven
zogenaamde mantelpluimen, ook wel
hotspots genoemd. Bij hotspots komen
gedurende lange tijd steeds vanuit
dezelfde plaats in de mantel enorme
hoeveelheden magma omhoog.
Hierdoor verzwakt de erboven liggende
korst en wordt deze ten slotte
doorgeprikt. Uiteindelijk ontstaat boven
de hotspot een groot vulkanisch gebied.
De plaat boven de mantelpluim beweegt
langzaam, maar de hotspot niet. Als een
hotspot onder een oceanische korst ligt,
ontstaat op die korst in de loop der
miljoenen jaren een hele, vulkanische
rug, waarvan de toppen in de vorm van
een serie vulkanische eilanden aan de
oppervlakte zichtbaar zijn. De
mantelpluim werkt als een “snijbrander”,
die een spoor van vulkanen trekt in de erboven bewegende plaat.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
36
De Hawaii-eilandengroep en de vulkanenserie in de buurt van Yellowstonepark in
de Verenigde Staten zijn daar voorbeelden van. Fig. 43 laat een eilandenserie zien
die ontstaan is boven een hotspot. Bij mantelpluimen bereikt het stijgende
mantelmateriaal het oppervlak (Hawaii), maar kan de warmte er ook voor zorgen
dat continentale korst wordt opgesmolten. Daardoor komen meestal schildvulkanen
voor boven hotspots.
Er zijn perioden in de geschiedenis van de
aarde geweest waarin gedurende lange tijd
enorm veel vulkanisme van mantelpluimen
is geweest. Onder India is bijvoorbeeld 65
tot 70 miljoen jaar geleden een zeer grote
mantelpluim actief geweest, waardoor daar
enorme hoeveelheden lava zijn afgezet. Je
moet dan denken aan vulkanisme via
spleten van honderden kilometers lang met
lavafonteinen van soms enkele kilometers
hoogte. Op het Deccanplateau in India
liggen nu vulkanische afzettingen in de vorm
van basalt van wel meer dan 2000 meter dik
en verspreid over een groot gebied. Er zijn
verschillende perioden geweest van grote
vulkanische activiteit door hotspots en die blijken alle samen te vallen met perioden
van massaal uitsterven van diersoorten.
Men veronderstelt dat mantelpluimen diep in de aarde ontstaan in het grensgebied
van de kern en mantel. De aardkern raakt dan haar warmte kwijt door onder
andere mantelpluimen. Er zijn ook aanwijzingen dat mantelpluimen fungeren als
een soort breekijzer voor het opsplitsen van continenten.
Figuur 43 laat schematisch de vorming van een vulkanische eilandenreeks zien. Hawaii is zo’n vulkanische
eilandenreeks.
71. Leg in eigen woorden het ontstaan van een vulkanische eilandenreeks uit en verklaar waarom slechts een
gedeelte van de eilanden van de Hawaii-rug vulkanisch actief is.
De oudere "eilanden", die boven de hotspot van Hawaii ontstaan zijn, zoals de Emperor-eilanden, zijn nu een
onderdeel van een onderzeese bergrug, terwijl deze in het verre verleden wel boven water uitstaken.
72. W aarom liggen de oudere eilanden nu onder water?.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
37
De laatste jaren vindt er een felle discussie plaats of de dinosaurussen wel zijn uitgestorven door de inslag van
de meteoriet in Mex ico.
73. W elk argument uit de tekst hierboven zullen de tegenstanders van de meteoriettheorie gebruiken?
Het restant van de hotspot die in India actief is geweest ligt onder het eiland Réunion. Op dit eiland is nog actief
vulkanisme.
74. Zoek in de atlas Réunion op en leg uit waarom het logisch is dat in die buurt de oude mantelpluimvulkaan
gezocht moet worden.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
38
4.4 Vulkaantypen
Een vulkaan is te beschouwen als een berg, waarin gangen lopen. Door deze
gangen komt het magma naar boven. Het magma bereikt de vulkaan vanuit de
mantel via een toevoerpijp. Meestal komt de toevoerpijp op de top van de vulkaan
aan de oppervlakte. Daar bevindt zich de krater; dit is het gat van de vulkaan. Het
komt ook voor, dat het toevoerkanaal zijgangen bevat, die aan de zijkant van een
vulkaan aan de oppervlakte komen. De "mondingen" van deze zijgangen worden
adventief kraters genoemd.
Er zijn verschillende typen vulkanen. Twee typen zullen we hier behandelen, nl. de
stratovulkaan en de schildvulkaan.
Een schildvulkaan ontstaat als uit lange scheuren in de aardkorst dunne vloeibare
magma naar boven komt en zich over grote gebieden verspreidt, zonder dat steile
vulkaanhellingen ontstaan. Het magma dat dit soort vulkanen voedt, komt dus van
diep uit de aarde en bevat veel ijzer en magnesium. De lava die hieruit ontstaat, is
door deze donkergekleurde mineralen donker van kleur: basalt. De bekendste
schildvulkanen zijn op IJsland en Hawaii te vinden. Figuur 23 laat een doorsnede
van een schildvulkaan zien.
De stratovulkaan, de meest voorkomende vulkaan, bestaat uit afwisselende lagen
lava en as en heeft vrij steile hellingen.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
39
Het magma dat dit type vulkanen voedt, bestaat uit gesmolten continentale korst, of
gesmolten oceanische korst met water en sedimenten. Bij het stollen ontstaan de
mineralen kwarts en veldspaat, die licht van kleur zijn. Gestold magma in dit soort
vulkanen wordt graniet. Deze vulkanen bevinden zich veelal in bergketens langs
continentranden en kunnen zeer explosieve uitbarstingen hebben. Figuur 24 laat
dit vulkaantype zien.
Schildvulkanen zijn over het algemeen veel minder ex plosief dan stratovulkanen.
75. Geef hiervoor een verklaring.
De vorm van de schildvulkaan en stratovulkaan (zie figuren 44 en 45) verschilt sterk van elkaar.
76. Noem twee verschillen en de oorzaak van deze verschillen.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
40
De verspreiding van de vulkanische gebieden op aarde (zie atlas en figuur 46) is niet toevallig.
77. Door welke oorzaak wordt de verspreiding van het vulkanisme voor een belangrijk deel verklaard?
78. In welke gebieden in figuur 46 verwacht je stratovulkanen? W aarom?
79. Geef in figuur 46 met verschillende kleuren de plaatgrenzen aan en schrijf erbij welke categorie vulkanen je
daar aan zal treffen. .
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
41
5 Aardbevingen
Wanneer je in de atlas de
spreiding van aardbevingen en
vulkanen met elkaar vergelijkt,
dan valt duidelijk op dat beide
verschijnselen in dezelfde
zones voorkomen, nl. langs de
breuklijnen in de aarde.
Vreemd is dit niet, want
aardbevingen worden door
hetzelfde verschijnsel
veroorzaakt: het verschuiven
van gesteentemassa's langs
breuklijnen in de aarde.
Gesteente blijkt elastische
eigenschappen te hebben,
waardoor spanningen zich bij
een breuklijn lange tijd kunnen ophopen. Hierdoor kunnen bepaalde gedeelten van
de plaatgrenzen jarenlang muurvast blijven zitten. Op een bepaald moment is er
zoveel druk op een bepaald punt opgebouwd, dat de gesteentemassa's het
begeven en de plaat de opgehoopte spanning in één keer ontlaadt. De opgehoopte
energie komt dan in één klap vrij in de vorm van een aardbeving, waarvan de
schokgolven zich in alle richtingen verspreiden. Een lichte schok duurt enkele
seconden, maar een zware aardbeving kan wel vijf minuten duren. Daarbij kunnen
platen enkele centimeters ten opzichte van elkaar bewegen.
Het punt in de aardkorst waar
de aardbeving ontstaat, wordt
het hypocentrum genoemd.
Vanuit het hypocentrum ontstaat
een golfbeweging door de
aardkorst heen. Je kunt
aardbevingsgolven vergelijken
met een golfbeweging, die
ontstaat bij een zweepslag met
een touw: hoe harder de
zweepslag is, des te groter zal
de golfbeweging zijn en over
des te grotere afstand zal hij
zich voortzetten. De wanorde,
die ontstaat bij een aardbeving,
is het grootst bij het
epicentrum, dat deel van de aarde, dat zich direct boven het hypocentrum
(=aardbevingshaard) bevindt. Ondiepe aardbevingen (0-70 km onder het
oppervlak) veroorzaken veel meer schade dan diepe aardbevingen, omdat de
energie van de beving direct aan het oppervlak komt. Over het algemeen worden
grote aardbevingen voorafgegaan door kleinere trillingen (voorschokken). Na de
grote schok komen er meestal nog maandenlang naschokken.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
42
Bij krantenberichten lees je vaak, dat men de kracht van de aardbevingen
aangeeft met de schaal van Richter. De schaal van Richter loopt van 1 t/m 9. Het
getal 1 betekent een heel lichte trilling (die je niet voelt) en het getal 9 de
zwaarste aardbeving (alles verwoestend), die kan voorkomen. Aardbevingen met
een kracht van boven de 5 worden zware aardbevingen genoemd.
Figuur 49: De schaal van Richter.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
43
Ook bij aardbevingen zijn duidelijke verschillen waar te nemen al naar gelang
platen uit elkaar, langs elkaar of tegen elkaar bewegen.
A
C
B
D
Divergent
Als je ergens aan trekt, is het minder sterk dan dat je er tegen duwt. Dus bij
spreidingszones zal de spanning zich eerder ontladen en zijn de aardbevingen
relatief licht. Ook vinden aardbevingen die zo ontstaan alleen in de directe
omgeving van de spreidingszones plaats. Verder weg van de spreidingszone, is
er geen rek meer in het gesteente. De bevingen zijn over het algemeen ook niet
diep.
Transform
Waar platen langs elkaar bewegen, ontstaan vaak complexe breukzones in
plaats van een enkel breukcontact. Stukjes van de breukzones (segmenten)
kunnen los van elkaar bewegen. Vaak zit er wel een ontwikkeling in de tijd in. Zo
verschuiven de aardbevingen langs de Noord-Anatolische breuk in Turkije
steeds verder op naar het westen, richting Istanbul.
Convergent
De zwaarste aardbevingen komen voor in subductiezones, omdat de gesteenten
daar oud en koud zijn en dus erg star. Er kunnen zich daar hoge spanningen
opbouwen voordat er een ontlading via aardbevingen plaatsvindt. Bij echte
subductiezones laten de aardbevingen zien dat een van de platen in de diepte
verdwijnt. Ook in de plaat die boven blijft kunnen zich bevingen voordoen, die zijn
logischerwijs minder sterk en minder diep. Sutuur is de ‘naad’ waar twee
continenten tegen elkaar zijn geplakt.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
44
Bij een botsing waarbij een continent betrokken is, kan de spanning zo hoog
oplopen dat ook verder weg van de echte botsing nog aardbevingen plaatsvinden.
Zo komen er zo nu en dan in Zuid-Nederland aardbevingen voor. Dat is het
directe gevolg van de botsing tussen Eurazië en Afrika bij de Alpen. In de
Nederlandse ondergrond komen breuken voor in de ondergrond, die uitlopers
zijn van breuksystemen in Duitsland. De grootste diepte van aardbevingen in dit
gebied is ongeveer 30 kilometer. De sterkste aardbeving in Nederland vond
plaats op 13 april 1992 ten zuiden van Roermond en had een magnitude van 5,8
op de schaal van Richter.
Let in figuur 51 op de kleine gele rondjes in Groningen, Drenthe en rond
Alkmaar: dit zijn bevingen veroorzaakt door de gaswinning in dat gebied
(geinduceerd). Duidelijk is dat de overige bevingen geconcentreerd zijn
langs breuken in de ondergrond: echte aardbevingen door tektoniek.
Figuur 51: aardbevingen in Nederland.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
45
80. Leg aan de hand van figuur 48 uit op welke wijze aardbevingen ontstaan.
Om schade door aardbevingen aan gebouwen te verminderen moet je deze of heel stevig bouwen of juist heel
soepel.
81. Leg dit uit.
Figuur 50 laat een aantal verschillende plaatranden zien waar aardbevingen kunnen voorkomen.
82. Leg uit waarom de aardbevingen bij 50D over het algemeen zwaarder zijn dan bij 50A.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
46
Bij 50D ligt het hypocentrum dieper dan bij 50C.
83. Geef hiervoor de verklaring.
84. W elke tekening van figuur 50 geeft de situatie rond de San Andreasbreuk weer?
85. W elke tekening van figuur 27 geeft de situatie langs de westkust van Zuid-Amerika weer?
Op de atlaskaart geologie van Nederland zijn de breuken ingetekend.
86. In welke twee provincies is de kans op een aardbeving het grootst?
87. Niet alle aardbevingen in Nederland worden door tektoniek veroorzaakt. Geef een andere verklaring voor
aardbevingen in Nederland.
88. W elke aardbevingen zijn zwaarder: die door tektoniek veroorzaakt, of die door een andere oorzaak?
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
47
6 Computeropdrachten
Computeropdracht vulkaanuitbarstingen
Tijdsduur: 3 lessen en huiswerk.
Leerlingen krijgen van de docent willekeurig briefjes uitgedeeld waarop één van
de volgende vulkanen staan:
Krakatau, Pinatubo 1991, Mount St. Helens 1981, Nevado del Ruiz
Vesuvius, Santorini, Etna, Hekla, Paricutin, Nyos,
Mauna Loa, Merapi, Mount Rainier, Lanzarote,
Guaqua Pinchicha, Heimaey, Soufriere Hills en Mont Pelée
Over één van de genoemde vulkaanuitbarstingen maken de leerlingen in groepjes
van twee een kort werkstuk dat aan de volgende eisen moet voldoen:
- minimaal twee en maximaal vier pagina’s getypte tekst (lettertype arial 12)
- beschrijving van de vulkaanuitbarsting. Hierbij hoort een kaart met de ligging en
een foto
- verklaring voor het ontstaan van de vulkaanuitbarsting, Hierbij hoort een kaart
met de geologie van het vulkanisch gebied
- gevolgen van de vulkaanuitbarsting voor mens en milieu.
Computeropdracht aardbevingen
Tijdsduur: 3 lessen en huiswerk.
Leerlingen krijgen van de docent willekeurig briefjes uitgedeeld waarop één van
de volgende aardbevingen staan:
Roermond 1992, San Francisco 1906, Anchorage 1964, Sumatra 2005
Bam 2004, Mexico stad 1985, Kobe 1995, Skopje 1963, Java 2006
Izmit 1999, Tangshan 1976, Napels 1980, Guatamala stad 1976, Pakistan 2005
Tokyo 1923, Yungay 1970, Tabas 1978, El Salvador 1986, Gadiz 1970, Congo
2005.
Over één van de genoemde aardbevingen maken de leerlingen in groepjes van
twee een kort werkstuk dat aan de volgende eisen moet voldoen:
- minimaal twee en maximaal vier pagina’s getypte tekst (lettertype arial 12)
- beschrijving van de aardbeving. Hierbij hoort een kaart met de ligging en een
foto.
- verklaring voor het ontstaan van de aardbeving. Hierbij hoort een kaart met de
geologie van het aardbevingsgebied
- gevolgen van de aardbeving voor mens en milieu.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
48
7 Links
www.falw.vu.nl/vulkanen
Uitleg over de geologie achter enkele recente uitbarstingen en wetenschappelijk
nieuws over vulkanisme.
www.falw.vu.nl/aardbeving
Uitleg over plaattektoniek, schaal van Richter en achtergrondinformatie bij
recente aardbevingen.
www.falw.vu.nl/feldbiss
Informatie over breuken in de ondergrond van Limburg en aardbevingen die daar
plaatsvinden/hebben gevonden. Met aandacht voor het ontstaan van het huidige
landschap en hydrologische gevolgen van breukactiviteit.
www.falw.vu.nl/sandbox
Informatie over een uniek lab op Vrije Universiteit, waar met zand, baby-zalf en
zware vloeistoffen, maar ook computers, laserscan en tomografie plaattektoniek
kan worden nagebootst. Met een link naar profielwerkstuk-opdrachten.
http://jules.unavco.org/Voyager/Earth
Maak zelf kaartjes van de wereld met allerhande tektonische verschijnselen,
topografie etc.
www.volcanoworld.org
Met alle vulkanen ter wereld op een rijtje!
www.geofoon.nl
Geofoon is een landelijk informatiepunt waar burgers en instellingen terecht
kunnen met vragen over bodemdaling en aardbevingen.
www.knmi.nl/ en dan Seismologie
Waar en hoe hevig schudde de Aarde?
www.kennislink.nl
en dan Aardwetenschappen en dan Aardbeving, recent wetenschappelijk
nieuws.
www.aarde.nu
Voor profielwerkstukken over aardbevingen (en een reis naar IJsland winnen met
je profielwerkstuk!)
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
49
8 Praktijkproeven
Plaattektoniek, dat kan toch niet in de klas of thuis worden nagebootst? Jawel
hoor! Als je maar weet hoe!
1. Kijk zelf hoe plaattektoniek zorgt voor gebergten en oceanen!
Benodigdheden: zand (gezeefd duinzand of zilverzand van het
tuincentrum), een touwtje en plankje of karton. Of knutsel een
ingewikkeldere opstelling in elkaar!
Zie voor uitgebreidere experimenten: www.falw.vu.nl/sandbox
2. Bouw zelf een seismograaf, het meetinstrument om trillingen van de
aarde te registreren.
http://cse.ssl.berkeley.edu/lessons/indiv/davis/hs/Seismograph.html
(Engels)
3. Schuiven met die hap!
Ingewikkelder experiment: bestudeer de relatie tussen herhalingstijd en
sterkte van aardbevingen.
Aardbevingen komen geregeld in het nieuws. Geologen kunnen in
bijna alle gevallen niet langer dan vlak van te voren waarschuwen
waar en wanneer een aardbeving plaatsvindt. Waarom niet?
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
50
9 Studie en beroep Aardwetenschappen of Aarde en economie
Aardwetenschappen
Aardwetenschappers bestuderen niet alleen plaattektoniek of vulkanen. Als
aardwetenschapper bestudeer je het complexe geheel dat we ‘de aarde’ noemen. Zij
stellen vragen als: Hoe is het landschap gevormd? Waar is olie en gas te vinden? Is de
ondergrond stevig genoeg om in te bouwen? Hoe komen we aan schoon drinkwater
voor iedereen? Waarom vinden vulkaanuitbarstingen, aardbevingen en tsunami’s
plaats?
Je bent als aardwetenschapper vaak met praktisch onderzoek in de buitenlucht bezig.
Dit wordt veldwerk genoemd. Op het land, maar ook op zee leer je hoe je gegevens
verzamelt over bijvoorbeeld smeltende gletsjers, veranderingen in lokale
weersomstandigheden door veranderingen in landgebruik, gesteenten, sedimenten,
water of het landschap. Over hoe diamanten ontstaan, waar welk gesteente voorkomt of
hoe het landschap door de loop van de tijd is gevormd. Hoe rivieren en kusten ‘werken’.
Je doet metingen in labs of maakt computermodellen en gebruikt daarbij basiskennis
van bijvoorbeeld Biologie, Natuurkunde, Scheikunde of Informatica.
Aardwetenschappers die plaattektoniek bestuderen, kom je tegen bij olie- en
gasbedrijven. Door plaattektoniek hebben we dalende gebieden op aarde (bekkens),
waarin sedimenten met organisch materiaal zich kunnen verzamelen. Als de bekkens
blijven dalen, komt dat organische materiaal op een diepte waar de druk en temperatuur
hoog genoeg is, om het organische materiaal om te zetten in olie en gas. Dat olie en gas
kan zich vervolgens verzamelen in structuren als plooien en breuken, waarna we het
omhoog kunnen pompen! Voor de vorming van olie en gas is plaattektoniek dus een
noodzakelijke voorwaarde. Dus: zonder aardwetenschappers geen benzine voor de auto
of plastic voor een pen. Met het opsporen van olie en gas is een zeer goed betaalde,
internationale baan zeker te vinden bij de olie- en gasmaatschappijen.
Na je opleiding Aardwetenschappen kun je ook bij Greenpeace of Milieudefensie terecht
komen, dat is bijna 180 graden de andere kant op. Klimaatverandering, schoon
drinkwater voor iedereen, nieuwe energiebronnen, natuurrampen: ook in de toekomst
blijft er voldoende werk en onderzoek te doen. Aardwetenschappen: een 40.000
kilometer brede opleiding!
Meer weten? Kijk op www.aardwetenschappen.vu
Aarde en economie
Aarde en economie is een nieuwe opleiding, toegankelijk met een E&M profiel, waarin
Aardwetenschappen toch een belangrijke rol speelt. De Aarde draait niet alleen om zijn
as, maar ook om geld. Met welke gevolgen moeten we rekening houden in verband met
het veranderende klimaat? Welke maatregelen zijn economisch en landschappelijk het
meest efficiënt? In Aarde en economie komen inleidingen in aardwetenschappen,
bodem, (grond)water en klimaat(verandering) aan bod, maar ook regionale economie en
bestuurskundige processen.
Met een E&M profiel toch een aardwetenschappelijke opleiding? Kijk op
www.aardeeneconomie.vu voor meer informatie!
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
51
10 Ruimte voor aantekeningen.
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
52
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
53
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
54
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann
55
Lessenserie Geologie - Aardwetensch app en , Vrije Universiteit & Trinitas College, loc. Han Fortmann

Download Report