Topos 6 - KathOndVla

6 Opbouw en afbraak van fysische landschappen

WAT VOORAFGING …

• Je leerde in de eerste graad enkele reliëfelementen herkennen in het landschap, beschrijven en aanduiden op een (topografische) kaart.

• Je kunt op kaarten hoogten en hoogtezones aflezen.

• Je leerde enkele losse gesteenten herkennen en benoemen op basis van eenvoudige proefjes.

• Je kunt gegevens op het terrein verzamelen.

• Je kunt bewondering en verwondering voor de schoonheid van een landschap opbrengen.

• Je kunt door analyse van informatiebronnen de continenten en oceanen, de belangrijkste reliëfeenheden en rivieren, de belangrijkste staten, de grote blokken op kaart aanduiden en benoemen en als parate kennis gebruiken.

• Je kunt op een eenvoudige manier enkele fysisch-aardrijkskundige kenmerken van een bestudeerde regio verklaren.

INHOUD

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

Oriëntatie 1. Bouw van de aarde............................. 8

1.1 1.2

1.3

De schilvormige opbouw................... 8 De belangrijkste kenmerken van de lagen....................................... 9 Hoe heeft de wetenschap het binnenste van de aarde ontdekt?..... 13

2. Platentektoniek en gevolgen......... 18 2.1 Inleiding ............................................. 18 2.2 Het voorkomen van gebergten,

vulkanen en aardbevingen ............... 25 2.3 Oceanische en continentale platen,

plaatranden en mechanismen.......... 28 2.4 Gesteentecyclus in relatie tot platentektoniek.................................. 36

3.1

3.2

Het ontstaan van de geologische tijdschaal ................. 50 De belangrijkste informatie in de geologische tijdschaal ................. 58

4. (ASO) Vergelijkende studie van 2 reliëfgebieden ......................... 64 4.1

4.2

4.3 4.4

Mogelijke reliëfvormen en keuze van je gebied...................................... 64 Relatie geologie-lithologie-bodem voor de gekozen gebieden................ 65 Gedetailleerde bespreking per regio. 70 Vergelijking van de 2 gekozen reliëfgebieden.................................... 87

5. (TSO) Studie van fysische landschappen ...................................... 89 5.1 Erosielandschap: het Coloradoplateau

en de Grand Canyon.......................... 89

4

Zesde Grote Massa-extinctie 97 Foto’s platentektoniek............. 99 Figuren platentektoniek.......... 101 Schaal van Richter................... 103 Ertswinning op zee.................. 105 Gebouwen................................. 113 Foto’s voor de opdracht platentektoniek en toerisme.. 115 Bijlage 8 Stripverhaal van de geologie van België................................. 117 Bijlage 9 Gesteenten herkennen op foto............................................. 119 Bijlage 10 Proefcentrum Hoogstraten..... 121 Bijlage 11 Akkerbouwers werken samen in erosieteams’............ 123 Taak 1

2.5 Platentektoniek en economie........... 45

3. Geologische tijdschaal...................... 50

Bijlage 1 Bijlage 2 Bijlage 3 Bijlage 4 Bijlage 5 Bijlage 6 Bijlage 7

Taak 2 Taak 3

Onderzoek op Hawaii als basis voor de theorie van de platentektoniek................... 125 Toepassingen platentektoniek........................ 127 (TSO) Grand Canyon hoekwerk.................................. 131

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

-

............................................................................................................ DIT

HEB JE NA DEZE MODULE GELEERD.

Je kent de verschillende lagen van de aarde, met speciale aandacht voor de rol van de asthenosfeer in de platentektoniek (transportband van de lithosfeer).

-

Je kent het belang van verschillen tussen oceanische en continentale korsten in de verticale en horizontale beweging van platen.

-

Je kunt de theorie van de continentendrift en van de platentektoniek uitleggen.

-

Je kunt de bewegingen van de platentektoniek analyseren: je kunt de bewegingen en bijbehorende reliĂŤfelementen herkennen op figuren en het ontstaan verklaren.

-

Je kunt gebergtevorming en gesteentencyclus linken aan platentektoniek.

-

Je kunt een geologische tijdschaal interpreteren.

-

Je kunt dateringsprincipes uitleggen en toepassen.

-

Je kunt de relatie tussen geologie, lithologie en reliĂŤf herkennen en verklaren.

-

Je kunt reliĂŤfvormen die aan bod kwamen tijdens de geografische excursie analyseren.

Opbouw en afbraak van fysische landschappen Opbouw en afbraak van fysische landschappen

Oriëntatie Platentektoniek heeft ernstige gevolgen voor de mens. Jaarlijks komen verschillende natuurrampen, veroorzaakt door platentektoniek, in de actualiteit.

Wat wordt voorgesteld op bovenstaande afbeelding? ................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................

Hoe wordt het middelpunt van een aardbeving – de blauwe stip op de afbeelding – genoemd? ................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................

Afkoelend effect

De vulkaanuitbarsting die zich zo’n 3500 jaar geleden voordeed in de buurt van het Griekse eiland Santorini, is een van de bekendste uit onze geschiedenis. Ond er meer omdat het waarschijnlijk de op één na grootste geregistreerde vulkaanuitba rsting ooit is. De enorme tsunami die erop volgde, moet de bloeiende beschaving van Minos op Kreta in één beweging weg gevaagd hebben. Volgens het wetenschappelijk topvakblad Nature was de vulkaan minstens 18 000 jaar inactief voor hij plots zo explosief tot uitbarsting kwam dat zijn volledige top werd weggeblaze n.

In het vakblad Geophysical Researc h Letters stellen wetenschappers dat de kleine ijstijd die ook onze streken vanaf de veertiende eeuw teisterde, ook al plotseling begon, als gevolg van een reeks kleinere vulkaanuitbarstingen die gen oeg stof in de atmosfeer bliezen om een afkoelend effect te genereren. Het begin van de koudep eriode kon nauwkeurig gedateerd wor den aan de hand van analyses van in het ijs bevroren mos : ze moet tussen 1275 en 1300 begonn en zijn.

6

Bron: www.knack.be

Opbouw en afbraak van fysische landschappen Opbouw en afbraak van fysische landschappen

Supercontinent in de maak Ooit vormde alle land op aarde één grote brok. Komt die situatie nog terug?

Geologen maakten een reconstructie van de evolutie van supercontinenten, die sinds het ontstaan van de aard e cyclische bewegingen maken.

Het recentste supercontinent bestond 200 miljoen jaar geleden.

Als die inzichten in een voorspellen d model gegoten worden, zal er, volg ens het vakblad Terra Nova, over ongeveer 250 miljoen jaar opnieuw een supercontinent bestaan.

De bewegingen zijn al bezig: Afrika botst tegen Europa, Australië nadert Azië. Het zou kunnen dat Zuid-Amerika en Antarctica geen deel zullen uitmaken van het nieuwe supercontinent omdat grote hoeveelheden materiaal uitgestoten worden in enk ele hete zones in de Stille Oceaan waa rover de aardplaten niet kunnen voortbewegen.

Bron: www.knack.be

Leid uit dit artikel de betekenis van de term supercontinent af en vul dit in op de begrippenlijst achteraan. .................................................................................................................................................................................................................

Hoeveel tijd verstrijkt er ongeveer tussen de vorming van de twee supercontinenten. .................................................................................................................................................................................................................

Gesteenten als bouwmateriaal …

Welke natuurstenen ( = gesteente dat de mens uit de natuur haalt en niet door de mens zelf gemaakt is) zijn er bij jouw thuis als bouwmateriaal verwerkt. …...............................…………………………………………………………………… …...............................…………………………………………………………………… …...............................…………………………………………………………………… …...............................……………………………………………………………………

B1

Lees het artikel in bijlage 1. Waarin onderscheidt de actuele massa-extinctie zich van de vijf voorgaande? ................................................................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................................................................

7

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

1 Bouw van de aarde 1.1 De schilvormige bouw Een stukje geschiedenis, weet je nog ‌ ?

De aarde ontstond 4,6 miljard jaar geleden uit een verdichting van een gas- en stofwolk in het heelal. Vermoedelijk heeft een explosie van een nabije ster de verdichting veroorzaakt. Een groot deel van de massa werd in het centrum geconcentreerd en vormde de zon. Uit de lokale verdichting van gas en stof dat zich rond de zon bevond, ontstonden miljoenen kleine brokstukken. Door onderlinge botsingen smolten deze brokstukken samen tot verschillende planeten, waaronder de oeraarde.

In de beginfase was de oeraarde een hete, draaiende, vloeibare bol.

Doordat de aarde vloeibaar was, ontstond er een scheiding tussen lichtere en zwaardere stoffen tijdens de trage afkoeling van de aarde, onder invloed van de zwaartekracht: lichtere delen, zoals silicium en aluminium kwamen bovendrijven en vormden later de buitenste laag van de aarde, namelijk de aardkorst.

Zwaardere delen, zoals ijzer en nikkel zakten weg en vormden later de binnenste delen van de aarde, de binnenkern.

Met de diepte veranderen naast de samenstelling ook de druk en de temperatuur. Deze veranderende eigenschappen zorgen voor de concentrische schillenopbouw van de aarde (korst, mantel, kern).

Door de ontstane korst begon de jonge aarde haar warmte af te geven via "ademhaling" door de korst en via vulkanisme: stoffen als koolstofdioxide, methaan en stikstof vormden de jonge waterdamploze atmosfeer. De atmosfeer wijzigde geleidelijk aan van samenstelling. Stromatolieten waren hiervoor verantwoordelijk.

Noteer hier kort hoe stromatolieten verantwoordelijk waren voor het wijzigen van de samenstelling van de atmosfeer. Je leerde dit in Topos 5 ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... .........................................................................................................................................

8

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

De atmosfeer is opgebouwd uit diverse lagen.

Som ze op (vertrekkend van het aardoppervlak) en vermeld de belangrijkste functie bij elke sfeer. sfeer

belangrijkste functie

Wist je dat ‌ ‌ het ook interessant is te weten hoe water op aarde verzeild geraakt is?

Als je het gedetailleerd verhaal wil horen over het ontstaan en de evolutie van de aarde, bekijk de boeiende documentaire

1.2 De belangrijkste kenmerken van de lagen Exosfeer Thermosfeer Mesosfeer Stratosfeer Troposfeer Lithosfeer Middenmantel Binnenmantel Buitenkern

Binnenkern

oceaan

continent

zachter 700 km vast

2.900 km

hard

lithosfeer korst en buitenmantel asthenosfeer = middenmantel mesosfeer = binnenmantel

buitenkern vloeibaar

5.100 km

binnenkern vast

6.378 km

9

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

Op onderstaande figuren zie je dat de aarde binnenin net zo gelaagd is als de atmosfeer.

Oceanische Korst (5-15 km) Atmosfeer SIMA Biosfeer & Hydrosfeer

Lithosfeer

Continentale korst (30-65 km) SIAL

sedimentaire deklagen

d=2,7 (V) (V)

(V)

d=3,2

d=3

d=3,3

MOHO

(Vl)

70-150 km

Asthenosfeer

700 km (V)

Mesosfeer d=5,5

d=11,5 (V) d=12

Doorsnede van aardoppervlak (korst)

atmosfeer

5155 km

temperatuur (°C) 0°

1 000° 2 000° 3 000° 4 000° 5 000° 7 000 6 000 5 000 4 000

mantel

3 000

buiten kern binnen kern

10

2 000 1 000

straal (km)

(Vl)

Gutenberg (2885 km)

d=9,5

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

a) Vul de tabel in op basis van de figuren op de vorige pagina's. b) Duid naast de figuren aan welke lagen samenhoren om de buitenste sfeer (naam: ……………………………) van de aarde te vormen.

laag

van … tot … meter diep

vast / vloeibaar /

dichtheid

plastisch

(eenheid = kg/dm3)

korst ofwel oceanisch

..................................................

..................................................

..................................................

ofwel continentaal

..................................................

..................................................

..................................................

buitenmantel

..................................................

..................................................

..................................................

..................................................

..................................................

..................................................

..................................................

..................................................

..................................................

..................................................

buitenkern

..................................................

..................................................

..................................................

binnenkern

..................................................

..................................................

..................................................

middenmantel synoniem: ..................................................

binnenmantel synoniem:

11

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

Oceanische Korst (5-15 km) Atmosfeer SIMA Biosfeer & Hydrosfeer

Lithosfeer

sedimentaire deklagen

Continentale korst (30-65 km) SIAL d=2,7

(V) (V)

(V)

d=3,2 d=3,3

d=3 MOHO

(Vl)

70-150 km

Asthenosfeer

700 km (V)

Mesosfeer d=5,5 (Vl)

d=9,5

d=11,5 (V) d=12

Gutenberg (2885 km)

5155 km

De bovenstaande figuur is niet op schaal getekend. De lithosfeer is maximaal 150 km dik. Op de overgang van mantel naar buitenkern ontstaat het aardmagnetisch veld.

Dit is zeer belangrijk ter bescherming van de aarde, zoals je leerde bij kosmografie.

Noteer het belang hiervan. ................................................................................................................................................................................................................................

Welke parameters veranderen steeds naarmate je dieper in de aarde gaat? ................................................................................................................................................................................................................................

Hoe komt het dat de buitenkern een andere toestand heeft dan de binnenkern? ................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................

12

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

1.3 Hoe heeft de wetenschap het binnenste van de aarde ontdekt?

1.3.1. SEISMOGRAFIE Zoals je weet, is de binnenkern van de aarde vast en de buitenkern vloeibaar.

Het bestaan van een vaste binnenkern in de vloeibare buitenkern werd ondekt in 1936. Door nauwkeurige waarnemingen van seismische golven werden zwakke reflecties ontdekt op de buitenkant van de binnenkern. Eerder was al ontdekt dat de buitenkern vloeibaar was, omdat de S-golven uitdoven als ze bij een vloeibaar medium komen.

Dat de binnenkern vast is was moeilijker vast te stellen, omdat refracties van P-golven die erdoorheen bewegen zeer zwak zijn en moeilijk waar te nemen. De eerste die dit met zekerheid kon vaststellen was de Poolse seismoloog Adam Dziewo´nski door gebruik te maken van de eigentrillingen van de aarde die ontstaan bij grote aardbevingen. Bij zeer krachtige aardbevingen groter dan 7 op de schaal van Richter kan de aarde als geheel trillen. Die trillingen worden ook wel eigentrillingen of "modes" genoemd. De beweging kan je vergelijken met het aanslaan van een kerkklok. Wanneer die wordt aangeslagen met de klepel komt de hele klok in trilling, waarna het geluid binnen een tiental seconden uitsterft. Wanneer de aarde gaat trillen door een aardbeving kan het wel twee dagen of langer duren voordat de trillingen niet meer zijn waar te nemen.

Deze trillingen, seismische trillingen, worden waargenomen door een seismograaf.

Wist je dat … … er tussen de belangrijkste sferen discontinuïteiten zitten?

Dit zijn plaatsen waar de aard van het medium

Aardkorst Bovenmantel

Mohoroviˇ ciˇ c (Moho)

verandert (vast – vloeibaar / plastisch).

Ondermantel Bovenkern

Binnenkern

Gutenberg

Lehman

13

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

Verklaar deze figuur in je eigen woorden.

0° 6000

30°

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

straal (km)

5000 4000

60°

3000

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

2000 ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1000 90°

0

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

P-Golf Schaduwzone 150° 180°

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

Teken zelf, aan de linkerzijde van de figuur, hoe S-golven zich gedragen (met aanduiding van de schaduwzone).

Besluit Aardbevingsgolven worden gemeten door seismografen. Er zijn verschillende soorten seismische golven te meten: volumegolven (P- en S-golven) en oppervlaktegolven. Het zijn de volumegolven die geholpen hebben de interne structuur van de aarde te bepalen.

Bij de overgang van een vaste naar een vloeibare laag gaan P-golven breken, terwijl S-golven uitdoven omdat ze niet door een vloeibaar medium geraken. Zo ontstaan schaduwzones aan het aardoppervlak waar de golven niet voelbaar zijn. Aan de hand hiervan konden wetenschappers afleiden dat de buitenkern vloeibaar is.

Wist je dat … … S-golven zich voortplanten op een manier die je kunt vergelijken met een slang? De deeltjes in de aarde bewegen zich loodrecht op de bewegingsrichting van de golf. P-golven bewegen zich daarentegen voort als een rups: er vinden constant verdichtingen en verdunningen plaats van de deeltjes, doordat ze in dezelfde richting bewegen als de golf zich voortplant. P-golven zijn het snelst van alle seismische golven, gevolgd door S-golven. Oppervlaktegolven zijn het langzaamst.

14

Bij P-golven (boven) verplaatsen de deeltjes zich als een rups. Bij S-golven (onder) bewegen de golven zich als een slang.

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

1.3.2. VULKANISME Vulkanisme is een verzamelnaam voor geologische processen aan het oppervlak die het gevolg zijn van het omhoog komen van heet materiaal uit het binnenste van de aarde. Magma komt omhoog vanuit de magmakamer door een vulkaanpijp of door barsten in de aardkorst die dykes worden genoemd. Vulkaanuitbarstingen maar ook stoom of gassen door magma in de ondergrond valt onder vulkanisme. Wanneer magma het aardoppervlak bereikt wordt het lava genoemd.

Hoe heeft vulkanisme bijgedragen aan het ontdekken van de inwendige structuur van de aarde? ................................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................

B BORINGEN Boringen op zee (diepzeeboringen) of op het vasteland hebben als doel te boren in sediment en gesteente in de zeebodem of land. Bij diepzeeboringen boren wetenschappers vanop een schip (drilschepen) in de oceaanbodem. Aan de hand van de stalen die daaruit voorkomen, hopen de wetenschappers zoveel mogelijk te ontdekken over de aarde, de aardkorst en haar binnenkant.

Bodemmonsters toonden aan dat sedimenten die het verst van de oceaanruggen liggen veel dikker en ouder zijn. De laag skeletjes van zeer kleine zeeorganismen, die het bodemsediment vormen, groeit aan naarmate de plaat van de oceaanrug beweegt.

Hoe ouder de oceaanboden, hoe zwaarder en hoe dieper deze laag komt te liggen.

Bij diepzeeboringen vinden we een groot bewijs voor de platentektoniek.

Bij een boring in het Russische Kolas, werd er op diepte van 12 kilometer waterstof aangetroffen. Door de aanwezigheid van waterstof ontdekten wetenschappers modderlagen tussen het graniet en basaltlagen.

Boren in de aardkorst is geen makkelijke zaak. Een gat van ongeveer 10 kilometer kost al gauw 40 miljoen euro. En dan nog is het geen zekerheid of het zal lukken. Bij een boring in Zweden kwam de boorstang in een hoek van 45 graden onder de grond vast te zitten.

15

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

Welke voor- en nadelen zijn er aan boringen verbonden? voordelen: ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

nadelen: ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

Verder in dit hoofdstuk bij onderdeel 2.5 platentektoniek en economie bekijken we nog een filmpje over actuele diepzeeboringen.

16

Opbouw en afbraak van fysische landschappen

1.3.4. METEORIETEN Ook meteorieten dragen hun steentje bij in het verklaren van de samenstelling van de aarde?

Meteorieten komen hoofdzakelijk uit de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. Ze kunnen ons meer leren over het begin van ons zonnestelsel, hoe het evolueerde en wat onze eigen planeet zo bijzonder maakt.

Uit vergelijkingen van materiaal uit de ruimte kunnen we extrapolaties maken over de kern van de aarde, die we niet op een andere manier kunnen ontdekken.

“De aarde is een referentiepunt in onderzoek naar andere planeten. Maar hoe weten we dat de aardkern grotendeels is opgebouwd uit nikkel en ijzer?

Wim Van Westrenen, geoloog en geochemist: “De grenzen van de buitenste, vloeibare aardkern kunnen we nauwkeurig bepalen, omdat sommige seismische golven zich niet door vloeistof verplaatsen. We kennen ook de massa van de aarde en de dichtheden van gesteenten die we aan het oppervlak zien. Als je het een op het ander deelt, dan weet je dat er op grote diepte iets moet zitten dat superzwaar is.

Een indicatie van wat dat zou kunnen zijn, geven meteorieten met ijzer en nikkel waarvan we denken dat ze afkomstig zijn van kleine planeetjes, die stammen uit het vroegste begin van ons zonnestelsel. Het idee is dat ijzer zich al in een vroegtijdig stadium van de planeetvorming heeft samengebald in de kern van deze planeetjes.

Een probleem is dat experimenten in hogedruklaboratoria in de jaren vijftig hebben laten zien dat ijzer- en nikkelverbindingen onder de hoge druk die heerst in de aardkern een tien procent hogere dichtheid hebben dan we schatten uit de voortplantingssnelheid van ‘gewone’ aardbevingsgolven, die wel door de aardkern gaan. Dat probleem los je op door aan te nemen dat in de aardkern niet alleen ijzer en nikkel aanwezig zijn, maar ook andere elementen. Welke dat zijn, is een discussie op zich. Zwavel, zuurstof, waterstof, koolstof en silicium zijn de vijf hoofdkandidaten. Ze zijn licht genoeg, in voldoende mate voorhanden en ze kunnen onder hoge druk met ijzer een verbinding aangaan.”

17