Endogene processen: De opbouw en dynamiek van de aarde

Inleiding

Geomorfologie is de wetenschap die zich bezighoudt met het ontstaan en de vorming van het aardoppervlak en de bijbehorende processen. Men maakt hierbij een onderscheid tussen:

• Endogene processen: processen die ontstaan door krachten uit het binnenste van de aarde (bijv. platentektoniek, vulkanisme, aardbevingen).
• Exogene processen: processen die het landschap van buitenaf beïnvloeden (bijv. verwering, erosie door water, ijs, wind en zwaartekracht).

In dit hoofdstuk ligt de focus volledig op de endogene processen.

De bouw van de geosfeer van de aarde

Ontstaan van de schilvormige opbouw

Ongeveer 4,6 miljard jaar geleden ontstond de aarde door verdichting van een gas- en stofwolk, waardoor de aarde een hete, vloeibare bol werd. Omdat de aarde vloeibaar was, konden stoffen zich volgens hun dichtheid rangschikken:

• Zware elementen (zoals ijzer en nikkel) zonken naar het centrum.
• Lichtere elementen (zoals silicium en aluminium) bleven dichter bij het oppervlak.

Daarnaast nemen met de diepte de temperatuur, druk en dichtheid toe. Deze verschillen zorgen voor een concentrische (schilvormige) opbouw van de aarde.

Ontstaan van atmosfeer en leven

1. Vulkanisme: Uitstoot van waterdamp en CO₂ vormde de oorspronkelijke dampkring.
2. Oceanen: Door afkoeling condenseerde waterdamp (± 3,5 miljard jaar geleden).
3. Fotosynthese: Eerste levensvormen in de oceaan (± 2,8 miljard jaar geleden) zorgden voor een stijgend zuurstofgehalte.
4. Ozonlaag: Zuurstof en UV-straling vormden de ozonlaag (± 2 miljard jaar geleden), wat complex leven mogelijk maakte.

Hoe ziet de aarde er van binnen uit?

Directe waarnemingen zijn beperkt (mijnen tot ± 5 km, boringen tot ± 14 km, terwijl de aardstraal ± 6300 km is). Daarom gebruiken wetenschappers seismische golven:

• P-golven (primaire golven): Drukken en rekken het gesteente; gaan door vaste én vloeibare stoffen.
• S-golven (secundaire golven): Schuddende beweging; gaan niet door vloeistoffen.

Opmerking: Omdat S-golven stoppen in de vloeibare buitenkern, weten we dat deze laag vloeibaar is.

Inwendige opbouw

• Aardkorst: Oceanische korst (Si + Mg) en Continentale korst (Si + Al).
• Mantel: Buitenmantel (vast), Asthenosfeer (taai-vloeibaar) en Binnenmantel (mesosfeer, vast).
• Kern: Buitenkern (vloeibaar, Fe + Ni) en Binnenkern (vast, Fe + Ni).

Definitie: Lithosfeer = aardkorst + buitenmantel.

Isostasie

De lithosfeer drijft op de asthenosfeer. Dit evenwicht noemt men isostasie: het beginsel waarbij de lithosfeer in hydrostatisch of gravitationeel evenwicht drijft op de taai-vloeibare asthenosfeer.

• Isostatische compensatie: Extra massa (bijv. ijskap) zorgt voor daling; massa-afname (smelten) zorgt voor stijging (bijv. Scandinavië stijgt ± 8 mm per jaar).
• Korstwortel: Onder gebergten bevindt zich een diepe korstwortel; hoe hoger het gebergte, hoe dieper de wortel.

Drift of Tektoniek?

Platentektoniek

Vulkanen, aardbevingen en gebergten liggen in lange gordels die samenvallen met plaatgrenzen. Alfred Wegener stelde in 1912 de continentendrift voor (Pangea), ondersteund door morfologische, geologische, paleoklimatologische en paleontologische bewijzen.

Seafloorspreading en convectie

In de asthenosfeer ontstaan convectiecellen die de lithosfeer in beweging brengen. De drie drijvende krachten zijn:

1. Rugduwkracht
2. Meedrijven op convectiestromen
3. Slabbing (trekkracht van subducerende plaat)

Bewegingen aan plaatranden

• Divergerend: Platen gaan uit elkaar (mid-oceanische rug, nieuwe korst).
• Convergerend: Subductie (trog, vulkanisme, plooiingsgebergte).
• Neutraal (transform): Platen schuiven langs elkaar (aardbevingen, bijv. San Andreasbreuk).