°
INHOUD G → zie onder Geologie
NEDERLANDSE GEOLOGISCHE VERENIGING
GEOLOGIE IN TELEGRAMSTIJL
door F.C. Kraaijenhagen
Een gezamenlijke uitgave van de
NEDERLANDSE GEOLOGISCHE VERENIGING
en de
NGV afdeling LIMBURG
September 1992
1992 © Copyright Nederlandse Geologische Vereniging.
Voor Internet herzien en bewerkt in 2006 door George Brouwers Oisterwijk.
***
AAngevuld en uitgebreid met
http://www.natuurinformatie.nl/ndb.mcp/natuurdatabase.nl/i000448.html#A
Geologische begrippen 
Klik op een begrip voor de definitie. Wil je meer weten over een bepaald begrip, bekijk dan het thema‘De ondergrond van Nederland’, of gebruik de zoekmachine.
De geologische tijdvakken zijn niet opgenomen in deze begrippenlijst. Zie voor de beschrijving van deze tijdvakken het thema ‘Ondergrondse tijdmachine’.
* naar Trefwoordenregister
← GEOLOGIE IN TELEGRAMSTIJL A
← Geologie in Telegramstijl B
naar Geologische Tijdschaal
naar Literatuurlijst
index n.g.v word lid n.g.v
INHOUD
ALGEMEEN
°
1/1
°GEOLOGIE. = aardkunde = de wetenschap, die zich bezig houdt met het ontstaan van de aarde, met de studie van debouw en de samenstelling van de aarde, de processen die zich erin en erop afspelen en de historie hiervan .
NB. Ge = aarde. Logos = wetenschap, betekenis, kunde (grieks).
°Algemene geologie = de leer van de geologische processen. //Men verstaat onder algemene geologie ook wel: de leer van de geologische krachten = dynamische geologie. Deze krachten kunnen fysisch, chemisch of organisch zijn
°Aardwetenschappen = de wetenschappen, die zich bezighouden met de aarde in haar gasvormige, vloeibare en vaste fasen.
°Cosmogonie =
°cosmografie = de wetenschap, die zich bezighoudt met de vorming en de ontwikkeling van het heelal = de Cosmos.
°Tellurisch = als bijvoeglijk naamwoord gebruikt voor: behorend tot en betrekking hebbend op de aarde.
°Geologische processen = algemene geologie = de voortdurende werking, waardoor de gesteenten van de aarde worden gevormd, veranderd en verplaatst. Ook wel: de geologische, fysische, chemische en organische krachten.
http://www2.ulg.ac.be/geolsed/processus/processus.htm
°Neptunisme = de theorie, die stelde, dat vrijwel al het gesteente van de aardkorst is afgezet in water.
°Plutonisme = het proces, waarbij gesteente in de aardkorst ontstaat door stolling van lava.
Hierbij ontstaat dieptegesteente
Plutonisme kan verwijzen naar:
- intrusie, het binnendringen van vloeibare magma in de aardkorst;
- plutonisme, een 18e- tot 19e-eeuwse theorie in de geologie.
2.1
*** Deelwetenschappen van de geologie
De geologische wetenschap omvat verschillende disciplines = deelwetenschappen.
Hiervan noemen we:
-historische geologie = studie van de chronologische geschiedenis van de aardkorst (vooral beoefend door stratigrafen).
-stratigrafie = studie van sedimentgesteenten in hun verticale opeenvolging en hun horizontale spreiding.
-sedimentologie = studie der sedimenten = afzettingsgesteenten; is opgebouwd uit delen van de mineralogie, petrologie, algemene geologie en stratigrafie.
-mineralogie = studie der mineralen.
-mineralen = vaste chemische stoffen met een specifieke chemische samenstelling. MINERALEN →
-kristallografie = beschrijving der kristallen.
-petrologie =gesteentekunde.
-paleontologie = paleobiologie = studie van fossielen (belangrijk voor stratigrafen).
-tektonische -of structurele geologie = studie der vervormingen in de aardkorst.
-fysische geologie = dynamische geologie (wat verouderd) = de studie van de geologische processen, hun werking en de resultaten daarvan.
-fysische geografie = geomorfologie = fysische aardrijkskunde = natuurkundige aardrijkskunde = de studie van de uitwendige kenmerken en de veranderingen van het land, het water en de atmosfeer van de aarde = ook wel: de studie van reliëfvormen en van reliëfvorming.
-palaeogeografie = paleogeografie = de studie van de verdeling van land en zee gedurende de geschiedenis van de aarde en de verdeling van gebergten, woestijnen, rivieren, meren, enz.
-paleoecologie = studie van het verband van organismen met hun omgeving in geologische tijden = studie van het leefmilieu in geologische tijden.
-geodynamica = de wetenschap die zich bezighoudt met bewegingen binnen de aarde.
-geofysica = onderzoek van de aarde met natuurkundige methodieken en instrumenten (meestal meetinstrumenten).
-geochemie = studie der chemische processen in de aarde.
-geodesie = het vaststellen door waarnemingen en door metingen van de relatieve positie van punten en gebieden op aarde en de vorm van de aarde als geheel.
-toegepaste geologie = een tak van de geologie ten behoeve van een beperkt toepassingsgebied.
Voorbeelden hiervan zijn:
*technische geologie = b.v. ten behoeve van bouwkundige werken.
*economische geologie = t.b.v. de opsporing en de kennis van nuttige stoffen.
Vergelijk: delfstofkunde, aardoliegeologie.
-hydrogeologie = de studie t.b.v. exploratie en exploitatie van grondwater.
Wetenschappen, die nauw zijn verbonden met geologie zijn o.a:
*Klimatologie .
*oceanografie = studie van oceanen en zeeën, inclusief kusten.
*hydrologie = studie van het stromende water (hydraulica).
*glaciologie = studie van de gedragingen van ijs.
*limnologie = studie van meren.
*bodemkunde = kennis van het bovenste deel van het landoppervlak. Is van belang voor de landbouw e.d.
*speleologie = bestudering van grotten.
*ichnologie =studie van fossiele sporen, gemaakt door dieren.
NB
Woorden eindigend op ‘logie’ duiden op de studie van iets.
Woorden eindigend op ‘grafie’ duiden op het beschrijven van iets.
Voorbeeld:
petrologie = gesteentekunde, leer der gesteenten.
petrografie = beschrijving van gesteenten
Eigenlijk dus ook: geologie = studie van de aarde en geografie = beschrijving van de aarde. Dit geeft al aan, dat de grenzen kunnen vervagen en dat het spraakgebruik zijn eigen weg gaat.
Toch blijft inzicht in de terminologie belangrijk.
Geologie is ook hulpwetenschap van menige andere wetenschap.
Voorbeeld: de uit de VS stammende
°
*‘geoarchaeology‘.
***
2.2. Werkmethoden in de geologie
Men kan geologie benaderen vanuit:
1.huidige waarneembare processen en deze ‘terugvertalen’.
2. waarnemingen aan objecten en deze deduceren = conclusies logisch afleiden.
3. experimenten.
sub 1. Men noemt dit
°actualisme = vergelijking van huidige processen met vroegere. Dit veronderstelt
°uniformitarisme = onveranderlijkheid van de processen.
sub 2. Dit is een vorm van vergelijkende ontologie: processen afleiden uit waarnemingen en zo mogelijk vooral uit reeksen waarnemingen.
°Ontologie = de leer van het zijn.
sub 3. In het geologische laboratorium of in het veld.
***
2.3. Geologische processen.
In de geologie onderscheidt men twee soorten processen:
endogene processen = de oorsprong, de krachtbron ligt in de aarde zelf.
exogene processen = de werking komt van buitenaf, uit de atmosfeer, hydrosfeer, biosfeer.
Van de endogene processen noemen we:
° – plooiing = vervorming met behoud van het verband der lagen.
° _ breuken = vervorming zonder behoud van het verband der lagen. //Onderbreking van de samenhang van gesteenten; scheur in de aardkorst waarlangs veelal een gebied is opgeheven of juist is weggezakt
Zowel in toepassing op onderbrekingen zonder verplaatsing der delen langs het breukvlak als op onderbrekingen met verplaatsing, verschuiving van lagen.
.
°orogenese = gebergtevorming.
°epirogenese = rijzen en dalen van grote delen van de aardkorst.
° metamorfose = rekristallisatie van gesteente in vaste toestand, meestal op grote diepte.–>metamorfe gesteenten
De meest voorkomende metamorfe gesteenten volgens hun graad van metamorfose
° plutonisme = processen, die samenhangen met de vorming van gesteente in de aardkorst uit gesmolten toestand.
°vulkanisme = processen rond de uitvloeiing en uitblazing van gesmolten gesteente, vorming van gangen, sills e.d.
Vulkanen →
composietbeeld van de
Olympus Mons op de planeet
Mars, met een hoogte van 27.000 meter en een diameter van ruim 500 kilometer de grootst bekende
vulkaan en berg van het
zonnestelsel
Dieptegesteenten en vulkanisme
°
Van de exogene processen noemen we:
-klimaten = weersomstandigheden in bepaalde gebieden ‘het jaar rond’, bepaald over lange perioden, gewoonlijk van 30 jaar.
-klimaatzones = gebieden met overeenkomstig klimaat.
-verwering = verandering en/of afbraak van gesteente onder invloed van atmosfeer en organismen. Zie ook erosie
-denudatie = afvoer van verweringsmateriaal vanaf de plaats van verwering.
-sedimentatie = afzetting van losse gesteenten.
-diagenese = verandering van sedimenten in harde gesteenten.
—> De werking van wind.
Processen rond water, sneeuw en ijs in verschillende vormen.
mariene processen = werking van de zee.
Al deze processen komen in de verdere tekst nog ter sprake.
°
°
3. DE AARDE. ← Planeet aarde (‘klik’)
De aarde is één van de hemellichamen van ons zonnestelsel en meer in het bijzonder van het planetenstelsel van de zon.
De exogeologie is de studie van de buitenaardse geologie = de geologie van de buitenaardse hemellichamen. Wij zullen ons alleen bezighouden met de geologie van de aarde.
3.1. Gegevens over de aarde.
Ouderdom aarde →
De aarde bestaat al meer dan 4.5 miljard jaar. Met het ontstaan van een harde korst, meer dan 3.8 miljard jaar geleden, ontstaan er omstandigheden, waarin men van geologie kan spreken.
Het is opvallend, dat er (geologisch gezien) kort daarna al organismen zijn waar te nemen.
De aarde is niet zuiver bolvormig, maar is aan de polen iets afgeplat. Door rotatie = omwenteling om de aardas = de denkbeeldige lijn door N- en Z-pool heeft ze de vorm van een omwentelingsellipsoïde = afgeplatte bol.
– de vaste aarde heeft een radius van 6370 km.
– de omtrek langs de evenaar is 40.077 km. De equatoriale diameter is 43 km langer dan de as door de polen.
– de massa van de aarde is ca. 6 x 1024 kg, het volume 1012 km³
– het totale aardoppervlak is ruim 500 miljoen km².
De aarde bestaat uit:
de kern – straal ca. 3470 km, waarin een binnenkern met een straal van ca. 1600 km.
de mantel – dik ca. 2900 km. Men onderscheidt wel een binnenmantel van 2290 km dik en een buitenmantel van 630 km dik.
de korst – onder de continenten enkele tientallen km’s dik, gemiddeld ca.35 km; onder de oceanen dunner, ca. 5-10 km.
De grens tussen mantel en korst heet het discontinuïteitsvlak van Mohoroviçic of kortweg Moho.
Het s.g. van de mantel varieert van 3.2 tot 5.7. Daar de gehele aarde een s.g. heeft van ca. 5.52 moet de kern een s.g. hebben van gem. ca. 11.00, m.a.w. de kern is van zwaar materiaal en bestaat, uit nikkel en ijzer.
Het binnenste deel van de kern bestaat waarschijnlijk uit vaste stof. Het buitenste deel van de kern , die uit vloeibaar ijzer bestaat, veroorzaakt vermoedelijk het aardmagnetisme = magneetveldveld van de aarde.
Fig.l. Opbouw van de aarde.
Er bestaat een magnetische Noordpool en een geografische Noordpool. Een magneetnaald, die naar de magnetische N.pool wijst heeft een inclinatie = de hoek met de horizontaal en een declinatie = de hoek tussen de horizontaal = de richting van de magnetische Noordpool en de geografische Noordpool.
De magnetische Noordpool verplaatst zich met een snelheid van enkele km per jaar.
Behalve deze verplaatsing kunnen er ook ompolingen = omkeringen van de polariteit plaatsvinden, d.w.z. de Noordpool en de Zuidpool verwisselen van plaats.
Deze verschijnselen spelen een rol bij geologische en archeologische dateringen.
AARDMAGNETISME →
°
Paleomagnetisme = het magnetisme op een bepaald moment in het geologische verleden.
Het paleomagnetisch veld kan worden gemeten aan enkele magnetische mineralen, zoals magnetiet, ilmeniet, pyrrhotien en haematiet.
De temperatuur in de aarde neemt met de diepte toe. Deze toename over een bepaalde diepte heet de geothermische gradiënt. .De geothermische gradiënt is afhankelijk van de lokale warmteflux en de geleidbaarheid van de aanwezige gesteenten in de ondergrond. …… In W.Europa is deze ca. 3° C per 100 m
Lokale warmeflux in Vlaanderen, afgeleid uit temperatuurmetingen in diepe boringen (Laenen, 2009)
Het buitenste deel van de aarde, dat uit gesteente bestaat heet de lithosfeer. Lithos = steen.
Waar zich oceanen bevinden spreekt men van de hydrosfeer.
Gesteenten bedekt met zeewater zijn submariene gesteenten,
die onder ijs zijn subglaciale gesteenten.
3.2. De aardkorst.
Als we het oppervlak van de aarde bezien, dan kunnen we vaststellen, dat de continenten ca. 35% van het oppervlak beslaan en als grote plateaus boven de oceanen uitsteken.
De oceanen beslaan ca. 65%. Over grote gebieden zijn ze tussen 4000 en 6000 m diep.
De oceaanbodem wordt voor ca.10% gevormd door vlakke delen, de abyssale vlakten. Er zijn ook oceanische ruggen = brede onderzeese bergruggen, zoals b.v. de midatlantische rug tussen Amerika en Europa/Afrika. Verderdiepzeetroggen, lange smalle depressies van vaak meer dan 10.000 m diep. Deze liggen vaak dicht bij randen van continenten of langs eilandenreeksen.
Langs de rand van een continent loopt bijna altijd een shelf = continentaal plat = een ondiepe zone, tot 200 m diep. Dit is a.h.w. een onderzeese voortzetting van het continent.
Wat wij het landschap noemen, kan men aanduiden als het reliëf van het aardoppervlak. De tak van de geologie en de geografie die zich hiermee bezighoudt is de geomorfologie. Beschrijving van het reliëf zou men dus demorfografie moeten noemen. Het ontstaan en de ontwikkeling van de vormen in de tijd heet de morfogenese.
De processen, die hierbij een rol spelen zijn fysisch, chemisch of biologisch van aard.
Waar materiaal wordt weggenomen vindt erosie plaats, waar het wordt opgehoopt accumulatie.
Een geomorfologische kaart wil zowel de vormen van het landschap als hun genese = hun ontstaan voorstellen. Door middel van kleuren en tekens, die worden vastgelegd in een bijgevoegde legenda, worden alle gewenste geomorfologische gegevens op de kaart aangegeven.
Een hypsometrische kaart is een kaart, waarop de hoogtelijnstroken zijn ingekleurd.
4. TIJD IN DE GEOLOGIE EN GEOLOGISCHE GESCHIEDENIS.
In de geologie worden twee methoden voor ouderdomsbepaling gebruikt: de absolute – en de relatieveouderdomsbepaling.
Al in de 19e eeuw is er een relatieve tijdschaal opgesteld. Pas veel later werden hieraan de eerste absolute dateringen toegevoegd. Deze werden meestal bepaald aan de hand van het uiteenvallen van radioactieve elementen in de aardkorst, hetgeen met constante snelheid geschiedt.
De normale tijdseenheid is 1 miljoen jaar = 1 Mega–annum = 1 Ma.
- Ouderdomsbepalingen:
- Relatieve bepalingen
- Absolute bepalingen
- De geologische tijdschaal
4.1. Relatieve ouderdomsbepaling.
Relatieve ouderdomsbepaling berust op superpositie en op evolutie van organismen.
Het wordt gebruikt voor stratigrafische correlatie = het bepalen van gelijktijdigheid van b.v. afzettingen op enige afstand van elkaar.
°
Superpositie = het hoger of lager liggen van lagen t.o.v. elkaar.
NB. Dit is slechts bruikbaar over kortere afstanden.(= geologische afstanden )
Sedimentaire gesteentelagen in de Verenigde Arabische Emiraten.
°
Evolutie kan verlopen van ‘eenvoudiger’ naar ‘ingewikkelder’ organismen, maar ook omgekeerd.
°
Faciës = lithologische groepering, die duidt op een constant milieu = het geheel van minerale samenstelling,korrelgrootte, fossielinhoud en aard van de gelaagdheid, waaruit conclusies kunnen worden getrokken over de omgeving = het milieu, waarin het gesteente is gevormd. Voorbeeld: diep water of een kenmerkende fauna.
Op enige afstand van elkaar kunnen zich tegelijkertijd in verschillende milieus verschillende processen afspelen. Ook kan er verschil zijn in flora en fauna. Deze verschillende lokale kenmerken van flora en fauna in sedimenten duidt men aan met facies. Samenhangend met de milieus spreekt men b.v. van strandfacies, koraalfacies, rivierfacies e.d. Deze facies kunnen in de geologische geschiedenis herhaaldelijk optreden.
Wil men de nadruk leggen op de aard van het gesteente dan spreekt men van lithofacies, b.v. een zandige facies, een kalkfacies, enz. Flora en fauna geven hun naam aan biofaciës,b.v. koraalfacies.
Het kennen van de facies is belangrijk bij relatieve ouderdomsbepaling. Maar zorgvuldigheid is hierbij geboden, want twee dicht bij elkaar gelegen facies van gelijke ouderdom kunnen totaal verschillende fossielen e.d. opleveren Bijvoorbeeld een kust en een nabijgelegen zee of rivier leveren tegelijkertijd verschillende fossielen op.
De relatieve tijdschaal verdeelt de geologische tijd in tijdseenheden.
–Era = hoofdtijdperk = de grofste verdeling in tijdseenheden.
Voorbeeld: het Mesosoïcum, vroeger het secundair genoemd.
Een afzetting uit een Era heet een Eratheem.
–Periode =een eerste onderverdeling van een Era.
Voorbeelden: het Krijt en het Carboon.
Een afzetting uit een Periode heet een Systeem.
–TijdvaK = een verdere onderverdeling van een Periode.
Voorbeelden: Boven-Krijt, Onder-Devoon, Oligoceen.
Een afzetting uit een Tijdvak heet een Serie.
–Tijd = een onderverdeling van een Tijdvak.
Voorbeelden: Maastrichtiën, Westfaliën. In België spreekt men van Maastrichtiaan, Westfaliaan e.d.
Een afzetting uit een Tijd heet een Etage.
Weliswaar worden de benamingen van vooral de afzettingen niet veelvuldig gebruikt, toch is het zeer nuttig, om ze bij de hand te hebben. Al was het maar, om verkeerd gebruik, zoals nogal eens voorkomt, te vermijden. Zo zou het b.v. foutief zijn om te spreken van het Tijdvak het Krijt. Het Krijt is een Periode en het Onder-Krijt is een Tijdvak.
4.2. Stratigrafie.
Stratigrafie = de tak van de geologie, die zich bezighoudt met de beschrijving van gesteentelagen in de aardkorst.
°
Lithostratigrafie = de tak van de stratigrafie, die zich bezighoudt met de beschrijving van gesteentelagen op basis van gesteentekenmerken = van de lithologie = gesteentekunde van de lagen.
°
Biostratigrafie = de tak van de stratigrafie, die zich bezighoudt met de beschrijving van gesteentelagen op basis van fossielen die er in worden aangetroffen.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Biostratigrafie
°
Chronostratigrafie = de tak van de stratigrafie, die zich bezighoudt met de beschrijving van de plaats die de gesteentelagen innemen in een relatieve tijdsindeling.
Zie ook 4.3: absolute ouderdomsbepaling.
Een bijdrage tot de chronostratigrafie wordt geleverd door de biostratigrafieen door de lithostratigrafie.
°
Correlatie = het met elkaar in verband brengen van gesteentepakketten op grond van lithologie, mineralen,fossielinhoud,e.d.
°
Een Horizon = Horizont is het scheidingsvlak tussen twee lagen = een laagvlak.
°
Een lithostratigrafische Horizont = een scheidingsvlak = niveau tussen twee lagen met afwijkende gesteentekenmerken.
°
Een biohorizont = een laag, waarin fossielen bepaalde kenmerken bezitten.
°
Een biostratigrafische eenheid = een stratigrafische eenheid met een typerende fossielinhoud.
°
Een typelokatie = typelokaliteit = de plaats, waar het stratotype = de plaats met de kenmerkende eigenschappen van een stratigrafische eenheid zich bevindt en die de naam heeft geleverd van de Laag of de Formatie.
°
Een gidsfossiel heeft voldoende spreiding en specifieke kenmerken, om bruikbaar te zijn voor het bepalen van de plaats in de stratigrafie van een Laag of een Horizon.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Gidsfossiel
Voor het Cambrium zijn trilobieten de belangrijkste gidsfossielen, voor het Ordovicium en het Siluur worden ook graptolieten gebruikt en voor de periode van het Devoon tot het Krijt vaak ammonieten.
Genetische eenheden zijn eenheden, die op eenzelfde manier zijn ontstaan.
Een sequentie = een opeenvolging van boven elkaar liggende lagen in een gebied.
Accumulatie = afzetting van sediment.
Deflatie = winderosie.
Ablatie = erosie van sneeuw en ijs. Vb. gletsjers.
Abrasie = erosie door de zee.
Tussen perioden met sedimentatie komen vaak perioden voor van stilstand, sedimentpakketten vertonen dan hiaten. Dit is meestal zichtbaar in de laagpakketten. Vb. hardgrounds in kalkafzettingen.
Een hardground = een hardere laag in een pakket kalksteenlagen, die meestal is ontstaan door een tijdelijke onderbreking in de afzetting ter plaatse.
Een diasteem = een hiaat = een korte onderbreking in de stratigrafische opeenvolging. Dit is vaak waar te nemen als een dun uitwiggend = op niets uitlopend laagje.
Sedimentatie-cyclothemen = een cyclische opeenvolging van kenmerken in gesteentepakketten. Komen b.v. voor in de kalkstenen van het Boven-Krijt in Zuid-Limburg.
– aan de basis een basisconglomeraat, dat bestaat uit echt conglomeraat van rolstenen tot kalkzand, maar dat ook fossielen, fossielgruis, glauconietzand, enz. kan bevatten.
– daarop een kalkzandlaag = kalkareniet. In het bovenste deel hiervan vaak bioturbaties in de top een hardground= een cementering met calciet, met bioturbaties en alleen aan de bovenkant duidelijk begrensd.
Men spreekt van een harde kalksteenbank = harde kalksteenlaag, als er geen bioturbaties zijn en de boven- en onderkant beide duidelijk begrensd zijn.
Genetisch is er geen onderscheid.
Vuurstenen hebben een vaste plaats in de cyclotheem.
Het grensvlak tussen twee cyclothemen noemt men eveneens een horizont.
Vroeger zocht men voor dit verschijnsel een verklaring in cyclische bodemdaling. Nu denkt men eerder aan kosmische oorzaken, die ook de stralingscurve van Milankovitch (zie ook 23.1) verklaren.
Fig.2. Cyclotheem in de kalksteen van het Boven-Krijt in Zuid-Limburg.
(Naar W.M.Felder, 1975)
Een ander voorbeeld van een cyclische opeenvolging is die in het Boven-Carboon van steenkool, schalie, zandige schalie en zandsteen.
Een lens = een gesteentelichaam, dat aan beide zijden uitwigt en op niets uitloopt.
Een huidje =een laagje of bedekking dunner dan l cm.
Een wat langere onderbreking heet een disconformiteit.
Liggen de lagen van vóór en na de onderbreking evenwijdig, dan liggen ze concordant. Maken ze een hoek met elkaar, dan liggen ze discordant. Voorbeeld: het in Zuid-Limburg afgezette Krijt op het geplooide Carboon.
Fig.3. Discordante ligging van het Boven-Krijt op het Boven-Carboon in Zuid-Limburg.
(gedeeltelijk naar W.J. Jongmans, 1937)
Een Groep = Assise (Frans) = meerdere Formaties.
Een Formatie = een lagenpakket als onderverdeling van een assise. Men kent lithologische en biostratigrafische formaties. Een Formatie is karteerbaar tot 1:50000.
Voorbeelden: de Formatie van Gulpen, Kiezeloöliet-Formatie.
Afzettingen vormen een onderverdeling van een Formatie.
Voorbeelden: Zand van Cottesen, Kalksteen van Schiepersberg, Afzettingen van Kosberg.
Een Member (Eng) is een onderdeel van een Formatie = een Afzetting.
Een Stratum (Eng) = Bed (Eng) = Laag = een pakket gesteenten van dezelfde eenheid, dikker dan l.cm. Strata zijn een onderverdeling van een Afzetting.
Men maakt wel fijnere onderverdelingen met de voorvoegsels -sub = onder en -super = boven.
4.3. Absolute ouderdomsbepaling.
De belangrijkste methoden van absolute ouderdomsbepaling maken gebruik van het feit, dat radioactieve elementen uiteenvallen met een constante halfwaardetijd.
Van veel van deze elementen is deze halfwaardetijd bekend. De halfwaardetijd = de tijd, waarin de helft van het radioactieve element uiteenvalt, enz. Door meting van de stand van de afbraak kan dus de ouderdom globaal worden bepaald. Hierbij geldt een onnauwkeurigheidsmarge, die bij iedere vermelding van de ouderdom mede wordt vermeld.
Voorbeeld: 40K valt uiteen in het stabiele 40Ar en 40Ca met een halfwaardetijd van 1.3 x 109 jaar. Men noemt deze methode de Kalium-Argon-methode.
We geven een beknopt lijstje van enkele methoden, die worden gebruikt voor absolute datering:
– Lood 210 (210Pb)
– Radioactieve Koolstof (14C)
– Kalium-Argon (40K-40Ar)
– Argon-Argon (39Ar-40Ar)
– Rubidium-Strontium (87Rb-87Sr)
– Uranium-Lood (234U en 235U)
– Thorium-Lood (232Th)
– Thermoluminiscentie
– Aminozuur
– Archeomagnetisme, een archeologisch begrip. Bij verhitting boven het Curie-punt = 1670 °C richten ijzerdeeltjes in een vaste stof zich naar de magnetische Noordpool.
– Paleomagnetisme. Bezinkende partikels richten zich op de magnetische Noordpool.
– De verhouding 160 : 170 : 180 in water verschilt met de temperatuur. Bij lagere temperatuur neemt de 180 relatief toe, doordat de 160 sneller verdampt. Dit is ook het geval en ook meetbaar in b.v. schelpen van schelpdieren. Deze methode wordt b.v. gebruikt bij boringen in poolijs.
Een tabel met een relatieve tijdschaal, waarop een benadering van een absolute datering is aangegeven treft U aan op de achterzijde van dit boek.
Wij raden U aan deze tabel tijdens het gebruiken van dit boek regelmatig te raadplegen ! Een dergelijke tabel is ook opgenomen in het boek ‘Algemene Geologie’ van A.J. Pannekoek et al. van 1973, 1984 en 1992. Een soortgelijk overzicht komt ook voor op de achterzijde van de Geologische Kaart van Zuid-Limburg en omgeving, schaal 1:50.000 van de afdeling Kartering van de voormalige Rijks Geologische Dienst, uitgave 1984
4.4. Activeringsanalyse.
Hoewel niet goed passend in een hoofdstuk over tijd in de geologie, maar direct aansluitend aan 4.3. noemen we hier kort een methode, om gesteenten te determineren door middel van de z.g. activerings-analyse.
Als men een gesteente bestraalt in een kernreactor, worden bepaalde sporenelementen = slechts in sporen = in uiterst kleine hoeveelheden voorkomende elementen radioactief. Nauwkeuriger gezegd: er ontstaan radioactieve isotopen. Omdat hun afbraaktijd uiterst klein is, breken ze ook zeer snel weer af. Door de hierbij vrijkomende straling verraden ze a.h.w. hun aanwezigheid, hetgeen wordt geregistreerd.
Zo heeft men b.v. getracht vuursteen van verschillende herkomst een specifieke analyse mee te geven. Hierdoor zouden ze dan op iedere archeologische vindplaats herkenbaar zijn als afkomstig van bepaalde bronnen.
Met deze methode kan men b.v. ook in veel gevallen de herkomst van de klei van aardewerk bepalen.
5. DE GEOLOGISCHE GESCHIEDENIS VAN DE AARDE EN VAN NEDERLAND.
Eerst een inleidende opmerking.
Als er in de volgende teksten sprake is van ‘ons gebied’, dan is hiermee ons land (en omgeving) bedoeld, zoals het zich nu bevindt op ons continent. De lokalisering van dat gebied binnen Europa is niet ingrijpend veranderd. Wat stellig wel is veranderd, is de situering van het continent Europa/Azië op de aarde. Daarover doet de aanduiding ‘ons gebied’ geen uitspraak.
Het ontstaan van de aarde wordt gesteld op 4.5 miljard = 4500 miljoen jaar geleden.
NB. Als we bedoelen 3.8 miljard jaar geleden, zullen we voortaan vermelden: 3.8 miljard jaar. Van b.v. 590 miljoen jaar geleden tot 505 miljoen jaar geleden wordt dan: 590 – 505 miljoen jaar.
PRECAMBRIUM. tot 590 miljoen jaar.
De oudste geologische Periode is het Precambrium, dat wel wordt onderverdeeld in het Archaeïcumtot ca. 3 miljard jaar en het Proterozoïcum van 3 miljard – 590 miljoen jaar.
De oudste bekende gesteenten zijn te dateren op ca. 3.8 miljard jaar.
In het Precambrium waren er al perioden met ijstijden tussen 2.3 en 2.2 miljard jaar en tegen het einde van het Precambrium.
Er zijn al levende organismen bekend van vóór 590 miljoen jaar.
In de oudste Perioden was er op aarde vermoedelijk weinig O2 = zuurstof. Er was wel N2 = stikstof, CO = koolmonoxide, CO2 = kooldioxide en H2O = waterdamp. De atmosfeer ging meer zuurstof bevatten na de opkomst van groenwieren e.d.
CAMBRIUM. 590 – 505 miljoen jaar.
Er zijn grote epicontinentale zeeën = zeeën, die de continenten omgeven en de gehele verdere aarde bedekken.
Op de continenten zijn er veel woestijngebieden.
Het klimaat is over het algemeen warm.
Er zijn veel sedimenten afgezet, zoals zanden en kleien. Deze afzettingen worden nu aangetroffen als metamorfe gesteenten, zoals kwartsieten en leisteen.
In het Cambrium verschijnen alle ongewervelde fyla = stammen.
Er begint een evolutie van een fauna met harde schalen en skeletten. Mariene algen zijn algemeen.
Nederland: Tijdens het Cambrium bevond het huidige W.Europa zich op een breedtegraad, die overeenkomt met waar nu in het Zuiden van Z.Amerika ongeveer Argentinië ligt.
In onze omgeving zijner Cambrische afzettingen bekend uit het Hohe Venn in België. Vb. de bekende Revinienkwartsiet.
ORDOVICIUM. 505 – 438 miljoen jaar.
Grote delen continent vallen droog. Tegen het Midden-Ordovicium zijn er weer enorme epicontinentale zeeën.
Het klimaat is over het algemeen vrij warm. Tegen het einde van het Ordovicium is er een derde ons bekende periode met ijstijden.
Veel sedimentafzettingen, die nu voorkomen als zandsteen en leisteen.
Organismen: Rifbouwende algen. De eerste (kaakloze) vissen.
Verder o.a. Trilobieten, Brachiopoden, Gastropoden, Crinoïden, Zeeëgels, Bryozoën, Koralen en in de diepzee Graptolieten.
Nederland:
Tijdens het Ordovicium lag W.Europa op een breedtegraad, die ongeveer overeenkomt met die van Rio de Janeiro.
SILUUR. 438 – 408 miljoen jaar.
Tijdens het Ordovicium, het Siluur en begin Devoon vindt de Caledonische Orogenese = gebergtevorming plaats, met het hoogtepunt in het Siluur.
In het Siluur is er een grote uitbreiding van de zeeën. Continenten zijn kleiner, er is dus minder aanvoer van sedimentmateriaal.
Europa en Amerika naderen elkaar, met als gevolg veel vulkanisme.
Afzettingen: mariene sedimenten als klei en kalk.
Organismen: Bloei van vissen. Veel koraalriffen. Uit het Siluur zijn de eerste landplanten bekend.
DEVOON. 408 – 360 miljoen jaar.
In het Devoon botsten Europa en Amerika tegen elkaar. Uit deze Periode stammen ook de Caledonische bergketens van Schotland en Scandinavië.
Van de afzettingen treffen we nu dikke pakketten rode zandsteen aan. Verder intrusies van graniet uit de ondergrond.
Organismen: Veel vissen. Ontwikkeling van vissen met kaken en benige vissen. Uit longvissen evolueren amfibieën.
Explosieve rifvorming. Graptolieten sterven uit.
Ongewervelde landdieren.
Ontplooiing van landplanten. Veel landplanten, o.a. varens.
Nederland: In de Eifel en de Ardennen treffen we Midden-Devonische kalksteen en uitgestrekte koraalriffen aan.
Uit het Boven-Devoon resten kalkstenen, zandstenen en schalies.
De oudste bekende afzettingen in ons land stammen uit het Devoon en liggen in het uiterste Zuiden bij Maastricht en Eysden.
CARBOON. 360 – 286 miljoen jaar. ← CARBOON
Gondwana, het zuidelijke continent, dreef in het Carboon tegen Europa aan. Hierdoor ontstonden in Zuid-Europa sterke plooiingen. Deze Hercynische = Varische orogenese heeft haar hoogtepunt in het Boven-Carboon.
In het midden van het Carboon valt de vierde ons bekende periode met ijstijden, met op het Zuidelijk halfrond veel gletsjers. De landmassa’s in equatoriale regio’s hebben een warm klimaat.
Fauna: Er zijn veel Amfibieën. Eerste Reptielen. Vissen. Insecten evolueren snel.
De gesteenten van het Onder-Carboon zijn dichte, donker gekleurde kalkstenen, schalie en wat zandsteen. Die van het Boven-Carboon zijn vooral schalies en verder zandstenen en steenkool.
Nederland: Tijdens het Carboon lag ons gebied rond de evenaar.
Ten Z. van ons gebied lag een landmassief. Ons gebied lag aan de rand van een geosynclinaal bekken met een ondiepe zee op een continentaal plat.
Continentale afzettingen vormden een meer dan 5000 m dik pakket sedimenten.
De rijke steenkoolflora leidde tot vele soms metersdikke veenlagen, gevormd uit o.a. Boomvarens, Zaadvarens en Paardenstaarten. Door inkoling ontstonden hieruit steenkoollagen.
PERM. 286 – 248 miljoen jaar.
De Hercynische orogenese werkt nog door. Ook Azië botst tegen Europa, waardoor de Oeral wordt gevormd.
Grote delen van het nieuwe, enorme continent vallen droog. Het klimaat is droog en warm, waardoor veel woestijnen.
De afzettingen zijn roodgekleurde zandsteen en zandige schalies.De oppervlakte aan warme, ondiepe oceanen krimpt in.
Verklaart dit misschien het massale uitsterven van veel planten- en dierensoorten, vooral van mariene vertebraten?
Ca. 30% van de fyla van planten en dieren sterft uit. Vb. Trilobieten en sommige Brachiopoden, Bryozoën, Crinoïden en Koralen.
Als oorzaken worden ook genoemd: voedselschaarste, klimaatveranderingen, sterke concurrentie tussen soorten, verandering van de saliniteit van het water en verlaging van het zuurstofgehalte in de atmosfeer. Misschien leidde een combinatie van factoren tot verminderde voortplanting.
In het Perm gaan landdieren zich verspreiden. Reptielen beginnen amfibieën te overheersen. Tegen het einde van het Perm beginnen zoogdierachtige reptielen de boventoon te voeren.
Nederland: Tijdens het Perm lag ons gebied ongeveer op dezelfde breedtegraad als het huidige Midden-Amerika, maar dan waarschijnlijk halverwege het huidige Amerika en Afrika.
Het massief ten Z. van ons gebied breidt zich uit.
TRIAS. 248 – 213 miljoen jaar.
Pangea, het grote verenigde continent blijft intact.
Er zijn veel woestijngebieden. Plaatselijk ontstaan er lava-gebieden, maar vooral zandsteenafzettingen. Verder schalie.
Flora: Vooral varens. Ook naaldbomen.
Fauna: In het Trias ontstaan er nieuwe soorten mariene vertebraten. De voornaamste vertebraten zijn nog de Reptielen en de Amfibieën.
Mollusken gaan overheersen. Ammonieten tonen een duidelijk herkenbare evolutie. De eerste zoogdieren evolueren
Nederland: in de Onder-Trias ligt er ten Z. van ons gebied een massief en ten N. ervan een deltagebied.
Van de Triasafzettingen in Oost-Nederland zijn vooral de kalkafzettingen (Muschelkalk) van de Midden-Trias bekend.
JURA. 213 ~ 144 miljoen jaar.
Het continent Pangea begint uiteen te vallen. Door nieuwe oceanische ruggen stijging van het zeeniveau. Continenten gedeeltelijk bedekt met ondiepe zeeën.
Hierdoor sedimentatie, afwisselend klei, zand en kalk.
Flora: Naaldbomen, varens en paardenstaarten domineren.
Fauna: In mariene afzettingen veel Ammonieten. Verder Koralen, Brachiopoden en Echinodermen. In ondiepe kustzeeafzettingen veel Foraminiferen en Ostracoden.
Vertebraten reptielen, grote Dinosauriërs en de eerste vogels. Vb. Archaeopteryx.
Nederland: Het gebied van het huidige W.-Europa lag in de Jura zo ongeveer op de breedtegraad van waar nu Israël ligt.
Ten Z. van ons gebied ligt een landmassief. Ten N. daarvan ligt een zee. Tegen het einde van de Jura behoren de Noordelijke provincies tot een Noordelijk landgebied.
KRIJT. 144 – 65 miljoen jaar.
Pangea drijft verder uiteen. De Atlantische Oceaan wordt breder.
In het Onder-Krijt gaat de regressie door en treedt er op de continenten erosie op, wat niet-mariene sedimentatie tot gevolg heeft. Fijnkorrelige zanden en enkele kleilagen.
In het Boven-Krijt stijgt de zeespiegel weer en zijn er flinke transgressies. Hierin worden pakketten kalksedimenten afgezet.
In het Boven-Krijt is er een merkbare invloed van het elkaar naderen van Afrika en Europa. Dit veroorzaakt het begin van de langdurige Alpiene orogenese
Flora: Opkomst van bedektzadigen = bloeiende planten.
Fauna: Op het land opkomst van enorme reptielen en van sommige andere vertebraten.
Einde Krijt: massaal uitsterven van diersoorten, o.a. van de Sauriërs. Oorzaak: inslag van enorme meteorieten?
Nederland: De plaats van het huidige Nederland moeten we ons in het Krijt ongeveer voorstellen in de buurt van waar nu Spanje ligt.
Ten Z. van ons gebied weer (nog) een groot massief.
Van ons land is een groot deel bij het begin van het Krijt landgebied, maar daarna breiden transgressies zich uit.
Over ons hele gebied zetten zich kalksedimenten af.
TERTIAIR. 65 – 2 miljoen jaar.
Fauna: gekenmerkt door ontplooiing van zoogdieren.
Flora: gekenmerkt door het ontstaan van graslanden.
Van de Periode het Tertiair geven we een onderverdeling in een aantal Tijdvakken.
NB. De inzichten over de indeling in de volgende Tijdvakken met hun tijdsindeling kunnen van auteur tot auteur enigszins verschillen aan de hand van de gekozen uitgangspunten.
– PALEOCEEN. ca.65 – 55 miljoen jaar.
Europa en Azië zijn nog gescheiden door de Oeralzee.
Australië zit nog vast aan Antarctica. India is nog los van Azië. Noord-Amerika en Europa zijn in het Noorden nog met elkaar verbonden. Het zeeniveau daalt sterk, dus over het algemeen afzetting van veel klastische sedimenten.
Nederland: Ons land is in het oudste deel van het Paleoceen bedekt met een ondiepe zee. In ons land ontstaan veel lagunaire- en zoetwaterafzettingen: donkere kleien en zanden.
– EOCEEN. ca.55 -38 miljoen jaar.
Fauna: Uit het Eoceen stammen de eerste echte Primaten. Vb. Adapis, Notharctus.
De landbrug Europa Amerika wordt verbroken.
Nederland: Een deel van ons land is bedekt met een ondiepe zee; een deel is deltagebied.
– OLIGOCEEN. ca.38 – 26 miljoen jaar.
Fauna: Uit het Oligoceen kennen we een aantal aapachtigen, die in verband kunnen worden gebracht met de ontwikkelingslijn richting mens. Vb. Propliopithecus, Parapithecus, Aegyptopithecus.
NB. pithecus = aap.
Sinds het Boven-Krijt was er al sprake van het naderen tot elkaar van Afrika en Europa. In het Oligoceen heeft dit een culminerend effect. In het algemeen is er regressie van de oceanen o.a. door vergletsjering van Antarctica. Zand- en kleiafzettingen.
Nederland: Bij ons is er een ondiepe zee en een deltagebied.
De kust ligt ten Z. en ten ZW. van ons land. België en Engeland vormen één landgebied.
– MIOCEEN. ca.25 – 12/7 miljoen jaar
Voortgaande regressie. Dus erosie en een hiaat in de afzettingen.
Fauna: zoogdieren evolueren verder. In het Mioceen valt misschien de splitsing van Pongidae, de voorvaders van huidige apen en de Hominidae, die behoren tot de voorvaders van de mens.
Nederland: In ons gebied gedurende het Midden-Mioceen afzettingen van mariene zanden. In Zuid-Nederland en de Keulse Bocht afzettingen van dikke pakketten veen, die worden omgezet in bruinkool.
In het Boven-Mioceen rijst het uiterste Zuiden van ons land boven de zeespiegel uit. Dit is het begin van een periode met fluviatiele afzettingen.
– PLIOCEEN. ca.12/7 – 2 miljoen jaar.
Flora: Misschien al in het Mioceen, maar zeker in het Plioceen valt de sterke verbreiding van grassen over de aarde.
Fauna: In het Plioceen vallen de vondsten van Australopithecus afarensis, Vb.’Lucy‘, 3.5 milioen iaar, en van –Africanus, 3 – 2.5 miljoen jaar, die passen in de stamboom van de mens. Verdere voorbeelden van Pithecusgeslachten: Pliopithecus, Dryopithecus, Gigantopithecus, Ramapithecus, enz.
Nederland: Er ligt land ten ZW. van ons gebied en ten 0. ervan in Duitsland. Een deel van ons land behoort tot het Noordzee-bassin. Steeds grotere gebieden in ons land vallen droog.
Er worden fluviatiele sedimenten van Oer-Rijn en Oer-Maas afgezet.
KWARTAIR. 2 miljoen jaar – heden.
Het Kwartair wordt onderverdeeld in het Pleistoceen en het Holoceen.
– PLEISTOCEEN. 2 miljoen – 10.000 jaar.
Het Pleistoceen is een Tijdvak met ijstijden.
Het zeeniveau daalde in de laatste ijstijd ca. 95 m. De landoppervlakte breidt zich uit.
Flora: De vegetatiegrens schuift 2000 km op naar het Zuiden.
Fauna: In het Pleistoceen valt de prelude van de ontwikkeling van de mens, vrijwel zeker alleen in Afrika.
Van onze mogelijke directe voorouders noemen we:
Homo habilis, 2.3 à 1.7 miljoen jaar.
Homo erectus, 1.5 miljoen – 200.000 jaar.
Homo sapiens, 300.000 jaar.
Homo sapiens neanderthalensis, 200.000 35.000 jaar.
Homo sapiens sapiens, vóór 35.000 jaar, het tijdstip van zijn verschijning in Europa.
Nederland: In ons land ontstaan afzettingen van Rijn en Maas. Verder morenes van de glaciaties en eolische afzettingen van dekzanden en löss.
Voor het laatste deel van het Weichselien wordt er wel een indeling gehanteerd, die min of meer aansluiting geeft op het Holoceen.
Deze indeling ziet er als volgt uit:
– Pleniglaciaal = nog vol Pleistoceen. 20.000 -13000.
– Tardiglaciaal = Laatglaciaal, van 13.000 -10.000 jaar.
NB. Vanaf deze tijd bezien we nog uitsluitend ons land.
Een gebruikelijke geologische onderverdeling in Tijden is:
– OUDSTE DRYAS. 20.000 – 13.000 jaar.
Een koude fase met in ons gebied toendra’s en steppen.
In deze periode worden er nog volop eolische lössafzettingen gedeponeerd in Zuid-Nederland.
Tussen 20.000 en 18.000 jaar geleden wordt Zuid-Nederland nog wel bereikt door zwevende deeltjes van vulkaanuitbarstingen in de Eifel. Uit deze periode vindt men in de Zuid-Limburgse löss op veel plaatsen een afzetting, die Eltvillertuf wordt genoemd.
In grote delen van de rest van Nederland vindt afzetting plaats van dekzanden.
– BØLLING. 13.000 – 12.000 jaar.
Klimaat iets milder. Parklandschap, berkenbossen en den.
– OUDE DRYAS = VROEGE DRYAS. 12.000 – 11.800 jaar.
Kouder. Steppe en open parklandschap.
– ALLERØD. 11.800 – 11.000 jaar.
Interstadiaal: iets warmer. Den, berk, wilg.
– JONGE DRYAS = LATE DRYAS. 11.000 10.000 jaar.
Kouder. Steppe en parklandschap.
Archeologisch gezien behoren de culturen vanaf het ontstaan van de mens tot het einde van hetPleistoceen, dus tot ca. 10.000 jaar geleden, tot het Paleolithicum = Oude Steentijd.
– HOLOCEEN. 10.000jaar – heden,
Er ontstaan mariene -, fluviatiele – en veenafzettingen.
In het Holoceen onderscheiden we koudere en warmere fasen.
In de archeologie begint met het Holoceen het Mesolithicum = Midden Steentijd, globaal van 10.000 – 6500 jaar, een periode met culturen van jagers en voedselverzamelaars.
Deze periode eindigt met het optreden van de eerste boeren ca. 6500 jaar geleden, in het Atlanticum.
Het Holoceen is te verdelen in de volgende Tijden:
– PREBORIAAL. 10.000 – 9000 jaar.
Gematigd klimaat. Toenemende bebossing met berken- en dennenbos.
– BOREAAL. 9000 – 8000 jaar.
Kouder. Vochtig. Open bos met o.a. hazelaar. Van ca. 8000 – 4000 treffen de transgressies Calais I – IV delen van ons kustgebied. Rond 7500 ontstaat het Kanaal en wordt Engeland dus een eiland.
– ATLANTICUM. 8000 – 5000 jaar.
Warm, warmer dan nu. Vochtig. Gemengd eikenbos.
De eerste boeren zijn in ons land actief vanaf ca. 6500 jaar geleden. Hiermee begint in ons land archeologisch gezien het Neololithicum = Jonge Steentijd.
De eerste vuursteenmijnbouw in Ryckholt.
Het Neolithicum duurt tot het begin van de Bronstijd ca. 5000 jaar geleden.
– SUBBOREAAL. 5000 – 2700 jaar.
Kouder.
Ontbossing door de mens. Ontstaan van heidevelden.
De Bronstijd valt globaal samen met het Sub-boreaal.
– SUBATLANTICUM. 2700 jaar – heden.
O.a. haagbeuk en beuk. In deze fase van het Holoceen leven wij thans.
In de archeologie begint de IJzertijd rond de overgang van Subboreaal naar het Subatlanticum. De IJzertijd eindigt met de komst van de Romeinen rond 57 v.Chr. Daarna begint de geschiedenis.
Fig.4. Chronostratigrafie en pollenzonering van het Holoceen.
(naar voormalige RGD. Toelichting bij geologische overzichtskaarten van Nederland, 1975.
6. STRUCTURELE GEOLOGIE.
Endogene krachten = krachten vanuit de aarde zelf kunnen het materiaal van de aardkorst deformeren =vervormen.
Deze deformatie wordt bestudeerd in de tektonische = structurele geologie.
De structurele geologie houdt zich bezig met de invloed van deformatieop gesteenten op betrekkelijk kleine schaal, n.l. op microscopische, mesoscopische en macroscopische schaal, m.a.w. van zeer klein tot maximaal het gebied van een geologisch kaartblad.
Microtektoniek houdt zich bezig met gesteenten tot het formaat van handstukken en maakt veelal gebruik van een microscoop.
Zeer grote gebieden worden behandeld door de geotektoniek. Zie hiervoor hoofdstuk 6.
Fig.5 Diverse tektonische deformatieplooien.
De strukturele geomorfologie legt er de nadruk op, dat reliëfs, landschappen, insnijdingen, enz. weliswaar worden gevormd door specifieke processen, maar dat het resultaat sterk afhangt van de omstandigheden ter plaatse, zoals:
– de weerstand van het gesteente tegen erosie, breuk, e.d.
– afwisseling van hardere en zachtere lagen.
– de doorlatendheid van het gesteente.
– de dichtheid van het diaklazennet.
– de verplaatsbaarheid van het gesteente.
– plaatselijke klimaatverschillen.
Vooral het voorkomen van verschillen binnen een beperkt gebied zullen bij dezelfde processen tot verschillende gevolgen leiden.
Voorbeelden:
– cuesta’s ontstaan alleen maar bij de gratie van het voorkomen van afwisselend hardere en zachtere lagen.
– watervallen ontstaan door het voorkomen van een of meer zeer resistente lagen.
Tektonische deformatie wordt onderscheiden in:
1. plooien
2. breuken
Zie ook hoofdstuk 6 voor geotektoniek.
Fig.6. Inwelving en opwelving van plooienstelsels
6.1. Plooien.
Plooien = plooiingen = flexuren zijn vervormingen, waarbij lagen zijn verbogen, zonder dat desamenhang is verbroken.
Een plooi heeft flanken = vleugels en ombuigingen.
Het naar boven gesloten deel van de plooiing heet de anticlinaal = anticlinale = anticline = antiform.
Het naar beneden gesloten deel heet synclinaal = synform. De hoogste en de laagste plaats van een ombuiging heten respectievelijk kruin en trog.
Een stelsel, dat bestaat uit meerdere plooien, die een opwelving vormen heet een anticlinorium. Een dergelijk stelsel met neerwaartse plooien heet een synclinorium. Voorbeelden: het synclinorium van Dinant en dat van Namen.
Men kan de vormen van plooiingen op velerlei manieren indelen, b.v. naar openheid of dichtheid van de buiging, enz.
Als gevolg van plooiing treden er in de gesteentelagen spanningen op, die splijtlagen veroorzaken, die ongeveer evenwijdig aan elkaar verlopen, maar in de regel een hoek maken met de oorspronkelijke gelaagdheid. Dit duidt men aan met de namen cleavage = druksplijting = drukgelaagdheid. Er kunnen ook meerdere, elkaar snijdende vormen van drukgelaagdheid optreden.
NB. Het is zeer belangrijk, zich van dit verschijnsel bewust te zijn. In wat oudere gesteenten komt vrijwel altijd een gelaagdheid voor, die al gauw zou kunnen worden aangezien voor een sedimentatiegelaagdheid. In heel veel gevallen is dat echter een drukgelaagdheid.
In micahoudende, lichtmetamorfe gesteenten, zoals lei, spelen micakristallen een rol bij het ontstaan van splijtvlakken. Onthoudt in dit verband de naam leisplijting = slaty cleavage. Verder bestaat er nog de fracture cleavage.
Als bij plooiing de gesteentelagen intact blijven spreekt men van buigplooien. Als het gesteente in de lagen gespleten is spreekt men van cleavageplooien.
Het gedrag van gesteenten onder spanning wordt sterk bepaald door hun eigenschappen. Men noemt een gesteente, dat weinig buigzaam en niet bros is een competent gesteente. Een incompetent gesteente is buigzaam en gemakkelijk deformeerbaar. Deze eigenschappen spelen een rol bij het al of niet optreden van cleavage bij plooiing.
Bij zeer beweeglijk gesteente, b.v. diep in de aardkorst, kunnen er vloeiplooien ontstaan.
Het spreekt vanzelf, dat er alle mogelijke mengvormen van de genoemde plooiingen kunnen voorkomen.
Een plooiing kan zich voordoen diep onder het aardoppervlak, in het gehele gesteentepakket of alleen of hoofdzakelijk in de lagen dicht bij de oppervlakte. Een plooiing in de oppervlakkige lagen, die het reliëf en het landschap beïnvloedt, kan een epidermisplooiing zijn. Voorbeelden hiervan zijn te vinden in de Jura. Hier heeft zich een typisch ruggenreliëf gevormd door epidermisplooiingen. Zo’n reliëf noemt men daarom wel een jurassisch reliëf.
6.2. Breuken.
Breuken zijn deformaties, waarbij de cohesie = samenhang van het gesteente aan beide zijden van het breukvlakten opzichte van elkaar is verbroken.
Als de gesteentepakketten aan beide zijden van de breuk nièt ten opzichte van elkaar zijn verschoven, dan is er sprake van een diaklaas. Zijn ze wèl verschoven dan spreekt men van een verschuiving. In de praktijk wordt ten onrechte heel vaak voor een verschuiving de naam breuk gebruikt. In dat geval zou men dan breuken en diaklazenmoeten onderscheiden.
De gesteentemassa’s, die ten opzichte van elkaar zijn verschoven, heten schollen = blokken.
Door schuifspanning ontstaan er afschuivingen, als het breukvlak helt = afloopt naar de gedaalde schol. Er ontstaat een opschuiving, als het breukvlak helt naar de gerezen schol. Bij een horizontaalverschuiving zijn de schollen alleen verplaatst in een horizontaal vlak.
Een overschuiving is een opschuiving onder een zeer kleine hoek, zodat de bladen a.h.w. op elkaar liggen.
N.B. Als we spreken over schollen, die zijn gedaald of gerezen, dan bedoelen we dat relatief, d.w.z. ten opzichte van elkaar. Een schollensysteem kan wel in zijn geheel zijn gedaald met een groter deel van de aardkorst, maar als A t.o.v. B. méér is gedaald, dan zeggen we dat A. is gedaald en B. is gerezen. Dit dus binnen het kader van de verschuiving.
Fig.7. Twee voorbeelden van tektonische verschuivingen.
Afschuiving: het breukvlak helt in de richting van de gedaalde schol, met andere woorden het breukvlak helt = daalt naar rechts. De gedaalde schol ligt rechts. Het is dus een afschuiving.
Opschuiving: het breukvlak helt in de richting van de gerezen schol, met andere woorden het breukvlak helt = daalt naar rechts. De gerezen schol ligt rechts. Het is dus een opschuiving.
Krimpscheuren zijn diaklazen, die zijn ontstaan ten gevolge van volumevermindering van het gesteente zelf. Zo’n volumevermindering kan b.v. optreden bij het uitdrogen van klei of bij het afkoelen van lava.
Gedroogde kleioppervlakken vertonen vaak een veelhoekig patroon. Dikke basaltlava’s vormen vaak een zeshoekig patroon, met diep doorlopende zeshoekige prisma’s = basaltzuilen.
Ook in losse sedimenten kunnen door afkoeling spleten voorkomen, b.v. in periglaciale gebieden, waarvorstscheuren worden gevormd door sterke afkoeling van bevroren sedimenten.
In massieve stollingsgesteenten kunnen diaklazen ontstaan evenwijdig aan het terreinoppervlak. Deze worden verklaard door dilatatie = ontspanning van gesteente, dat eerder onder grote druk stond. Hierdoor kunnen hele gesteenteplaten los komen te liggen. Vandaar de naam exfoliatie sheeting.(Eng).
De oorzaak van exfoliatie kan echter ook een andere zijn, b.v. wateropnamen.
We moeten nog opmerken, dat zowel diaklazen als breuken grote geologische betekenis hebben. In diaklazen en langs breuken kan zich water verplaatsen, waarbij er zich chemische processen kunnen afspelen. Zo bieden diaklazen en breuken verwering vaak gelegenheid het gesteente aan te tasten.
Omdat vooral diaklaaspatronen sterk verschillen van gesteente tot gesteente, kan er door verschillen in verwering een landschap ontstaan met grote reliëfverschillen.
Een breuk bestaat meestal niet uit een enkel vlak, maar uit een breukzone, die vaak vele meters dik is. Door vergruizing van gesteente in de breukzone kan er een wrijvingsbreccie worden gevormd.
Op een breukvlak zijn vaak wrijfkrassen, rillen of groeven te zien. Ook nemen we wel wrijfspiegels = gepolijste glansvlakken waar.
Plooiing vindt geleidelijk plaats, terwijl de beweging langs breuken meestal schoksgewijs plaatsvindt. Bij grote bewegingen langs breuken ontstaat er een aardbeving,met als bijverschijnsel eventueel aardverschuivingen envloedgolven.
Combinaties van breuken vormen:
– slenken. Dat zijn gebieden, die langs ongeveer evenwijdige afschuivingen zijn gedaald ten opzichte van de ernaast gelegen schollen.
– horsten. Dat zijn vergelijkbare gerezen gebieden.
– trapbreuken = breuktrappen. Dit is een systeem van evenwijdige breuken, waarbij er langs elke breuk een afschuiving heeft plaatsgevonden. Ze liggen vaak aan de rand van slenken.
Slenken bepalen het karakter van enkele grote gebieden op aarde. De grootste ligt in Oost-Afrika en is 6000 km lang en 40-50 km breed. De bekende Boven-Rijnslenk is ca. 300 km lang en 30 km breed.
Horizontale spanningsvelden in de aardkorst veroorzaken soms breuken, vaak gecombineerd met plooien, die een geringe helling hebben of zelfs horizontaal liggen. Men spreekt dan van overschuivingen of onderschuivingen.
Zijn deze meer dan ca. 5 km over elkaar geschoven, dan spreekt men van een dekblad. In de Alpen liggen er meerdere boven elkaar, sommige met een overschuiving van meer dan 50 km. Als een deel van een dekblad is weggeërodeerd ontstaat er een tektonisch venster.
Blijven er na erosie nog maar een paar geïsoleerde massa’s van het dekblad over, dan spreekt men van klippen.
Een voorbeeld van een grote horizontale verschuiving is de San Andreas Fault in Californië, waarbij we direct denken aan het verband met de grote aardbevingen rond San Francisco. Verdere voorbeelden zijn de verschuivingen op de oceaanbodems, waarlangs de oceaanruggen horizontaal zijn verplaatst.
Al leest men er niet veel over in geologieboeken, men spreekt ook wel van zeebevingen (aard)bevingen onder zeeën,
7. GEOTEKTONIEK.
Geotektoniek heeft betrekking op processen van wereldomvattende omvang. Het voorvoegsel geo duidt op een wereldwijde betekenis.
Geotektoniek = beweging van grote delen van de aardkorst, zoals gebergten, continenten en oceanen.
Geodynamica = de wetenschap die zich bezighoudt met bewegingen binnen in de aarde.Paleogeografie = de kennis van de verdeling van land en oceanen e.d. in geologische tijden.
We behandelen in dit verband:
1. orogenese.
2. epirogenese.
3. platentektoniek e.d.
7.1. Orogenese.
Op een geologische wereldkaart kunnen we relatief smalle, intensief geplooide zones over de hele aarde vervolgen. Deze heten orogenen. Een orogeen is een mobiele strook van de aarde, waarin vaak langgerekte sedimentatiebekkens voorkomen, de geosynclinalen.
De orogenese, de eigenlijke plooivorming, ging vaak gepaard met de vorming van dekbladen, met metamorfose in de ondergrond en met intrusie van granieten.
Tijdens en na de plooiing zijn veel orogenen opgeheven tot gebergten, soms gepaard gaande met vulkanisme.
Het gebruik van het woord orogenese voor zowel gebergtevorming als voor vorming van wereldwijde plooizones is wat verwarrend, vooral omdat orogenese toch letterlijk ‘gebergtevorming’ betekent. Oros = berg; genese =ontstaan, vorming.
In Europa kennen we sinds het Cambrium = de laatste 590 miljoen jaar achtereenvolgens.
– de Caledonische orogenese, culminerend in het Siluur.
– de Hercynische orogenese, culminerend in het Boven-Carboon.
– de Alpiene orogenese, beginnend in het Boven-Krijt en culminerend in het Tertiair.
De gordel van de Caledonische orogenese moeten we o.a. zoeken in Schotland en in Noorwegen, doorlopend in Noord- en Zuid-Amerika. Die van Hercynische orogenese loopt o.a. van Spanje over Midden-Europa naar Zuid-Rusland (Bretagne, Centraal Plateau, Ardennen, Harz).
De Alpiene orogenese vinden we o.a. nog terug in het gebied van de Middellandse Zee en de Donaulanden.
Molasse = puin van gebergtevorming, dat zich ophoopt in de voorlandbekkens = sedimentatiebekkens aan de rand van een gebergte, waarin puinwaaiers voorkomen.
Soms is molasse geconsolideerd, maar meestal ongeconsolideerd. Molasseafzettingen zijn meestal zeer complex van samenstelling. Er kunnen zelfs pakketten mariene afzettingen in voorkomen.
Flysch = gelaagde afzettingen in zee van klei en zand, in de vorm van turbidieten = afgezet door onderzeese troebelstromen, langs de alpiene orogenese. Het zijn dus puinafzettingen in zee, van de zich vormende hellingen van de tot ontwikkeling komende orogenese.
In het vóórterrein van de Alpen komen Flyschafzettingen voor als dikke pakketten van afwisselende zand- en kleilagen (vnl. kleiige lagen), die bij de orogenese van de Alpen geosynclinale troggen hebben gevuld.
7.2. Epirogenese.
Epirogenese = rijzen en dalen van grote delen van de aardkorst.
Het gesteente is hierbij niet of nauwelijks vervormd.
Tussen de orogenen = geplooide zones liggen grote delen aardkorst, waar de afzettingen weinig of niet geplooid zijn. Dit zijn de kratonen. Deze kunnen wel door rijzen of dalen verticaal zijn verplaatst. Deze verplaatsing valt onder het begrip epirogenese. Hierdoor kunnen grote sedimentatiebekkens of berggebieden worden gevormd.
De sedimentatiebekkens kunnen we onderscheiden naar drie verschillende hoofdvormen:
– epicontinentale bekkens op grote kratonische delen van de aardkorst, dus tussen de orogenen.
– geosynclinalen, als voorlopers van de orogenen, soms ook gelijktijdig.
– voorlandbekkens van gebergten, ook een vorm van synclinalen.
7.3. Krachten in de geotektoniek.
Verschillende theorieën over de oorzaken van de geotektonische bewegingen in de aardkorst hebben, al opgeld gedaan. We duiden ze kort even aan.
– de contractietheorie,die berust op inkrimping van de aarde.
– de theorie van continentverschuivingen van Wegener, volgens welke de continenten drijven op de aardmantel en erop kunnen bewegen.
Bij de bestudering der bewegingen speelde paleomagnetisme een rol
– plate tectonics = platentektoniek is gebaseerd op de gedachte, dat de oceanische ruggen, van waaruit de beweging ontstaat, de aarde verdelen in grote arealen = lithosfeerplaten, die langs elkaar kunnen bewegen en schuiven.
In de loop van de geologische geschiedenis hebben hele continenten zich uiterst langzaam, maar zeer ingrijpend verplaatst over de aarde. Men zoekt een verklaring hiervoor in de convectiestromenin de aardmantel.
Fig.8. Convectiestromen in de mantel volgens Vening Meinesz (naar Hess, 1962)
Er zijn geen plaatsen op aarde te bedenken, waar dit verschijnsel niet een belangrijke invloed heeft gehad.
We geven een voorbeeld.
Er bestaat een theorie, dat ver vóór het Carboon -de plaats waar wij nu wonen zich ergens bevond, waar nu Zuid Afrika ligt.
Opzijn tocht naar het Noorden passeerde de bewegende landmassa uiteraard de evenaar. Dit zou dan de weelderige plantengroei tijdens het Carboon kunnen verklaren.
– sea floor spreading is een modern begrip voor het verschijnsel, dat het materiaal van de bovenste mantel met zijn dunne oceanische korst voortdurend aangroeit door uittredende magma in de oceanische ruggen, waardoor de eerder gevormde korst wordt weggedrukt, samen met de continenten, die deel uitmaken van de plaat. Vanuit de ruggen verbreidt het zich naar beide zijden. Aangekomen bij de eilandenbogen en de kusten duikt het hieronder of botst het er tegenaan.
7.4. Vulkanisme.
Vulkanen →
Vulkanisme is het geheel van processen, die samenhangen met het verplaatsen van materiaal uit het binnenste der aarde tot aan of nabij de oppervlakte.
Vulkanologie is de tak van de geologie, die zich bezighoudt met vulkanisme.
Paleovulkanisme = vulkanisme in het geologische verleden.
Vulkanisme kan ontstaan als gevolg van orogenese = gebergtevorming, en/of obductie spanningen in de aardkorst, in samenhang met platentektoniek.
Op plaatsen, waar orogenen = geplooide zones voorkomen en wel speciaal in plooigordels en rekzones, kunnen zwakke plekken ontstaan in de aardkorst. Hier kan magmatisch materiaal door de aardkorst heenbreken en kunnen er vulkanen ontstaan.
Als gevolg van de bewegingen der platen bij platentektoniek kunnen er aan de rand van de platen scheuren in de aardkorst ontstaan, zodat daar zones kunnen voorkomen- met sterk verhoogde vulkanische activiteit.
Deze zones liggen vooral aan de randen van continenten en bij eilandenbogen.
Een hot spot is een gebied op de mantel met een verhoogde stroming van heet materiaal vanuit het diepere deel van de mantel, waardoor er vulkanisme kan ontstaan.
Een vulkaan kan zijn:
– actief = met van tijd tot tijd erupties = uitbarstingen.
– slapend = in ruststadium, maar met kans op nieuwe erupties.
– gedoofd = in ruststadium, zonder dat nieuwe activiteiten worden verwacht.
Vulkanen kunnen verschillende vormen aannemen. Meestal ontstaat er door ophoping van uitstromend materiaal een kegel = dom met in het midden een krater. Bij rustende vulkanen ligt hierin vaak een kratermeer.
Een vulkaan kan a.h.w. ontploffen, waarbij er een explosiekrater ontstaat. De kraterwand kan ontbreken of is soms gedeeltelijk weggevaagd. Soms verzakt na afkoeling de kern van de vulkaan langs steile wanden, waardoor er een calderaontstaat, die veel groter is dan de oorspronkelijke krater.
Maaren, zoals die voorkomen in de Eifel, zijn ontstaan door een explosie.
Bij uitbarstingen produceert de vulkaan: gassen.
smelt = gesmolten gesteente = magma = in of onder de aardkorst gesmolten silikaten met erin opgeloste gassen.
lava = uitvloeiend en uitgestroomd stollingsgesteente.
Als lava in de lucht wordt geslingerd kan het neerkomen als:
– vulkanische bommen, als het grotere afgeronde stukken vast gesteente zijn.
Puy de domes
Hun grootte varieert van enkele cm tot bijna een meter. In andere puys ziet men bommen als koe-plak, hetgeen betekent, dat de lava nog zacht was, toen het neerkwam. Ook vindt men bommen in de vorm van bloemkool, vooral in de buurt van maren.
Gestroomlijnde bom, boven , en niet gestroomlijnde bommen onder
– sintels = slakken bij afmetingen van enkele cm’s.
– lapilli bij afmetingen als van een erwt.
– vulkanische as en vulkanisch stof.
– extrusiegesteente = lava + gefragmenteerd gesteentemateriaal.
– puimsteen = gestold vulkanisch schuim.
– obsidiaan = vulkanisch glas.
Fijnkorrelige afzettingen, b.v. van as, die samenkitten, vormen tuffen.
Trachiet en Latiet zijn uitvloeiingsgesteenten.
NB. In het spraakgebruik komt men het woord Drachenfelstrachiet tegen. Men bedoelt dan een groep vulkanische gesteenten, afkomstig van de Drachenfels. Ze zijn door consolidatie ontstaan uit afzettingen van tuf in de vorm van as en puimsteen. 100.-tot 200 m. dik ! trachys = ruw.
Deze zg. Drachenfelstrachiet wordt al gebruikt als bouwsteen sinds de Romeinen en komt voor in de Keulse Dom, de Dom van Utrecht, enz.
Plutonieten zijn dieptegesteenten. Zie Hoofdstuk Gesteenten.
Door nawerking ontstaan er soms:
– fumarolen = gasbronnen, die soms zwavel bevatten.
– geysers = intermitterend spuitende bronnen met stoom en/of heet water.
– thermale bronnen = warme bronnen, vaak met koolzuurgas-, zwavelwaterstof-houdend water.
Uitbarstingen van vulkanen kunnen soms een enorme omvang hebben.
Bekend is de uitbarsting van de Krakatau in 1883 tussen Java en Sumatra.
Bekend is een serie uitbarstingen in Siberië, die door onderzoek aan gesteenten werd gedateerd op ca.250 miljoen jaar geleden.
Ca.260.000 km² werd bedekt met lava, die plaatselijk 800 m dik was. Met deze hoeveelheid van 1.5 miljoen km³ zou de hele aarde bedekt kunnen worden met een laag van 3. m. dikte. De uitbarstingen strekten zich uit over een tijd van misschien 200.000 jaar. Ze zijn te plaatsen in Perm, Trias en Jura.
Er is geen verband aangetoond met het uitsterven van 75-90% van alle diersoorten aan het einde van het Perm.
Maar het feit, dat beide verschijnselen gelijk gedateerd worden geeft wel een basis voor de hypothese, dat het massale uitsterven zou kunnen zijn veroorzaakt door de enorme uitstoot van miljoenen tonnen stof, as en gas, die een klimaatsverandering konden veroorzaken volgens het scenario van een nucleaire winter.
Ook al staat het verband tussen het uitsterven en de uitbarstingen niet onomstotelijk vast, toch geven de getallen een indruk van de geweldige omvang die vulkaanuitbarstingen kunnen hebben.
7.5. Aardbevingen. Aardbevingen May 7, ’10 3:26 PM →
Een aardbeving = aardschok = aardstoot ontstaat altijd in samenhang met andere geologische gebeurtenissen.
Ze kunnen regionaal van omvang zijn, maar soms ook wereldomvattend. Men spreekt in het laatste geval van eenwereldbeving = geregistreerd over de hele wereld.
Seismologie is de wetenschap. die zich bezighoudt met de studie van aardbevingen en van kunstmatige ontploffingen en het meten en registreren ervan. Ze maken daarbij gebruik van seismografen = registrerende aardbevingsmeetapparatuur en van veel andere instrumenten.
Het epicentrum van een aardbeving is het punt aan de oppervlakte, waar de aardbeving het sterkst wordt waargenomen. Het hypocentrum is de plek in de aarde, waar de aardbeving wordt veroorzaakt.
Een inventarisatie van geregistreerde epicentra toont aan, dat er concentraties zijn van aardbevingen in gebieden op de wereld met Alpiene orogenese en op de huidige Midatlantischeruggen.
Naar oorzaak delen we aardbevingen als volgt in:
– vulkanische aardbevingen worden geassocieerd met vulkanische activiteiten.
– tektonische aardbevingen worden geassocieerd met tektonische processen. Ze komen voor bij de randen van de platen van de platentektoniek, waar bewegingen aardbevingen kunnen veroorzaken, b.v. bij subductie = een plaat schuift onder een andere plaat.
De energie voor deze aardbevingen wordt geleverd door de bewegende schollen. Het hypocentrum ligt globaal niet dieper dan 70 km.
Een voorbeeld van aardbevingshaarden, gekoppeld aan bewegende schollen zien we in Californië bij de St.Andreasbreuk.
– diepe aardbevingen hangen ook samen met bewegende schollen. Het hypocentrum ligt op een diepte van meer dan 70 km en van maximaal ca 670 km. Ze vormen ca 25% van alle aardbevingen.
Ze komen veelal voor evenwijdig aan diepzeetroggen, eilandenbogen en kusten.
Op de grotere diepte van diepe aardbevingen is het gesteente plastisch = vervormbaar, wat strijdig is met opvattingen over het ontstaan van aardbevingen.
Een nieuwere theorie wijst erop, dat op ca 400 km diepte druk en temperatuur zo oplopen, dat het mantelmateriaalolivijn overgaat in het dichtere spinel. Hierdoor zou er instabiliteit in het gesteente ontstaan, dat daarbij bezwijkt.
Diepe aardbevingen zouden hiermee te verklaren zijn. Enkele nevenverschijnselen, zoals bepaalde naschokken zouden deze theorie bevestigen. Ook het niet voorkomen van aardbevingen dieper dan 670 km zou hiermee verklaard zijn.
Een Tsunami = een hoge vloedgolf als gevolg van een aardbeving
Vergelijkbare hoge vloedgolven kunnen zich voordoen bij vulkaanuitbarstingen. Vb. Krakatau, 1883.
8. EXOGENE PROCESSEN.
In 2.3. noemden we al de exogene processen, die hun oorsprong vinden in werking op de aardkorst van buitenaf, n.l. vanuit de atmosfeer, hydrosfeer en biosfeer.
Hierbij krijgen we te maken met klimaten, verwering, denudatie, sedimentatie, diagenese en de werking van wind, water, sneeuw en ijs.
Allemaal processen, die uiterst belangrijk zijn voor de geologische veranderingen op onze aarde en die we in ons eigen gebied kunnen waarnemen.
8.1. Klimaten.
Exogene processen zijn in hoge mate afhankelijk van het klimaat ter plaatse. Op het land zijn de belangrijkste elementen die het klimaat bepalen: de neerslag (gemiddelde hoeveelheid per jaar en vooral de verdeling over het jaar) en de temperatuur (gemiddelde temperatuur en de temperatuurschommelingen).
Zonale processen = processen, die zijn gebonden aan een bepaald klimaat.
Azonale processen = processen, die niet zijn gebonden aan een klimaatzone.
Intrazonale processen = processen, die niet afhankelijk zijn van het klimaat, maar b.v. gebonden aan bepaalde landschappen of gesteenten.
Voorbeeld: karstverschijnselen.
Geologen hebben wel belangstelling voor de huidige klimaten, maar natuurlijk vooral voor depaleoklimaten = vroegere klimaten en klimatologische omstandigheden.
De tegenwoordige klimaten op de aarde zijn ingedeeld in klimaatzones =-berg
klimaatgordels = gebieden met gelijke gemiddelde weertoestand gedurende een lange reeks van jaren.
Deze hoofdklimaatgordelsworden aangeduid met de hoofdletters A, B, C, D en E. Ze zijn globaal gerangschikt van de equator naar de polen. Een tweede, kleine letter geeft de neerslag en/of de temperatuur aan.
Zo onderscheiden we b.v.:
A = tropischklimaat.
Af = tropisch -vochtig.
Aw = tropisch met droge winter.
B = steppe- of woestijnklimaat.
C = subtropischklimaat.
E = polairklimaat.
Een aparte groep wordt gevormd door de bergklimaten.
De genoemde indeling van klimaten is globaal. Men spreekt dan ook over makroklimaten. Regionaal spreekt men over mesoklimaten. Topografisch bijzondere omstandigheden leiden tot >microklimaten. Voorbeelden hiervan zijn dicht bos, grasvlakten, e.d.
Aanwijzingen voor de aard van paleoklimaten kunnen we slechts vinden in de aardkorst. Organismen zijn over het algemeen klimaatgebonden, hetgeen we dan kunnen terugvinden in hun fossielen. Denk b.v. aan koraalriffen en moerasbossen.
Fig.9. Schema van klimaatgordels en overheersende windrichtingen. Rechts van de globehelft een overzicht van de verticale luchtbewegingen.
Geologische verschijnselen kunnen samenhangen met klimaten.
Vb: gletsjers, zoutafzettingen, bepaalde kleimineralen.
De stabiele zuurstofisotopen 160 en 180 in kalkschalen van levende organismen vormen een indicatie voor dezeewatertemperatuur. De verhouding van 160 en 180 in fossiele kalkschalen op zeebodems maakt het mogelijk, de temperatuurfactor van het klimaat ten tijde van het sterven van het organisme te reconstrueren tot op 1°C nauwkeurig.
Zo heeft men b.v. lange reeksen opeenvolgende ijstijden met tussenliggende warme tijden kunnen vaststellen.
De oorzaken van klimaatveranderingen kunnen vele zijn, zoals de verdeling van land en zee, continentverschuivingen, de stralingsintensiviteit van de zon, de stand van de aardas, enz. In de laatste 600 á 1000 miljoen jaar lijkt er geen sprake te zijn van fundamenteel verschillende klimaten, maar wel degelijk van een andere verdeling van klimaatzones over het aardoppervlak.
Verder terug dan ca. 1 miljard jaar kan men niet meer spreken van klimaten en klimaatzones, omdat de samenstelling van de atmosfeer en de aard van de invloed van ruimtestraling geleidelijk wezenlijk veranderen.
Verschillende klimaten hebben ingrijpend verschillende invloeden op de aardkorst. Alle gesteenten, zowel stollingsgesteenten als metamorfe gesteenten en sedimentgesteenten aan de aardoppervlakte worden aangetast en ontleed door de inwerking van de atmosfeer, het regenwater en organismen. Deze inwerking noemt menverwering. Soort en intensiviteit van de verwering is in hoge mate bepaald door de heersende klimaten.
8.2. Meteorieten.
Meteorieten zijn stukken van hemellichamen, die de dampkring van de aarde zijn binnengedrongen.
Slechts een klein deel bereikt ook de aarde.
Er zijn duizenden vondsten geregistreerd. Per jaar bereiken zo’n 500 meteorieten de aarde. Er zijn ijzermeteorieten en gesteentemeteorieten.
De impact = inslag van een meteoriet veroorzaakt een meteorietenkrater, soms van enorme omvang. Ook ontstaat er vaak meteorietenstof. Een voorbeeld van een grote meteorietenkrater is te vinden in Arizona, waar een krater is met een diameter van 1300 m en een diepte van 180 m.
Zie voor de mineraleninhoud van meteorieten hoofdstuk 29.5.
Zijdelings merken we op, dat er daarnaast overal op aarde ook kosmisch stof kan terechtkomen.
Tektieten zijn kleine glasachtige voorwerpen, die in zeer grote aantallen worden gevonden in sommige streken op aarde.
Ze worden in verband gebracht met meteorieten. Men denkt, dat ze zijn ontstaan bij inslagen van meteorieten als gevolg van de zeer hoge druk en de zeer hoge temperaturen, met hogere waarden dan kunnen voorkomen bij vulkanisme, waarbij wel obsidiaan kan ontstaan, maar geen tektieten.
– inslag-aardbevingen = veroorzaakt door inslag van een meteoriet op aarde.
De inslag van enorme meteorieten kan op verschillende ogenblikken van de aardgeschiedenis grote veranderingen en zelfs catastrofes teweeg hebben gebracht.
Een bekend voorbeeld zou zich volgens een overigens wel aangevochten theorie hebben voorgedaan aan het einde van het Krijt. Op de overgang van Krijt – Tertiair zouden minstens drie zeer grote meteorieten het uitsterven van een groot deel van alle organismen hebben veroorzaakt, waardoor nieuwe groepen organismen een kans kregen zich te ontplooien.
De inslag van een meteoriet met een diameter van ca. 200 km (!), die ca. 65 miljoen jaar geleden plaats vond in Yucatan in een pakket kalklagen, zou zoveel CO2 hebben vrijgemaakt, dat de temperatuur op aarde met 10°C steeg, een soort uit de hand gelopen broeikaseffect. Tot de aanwijzingen van deze theorie zijn te rekenen: een wereldwijd aangetroffen kleilaagje met resten van meteorietisch materiaal als platina en iridium. Verder tektieten enmicrotektieten. Ook schoklamellen in kristallen zijn alleen door meteorieten te verklaren.
Tot de verschijnselen behoren ook tsunami‘s = enorme vloedgolven, zoals die ook voorkomen bij aardbevingen.
Tot de uitgestorven organismen behoren volgens sommigen wel 75% van alle diersoorten. Van de zich daarna ontwikkelende soorten zijn de zoogdieren het belangrijkst. Men stelt zelfs wel eens dramatisch: zonder die meteorieten zouden er geen mensen zijn geweest.
8.3. Blikseminslag.
Een fulguriet = bliksembuis = meestal in zand gevormd door blikseminslag. De doorsnede varieert van 2 tot 40 mm. Ze zijn onregelmatig van vorm.
Bij de vorming spelen hoge temperatuur en stoomvorming door het vocht uit het zand een rol.
Zie ook hoofdstuk 32.
9. VERWERING.
Gesteenten kunnen verweren door mechanische = fysische en door chemische processen. Bij fysische verwering valt het gesteente in kleinere delen uiteen, zonder dat de mineralogische samenstelling verandert.
Ook van groot belang is de chemische verwering, waarbij vele mineralen uit gesteenten worden omgezet in andere mineralen.
Sommige omzettingsproducten worden in oplossing afgevoerd, zodat er volumevermindering optreedt.
Veelal spelen ook organismen een rol bij verwering, in welk geval men spreekt van biologische verwering. Deze is in veel gevallen moeilijk te onderscheiden van chemische verwering.
Het verbrokkelde residu = puin = de resten, blijft als de helling niet te steil is liggen op het onverweerde gesteente en vormt een verweringslaag = regoliet = los oppervlaktemateriaal.
Verwering is om verschillende redenen een allerbelangrijkst geologisch proces op het aardoppervlak:
– het verbrokkelde materiaal kan worden afgevoerd, b.v. door water, hetgeen afbraak van het reliëf tot gevolg heeft.
– elders worden sedimentgesteenten opgebouwd.
– door afvoer van oplosbare bestanddelen wordt het gesteente relatief verrijkt met minder goed oplosbare bestanddelen. Soms zelfs zodanig, dat ze als delfstof exploitabel zijn. Voorbeelden: ijzererts, bauxiet = aluminiumerts.
– de verkleining van de korrelgrootte en de chemische verwering, die oplosbare voedingsstoffen opleveren, makenplantengroei mogelijk.
Door de enorme invloed van verwering, die plaatselijk het aardoppervlak ingrijpend aantast en op andere plaatsen sterk opbouwt, speelt deze een grote rol in de landschapsvorming.
9.1. Mechanische verwering.
De mechanische verwering = desintegratie = afbraak in kleinere delen door mechanische processen speelt slechts in enkele klimaatomstandigheden een hoofdrol.
We onderscheiden hierbij:
1. vorstverwering.
2. a>insolatie.
3. biologische verwering.
4. drukontlasting.
Mechanische verwering speelt zich in beginsel af nabij het aardoppervlak. Toch is als grootste diepte waarbij een exogeen afbraakproces werkzaam was op 1000 meter gesteld, n.l. bij permafrost.
sub 1. Vorstverwering.
Vorstverwering is een periglaciaal of subglaciaal verschijnsel. Het komt ook voor op nunataks = gebergtetoppen die boven het ijs uitsteken. IJs heeft een groter soortelijk volume dan water. Door bevriezing van water, dat is doorgedrongen in diaklazen = scheurtjes of poriën van het gesteente, kunnen verdere scheuren ontstaan. Eerst haarscheurtjes en na dooien en opnieuw bevriezen grotere scheuren. Hierdoor ontstaan er hoekige stenen en brokken. Ook reeds getransporteerde stenen kunnen door vorst splijten. Zo kan het voorkomen van veel gespleten rolstenen in grind wijzen op het ondergaan van een koud klimaat.
N.B. Theoretisch kan de druk van bevriezend water oplopen tot 2100 kg/cm² bij -22°C. Meestal zal een rots al uiteenspringen bij 14 kg/cm². Dit uiteenspringen is een vorm vandesquamatie.
sub 2. Insolatie.
Waar begroeiing en regoliet ontbreken, zoals b.v. in sommige woestijnen, ontstaat er in gesteenten door afkoeling ‘s nachts en door zonneverhitting = insolatie overdag spanning dicht onder de oppervlakte. Hierdoor kan de buitenste schil loslaten. Dit verschijnsel heet exfoliatie = sferoïdale desintegratie. Het wordt in verband gebracht met slechte temperatuurgeleiding en met verschillende kleuren van de samenstellende deeltjes. Dit proces heeft men lang beschouwd als de hoofdoorzaak van verwering in woestijnen.
Proeven en waarnemingen bevestigen dit echter niet. Bovendien is dit proces ook op grote diepte onder het aardoppervlak waargenomen. Daarom denkt men nu veeleer aan het uitkristalliseren van zouten uit verdampend grondwater en dauw. Dit proces heeft vooral vat op poreuze gesteenten. Gladde oppervlakken bieden meer weerstand.
Woestijnlak
is een dun donker huidje van silicaat met veel ijzer = Fe en mangaan = Mn op gesteenten. Velen zien dit als een verwering door algen.
sub 3. Biologische verwering
ontstaat door de inwerking van levende organismen. Vb. boomwortels. Wortels van bomen kunnen doordringen in diaklazen, waarin diktegroei verdere splijting kan veroorzaken.
sub 4. Drukontlasting.
Door denudatie kunnen enorme pakketten gesteente, die op het onderliggende gesteente drukken worden opgeruimd. In de Alpen b.v. wel tot 20 km dik. In de blootkomende oppervlaktelagen kan door drukontlasting een blokvormende klieving ontstaan evenwijdig aan de oppervlakte. Dit treedt vooral op bij intrusiegesteenten, kwartsieten en zandsteen.
9.2. Chemische verwering.
Bij chemische verwering treden er reacties op tussen gesteentemineralen en van buiten werkende agentia. Hierbij moet als eerste water worden genoemd. Water is zelf chemisch actief, rnaar het is vooral oplosmiddel voor zuurstof, koolzuur, humuszuren, enz.
Ontleding afbraak tot eenvoudiger componenten.
De chemische processen die een rol spelen bij verwering duiden we slechts kort aan:
– oxydatie = binding door zuurstof, b.v. oxydatie van ferrozouten, die tweewaardig zijn, zoals pyriet en sideriet tot ferrizouten, die driewaardig zijn, zoals haematiet en limoniet.
– hydratatie, waarbij watermoleculen zich hechten aan moleculen van b.v. anhydriet CaSO4, dat wordt tot gips = CaSO4.2H2O.
– hydrolyse, waarbij de H+ en de OH- ionen inwerken op de gesteentemineralen. Hierbij speelt koolzuur vaak een rol als zuurcomponent.
Voorbeeld: kaliveldspaat of orthoklaas wordt door verwering omgezet in het kleimineraal kaoliniet.In vochtigtropische klimaten komt het microkristallijne mineraal Al(OH)3 = gibbsiet veel voor als hoofdbestanddeel vanbauxiet.
– carbonisatie; inkoling .
– reductie = onttrekking van zuurstof aan moleculen van mineralen.
– koolzuuronttrekking is een vorm van chemische verwering, waarbij siliciumoxydehoudende planten, zoals grassen, SiO2 aan gesteente onttrekken. Dit gebeurt b.v. met basalt op IJsland.
10. BODEMKUNDE.
De bodemkunde houdt zich bezig met de ondiepe ondergrond tot een diepte van ca. 1.5 m en het aanrakingsvlak tussen atmosfeer en aarde. Ze bevindt zich hierbij in gezelschap van de kwartairgeologie, biologie, sedimentologie, geohydrologie en grondmechanica
Bodem en water brengen ons ook op het terrein van de agrohydrologie = waterhuishouding.
10.1 . Bodemvorming.
Een belangrijk proces, dat zich afspeelt dicht onder het aardoppervlak, is de pedogenese = bodemvorming.
Het woord bodem heeft in dit verband een veel engere betekenis, dan in het dagelijkse spraakgebruik, waarin we b.v. over bodemschatten spreken, ook als die diep in de grond zitten. In de geologie en de bodemkunde isbodemvorming het proces, waarbij door werking van organismen en organische stoffen veranderingen optreden in verweringsmateriaal aan de oppervlakte.
Een solum = bodem is dan een differentiatieverschijnsel binnen de verweringslaag. Dit manifesteert zich door het ontstaan van duidelijk te onderscheiden lagen, de horizons =horizonten. Een opeenvolging van horizonten in een verticale doorsnede heet een bodemprofiel. Elk bodemtype,dat behoort bij een aantal ter plaatse geldende omstandigheden, heeft een kenmerkend profiel.
Bodemvorming heeft plaats in losse deeltjes, dus in verweringsmateriaal of losse sedimenten.
Het is lang niet altijd een voltooid proces, maar een dynamisch proces. Water beheerst als agens het proces van de bodemvorming.
Bij neerwaartse verplaatsing van water worden opgeloste en meegevoerde organische en anorganische stoffen verplaatst. Op verschillende diepten gaan deze met het bodemmateriaal en met elkaar chemische reacties aan. Dit klinkt misschien wat theoretisch, maar een voorbeeld zal veel duidelijk maken.
We kiezen als voorbeeld een podzolprofiel.
Podzol is overigens een Russisch woord. Dat komt, doordat Russen een eerste wereldwijde bodemclassificatieopstelden.
We gaan uit van een parent = moedermateriaal, bedekt met een humuslaag en al dan niet rustend op onverweerd vast gesteente.
Het bodemvormingsproces vormt hiertussen horizons, te onderscheiden als gekleurde lagen. Deze worden aangeduid met hoofdletters:
A bovenste horizon =uitspoelingshorizon = cluviale zone.
B inspoelingshorizon= aanrijkingshorizon = illuviale zone.
C moedermateriaal.
Inspoelend water bevat koolzuur en organische zuren uit de humuslaag. De zuurgraad = pH is dan laag; we spreken van zuur water.
In de A1 en A2-zone worden hierdoor ijzer en aluminium opgelost en meegevoerd. De kleur van de A2-horizont wordt hierdoor bleekgrijs, waardoor we wel over loodzand spreken.
In de B2-horizont is de pH weer gestegen en slaan humus, ijzer en eventuele kleideeltjes neer. De B2-horizont is hierdoor meestal donkerbruin, tot koffiebruin toe.
Naar beneden toe gaat de B2-horizont geleidelijk over in de C-horizont met moedermateriaal.
Fig.10. Podzolprofiel in een verweringsbodem van zandsteen.
Op dit voorbeeld zijn veel varianten mogelijk, afhankelijk van de volgende pedogenetische bodemvormende factoren:
– klimaat: neerslag, verdamping.
– biosfeer: humus, soort begroeiing, wormen, schimmels, bacteriën.
–moedermateriaal: textuur = granulaire- = granulometrische samenstelling = korrelgrootteverdeling; structuur = aanzien, aard en soort van het gesteente (b.v. kalk, klei) en permeabiliteit = waterdoorlatendheid.
– reliëf: helling, afspoelend water, grondwaterspiegel.
– tijd: bodemvorming vraagt tijd en omgekeerd zegt de fase van bodemvorming iets over de factor tijd.
– antbropogene = door de mens veroorzaakte invloeden, zoals ploegen, bemesten, beplanten, kaalslag, grondverplaatsing, bevloeiing, wijziging van de grondwaterspiegel.
Wij herinneren eraan, dat ons voorbeeld maar één enkele podzolbodem behandelde. Er zijn echter niet alleen veel soorten podzols, maar daarnaast ook nog podzolachtige = podsolic bodems en meer andere typen gekleurde bodems.
Verder zal het duidelijk zijn, dat delen van bodems kunnen worden opgeruimd, vaak tot op de hardere B2-horizonten. Dan is er sprake van getrunkeerde bodems.
Op deze en op andere wijze kunnen er aan de oppervlakte duricrusts = harde korsten ontstaan. Voorbeelden van duricrusts zijn caliches = calcretes = kalkkorsten van kalk, ferricretes van hematiet Fe2O3, en silcretes van kiezel SiO2.
We noemen nog een paar begrippen, waarvan U de naam kunt tegenkomen in publicaties, maar waarop we nu maar heel kort ingaan.
zonale bodems = bodems, gebonden aan klimaatzones.
intrazonale bodems = bodems, gevormd onder factoren, die de klimaatfactoren overheersen.
rendzina’s = bodems op afwijkend gesteente, zoals b.v. kalk, die hun karakter bepalen.
gleybodems = bodems met kenmerken van stagnerend grondwater. Door het afwisselend stijgen en dalen van het grondwater met beurtelings reducerend en oxyderend milieu. Hierdoor ontstaat er een vlekkerige ijzerneerslag in een grijze omgeving.
latosols = laterietische bodems = bodems van tropische oorsprong. Ze zijn veelal dik en rood van kleur, met kaoliniet, hematiet en vaak gibbsiet.
tsjernosem = ‘zwarte aarde‘, gevormd in steppen met lang gras en veel humus.
chestnutbodems = bruine bodems van drogere steppen.
Welke betekenis hebben bodems nu voor ons ? Dat ze voor landbouwkundigen heel belangrijk zijn is duidelijk.
Ook archeologen hechten er veel waarde aan, vanwege de mogelijkheid van relatieve ouderdomsbepaling en het vaststellen van erosie en/of afzettingen.
Wij geologen moeten vooral bedenken, dat er in de ondergrond ontelbare lagen voorkomen, die ooit aan de oppervlakte hebben gelegen en daar onderworpen zijn geweest aan processen als erosie, verspoeling, verwering, opdikking en ook aan bodemvorming.
Behalve recente bodems zijn er dus ook oude bodems waar te nemen op verschillende niveaus onder de oppervlakte. Deze vallen onder namen als paleosols, fossiele bodems, reliktbodems, polygenetische bodems,begraven bodems.
Ze zeggen ons iets over de tijd, het paleomilieu en de omstandigheden van hun ontstaan, zoals over klimaat, grondsoort, tijdsduur, ouderdom, begroeiing, biosfeer, gesteentestructuur, reliëf, verplaatst materiaal van bodems.
11. HELLINGPROCESSEN.
Nauwelijks enig stukje aardoppervlak is werkelijk vlak en horizontaal. Omdat er dus overal kleine of grote, flauwe of steile hellingen zijn, zal het U niet verbazen, dat hellingprocessen een uiterst belangrijke rol spelen in de geologie.
Onder het begrip hellingprocessen vatten we een aantal mechanismen samen, waardoor (meestal verweerd) gesteente van een helling wordt afgevoerd.
Omdat dit gebeurt onder invloed van de zwaartekracht, spreken we van gravitatieve bewegingen.
Men kan de krachten van het proces ook ontleden volgens de regels van de mechanica. Daarom gebruikt men ook wel het begrip massabeweging.
Bij denudatie wordt het onverweerde vaste gesteente er min of meer door blootgelegd.
In vrijwel alle gevallen spelen water sneeuw of ijs een wezenlijke rol.
Water kan het verweringsmateriaal doordringen, waardoor het beweeglijker wordt of het kan door zijn spoelende werking materiaal meevoeren in de stroompjes die de helling af vloeien.
11.1. Belang van hellingprocessen.
Hellingprocessen zijn belangrijk door hun aandeel in:
– het leveren van verweringsmateriaal aan rivieren, waardoor later sedimentatie mogelijk wordt.
– het veranderen van hellingen, waardoor het reliëf wordt beïnvloed.
– het opbouwen, maar veel vaker het vernielen of zelfs afvoeren van grond, waaronder voor landbouwgrond. Hierbij kunnen akkers, wegen, huizen, dijken enz. ernstig en vaak zelfs onherstelbaar worden aangetast.
11.2. Verplaatsing van materiaal.
Omdat hellingprocessen dus kennelijk belangrijk zijn voor de samenleving gaan we eens na; hoe verweringsdeeltjes worden verplaatst.
a) vallen en rollen. Losgeraakte deeltjes kunnen alleen maar vallen bij rotswanden. Bij zeer steile hellingen kunnen ze rollen.
b) glijden of schuiven (Eng.: slide). Hierbij verplaatst verweringsmateriaal zich min of meer samenhangend over een schuifvlak. Dat vraagt een vrij steile helling en nogal wat water, dat is opgenomen in het materiaal.
c) creep = soil creep = kruipen. Het materiaal beweegt zich langzaam bergaf door herhaaldelijk nat worden en drogen of doorbevriezen en ontdooien.
d) vloeien = flow. Het materiaal verplaatst zich onder invloed van veel water, waarbij de inwendige samenhang van het materiaal verloren gaat.
e) afspoelen. Materiaaldeeltjes worden vervoerd in stromend water. Er is sprake van hellingprocessen, zolang het (regen)water zich nog niet heeft samengevoegd tot beekjes.
Hellingprocessen kunnen ook worden ingedeeld naar de snelheid van hun verloop, van geleidelijk tot catastrofaal, met alle mogelijke tussenvormen.sub a). Transport door vallen geschiedt nogal incidenteel, omdat het door verwering losgeraakt materiaal betreft. Sneeuw kan dit proces echter het karakter geven van een lawine.Verder kunnen er, gelukkig bij uitzondering, hele bergstortingen plaatsvinden langs een diaklaas of langs een anderhellend vlak.
sub b). Kruipen kan men vaak goed waarnemen in de wand van een groeve. Creepheeft daar vaak eenhaakombuiging = neerwaartse ombuiging van de lagen veroorzaakt
sub d). Vloeien ontstaat, als de poriën van een los gesteente zijn gevuld met water en als er daarna nog verdere toevoer van water plaatsheeft. Bij het afvloeien van het materiaal kan er ontmenging plaatshebben, waarbij de grovere deeltjes tot afzetting komen, terwijl het lichtere materiaal met het water wordt afgevoerd. Er kunnen ook ware modderstromen ontstaan, vooral als de korrelgrootte gering is, zoals bij klei, löss keileem en vulkanische afzettingen, maar ook wel bij grind en zand. Deze modderstromen kunnen zware steenblokken vervoeren
Fig.11. Bodemtransport bij hellingprocessen.
Een periglaciale vorm van vloeien is gelifluctie = congelifluctie. Als de bodem tot op grote diepte is bevroren, hetgeen het geval is bij permafrost, kan de bovenlaag in de zomer ontdooien en zich als een papperige massa enkele cm’s – tot ca. l. m per jaar verplaatsen door vloeien.
Opmerking: solifluctie = lett. bodemvloeiing is een meer algemene benaming.
Gelifluctie geeft beter het verband met vorst aan (Lat. gelare = bevriezen) en verdient dus in het hierboven beschreven geval de voorkeur.
sub e). Afspoelen leidt al gauw tot de vorming van geultjes. De Amerikanen noemen hellingen met zulke geultjes ‘badlands‘. De geultjes van ‘badlands’ kunnen zich al gauw verenigen tot beekjes, waarmee we ons buiten het terrein van de door ons besproken hellingprocessen begeven.
Bij landbouwgrond is de term bodemerosie in gebruik.
Colluvium = sediment, bestaande uit korrelig materiaal en puin, dat aan hellingprocessen onderhevig is geweest, b.v. aan solifluctie.
Slump =het afglijden van een in stukken gebroken laag.
.11.3. Invloed op hellingprocessen.
We sommen in het kort op, welke factoren de hellingprocessen beïnvloeden:
– klimaat: regenval, sneeuw, vorst, verdamping.
–vegetatie: dichte vegetatie bevordert verwering, maar remt het transport van de verweringsdeeltjes af.
– vorm en steilte van de helling.
–gesteente: hardheid, gelijkmatigheid, samenhang = cohesie.
– permeabiliteit: doordringbaarheid van het verweringsmateriaal en van de ondergrond.
–verweerbaarheid van het gesteente. Verschillen in verweerbaarheid veroorzaken reliëfverschillen.
Genoemde factoren kunnen elkaar onderling beïnvloeden.
Als voorbeeld noemen we graniet, dat in een koud klimaat nogal resistent is, zodat het vaak als een klomp of bult boven het omringende terrein uitsteekt. Maar in een tropisch klimaat verweert het zo snel, dat een granietvoorkomen soms een diepe depressie vormt in het terrein.
11.4. Vormen van hellingen.
Onder invloed van hellingprocessen kunnen hellingen verschillende vormen aannemen: recht, convex = beneden steiler, concaaf = bovenaan steiler, getrapt of combinaties van deze vormen
Tenslotte moeten we nog opmerken, dat er zich onder water ook hellingprocessen afspelen. Vb. turbidieten.
12. TRANSPORT EN AFZETTING VAN SEDIMENTAIRE DEELTJES.
http://www2.ulg.ac.be/geolsed/processus/processus.htm
Transport van deeltjes vindt plaats door water van zee en rivieren, door wind, sneeuw en ijs.
12.1. Sedimentaire deeltjes.
Sedimentologie = de studie van sedimentaire afzettingen en hun vorming. Een sediment = afzetting =sedimentaire afzetting = een hoeveelheid vast materiaal, verhard of niet verhard, gevormd op of nabij het aardoppervlak, getransporteerd en afgezet door een vloeibaar medium of door lucht.
De getransporteerde deeltjes zijn meestal klastische = detritische componenten, afkomstig uit een oorspronggesteente en dus aangevoerd van elders. Maar soms zijn ze ook in een plaatselijk milieu ontstaan dooruitkristalliseren.
Het kunnen ook bioklasten = breukdeeltjes zijn, ontstaan uit organismen, b.v. uit schalen van schelpdieren.
De sedimenten vertonen meestal kenmerken, waaruit het proces van het transport kan worden afgeleid. Ook het milieu van afzetting kan meestal worden gereconstrueerd.
We kunnen waarnemingen, doen over:
– fossiele flora en fauna.
– korrelgrootte – verdeling.
– korrelvorm.
– sedimentatiestructuren, zoals vormen van gelaagdheid, vervorming daarvan e.d.
– textuur = ruimtelijke relatie van de korrels t.o.v. elkaar, zoals de oriëntatie van platte korrels, die b.v. dakpansgewijs gerangschikt kunnen zijn. Dit verschijnsel heet imbrikatie.
Uit al deze waarnemingen kan men conclusies trekken over de aard van het transporterende medium, over stroomsnelheden, richting, geulen, kolken en in het algemeen over het afzettingsmilieu.
Om tot conclusies te komen moeten we inzicht hebben in de processen van stroming en bezinking.
Het bezinken van deeltjes wordt beïnvloed door grootte, vorm en aard van de deeltjes en door de dichtheid, de viscositeit en de stroming van het medium.
12.2. Soorten stromingen.
Stromingen van water en lucht verplaatsen deeltjes over de aarde. In rivieren ontstaan stromingen door dezwaartekracht, in lucht door drukverschillen.
In de zee onderscheiden we:
– gradiëntstromen , veroorzaakt door drukverschil = gradiënt verschil in zoutgehalte en temperatuur.
– driftstromen, veroorzaakt door constant windstelsels.
– getijstromen, onder invloed van eb en vloei en dus van de stand van de maan en de zon.
Bij water- en luchtstromen onderscheiden we:
– laminaire stromingen, bij geringe stroomsnelheid en over een glad oppervlak. De water en luchtdeeltjes bewegen zich evenwijdig aan de stroomrichting.
– turbulente = wervelende stromingen. Bij ruwere bodem en bij toenemende stroomsnelheid
schietende = torrentiële stromingen, bij zee hoge stroomsnelheden.
Turbulente stromingen komen verreweg het meest voor. Ze treden op boven de eerste kritische snelheid.
Bij een rivier van 2 m diepte ligt die tussen de 0.04 en 0.2 cm/sec, wat zeer gering is.
Bij wind is de eerste kritische snelheid onder de 100 cm/sec. Dit is zwakke wind = windkracht 1 volgens de schaal van Beaufort. Ter vergelijking dient, dat pas bij windkracht 4 stof en papier opdwarrelen.Schietende stromingen in rivieren treden op boven de tweede kritische stroomsnelheid. Deze komt normaal
bij rivieren niet voor. We rnoeten dan denken aan sommige bergbeekjes.
Bij een turbulente stroming is het debiet = de gemiddelde hoeveelheid water, die per tijdseenheid een dwarsdoorsnede door de rivier passeert. Het debiet in m³/sec gedeeld door de dwarsdoorsnede in m² = de gemiddelde stroomsnelheid.
De stroomsnelheid op een bepaalde plaats wordt beïnvloed door:
– de diepte.
– de bodemruwheid.
– de gradiënt =het verhang = de gemiddelde helling in de richting van de stroom = het hoogteverschil per lengteeenheid.
Al deze factoren zijn voor geologen van groot belang, omdat ze te maken hebben met het transport en de sedimentatie van materiaal.
12.3. Transport en sedimentatie in water.
Sediment kan in stromend water worden vervoerd:
– door rollen of schuiven over de bodem. Aldus vervoerd materiaal, dat wat grover is, heet beddingmateriaal = debodemlast = bed load.
– in suspensie = zwevend in water. Alleen zeer kleine deeltjes kunnen gelijkmatig in het water verdeeld en echt in suspensie zijn.
– in saltatie = springend. Dit is een tussenvorm, waarbij wat grover materiaal door turbulentie van de bodem wordt getild en vervolgens weer op de bodem terechtkomt, enz.
De stroomsnelheid, waarbij de eerste korrels bodemmateriaal van een bepaalde grootte beginnen te bewegen, heet de competente snelheid voor die korrelgrootte. Deze is b.v. voor fijn zand van ca. 0.01 mm ca. 18 cm/sec = 0.648 km/h. Voor korrels van ca. 2 mm is dat ca. 40 cm/sec = 1.44 km/h. Voor grind van ca. 1 cm is het ca. 100 cm/sec = 3.6 km/h, dus wandelsnelheid.
De eerste beweging is vrijwel altijd rollend.
Bij iets grotere stroomsnelheid kunnen stroomribbels ontstaan op de bodem. Deze zijn asymetrisch. Instroomopwaartse richting = aan de loefzijde is de ribbelhelling flauwer. Stroomafwaarts = lijzijde = in de luwte is de helling steiler.
Bij weinig toevoer van nieuw materiaal kunnen de stroomribbels migreren = zich verplaatsen. Stroomribbels kunnen ononderbroken evenwijdig recht of slingerend zijn, of onderbroken halvemaanvormig of trogvormig=lingoïde.
Bij toenemende stroomsnelheid ontstaan er in stroomgoten veel grotere stroomribbels, in de V.S. dunes genoemd. Hun hoogte kan van enkele cm’s tot enkele meters zijn.
Bij zeer grote stroomsnelheden verdwijnen de stroomribbels geheel en kan de bodem nagenoeg glad worden.
De opbouw van de stroomribbels vertoont inwendig een laminatie = opbouw in laagjes. Scheve gelaagdheid komt in verschillende varianten voor, afhankelijk van de stroomsnelheid en het meegevoerde materiaal. Een veel gebruikte naam voor één van die varianten is kriskrasgelaagdheid. Een kenmerk van scheve gelaagdheid is, dat de laminatie een hoek van max. zo’n 30° à 35° maakt met het horizontale vlak.
Aan fossiele stroomribbels kan men dus in geologische formaties de stroomrichting en de helling van fossiele rivieren ten naaste bij bepalen.
Soms kan men ook iets zeggen over stroomsnelheid.
12.4. Transport en sedimentatie door wind.
De valsnelheid van deeltjes in lucht is 35 tot 100 maal zo groot als de bezinkingssnelheid in water.
De windsnelheid, nodig om een korrel in beweging te brengen is ook groter, n.l. 5 m/sec = 18 km/h = matige wind = ca. normale fietssnelheid.
Zandkorrels komen normaal niet hoger dan ca. 1 m en maximaal tot 2 m hoog.
Korrels groter dan 5 mm worden niet meer opgeheven en kunnen slechts rollend worden voortbewogen.
Zand dat wordt gesedimenteerd door wind = eolisch zand = b.v. het dekzand in Nederland.
Door de grote valsnelheid en door het botsen worden korrels afgerond. In water gebeurt dit op een andere manier alleen in de branding door heen en weer rollen. Aan de afronding kan men vaststellen of zandkorrels door de wind of door water zijn getransporteerd.
Eveneens door de grote valsnelheid kunnen zandkorrels bij het neerkomen andere korrels doen opspringen. Een echt voorbeeld van saltatie.
Ook door wind kunnen er ribbels ontstaan. Bij de kleinere ribbels ontstaat er door de uniforme korrelgrootte geen scheve gelaagdheid. Bij de later te bespreken duinvorming wèl.
Deflatie = wegblazen van materiaal door wind.
Flare = waaien.
12.5. Transport en sedimentatie door golven.
Golven ontstaan gewoonlijk door wind. Ze kunnen ver doorlopen vanaf de plaats van hun ontstaan; bij stormen tot 5000 km ver!
Transport van materiaal door golven heeft alleen plaats in zeer ondiep water. Bij een kust kan er door golven een landwaartse bovenstroom en een zeewaartse onderstroom ontstaan of een stroom evenwijdig aan de kust. Elk van deze stroomsoorten kan materiaal vervoeren.
12.6. Sedimentaire deformatiestructuren.
Dit zijn deformaties = vervormingen, die voorkomen in afzettingen.
We noemen er in het kort enkele.
Levende organismen veroorzaken bioturbaties = verstoringen door organismen, zoals graafgangen = burrows.(Eng)
Als zand wordt afgezet op een natte kleilaag, op veen of op kleiig veen, dan kunnen er na indroging instulpingen van zand in deze laag ontstaan, die na diagenetische verharding terug zijn te vinden als uitpuilingen van de zandsteenlaag in de schalie. Deze uitstulpingen heten ook wel load casts.
Hierbij kan verdringing ook een rol spelen, zodat men van verdringingsstructuren kan spreken. Het compactere, zwaardere zand kan hei onderliggende klei- of veenpakket plaatselijk naar alle kanten wegdrukken. Er ontstaan dar zak- of buidelvormige structuren.
Verder zijn er natuurlijk allerlei soorten afglijdingen en klastische vervormingen mogelijk.
13. RIVIEREN.
Rivieren zijn behalve de afvoerwegen voor water van neerslag, smeltwater en grondwater ook de vervoerders vanafbraakproducten. Zodoende vormen ze een schakel tussen de vorming van verweringsproducten en die van sedimenten, hetzij in de zee, hetzij in meren of langs de rivier zelf.
Fijne klei- en siltdeeltjes worden in suspensie vervoerd en bereiken dus doorgaans wel de zee. Zand en grind bereiken in mindere mate de zee en dan nog veelal in een proces, dat vele malen wordt onderbroken doorsedimentatie en hernieuwde erosie.
13.1 . Indeling van rivieren.
Men kan rivieren indelen op grond van verschillende criteria.
a) naar hun vorm.
b) naar de herkomst van het water.
c) naar de wisselingen in de afvoer.
sub a. Indeling naar de vorm van de loop.
1. Dalvormende rivieren.
Als de erosie overheerst vormt de rivier een kloof of een dal. De gradiënt is dan groot en het bodemmateriaal wordt afgevoerd tot er een evenwicht is bereikt.
Op de verschillende dalvormen komen we nog terug.
2. Meanderende rivieren.
Deze hebben een slingerend verloop. Men neemt aan, dat deze vorm in los materiaal ontstaat bij een vrij constant blijvende gradiënt en een regelmatig debiet.
De naam meander komt van de Anatolische (Turkse) rivier de Meneres, die in de Griekse tijd Meander heette.
3. Verwilderde– of vlechtende rivieren.
Deze rivieren hebben niet één enkele bedding, maar ze bestaan uit een stelsel van meerdere ondiepe waterlopen, die anastomoseren = zich herhaaldelijk splitsen en weer samenvoegen. Factoren, die het ontstaan beïnvloeden zijn: sterk wisselend debiet, vrij hoge gradiënt en misschien vooral het verhogen van de puinlast.
4. Rechte rivieren. Deze komen feitelijk niet voor. Het is zelfs moeilijk om rechte kanalen waardoor water stroomt recht te houden.
sub b. Indeling naar de herkomst van het water.
Volgens deze maatstaf onderscheidt men:
1. Sneeuw- en gletsjerrivieren.
2. Regenrivieren.
3. Bronrivieren.
4. Samengestelde rivieren.
De eerste drie soorten zijn bijna altijd kort en liggen bij hun oorsprong. Lange rivieren zijn altijd samengesteld.
sub c. Indeling naar de wisseling van de afvoer.
Men onderscheidt:
1. Intermitterende = periodieke = episodische rivieren. Zij voeren slechts voor een deel van het jaar water. Tot deze groep behoren sommige verwilderde rivieren.
2.Efemere rivieren. Deze bevatten slechts zelden water. B.v. een wadi.
3. Permanente rivieren. Deze bevatten het hele jaar water.
4. Onderbroken rivieren. Deze verliezen plaatselijk al hun water in de ondergrond en komen verderop weer te voorschijn. Dit komt overwegend voor in kalksteengebieden, zoals in de Jura, maar ook in sommige zandige, droge streken.
13.2. De waterhuishouding.
Onder de waterhuishouding = het regime van een rivier verstaat men het debiet de afvoer, zoals die verloopt in een heel jaar en de factoren, die hierop van invloed zijn.
Het gebied, waaruit de neerslag naar een rivier stroomt, heet het verzamelgebied = het stroomgebied. Het wordt begrensd door de waterscheiding.
Factoren, die de waterafvoer van een helling naar een rivier beïnvloeden zijn:
– het klimaat. Hierbij is niet alleen de neerslag van belang, maar ook de verdamping.
– de vegetatie. Weinig vegetatie bevordert niet alleen de snelle afvloeiing van water, maar ook de erosie. Zo moet in het oudste Paleozoïcum en in het Precambrium, toen de begroeiing niet noemenswaardig was, de erosie veel sterker zijn geweest dan later.
We gaan nu niet dieper in op het verband tussen breedte en diepte van een rivier en op het verband tussen afvoer en dwarsdoorsnede.
Ook laten we de stroomsnelheidsverdeling in rechte en gebogen beddingen rusten, behalve één begrip dat we willen noemen, n.l. de helicoïdale stroming. Hierbij bewegen waterdeeltjes in een rivier zich niet alleen in de stroomrichting, maar ze beschrijven tevens een schroefvormige, spiraalvormige baan. De neergaande helicoïdale beweging = kurkentrekkerbeweging langs de concave oevers = de buitenbochten heeft erosie van de bedding tot gevolg. Langs de convexe oevers = de binnenbochten veroorzaakt de lagere stroomsnelheid sedimentatie. Dit maakt een rivierbedding asymmetrisch.
Verder is er vastgesteld, dat meanders zich langzaam stroomafwaarts kunnen verplaatsen.
13.3. Vervoer van sedimentair materiaal in rivieren.
Eerder bespraken we al, dat water materiaal kan vervoeren, hetzij als suspensiemateriaal = suspensielast, hetzij als bodemmateriaal = bodemlast.Dit laatste betreft slechts een klein deel van het totaal vervoerde materiaal. Een en ander wordt natuurlijk sterk beïnvloed door veranderingen in het debiet.
Vaak leest men in de literatuur, dat in rivierafzettingen de afname van de korrelgrootte in stroomafwaartse richting het gevolg zou zijn van vergruizing, afslijping en oplossing. Dat is maar ten dele waar. Vergruizing en afslijping spelen maar een geringe rol. Oplossing kan bij mineralen en zelfs bij kalksteen worden verwaarloosd. Alleen in de eerste paar kilometers van bergbeken vindt vergruizing plaats. Daarna vermindert dit proces snel.
Rivierzanden voelen dan ook aan als scherp zand, in tegenstelling tot afgeronde strand- en duinzanden. Afgeronde korrels in rivierzanden zijn dan ook altijd afkomstig van langs de rivier liggende oude gesteenten.
Afname van korrelgrootte stroomafwaarts in een rivier moet worden toegeschreven aan progressieve sortering als gevolg van afname van de stroomsnelheid.
Een belangrijke waarneming kan nog worden gedaan aan afgezette platte steentjes. Die worden bij transport schoksgewijs vervoerd en hierbij klappen ze om. Ze liggen daardoor dakpansgewijs tegen de stroomrichting in. Dit verschijnsel heet imbrikatie. Hieruit kan men vaak in fossiele afzettingen de stroomrichting van een rivier aflezen.
Aan de monding van een rivier kan zich een delta vormen, zoals b.v. de Rijn in ons land. In andere gevallen vormt zich een estuarium = een trechtervormige monding, binnen het bereik van eb en vloed. Beide vormen komen ook samen voor.
Uit fossiele sedimentstructuren kan veel worden afgeleid over meanders, verwilderde rivieren, komgronden, sedimentwaaiers, enz, al vraagt dit enige ervaring.
Fig.12a. Erosie en sedimentatie door een meanderende rivier.
Fig.12b. Schema van een riviermeander.
14. HET FLUVIATIEL-DENUDATIEVE RELIËF
Sprekend over het reliëf raken we de kern van de geomorfologie, die reliëfvormen als hoofdonderwerp heeft.
Terzijde merken we op, dat geomorfologie als wetenschap dateert uit de tweede helft van de vorige eeuw.
Stimulansen gingen uit van de ontdekkingsreizen van Alexander von Humboldt en van Ferdinand von Richthofen. Verder van de geologische exploratie in Amerika van de Far West en van de evolutiegedachte over dalvorming van Davis.
Waar gebergten en heuvels voorkomen, wordt de oppervlakte van de aardkorst aangetast door verwering. Het losgemaakte materiaal wordt afgevoerd door exogene processen. Het oppervlak, dat na deze degradatie =afbraak overblijft, of dat door aggradatie = opbouw is ontstaan, is het reliëf.
Continenten zouden door de afbraak tot laaglanden vervlakken, als b.v. epirogenese niet zou zorgen voor opheffing van de aardkorst.
Hierdoor ontstaan de hoofdvormen van het reliëf, zoals gebergten, terwijl fijnere structuren, zoals dalen en bergtoppen, veelal ontstaan door exogene afbraak.
Afbraak door verwering en door hellingprocessen vindt overal plaats. Eroderende werking van rivieren uiteraard alleen in de bedding.
Geologisch gezien is het belangrijk, dat rivieren zich insnijden en afbraakmateriaal vervoeren. Daarom is de titel van dit hoofdstuk dan ook het ‘fluviatiel–denudatieve reliëf‘.
Reliëfvormen worden gewijzigd door afbraak ten gevolge van:
– verwering, gevolgd door hellingprocessen en fluviatiele erosie.
– wind.
– gletsjers.
– de branding aan de kust.
– de oplossende werking van grondwater.
De afbraaksnelheid heeft men wel trachten te berekenen door de hoeveelheid afgevoerde stoffen in de rivieren te meten. Men komt dan tot zeer lage gemiddelde afbraaksnelheden. Ergens tussen de 1 en 50 cm per 1000 jaar.
14.1. Dalvorming.
Verschillende riviertypen oefenen een verschillende eroderende werking uit.
– dalvormende rivieren hebben meestal een steile gradiënt en verrichten in een smalle bedding diepteerosie. Ze versnijden een gebergte door dalen.
– meanderende rivieren veroorzaken nauwelijks nog diepteerosie. In de buitenbochten treedt breedteerosie op, waardoor de dalbodem wordt verbreed.
– vlechtende rivieren kunnen de weinige keren, dat ze veel water voeren over een grote breedte de bodem eroderen. Bij afnemende waterhoeveelheid bedekken ze deze dan weer met een breed puinbed.
Waar een rivier uit een gebergte komt kan bij intensieve regenval een groot oppervlak worden bedekt met water. Dit stromende watervlak heet sheet flood. Deze kan een groot oppervlak eroderen tot een pediment. Ook kan een groot oppervlak worden bedekt met een puinlaag; dan vormt zich een puinwaaier.
14.2. Dalprofielen.
Het dwarsprofiel van een dal bestaat uit een dalwand, waarop denudatie plaatsvindt, een dalbodem met de van de rivier en de bedding, waarin de rivier werkzaam is.
Uit het lengteprofiel van een rivier kan men aflezen, tot hoe diep deze zich op een bepaalde plaats van zijn loop in de bodem heeft ingesneden. Vanzelfsprekend kunnen de hellingen van een rivierdal niet dieper reiken dan tot deze punten. Ze vormen de denudatiebasis voor de hellingen.
Een rivier kan nergens dieper eroderen dan het punt van samenvloeiing met een hoofdrivier of van uitmonding in de zee. Dat is voor dat moment de erosiebasis.
Pas als de hoofdrivier zich dieper insnijdt, respectievelijk als de zeespiegel daalt, kan de rivier zich dieper insnijden, doordat de erosiebasis is verlaagd.
Wordt de erosiebasis daarentegen verhoogd, b.v. door stijging van de zeespiegel, dan zal de rivier materiaal gaan afzetten.
Het lengteprofiel van de rivier is concaaf = steiler in de bovenloop. Dit hangt samen met de toename van het debiet, de afname van de bodemruwheid en de hardheid van het gesteente.
Bij zijn oorsprong veroorzaakt een rivier veelal terugschrijdende = achterwaartse erosie.
Een kaar = een kort glaciaal dal, een soort nis, met steile wanden en vaak een bekken en een drempel. In het Frans: een cirque. Qua vorm heeft een kaar iets weg van een cuesta. Zie hoofdstuk 16.1.
14.3. De cyclus van de dalevolutie.
De Amerikaan W.M.Davis (1850-1934) lanceerde een theorie over de evolutie van dalen. Hij hanteerde de begrippen jonge, rijpe en oude dalen. Dit niet in de betekenis van leeftijd, maar als stadium.
Elk dal ontwikkelde zich volgens hem, in sneller of langzamer tempo naar gelang van de resistentie van het gesteente, in een aantal fasen:
1. Een kloofdal, als gevolg van de sterk eroderende werking van de rivier, die zich snel achterwaarts insnijdt.
2. Een V–dal, als de stroomsnelheid afneemt en de wanden worden aangetast tot hellingen.
3. Het dal verbreedt zich, doordat de rivier gaat meanderen en de laterale erosie = in de breedte, toeneemt. Dit is het stadium van de rijpheid.
4. Het dal verwijdt zich verder. De bedding vult niet meer de dalbodem. Het massatransport krijgt steeds meer invloed.
5. Uiteindelijk ontstaat er een nagenoeg vlak landschap met hellingen van slechts enkele graden.
Er is een peneplain = schiervlakte ontstaan.
Het niveau wordt dus tenslotte teruggebracht tot de erosiebasis.
In de peneplain verheffen zich enkele resistente gesteentemassa’s, de monadnocks.Waar de schiervlakte nog niet is doorgedrongen verheffen zich nog residuaire bergen = restbergen = restgebergte.
Als de peneplain weer wordt opgeheven sluit zich de ‘cyclus’ van Davis.
Op deze cyclustheorie van Davis kan de volgende kritiek worden geleverd:
– de hellingprocessen en de erosiesystemen komen onvoldoende tot hun recht.
– er is onvoldoende rekening gehouden met omstandigheden in aride en semiaride gebieden.
– ‘snelle’ opheffing van gebieden komt slechts bij uitzondering voor. Dalvormende processen verlopen geleidelijk in samenhang met epirogenetische processen.
Conclusie: het systeem is te simplistisch.
Toch heeft deze theorie grote betekenis gehad, door de erover gevoerde discussies en doordat veel benamingen in gebruik zijn gebleven.
Tenslotte nog een opmerking. Niet alle dalen zijn ontstaan, zoals in dit hoofdstuk beschreven. Sommige zijn ontstaan door sedimentaire, andere door tektonische oorzaken.
Voorbeelden van dit laatste zijn: het dal van de Rijn tussen Bazel en Bingen en de slenken in Afrika en West-Azië.
14.4. Dalstelsels.
Als een dalstelsel in een homogene ondergrond ongestoord en volledig tot ontwikkeling kan komen, dan vormt er zich een dendrietisch = boomvormig dalstelsel. NB. Dendron = boom. Zo’n stelsel omvat veel kleine einddalletjes= brondalletjes, die zelf geen zijdalletjes meer hebben. Ze worden dalletjes van de eerste orde genoemd. Deze stromen uit in dalen van de tweede orde, die in dalen van de derde orde, enz. Het hoofddal is het dal van de hoogste orde. De verhouding van het aantal dalen van opeenvolgende orde noemt men de bifurcation ratio = devertakkingfactor van het dalstelsel of deel daarvan.
Er bestaan allerlei wetmatigheden; waaraan de omstandigheden binnen een dalstelsel voldoen. Ze zijn vastgelegd in de Wetten van Horton.
We behandelen dat niet verder, maar we noemen wel de namen van enkele begrippen die daarbij een rol spelen: de gemiddelde dallengte, de verhouding tussen stroomgebied en dallengte, de bifurcation ratio en de verhouding tussen rangordegetal en gemiddeld verhang.
Deze gegevens karakteriseren een rivier. Er blijkt iets uit over de geologische, geografische en geomorfologische omstandigheden van het gebied.
De daldichtheid = de wijdmazigheid van het dalstelsel is afhankelijk van de intensiviteit van de neerslag, devegetatie, de permeabiliteit van de ondergrond en de steilte van het reliëf.
Een waterscheiding vormt de begrenzing van een stroomgebied van een rivier. De definitie van een stroomgebied is: het gebied, waarvan alle effectieve neerslag in de rivier terechtkomt. Hieruit blijkt, dat de lijn, die de hoogste punten tussen twee rivieren verbindt, niet exact behoeft samen te vallen met de waterscheiding. Het beeld kan immers worden vertekend door ondergrondse waterstromen, die kunnen worden beïnvloed door resistente, hellende lagen
Waterscheidingen kunnen zich verplaatsen. Als van twee aan elkaar grenzende stroomgebieden één een lagereerosiebasis heeft en dus dieper ingesneden dalen, dan kan dit gebied zich uitbreiden ten koste van het andere. De waterscheiding zal zich dan langzaam verplaatsen.
Veel ingrijpender is het aansnijden van een rivier A ergens in zijn loop door een andere rivier B. Dat kan gebeuren als de aansnijdende rivier B een dieper ingesneden dalstelsel heeft en er achterwaartse erosie plaats heeft. Na het aansnijden stort rivier A zich in het dal van rivier B. Rivier B heeft dan rivier A onthoofd = aangetapt. Het is duidelijk, dat dit gevolgen heeft voor de verdere ontwikkeling van de dalen van A en B.
De geologische omstandigheden, die leiden tot onthoofding kunnen bestaan uit:
1. Verschil in hardheid van gesteente.
2. Tektonische bewegingen.
3. Verschil in afstand tot de erosiebasis.
4. Verstopping van een rivier door overmatig sediment.
sub 2. Door tektonische beweging kwam de Rijn in de slenkvormige Bovenrijnse Laagvlakte lager te liggen, waardoor een zijrivier van de Rijn de Donau heeft onthoofd.
sub 3. De Po heeft bij Majola een stukje van de bovenloop van de Inn, die nog veel verder te gaan had, onthoofd.
sub 4. Bij verstopping met sediment loopt de rivier a.h.w. over en gaat dan via een lage waterscheiding naar een andere rivier afstromen. Dit heeft zich voorgedaan bij de bekende en voor ons zo belangrijke ‘onthoofding van deMaas‘.
Eens was de Boven-Moezel de voornaamste arm van de bovenloop van de Maas. Totdat bij Toul het Maasdal verstopt raakte en de toenmalige Maas begon af te lopen naar het Oosten naar een zijriviertje van de Meurthe, die behoort tot het dalstelsel van de Moezel. Hierdoor werd het dalstelsel van de Moezel waterrijker en bleef de Maas achter als een kleinere rivier in een overbemeten dal.
Als gevolg van deze onthoofding komen er dus gesteenten in het Maasgrind voor uit het stroomgebied van de Moezel, o.a. uit de Vogezen, hetgeen uit voorkomens binnen het huidige stroomgebied van de Maas niet valt te verklaren. Deze gesteenten zijn dus afkomstig van vóór de onthoofding.
Nog kort even enkele rivierpatronen, die voorkomen naast het dendrietische stelsel. In geplooide gebieden kunnentralievormige of zelfs rechthoekige patronen voorkomen. Een radiair patroon ontstaat bij geïsoleerde opwelvingen, zoals b.v. vulkanen.
Een divergerend patroon ontstaat waar een rivier vanuit bergen in een vlakte komt of in een delta.
Een anastomoserend patroon ontstaat, waar getijgeulen voorkomen als gevolg van eb en vloed.
Asymmetrische dalstelsels behoren tot een patroon, dat afwijkt van het ideale patroon. De rivier heeft aan één zijde langere en meestal ook meer zijrivieren. De dalwand is aan die zijde ook minder steil en de rivier stroomt meestal ook relatief dichter bij de andere, steilere wand. Het asymmetrische dalstelsel komt in Zuid-Limburg vrij algemeen voor.
Factoren, die bij het ontstaan een rol kunnen hebben gespeeld, zijn:
1. Er kan van één zijde meer sediment zijn aangeleverd, waardoor de hoofdrivier opzij werd gedrukt en vooral aan de andere zijde erodeerde.
2. Het gebied kan tektonisch of epirogenetisch zijn gekanteld.
3. In de IJstijd kan de heersende Westenwind veel sneeuw hebben opgehoopt in de luwte van de westelijke oever. Het smeltwater kan gelifluctie hebben veroorzaakt, waardoor de rivier opzij werd gedrukt, waarbij vooral de tegenoverliggende wand door erosie werd aangetast.
4. Verschillen in solifluctie kunnen ook zijn ontstaan door de ligging van het dal t.o.v. de zon.
5. Een verschil in condities voor solifluctie kan tot gevolg hebben, dat de gesorteerdheid naar korrelgrootte van het materiaal in de dalwanden verschilt, hetgeen de solifluctie versterkt, respectievelijk verzwakt. In fijn materiaal treedt n.l. gemakkelijker solifluctie op. In fijn materiaal wordt de dalwand vlakker.
6. In dalen, die gevuld zijn met löss of met door wind vervoerd dekzand, kan door de luwte van de dalwand een ongelijke opvulling van het dal hebben plaatsgehad, wat gevolgen heeft voor de latere dalvorm.
7. Het z.g. ‘afglijden’ van een meander.
8. Helling en geaardheid van het onderliggende gesteente.
9. Naar het Zuiden geëxponeerde hellingen ontvangen meer licht en warmte, waardoor in het voorjaar eerder erosie kan optreden.
Voor Zuid-Limburg komen enkele van bovengenoemde redeneringen wel in aanmerking. Men kan ook denken aan een combinatie van enkele factoren. Hoge ogen gooien de verklaringen dat het gebied tektonisch langzaam is gekanteld en de exponering op het Zuiden.
Het is opmerkelijk dat in de Europese middengebergten de boven omschreven asymmetrische dalen alleen voorkomen beneden een niveau van 600 á 700 m boven de zeespiegel.Daarboven is de asymmetrie omgekeerd.
In de Harz ligt de grens op 600 m. In het Fichtelgebirge en het Bayerische Wald op 650 m, in de Schwäbische Alb op 740 m en in het noordelijke Schwarzwald op 720 m.
Een goede verklaring is hiervoor nog niet gevonden.
14.5. Droge dalen.
Droge dalen = met een germanisme ‘droogdalen‘ = grubben zijn karakteristiek voor kalkgebieden en andere gebieden met een zeer waterdoorlatende bodem. Theoretisch kunnen ze zijn ontstaan door zeer sterke neerslag-perioden, maar dat is maar zelden het geval.
Steekhoudender verklaringen zijn:
– een vroegere hogere grondwaterspiegel, waarbij de dalen zijn gevormd en de bronnen nu zijn verdwenen.
– gedurende een ijstijd was er permafrost, waardoor de waterdoorlatendheid van de anders zo permeabele kalk miniem was. Daardoor konden de dalen ontstaan, die na de ontdooiing droog werden.
Voor Zuid-Limburg houden we het op deze laatste verklaring, al zullen rijdende karren en regen in de loop der eeuwen in een aantal gevallen ook wel invloed hebben gehad.
14.6. Doorbraakdalen.
Vaak zien we, dat een rivier door een gebergte is heengebroken. Men moet zich dan afvragen, hoe dat kon gebeuren.
Er zijn twee mogelijkheden:
1. Het gebergte is opgeheven, nadat de rivier er al was, waarbij de erosie van de rivier het opheffen kon bijhouden. Men spreekt dan van een antecedente rivieren een antecedent dal. Ze zijn vaak te herkennen aan een verbogen terras.
Voorbeeld: het doorbraakdal van de Rijn door het Leisteengebergte. Ook in de Ardennen komt dit veelvuldig voor.
2. Als een rivier door een sedimentdek stroomt, ontstaat er bij opheffing van het gebied een heuvelland met brede dalen. Maar waar de rivier onderliggende hardere, resistentere lagen aansnijdt, kan er een gebergterug boven de heuvels blijven uitsteken. Hierin kan slechts een nauw dal worden uitgeslepen. Dit heet een epigenetisch dal. Als dat uitslijpen slecht lukt, kan de rivier tot vaak haakse bochten worden gedwongen en soms zelfs worden ‘teruggestuurd’, zoals de Donau in het Boheems Massief.
14.7. Dalmeanders.
Het kan voorkomen, dat een meanderende rivier zich begint in te snijden, zoals hij op dat moment toevallig ligt. We spreken dan van ingezonken meanders. In de buitenbochten kan verdere erosie plaatsvinden, waardoor de dalwand hier steil is (in het Duits ‘Prallhang’). In de binnenbochten, die flauwer hellen kan sedimentatie plaats hebben, met opbouw van uitgebreide terrassenresten. De rivier lijkt a.h.w. af te glijden naar buiten. Men spreekt dan ook van afglijdingsmeanders = in het Duits ‘Gleithang’. Ook hier kan een meander zichzelf afsnijden en eenkronkelberg = omloopberg vormen.
15. TERRASSEN.
Een rivierterras = fluviatiel terras is een rest van een vroegere dalbodem. De rivier heeft zich hierin ingesneden en wordt van het terras gescheiden door een helling.
Een terras is het gevolg van een toestandsverandering. Na een periode van breedte erosie en sedimentatie op de dalbodem is er een insnijding van de rivier in de dalbodem gevolgd. Het stroombed is dieper komen te liggen en een nieuw dal is gevormd in de oudere dalbodem.
15.1. Soorten terrassen.
Hierbij kunnen zich twee gevallen voordoen:
l. Erosieterrassen: de nieuwe insnijding gaat dieper dan het sedimentatiepakket en snijdt zich dus ook in het onderliggende materiaal in. Bij erosieterrassen is het bovenste terras het oudste en het onderste terras hetjongste!! Van de ingesneden sedimenten is het bovenste sedirnent het jongste en het onderste het oudste.
2. Accumulatieterrassen = sedimentatieterrassen:de rivier snijdt zich alleen in het bovenste pakket van de zich ophopende sedimentatie in. Bij accumulateterrassen is de onderste terrasafzetting de oudste en de bovenste de jongste.
Bij herhaalde insnijding en dalvorming ontstaat er een trapvormige reeks terrassen.
NB.!! Hierbij is het bovenste terras het oudste en het onderste terras het jongste. Van de ingesneden sedimenten is natuurlijk het bovenste sediment het jongste en het onderste het oudste. Het zal U duidelijk zijn, dat het zeer gecompliceerd is om de achtereenvolgende terrassen te herkennen en te dateren. Hierbij moet uitsluitsel worden gegeven door fossielen, sedimentologische verschillen, korrelgrootteverdeling, mineralogische samenstelling en de grindsamenstelling.
15.2. Ontstaan van terrassen.
Hoe ontstaan terrassen? De oorzaken van herinsnijding van een rivier kunnen er vele zijn. De drie belangrijkste zijn:
1. Klimaatveranderingen.
2. Veranderingen in de zeespiegel.
3. Epirogenetische opheffingen.
Sub 1. Klimaatveranderingen
In onze streken, nu de gematigde klimaatzone, was het klimaat in de ijstijd afwisselend glaciaal, interstadiaal ofinterglaciaal. Er waren dus verschillen in de waterhuishouding, zoals t.a.v. het debiet = de waterhoeveelheid, depuinlast en de korrelgrootte. In koude tijden was het debiet van de rivieren sterk wisselend, waardoor ze verwilderden.
Er was weinig vegetatie. Door vorstverwering en gelifluctie werd er veel grof materiaal aangeleverd, zodat de rivieren hun dalvlakten ophoogden.
In interglaciale perioden steeg de zeespiegel. De vegetatie nam toe, het debiet werd regelmatiger en het verweringsmateriaal werd minder.
De rivieren gingen zich weer insnijden.
Dit beeld wordt b.v. wat de Alpenrivieren betreft bevestigd door de grindafzettingen op de rivierterrassen in Zuid-Limburg, die uit glaciale tijden stammen.
In het gebied van Zuid-Limburg hebben de rivieren zich hooguit enkele meters ingesneden in het dikke pakket afzettingsmateriaal uit de laatste ijstijd, het Würm = Weichsel-glaciaal. Het oppervlak van deze afzetting ligt maar enkele meters boven de huidige rivierbedding. Men noemt dit oppervlak het laagterras.
Langs de Maas is dit zeer goed waar te nemen.
sub 3. Epirogenetische opheffingen.
Door epirogenetische opheffing kan het lengteprofiel van een rivier worden gewijzigd. Er kan zich ergens in de rivierloop b.v. een opheffing voordoen. De rivier gaat hierin terugschrijdend eroderen. Ter plaatse van de bult kan de rivier boven de dalbodem een terras achterlaten, dat als kenmerk heeft, dat het gekromd is. Men spreekt van eenverbogen terras. In het midden van de bult ligt de bodem het hoogst, bij het begin en het einde van de opheffing wigt het terras uit. Dit proces kan zich herhalen tot meerdere terrassen.
Welk proces heeft nu een rol gespeeld bij de vorming van de Limburgse terrassen ?
Vermoedelijk een mengeling van 1, 2 en 3: klimaatveranderingen, veranderingen van de zeespiegel en epirogenetische opheffing.
Een bijzonder geval doet zich voor bij de Maas in de omgeving van Roermond.
Door daling van West-Nederland hebben de rivieren hier een sedimentatiebekken opgevuld met lagen, waarvan de oudste natuurlijk onder liggen en de jongste boven.
De grenszone wordt gevormd door een steile flexuur, een breuk of, zoals in het geval bij Roermond, door eenbreuktrap, veroorzaakt door de zg. Grote Slenk tussen Sittard en Roermond.
Stroomopwaarts daarvan ligt een gebied, dat relatief steeg. Hierin zijn de Limburgse terrassen gevormd, waarbij dus precies omgekeerd de oudste lagen boven liggen en de jongste onder. Dit verschijnsel heet eenterraskruising.
In de praktijk zullen terrassen veelal zijn gevormd door factoren, zoals genoemd onder 1, 2 en 3.
Fig.13. Dalterrassen.
°
16. VLAKKE RELIËFS.
Inleiding.
Toen we spraken over terrassen, stelden we vast, dat verwering, denudatie en riviererosie sterk variëren met de heersende klimaten.
En daarmee verschillen ook sterk de door deze processen gevormde reliëfs.
Lange tijd heeft men het reliëftype van onze streken, dat van de koelgematigde en humide gebieden van West-Europa en de Oostkust van de VS, als ‘normaal’ beschouwd. We moeten echter vaststellen, dat dit wereldwijd gezien allerminst normaal is, omdat ijstijden het reliëf hier grondig hebben beïnvloed
Tegenwoordig heeft men dan ook de reliëfvormen van aride, semiaride en tropische gebieden grondig bestudeerd. Hierbij moet men beseffen, dat de in deze gebieden gevormde reliëfs ook in onze ondergrond algemeen zijn terug te vinden.
Bij de bestudering van reliëfvormen moeten we niet alleen letten op de toendertijd heersende klimaten ter plaatse, maar ook rekening houden met de duur van de inwerking, die van beslissende invloed is. ‘Jonge’ gebergten, die worden versneden door dalvormende rivieren, vertonen b.v. andere reliëfs dan oudere gebergten, waar exogene processen in hun afhankelijkheid van het klimaat, hun werking lange tijd hebben uitgeoefend.
We bespreken nu enkele reliëfvormen, te beginnen met vlakke reliëfs.
Deze komen in verschillende vormen voor, b.v. als kustvlakte en als peneplain.Kleine vlakke gebieden noemt menplanaties = vervlakkingen. Meerdere aaneengesloten vlakke gebieden vormen een groot vlak oppervlak = eenvlakte. Een sedeplain = een regressievlak, b.v. van een zee, met als kenmerk regressiegrind.
°
16.1. Pedimenten
Pedimenten = voetvlakten zijn flauw hellende oppervlakken aan de voet van een gebergte of van geïsoleerde bergen of heuvels.
Hun oppervlakte varieert van enkele m² tot vele km².
De afwatering bestaat uit veel divergerende = waaiervormige, efemere = slechts zelden water bevattende beddingen.
Pedimenten komen voor in de warmere klimaten: aride, semi-aride, mediterrane of tropische savanneklimaten.
Aride = droge pedimenten komen b.v. voor in Utah en Arizona. Ze zijn enigszins concaaf = bol en ze sluiten aan op een residuairgebergte = restgebergte. Dit laatste geeft al aan, dat erosie zeer lang haar werk heeft kunnen doen. Het pediment bestaat uit hetzelfde gesteente als het restgebergte. De oorzaak van haar ontstaan kan dus niet worden gezocht in een hardere laag, m.a.w. in verschil in resistentie. Op het pediment ligt meestal alleen een bedekking van los gesteente en wat zand, die verder van de berg iets dikker wordt.
De dikte van deze puinlaag is gering, tot maximaal 1.50 m.
Conclusie: een pediment is dus een erosievlakte en geen accumulatievlakte. Op het erosievlak liggende steenbrokjes, die door latere afzettingen worden bedekt. Deze kan men in te onderzoeken profielen terugvinden alsgrindniveaus = stone lines = grindvloertjes.
Al lang geleden was er een vorm van erosie bekend, die pedimenten kon vormen. Bij hevige onweersbuien stroomt het water over het gehele oppervlak af. Deze krachtig stromende, enkele cm’s dikke waterlaag, kan stenen en zand vervoeren. Men noemt zo’n waterlaag sheet flood. Een dun waterlaagje, dat afstroomt bij minder hevige stortbuien, wordt wel sheet wash genoemd.
Het restgebergte kan variëren van enkele kleine kopjes tot een flink gebergte. In dit laatste geval komen er uit het bergland verwilderde rivieren, die zich divergerend = waaiervormig vertakken. Bij hevige regenbuien stromen ze over en ze vormen dan ook een sheet flood of een sheet wash.
De hellingen van de residuaire bergen wijken door de afspoeling terug. Dat kan zover doorgaan, dat er nog nauwelijks enig reliëf overblijft in een pediment, dat is uitgegroeid tot een grote vlakte, die valt onder het begrippeneplain. Het zou heel goed kunnen zijn, dat veel van de eerder genoemde peneplains = schiervlakten op deze wijze zijn ontstaan in aride of semiaride gebieden en dus pedimenten = pediplains zijn.
Aan de periferie, dus aan de onderrand van het flauw hellende pediment, blijft het getransporteerde materiaal liggen en wordt het dus gesedimenteerd. Een pediment, waarvan het benedengedeelte een accumulatievlakte is en ook wel een vlakte, ontstaan door verdrogen van meren of een zoutvlakte heet een playa. Vanuit een playa kan materiaal worden weggevoerd door water of door de wind (denk aan löss).
Als er, zoals in woestijnen vaak het geval is, geen afwatering naar zee is, dan verdampt het water en ontstaan er vaak zoutafzettingen.
Soortgelijke afzettingen heten duricrusts = harde korsten. Ze vormen vaak de scheiding tussen de grondwaterspiegel en het oppervlaktewater. Ze kunnen ook bestaan uit kalk en heten dan caliches = calcretes. Er bestaan ook kiezelkorsten = SiO2-korsten,die silcretes heten.
Als het gebergte meer puin levert dan de sheet flood van het pediment kan afvoeren, dan vormen er zich aan de voet van het restgebergte piedmont fans = puinwaaiers. Van de berg afgaande wordt de korrelgrootte van het materiaal kleiner.
Degelijke piedmontafzettingen zijn in geologische tijden heel vaak ontstaan na orogenese = gebergtevorming.
Voorbeelden komen voor in het Rotliegendes van het Boven-Perm, de Buntsandstein van de Onder-Trias en deMolasse rondom de Alpen van het Tertiair.
In een mediterraan klimaat liggen de pedimenten veelal op weinig resistent gesteente en bovendien is er vaker en meer wateraanbod. Hierdoor ontstaan er sedimentatiepakketten, waarin dalen zijn uitgesneden. In de dalbodems kunnen bij klimaatschommelingen nieuwe insnijdingen ontstaan. Hierdoor kunnen pedimenten terrasgewijsboven elkaar komen te liggen. Dit soort pedimenten is door franse onderzoekers beschreven onder de naamglacis.
De klimaatsveranderingen, waardoor de terrasvormige pedimenten zijn ontstaan worden in verband gebracht met de ijstijden.
NB. Pedimenten kunnen wel terrasvormig zijn, maar het zijn geen terrassen, want ze houden geen verband met sedimenten.
In een savanneklimaat is er sprake van een tropische regentijd, gevolgd door een lange tijd van droogte. Het gesteente onder de oppervlakte verweert tot een rode bodem. Door de open vegetatie kan het verweringsmateriaal gemakkelijk worden afgespoeld. Men spreekt dan ook van spoelpedimenten = spoelvlakten.
De restbergen in spoelvlakten, met hun steile hellingen met veel chemische verwering, duidt men internationaal aan met de Duitse benaming ‘Inselberge‘.Stellig zijn ook enkele peneplains = schiervlakten te identificeren met deze spoelvlakten. Ze zijn dus ontstaan in een savanneklimaat, hetgeen ook wordt bevestigd door de er in voorkomende rode bodems. Voorbeelden zijnte vinden in de Harz en in het Leisteengebergte.
Een tropisch klimaat is humide = vochtig. Er zijn wel inselbergen, maar die zijn minder steil en meer versneden. Dat komt, doordat door de zwaardere begroeiing de sheet floods worden afgeremd. De afspoeling krijgt meer het karakter van afglijden en van kruipen = creep.
De rivieren vervoeren fijnkorrelig verweringsmateriaal en ze snijden zich weinig diep en weinig terugwaarts in.
Tenslotte merken we op, dat gebieden met pedimenten natuurlijk ook kunnen worden opgeheven. De pedimenten zijn dan meestal niet meer actief, m.a.w. het is een fossiel pediment. Voorbeelden vindt men veelvuldig in de Ardennen. Blijven ze wel fungeren als pediment, dan spreekt men van rompvlakten.
17. RELIËF EN TEKTONISCHE STRUCTUUR.
Bij het bestuderen van reliëfs op het landoppervlak moet men zich afvragen, welke factoren een rol hebben gespeeld bij de vorming van de waargenomen reliëfs.
In het spraakgebruik zijn reliëfs richels, heuvels, bergen, enz. Geologisch gezien zijn het relatievehoogteverschillen. Al eerder zagen we, dat hoogteverschillen vooral ontstaan en zich wijzigen doortektoniek en door erosie.
Tektonische bewegingen hebben we eerder in hoofdstuk 6 al onderscheiden in plooien, ver schuivingen engeotektoniek.
Erosie snijdt dalen in, vormt hellingen, breekt bergen af, enz.
Laagland = terrein met hoogteverschillen van 0 – 200 m.
Middengebergte = terrein met lokaal reliëf van 200 – 1500 m.
Hooggebergte = terrein met lokaal reliëf van meer dan 1500 m.
Bij het reconstrueren van geologische vormingsprocessen van een landschap, speelt de factor tijd een doorslaggevende rol. Hoe lang hebben de processen hun invloed uitgeoefend? Hoe lang geleden vonden processen als plooiing, verschuiving, orogenese en erosie plaats? Of werken ze misschien nog?
Er is nog een belangrijke factor: de samenstelling en de hardheid van het gesteente. En vooral ook de plaatselijke verschillen hierin.
Dit alles en nog veel meer moet men in ogenschouw nemen als we het ontstaan van de verschillende landschappen proberen te verklaren.
Bij de invloed van tektonische structuren op het reliëf doen er zich twee varianten voor.
1. In het eerste geval is de tektonische structuur al lang geleden ontstaan en is het huidige reliëf vooral ontstaan door de langdurige werking van erosie. In homogeen gesteente, b.v. in geplooide schalie, is dit het best waar te nemen. Na de inwerking van verwering en denudatie is er geen invloed meer waarneembaar van tevoren gevormde structuren. Men spreekt dan van een passieve invloed van de tektoniek.
Een voorbeeld hiervan vindt men in de Appalachen in de VS. Een oud plooiingsgebergte is bedekt geweest door een peneplain en daarna door rivieren versneden. De reliëfs zijn dus ontstaan onder invloed van verschillen in resistentie van het gesteente. Men noemt daarom zo’n reliëf, met passieve invloed van de tektoniek, wel eenAppalachisch reliëf.
2. Als de tektonische beweging nog betrekkelijk jong is of zelfs nog plaats vindt, ligt het heel anders. Dan is de invloed van de tektonische structuur op het reliëf belangrijker dan die van de erosie. Verschillen in hoogte zijn in het reliëf nog duidelijk terug te voeren tot de tektonische beweging, zoals plooien en breuken. Men spreekt dan vanactieve invloed van de tektoniek.
Een voorbeeld van actieve invloed vindt men in de Jura.
Hier zijn bergruggen gevormd door de anticlinalen van een jonge, actieve plooiing en de dalen door de synclinalen.Dus een zichtbare invloed van de tektoniek. Daarom noemt men een reliëf, ontstaan onder invloed van actieve invloed van de tektoniek op het reliëf wel een Jurassisch reliëf.
Intussen hebben sommige geologen alweer kritiek op het kiezen van de Appalachen en de Jura als typelocatievoor de beide verschijnselen. Dit illustreert wel, hoe gecompliceerd de besproken processen in werkelijkheid kunnen verlopen.
17.1. Cuesta’s.
Cuesta’s kunnen ontstaan, als er in een gebied een hardere laag ligt, met daarboven en eronder een pakket zachtere lagen, waarbij het geheel zwak helt. Erosie neemt dan de bovenliggende zachtere lagen weg, waardoor de zwak hellende hardere laag wordt ontbloot en er hierop een z.g. dip slope ontstaat.
Deze hardere laag heet de cuestadrager = cuestavormer.
Verwering en denudatie kunnen de harde laag doorbreken, waardoor ook de onderliggende zachtere lagen kunnen eroderen, waarbij het materiaal wordt afgevoerd, b.v. door een beek of rivier.
Er ontstaat dan een steile wand, het z.g. cuestafront.
Het geheel vormt een typische asymmetrische bergrug. Vanaf de hoogste kam loopt één helling flauw af, de andere helling is zeer steil, soms zelfs een vrijwel loodrechte wand. Vaak bestaat het systeem uit een meerdere min of meer evenwijdige cuestafronten.
Fig.14. Riviersysteem in een cuestalandschap.
Davis gaf de afwateringsrichtingen en dus de rivieren van een cuestareliëf namen. Een rivier tussen twee cuesta’s, evenwijdig aan de cuestafronten, heet een subsequente rivier.
Van de ene zijde, haaks daarop, stromen over de dip slope naar de rivier de resequente rivieren. Van de andere kant komen de obsequente rivieren. Anders gezegd: de resequente rivieren stromen met de helling der lagen mee, obsequente rivieren stromen hieraan tegengesteld. Vandaar natuurlijk hun naam.
Grotere rivieren, die cuesta’s in de richting van de hellende lagen doorsnijden heten consequente rivieren. Ze stromen a.h.w. consequent de helling volgend dwars door alles heen.
Twee obsequente rivieren, die dus haaks op het cuestafront lopen, kunnen een deel van de cuesta als vooruitspringende neus geïsoleerd laten staan. Dit heet een eenzame tafelberg = mesa = getuigeberg. Hij getuigt van de vroegere ligging van de cuesta en van de latere terugschrijding.
Het woord cuesta stamt uit het spaans. Men komt cuesta’s op heel veel plaatsen tegen, b.v. in de Ardennen, Spanje, Zuid-Duitsland, Noord- en Oost-Frankrijk, Zwitserland, Engeland, de VS, enz.
U treft ze dan ook aan onder namen voor het systeem als côte, Schichtstufe en monoclinale rug. Voor het cuestafront zelf kunt U aantreffen: in het engels face slope = escarpment, in het Frans front = talus,in het DuitsStirn.
Nog even een relativerende opmerking. Het zal U duidelijk zijn, dat we het begrip cuesta schematisch hebben trachten voor te stellen, door te spreken van een harde laag met daarboven en daaronder zachtere lagen. U heeft daarbij misschien gedacht aan sedimenten. In het algemeen is dat wel juist, maar vanzelfsprekend komen er ook b.v. hardere vulkanische lagen als basalt in deze context voor. Verder kan men het begrip hardheid ook vervangen door verschillen in permeabiliteit = doordringbaarheid of door verschillen in vorstresistentie. Men komt dan ook tot verklaringen voor cuesta’s en voor soortgelijke processen.
Naar men aanneemt heeft b.v. het verschil in vorstresistentie vooral een rol gespeeld bij de vorming van de uit de prehistorie zo bekende abri‘s = ondiepe grotten (lett: schuilplaatsen), zoals die veel voorkomen in de Dordogne.
18. MEREN.
De bestudering van de geologische aspecten van meren is een onderdeel van de limnologie, oorspronkelijk alleenmerenkunde. Nu is het de wetenschap van zoet water, dus ook van rivieren.
Meren ontstaan waar water blijft staan in een afvoerloze depressie, waar de normale fluviatiele afwatering stagneert.
Geologisch gezien hebben meren vrijwel altijd een kort leven, hetgeen niet wil zeggen, dat ze geologisch oninteressant zijn.
Ze kunnen leeglopen als de afwatering wordt hersteld of ze kunnen worden opgevuld met sedimenten, hetzij anorganische, hetzij organische.
18.1. Ontstaan van meren.
Er zijn tientallen processen, die tot de vorming van meren kunnen leiden. We noemen er enkele:
– In slenken vinden we tektonische meren. Ze zijn ontstaan door tektonische bewegingen = door vervormingen van de aardkorst = door daling van slenken. Meren in slenken zijn lang, meestal smal en bijna altijd diep. Aan weerszijden worden ze door evenwijdige breuken gescheiden van hoger gelegen schollen.
Voorbeelden zijn de meren van de Oost-Afrikaanse slenksystemen, zoals het Tanganyikameer en Lake Rudolf, het Baikalmeer in Siberië en de afvoerloze Dode Zee in de Jordaanslenk. Enkele van deze meren zijn bijna 700 km lang, 70 km breed en zo’n 1500 m. diep.
– Een andere soort tektonische meren is ontstaan door epirogene verbuiging, in dit geval daling van een groot gedeelte van de aardkorst. Voorbeelden van epirogene meren zijn het Viktoriameer en het grootste meer op aarde, de Kaspische zee. Dit laatste meer is er een voorbeeld van, hoe een deel van een zee kan worden afgesneden, meestal, zoals hier, door een strook laagland. Zo wordt het tot een meer.
– Oeverwallen zijn zandige ruggen, die vaak liggen langs rivieren en geulen. Erachter vormen zich vaak meren in de fluviatiele vlakten. Ze zijn meestal ondiep en moerassig en ze kunnen bij hoge waterstanden nieuwe aanvoer van rivierwater en sediment ontvangen.
– Lagunes ontstaan in kustvlakten, door afsluiting van de zee door strandwallen, waardoor zoetwatermeren ontstaan. Voorbeelden hiervan zijn de étangs in Frankrijk. Dergelijke ondiepe meren vormen een goed milieu voor het ontstaan van bosvenen, waarin de meeste steenkolenlagen zijn ontstaan. In Zuid-Limburg is dat niet het geval. De daar voorkomende steenkool is gevormd in ondiepe lagunes, kustzeeën e.d.
–Glaciale meren vormen een belangrijke groep. De meeste zijn ontstaan door gletschererosie = glaciale erosie.Stromend ijs vormt een hobbelige ondergrond met veel gesloten depressies. Hierin ontstaan dan later meren. Vroegere vergletscherde gebieden zijn rijk aan grillig gevormde meren. Denkt U maar aan Scandinavië, Finland en Canada.
– Periglaciale meren zijn eveneens talrijk. Vb. pingoruïnes en thermokarstmeren.
– Door afdamming van rivierdalen door puinophopingen, bergstortingen, lava of morenen.
– In kraters.
– In karstdepressies.
– In winddepressies.
18.2. Water van meren.
Het water van meren kan variëren van zoet tot zout. Dit laatste b.v. in endorheïsche gebieden = gebieden zonder afvloeiing naar zee. Het water verdwijnt hier alleen door verdamping.
In meren komen bijna altijd levende organismen voor. De basis voor hun bestaan wordt o.a. gevormd door de in het water opgeloste stoffen, zoals voedingszouten, koolzuurgas, fosfor, stikstof en zuurstof. Primitieve ééncellige plantaardige organismen als fytoplankton vormen hiervan, onder invloed van zonlicht, organische verbindingen. Dit fytoplankton vormt de basis van alle verdere leven in meren.
In de limnologie onderscheidt men eutroof voedselrijk en oligotroof = voedselarm water, met als tussenvormmesotroof water.
De stikstof is normaal van organische oorsprong. Eutroof water komt dus vooral voor in gebieden met een rijke vegetatie. Een modern probleem is, dat de mens grote hoeveelheden organische afval- en meststoffen loost in rivieren en dus ook in meren. Het water wordt dan overmatig eutroof en er ontstaat overmatig veel plankton. Hierbij wordt zuurstof uit het water verbruikt, waardoor organismen afsterven. Het water wordt a.h.w. vergiftigd en kan zo dood worden als een pier.
Ook het temperatuurverloop in het jaar heeft grote invloed.
‘s Zomers wordt de bovenlaag van het water verwarmd. Het warmere, soortelijk lichtere water = het epilimnion blijft boven het koudere, soortelijk zwaardere water = het hypolimnion staan. In het stagnerende water bij de bodem is de zuurstof spoedig opgebruikt. Organismen sterven af. Door rotting ontstaat er koolzuur.
Rotting heeft plaats, als het milieu aëroobis = als er voldoende zuurstof aanwezig is. Als dit niet het geval is, dan kan er door anaërobe bacteriën = geen zuurstof nodig hebbende bacteriën, stinkend H2S= zwavelwaterstof worden gevormd.
In de herfst en in de winter koelt het water bij de oppervlakte af en ontstaat er weer circulatie.
18.3. Zoutmeren.
Hoe zouten zich kunnen ophopen in afvoerloze meren signaleerden we al. Iets dergelijks gebeurt in depressies in woestijnen, waar meren soms water bevatten en dan weer langdurig droogvallen. Het door oppervlaktewater aangevoerde zout blijft op de bodem achter in de vorm van een zoutkorst, playa of salina.
Maar er kan door verdamping ook capillair water opstijgen uit de ondergrond en daarbij zouten aanvoeren. Dit water uit de ondergrond kan connaat water zijn, dus zeewater, dat sinds de vorming van de afzetting in het gesteente is gebleven als poriënwater. Dit water bevat normaal Na+ en Cl- ionen. Hierdoor kunnen onder de zoutmeren de z.g. chloridemeren worden gevormd, naast sulfaat– en carbonaatmeren. Kortom: connaat water kan de samenstelling van het zout in zoutmeren sterk beïnvloeden. Zie ook hoofdstuk 26.1: evaporieten.
18.4 . Sedimentatie in meren.
In meren vindt uiteraard sedimentatie plaats. We onderscheiden lacustriene = lacustrische = limnische = in meren voorkomende sedimenten in:
1. klastische sedimenten, aangevoerd door rivieren.
2. biogene sedimenten.
3. chemische sedimenten.
4. evaporieten, ontstaan door indamping. Zie ook hoofdstuk 26.1.
sub 1. Waar rivieren in meren uitmonden, ontstaat er door de verminderde stroomsnelheid een afzetting van vrijwel alle meegevoerde verweringsmaterialen. Hierdoor wordt er een delta gevormd. Alleen deeltjes in suspensieworden in z.g. turbidieten dicht boven de bodem van het meer verder vervoerd.
Rivierwater, dat een meer verlaat, bevat nog nauwelijks enige sedimentlast.
sub 2. Biogene- en chemische sedimentatie is sterk seizoensafhankelijk.
Calciumcarbonaat = kalk wordt voornamelijk geprecipiteerd = neergeslagen door kalkalgen. In meren met een rijke flora van diatomeeën = kiezelalgen kan bij afwezigheid van kleiaanvoer diatomiet worden afgezet.
Op de bodem van een meer kan door de seizoencyclus een jaargelaagdheid ontstaan van organische stof en kalk of klei.
In speciale gevallen kunnen er nog verschillende andere stoffen in meerafzettingen terechtkomen, zoalsijzerverbindingen, pyriet en chert = kiezel.
Meerafzettïngen verschaffen dus geologische gegevens over landschappen, formaties, gesteenten, processen en milieu.
19. ONDERGRONDS WATER.
De geologische deelwetenschap, die zich bezighoudt met zowel grondwater als oppervlaktewater is dehydrologie. Grondwaterhydrologie houdt zich alleen bezig met grondwater. Fijnproevers onderscheiden verder nog de geohydrologie en de hydrogeologie. De geohydrologie behandelt de beweging en de winning van water. De hydrogeologie richt zich meer op het geologische milieu en op de samenstelling van het water.
Als we het hebben over ondergronds water, dan spreken we over water, dat zich bevindt in poriën, spleten en holten in de aardkorst, dus het vrije water. Water, dat chemisch gebonden is aan mineralen valt er dus niet onder.
19.1. Soorten ondergronds water.
Ondergronds water is te verdelen in twee groepen:
– het water in de bovenste, onverzadigde zone, waarin zich ook nog lucht bevindt, is het bodemvocht.
– het water in de daaronder liggende verzadigde zone is het grondwater.
Het grensvlak tussen beide zones heet de grondwaterspiegel = het freatische vlak.
Als men in het dagelijkse spraakgebruik spreekt over grondwater, dan denkt men meestal aan zoet water. Daarnaast is echter, geologisch gezien, zout connaat water zeker zo belangrijk. Dat is water, dat bij de vorming van sedimenten in poriën ‘achterbleef en dat zich daar nog steeds bevindt. Connaat water komt niet alleen voor onder oceanen en zeeën, maar soms ook onder het landoppervlak. Dit water is in de loop der tijden enigszins veranderd van samenstelling.
Dit komt nog ter sprake in het hoofdstuk over diagenese.
Zoals bekend gaat water bij vooral bij hoge temperaturen over in damp. Beneden een diepte van 10 à 15 km komt er geen grondwater meer voor.
De totale hoeveelheid water, die op aarde voorkomt is te schatten op zo’n 1.4 miljard km³. Slechts 0.62% van deze enorme hoeveelheid is grondwater. Procentueel is de hoeveelheid zoet water en dus drinkwater op aarde zeer gering.
In de onverzadigde zone bevindt zich rondom de bodemkorrels ook in de allerdroogste omstandigheden wel enig vocht. Bij geringe toevoer van regen vormt zich om de korrels een dun waterfilmpje, dat door adhesie wordt vastgehouden. Dit water heet pelliculair water.
Bij iets hoger vochtgehalte bevindt zich in de hoekjes tussen de korrels enig water, het angulaire water. Deze beide toestanden noemt men droog, omdat het water niet kan uitdruipen. Neemt de hoeveelheid water in de poriën verder toe, dan ontstaan de opencapillaire– en de continue -= volcapillaire toestand. In de beide laatste situaties wordt er water boven de grondwaterspiegel door capillaire werking tegen de zwaartekracht in omhooggezogen. Hierdoor ontstaat boven de grondwaterspiegel een capillaire franje = capillaire zoom, die met de stijging en daling van die spiegel mee op en neer gaat. De dikte ervan wordt bepaald door de grootte van de poriën. Zo is in grof zand de dikte 10-15 cm en in leem tot 2.50 m.
Op grond van de herkomst kan men grondwater onderscheiden in vier soorten:
– meteorisch water, afkomstig uit de atmosfeer, m.a.w. van regen, sneeuw, hagel, rivieren, meren e.d.
– connaat water, afkomstig uit de tijd van de afzetting van de sedimenten.
– geregenereerd water, vrijkomend bij afname van de porositeit ten gevolge van metamorfose.
– juveniel water, dat vrijkomt bij het uitkristalliseren van magma, of water dat diep in de aardkorst wordt gevormd uit zuurstof en waterstof.
19.2. Grondwaterbeweging.
Grondwater verplaatst zich meestal onder invloed van de zwaartekracht. We volstaan hier met vast te stellen, dat dit horizontaal of verticaal kan zijn, zowel naar boven als naar beneden.
Watervoerende lagen heten aquifers, hetgeen zoiets betekent als waterdragers. In de volksmond spreekt men ook van wateraders. De mate van watertransport wordt sterk bepaald door de porositeit en de permeabiliteit. De porositeit bepaalt ook de hoeveelheid water, die een gesteente kan bevatten. Deze. is soms verrassend groot. De porositeit wordt ook bepaald door spleten, laagvlakken e.d. De permeabiliteit of waterdoorlatendheid is een maatstaf voor de weerstand, die het stromende water ondervindt. Ze is van grote invloed op de mogelijkheid van eventuele waterwinning.
19.3. Grondwatervoorkomens.
Fig.15. Grondwatervoorkomens.
In de verzadigde zone zijn alle poriën en open ruimten gevuld met water, zodat men kan spreken van eenwaterlichaam.
De diepte van de waterspiegel is afhankelijk van een groot aantal factoren, zoals neerslag, verdamping, vegetatie, doorlatendheid, irrigatie, drainage en bemaling.
Behalve de normale grondwaterspiegel kent men een schijn– = zwevende grondwaterspiegel. Dit is de bovenzijde van een grondwaterlichaam, dat zich geïsoleerd boven de grondwaterspiegel bevindt. Beter dan door veel woorden wordt door bijgaande schets getoond, hoe dit mogelijk is.
Een gespannen grondwaterspiegel = drukspiegel treedt op, als een ondoordringbare laag het grondwater verhindert om te stijgen tot de echte spiegel. Het water kan dan onder een zodanige druk komen te staan, dat het in een boring of natuurlijke bron omhoogspuit als artesisch water. Deze naam is afgeleid van Artois in Frankrijk.
We moeten nog een bijzondere vorm van zoetwaterlichamen noemen, die van groot belang zijn voor de drinkwatervoorziening. Bedoeld zijn de z.g. zoetwaterzakken. Dit zijn zoetwaterlichamen in de ondergrond, die, gevoed door regen, a.h.w. drijven op het onderliggende, soortelijk zwaardere zoute water. Voorbeelden hiervan zijn te vinden onder veel eilanden en onder onze duinen. Het is duidelijk, dat er hierdoor een kwetsbare situatie ontstaat. Om deze reden leidt men in ons land rivierwater in de duinen.
Rivieren kunnen ook een open verbinding hebben met het grondwater en er water aan onttrekken of toevoegen. In het eerste geval noemt me de rivier effluent, in het tweede geval influent.
Waar grondwater natuurlijk uitvloeit is er een bron. Waar dit over een groter gebied diffuus gebeurt is er sprake van een kwel = een zijp.
Grondwater bevat gemiddeld wat meer opgeloste stoffen dan oppervlaktewater. Naast de ionen van opgeloste vast stoffen komen er ook opgeloste gassen in voor.
Met de opgeloste stoffen hangen samen:
– het elektrische geleidingsvermogen.
– de zuurgraad = de PH = de negatieve logarithme van de waterstofionenconcentratie.
– de hardheid, veroorzaakt door de aanwezigheid van vooral calcium- en magnesiumionen. Hard water schuimt slecht. Hardheid wordt uitgedrukt in graden. Een graad komt overeen met 10 mg CaO per liter. Water met 0 tot 4 graden hardheid is zeer zacht. Van 12 tot 18 graden tamelijk hard. Boven 30 graden is zeer hard.
Tot slot nog een verontrustend gegeven. De hoeveelheid winbaar drinkwater wordt voor Nederland geschat op zo’n 1.5 miljard m³ per jaar. De geschatte behoefte tegen het einde van deze eeuw ligt 3 à 4 maal deze hoeveelheid.
20. AFBRAAK EN OPBOUW DOOR GRONDWATER.
We kennen allen het begrip ‘oplosbaar in water’. Als we de oplossingsprocessen geologisch benaderen, dan stellen we vast, dat de oplosbaarheid van gesteenten wordt beïnvloed door:
1. de oplosbaarheidseigenschappen van het gesteente.
2. de samenstelling van het oplossende water.
sub 1. Goed oplosbare gesteenten zijn b.v. kalksteen = CaCO3, dolomiet = CaMg(CO3)2, gips = CaSO4.2H2O, steenzout NACI en kalkrijke mergels. Uit het lijstje valt al af te leiden, dat factoren, die de oplosbaarheid bevorderen zijn: de oplosbaarheid van de samenstellende bestanddelen van het gesteente en de samenhang van het gesteente.
sub 2. In zuiver water zijn zelfs kalk en dolomiet slecht oplosbaar. Maar dat verandert snel, als het water zurenbevat. Koolzuur blijkt in de praktijk van de geologie het belangrijkste oplossende zuur te zijn. Dit koolzuur is afkomstig uit de vrije atmosfeer en vooral uit bodems. Toen we de bodems bespraken in hoofdstuk 9 zagen we, dat de A-horizon een humushorizon is. Bij rotting = ontleding van humus ontstaat er veel CO2. Veel meer dan er in de atmosfeer aanwezig is. Water kan in de atmosfeer ca. 80 mg kalk bevatten. In de grond kan dit oplopen tot een paar honderd milligram per liter.
De rivier de Timavo in het karstgebied bij Triëst voert per jaar ca. 200 miljoen kg kalk in oplossing af naar zee.
Poriënwater.
Dit is het water dat de mineraalkorrels in een gesteente omringt.
Poriënwater kan een belangrijke functie vervullen in het proces van diagenese, omdat de samenstelling van het poriënwater een gunstig milieu kan scheppen voor diagenese.
Sedimenten kunnen zijn afgezet in zoet of in zout water.
We hebben al eens besproken, dat er bij stromend water in het onderliggende sediment een o
North Illinois University
—> vb Kaspische zeegebied ….
D
Gold Bearing Quartz Veins, Blue Ribbon Mine, Alaska
Deze rhombenporfier hoort duidelijk bij de ganggesteenten. De temperatuur was hoog genoeg om nog afzonderlijke eerstelingen te vormen. De grondmassa is daarna afgekoeld in een tempo, dat de mineralen zich nog konden scheiden, waardoor de korrelige grondmassa is ontstaan. 
This sample, which was also classified as gneiss, was identified as having come from Wyoming, from the North Laramie Mountains. One part of it was associated with an age of 2.6 billion years, and another part as 1.8 billion years.
°
–>Beginnende spreiding ( Rifting ) is de ideale setting voor het vormen van zoutlagen:
—>spreiding kan prima midden op een continent beginnen en levert daarmee soms vrijwel afgesloten bekkens op die je nodig hebt voor evaporieten.
Bijvoorbeeld in Ethiopië
http://p6.storage.canalblog.com/68/01/290470/84351572_o.jpg
Een sedimentaire cyclus begint dan ook vaak met zout, zoals bijvoorbeeld de Zechtein
Hieronder een kaart met geologische periodes./ al die evaporieten uit Perm, Trias en Jura komen overeen met het begin de de Mesozoïsche cylus.
http://1.bp.blogspot.com/_JdJM52JeiiU/S9GSOVYkZ2I/AAAAAAAAAEQ/lWnx2TDRB-Y/s1600/Major+Phanerozoic+Evaporite+Deposits.png
–> De evaporieten uit het Mioceen ontstonden toen de straat van Gibraltar tijdelijk vrijwel afgesloten was.