Isaac-aardrijkskunde 6 D - module 1

Inhoud

Wat is er “aardig anders”?

Wat weet jij nog? Duid alle onderdelen aan die volgens jou van toepassing zijn op onze aarde.

A Welke tijdschaal is correct?

miljoen jaar geleden

miljoen jaar geleden

miljoen jaar geleden

miljoen jaar geleden

B Leven op aarde: op de tijdschalen staan kadertjes met A, B, C … Hieronder zie je enkele levensvormen. Kan je de juiste letter bij elke levensvorm plaatsen?

C Oorzaken voor verandering: op de bovenstaande foto’s zie je heel wat verschillende soorten levensvormen. Welke oorzaken op de foto’s hieronder zijn verantwoordelijk voor een evolutie in het leven op aarde?

1 Het klimaat bepaalt

In module 2 van het vijfde jaar Het systeem aarde hebben we geleerd om de vier sferen en hun onderlinge interacties te beschrijven en te begrijpen. Er ging daarbij veel aandacht naar de processen binnenin de geosfeer (platentektoniek) en de interacties tussen atmosfeer en hydrosfeer die het klimaat bepalen. Zo creëerden we een goed globaal inzicht in het systeem aarde, een ‘levende’ aarde.

Die ‘levende’ aarde blijft zich aanpassen, veranderen, transformeren, evolueren ... Steeds opnieuw wordt onze planeet ‘aardig anders’. Dat is de wereld waarin wij nu leven en waar we zorg voor moeten dragen. Het is dan ook belangrijk om onze dynamische planeet zo goed mogelijk te begrijpen.

In deze module bouwen we hierop voort. We verklaren eerst hoe de huidige klimaatverandering niet zo onschuldig is door ze te vergelijken met de vorige klimaatveranderingen en de gevolgen ervan. Gelukkig vormt de geologische tijdschaal hier opnieuw een houvast om alle gebeurtenissen in te plaatsen. Een klimaatverandering zorgt voor variatie in tal van biologische, fysische en chemische processen die voortdurend aan het werk zijn. Deze interessante processen zijn in staat om in de loop van de geologische tijd een heuse transformatie van de geosfeer te veroorzaken. We noemen ze dan ook geomorfologische processen. Deze komen wereldwijd voor in tal van vormen. Wanneer we deze processen hebben bestudeerd zijn we in staat om te begrijpen hoe verschillende soorten mineralen en gesteenten kunnen ontstaan. De gesteentesoort in een regio is op zijn beurt bepalend voor het reliëf en de socio-economische mogelijkheden in die regio. Door alle voorgaande topics in deze module te bestuderen zijn we uiteindelijk in staat een compleet inzicht te krijgen in hoe een landschap ontstaat.

1.1 Leven op de hartslag van het klimaat

We beseffen het misschien niet altijd, maar we leven jaar in jaar uit op het ritme van de seizoenen en het weer. Ons lokaal klimaat bepaalt in grote mate het leven hier in België, gekenmerkt door voldoende neerslag en gematigde temperaturen. Het is de ideale plaats om voedsel te kweken, drinkbaar water te vinden en voldoende natuurlijke hulpbronnen te gebruiken. Niet alleen in België, maar ook elders in de wereld is het klimaat een sterk bepalende factor voor de vestiging van grote bevolkingsgroepen.

De kracht van het klimaat is al miljarden jaren bepalend voor het leven op aarde. Ook de voorouders van de mens ontsnapten er niet aan, we worden vormgegeven door de hartslag van het klimaat.

Toen onze verre voorouders zo’n 6 miljoen jaar geleden ontstonden in Oost-Afrika, bestond dat gebied uit bossen afgewisseld met uitgestrekte graslanden. Door een klimaatverandering werd het droger. Bijgevolg werden de bossen kleiner en de uitgestrekte graslanden groter. Het werd dan voordeliger om rechtop te lopen, zodat men zich sneller kon verplaatsen, verder kon kijken en sneller kon reageren op prooien en gevaren.

Onze voorouders kregen een groter hersenvolume en begonnen stenen werktuigen te gebruiken in een periode die we nu ‘het stenen tijdperk’ noemen. Klimaatverandering in combinatie met de zoektocht naar bruikbare stenen zorgden ervoor dat onze verre voorouders evolueerden naar de vroege mens. Deze soort kon steeds grotere gewichten dragen over steeds langere afstanden. Zo migreerden onze voorouders 1,8 miljoen jaar geleden uit Afrika naar Eurazië.

miljoen jaar geleden

miljoen jaar geleden

miljoen jaar geleden

miljoen jaar geleden

In de recente geologische geschiedenis van de aarde (van 800.000 jaar geleden tot vandaag) volgden heel wat intense klimaatveranderingen elkaar snel op. In deze steeds veranderende omstandigheden hadden diegenen die zicht vlot konden aanpassen, plekken met veilig voedsel snel konden terugvinden, probleemoplossend konden denken en sociale interacties (zoals ruilhandel) konden aangaan, een evolutionair voordeel. In deze periode groeiden de hersenen van onze voorouders het sterkst. Soorten die zich niet snel genoeg konden aanpassen stierven uit. Als resultaat van deze natuurlijke selectie ontstond 300 000 jaar geleden de Homo Sapiens, de mens.

De mens verbleef eerst in Afrika en kon daar goed aarden. Bij aanvang van het meest recente glaciaal, zo’n 100 000 jaar geleden, begon de mens te migreren naar elke uithoek van de wereld. Deze koude periode zorgde er onder andere voor dat continenten aan elkaar verbonden werden door grote ijsmassa’s waardoor de mens van het ene continent tot het andere kon wandelen.

1.2 (Niet) te warm, (niet) te koud

1.2.1 Het huidige klimaat

Het klimaat wereldwijd is de afgelopen millennia heel stabiel geweest. Het was dus niet te warm, niet te koud. Een gemiddelde temperatuur van ongeveer 15 °C zorgt ervoor dat de mens op heel veel plaatsen op deze planeet goed kan aarden. Deze temperatuur is het resultaat van het evenwicht tussen zonne-energie die op het systeem aarde binnenkomt en de warmte-energie die het systeem aarde terug verlaat. Het broeikaseffect en de hoeveelheid albedo spelen beiden een cruciale rol. Tijd voor een kleine opfrissing van wat je eerder hebt geleerd!

A

B

C

D

E

Lees elke beschrijving en vervolledig bovenstaande figuur door elke letter in het juiste kader te plaatsen.

De insolatie is de hoeveelheid energie van de zon die het aardoppervlak ontvangt. Deze energie komt binnen in de vorm van, voornamelijk, zichtbaar licht. Ter hoogte van het aardoppervlak wordt deze energie omgezet naar warmte.

Het albedo is het totaal aan zichtbare lichtstralen die weerkaatsen. Op deze manier wordt de zonne-energie niet omgezet naar warmte en zorgt het dus voor een afkoelend effect.

In onze atmosfeer zitten gassen die in staat zijn om de warmtestralen wat langer in de atmosfeer te houden. Dat zijn de broeikasgassen. Ze absorberen de warmte die het aardoppervlak uitstraalt, om ze kort daarna weer terug te sturen naar het aardoppervlak. Het zogenaamde broeikaseffect zorgt er dus voor dat de gemiddelde temperatuur op aarde 15 °C is in plaats van – 18 °C !

De instraling is de totale hoeveelheid zonne-energie die naar de aarde komt. Een deel daarvan zal weerkaatsen, een ander deel zal op het aardoppervlak komen en wordt omgezet naar warmte. Een laatste deel zal de atmosfeer al onderweg absorberen.

De uitstraling is de totale hoeveelheid warmte-energie die van de aarde komt en in de ruimte wordt gestraald. Een deel van de uitstraling is afkomstig van de zonne-energie die ter hoogte van het aardoppervlak werd omgezet. Het ander deel van de uitstraling is afkomstig van de geabsorbeerde zonne-energie in de atmosfeer.

1.2.2 (k)oude sporen in het landschap

Al in de 19de eeuw vonden wetenschappers in Europa aanwijzingen voor een veel kouder klimaat in ver vervlogen tijden. Ze beschreven een aantal opmerkelijke waarnemingen.

Zwerfstenen zijn kleine keien tot grote rotsblokken die kilometers ver verwijderd kunnen liggen van hun originele plaats.

Deze krassen zijn horizontale sporen in het vast gesteente van de ondergrond. Deze moeten gevormd zijn door rotsblokken die met veel kracht tegen de ondergrond zijn geschuurd.

Dit dal heeft een heel bijzondere vorm, het lijkt op de letter U. Er zijn ook vreemde puinhopen te vinden bestaande uit kleine kiezels tot middelgrote rotsblokken.

Stel een hypothese op die bovenstaande waarnemingen kan verklaren.

1.2.3 De gereedschapskist van de klimaatwetenschapper

De waarnemingen uit de 19de eeuw hebben al snel geleid tot een theorie dat het klimaat vroeger een heel andere temperatuur moet gehad hebben dan de huidige 15 °C. Wetenschappers gingen op zoek naar nog meer aanwijzingen en vonden die op verschillende plaatsen verspreid over de wereld. Tot op de dag van vandaag zijn tal van wetenschappers nog steeds op zoek naar meer informatie over het klimaat in het verleden. Pas als we het verleden goed begrijpen, kunnen we accuraat voorspellen wat de gevolgen van de huidige klimaatverandering zullen zijn!

Een kleine greep uit de gereedschapskist van de klimaatwetenschapper:

Een ammoniet is een gidsfossiel voor het mesozoïcum. Deze zeedieren kwamen weliswaar al vroeger voor, maar kwamen alleen in grote getale voor van het trias tot het krijt.

A Informatie in de grond • Een belangrijke informatiebron die je kan aantreffen in de grond zijn fossielen. Dit zijn alle resten van planten en dieren die bewaard zijn gebleven in een gesteente. De complexiteit, de hoeveelheid en de diversiteit aan fossielen vertellen je veel over het klimaat toen deze organismen nog leefden. Zo kan een plotse daling in het aantal fossielen en de diversiteit aan fossielen wijzen op een drastische klimaatverandering waarbij veel soorten uitstierven. Zo’n gebeurtenis noemen we een massa-extinctie. Fossielen die verspreid over heel de wereld voorkomen en in slechts 1 era, periode of tijdvak leefden, noemen we een gidsfossiel massa-extinctie

Een trilobiet is een gidsfossiel voor het paleozoïcum. Dit dier leefde op de bodem van de oceaan vanaf het cambrium tot het perm.

zand

silt

klei

• Ook het bestuderen van de korrelgrootte in een boorprofiel levert nuttige informatie op. Losse korrels van op land die meegevoerd worden naar de zee zullen bezinken op de bodem. Naargelang de omstandigheden zijn er drie mogelijkheden:

 Er is een stabiele periode. De afzetting van de korrels wordt niet beïnvloed door een klimaatverandering of door platentektoniek. Het boorprofiel van afzettingen uit een dergelijke periode wordt gekenmerkt door het voorkomen van slechts één korrelgrootte.

 Er is een regressie. Dit is het verschuiven van de kustlijn in de richting van de zee. Dit komt algemeen voor tijdens zeer koude periodes wanneer de zeespiegel zakt. Een regressie kan ook lokaal voorkomen tijdens de vorming van een gebergte. Hierbij zal het land relatief ten opzichte van de zeespiegel stijgen. Het boorprofiel wordt hier gekenmerkt door een steeds kleiner wordende korrelgrootte wanneer men dieper gaat.

 Er is een transgressie. Dit is het verschuiven van de kustlijn landinwaarts. Dit komt algemeen voor tijdens warme periodes in het klimaat van de aarde. Het boorprofiel wordt hier gekenmerkt door een steeds groter wordende korrelgrootte wanneer men dieper gaat.

sedimentatie van verschillende korrelgroottes in een stabiele periode

boorprofiel

sedimentatie van verschillende korrelgroottes tijdens een regressie

boorprofiel

sedimentatie van verschillende korrelgroottes tijdens een transgressie

boorprofiel

B Informatie in het ijs

Het landijs op Antarctica is op sommige plaatsen tot wel 3 km diep. Dat wil zeggen dat het ijs op deze plaats al een heel lange tijd daar aanwezig is. Daarom gaan wetenschappers net op die plaatsen aan de slag met speciale boren. Ze halen lange cilinders van ijs naar boven die ze gebruiken om metingen op uit te voeren. Hoe dieper men boort, hoe verder men kan terugkijken in de tijd.

In het ijs zitten hele kleine luchtbellen waarbij men via gevoelige meetapparatuur de samenstelling van de lucht kan meten. Bij deze metingen wordt er vooral gekeken naar de concentratie aan broeikasgassen, want dat is een belangrijke factor in het bepalen van het klimaat op aarde.

Dankzij het bestuderen van de luchtbellen in ijs heeft men het klimaat kunnen reconstrueren van 800 000 jaar geleden tot nu!

Decennia aan onderzoek leverde dankzij deze technieken steeds meer stukjes informatie op. Voor klimaatwetenschappers was het vervolgens een heus puzzelwerk om al die informatie te interpreteren en te plaatsen op de juiste positie in de geologische tijdschaal. Hiervoor kan men gebruik maken van twee technieken: relatieve datering en absolute datering.

• Relatieve datering gebruik je als je de leeftijd van enkele lagen onderling wil bepalen. Je weet dan niet hoe oud de lagen exact zijn. Deze datering steunt vooral op het eenvoudige principe dat de oudste laag doorgaans onderaan ligt en de jongere lagen er telkens bovenop komen.

• Absolute datering maakt gebruik van radioactieve isotopen om de leeftijd van een laag exact te bepalen. Deze methode is complexer en duurder waardoor men deze techniek alleen toepast als het noodzakelijk is.

FOTOGRAAF: THIBAUT VERGOZ

1.2.4 IJstijden en glacialen

Twee eeuwen aan klimaatonderzoek hebben geleid tot heel wat opmerkelijke inzichten over het klimaat in het verleden. Je leert hier meer over in onderstaande grafieken. Doorheen de geschiedenis van de aarde kwamen er enkele grote ijstijden voor. Meer zelfs, we leven nog altijd in een ijstijd! We definiëren een ijstijd namelijk als een periode waarbij er ijs kan voorkomen op aarde. Jawel, we hebben nog steeds ijs op de Noordpool, Zuidpool en in gletsjers gelegen in de bergen. Een periode waarin het zo warm is op aarde dat er geen ijs meer te vinden is, noemen we een tussenijstijd

4600 3800

IJstijden zijn met blauw aangegeven

miljoen jaar geleden

2500

542 Heden

miljoen jaar geleden

ijstijdcycli van de afgelopen 800.000 jaar weerspiegeld in antarctische ijskernen,

verschil met de gemiddelde temperatuur (°C) jaren voor heden

Eemiaan interglaciaal Weichselglaciaal

De informatie van de afgelopen 800 000 jaar is gedetailleerder. We zien dat in de huidige ijstijd relatief koude periodes worden afgewisseld met relatief warme periodes. Deze koude periodes noemen we glacialen, de warme periodes in een ijstijd noemen we interglacialen. Nu leven we dus in een interglaciaal.

Hoelang duurt een glaciale periode gemiddeld?

Hoelang geleden liep de laatste glaciaal op zijn einde?

1.2.5 Overleven op de grillige hartslag van het klimaat

proterozoïcum

Dankzij de geologische tijdschaal zijn we in staat om die enorme hoeveelheid aan kennis een plaats te geven. Het wordt stilaan duidelijk dat onze planeet een systeem is dat continu op zoek is naar een evenwicht. Als een evenwicht bereikt wordt, dan floreert het leven op aarde. Maar als de balans zoek raakt, dan wordt het leven op aarde gedwongen om te evolueren. Wie daar niet in slaagt … sterft uit.

mesozoïcum

plioceen

mioceen

eoceen

paleoceen

krijt jura

trias

paleozoïcum perm carboon devoon

siluur ordovicium cambrium

neoproterozoïcum

mesoproterozoïcum

paleoproterozoïcum

archeïcum

hadeïcum

Wat opvalt is dat de vijf grootste massa-extincties in het verleden te maken hebben met een grote klimaatverandering veroorzaakt door schommelingen in het aantal broeikasgassen en plotse veranderingen in het albedo. Daarmee kan de huidige klimaatopwarming met zijn welgekende oorzaak gezien worden als het onheilspellend begin van een zesde massa-extinctie!

VERKLARING MASSA-EXTINCTIE

Ondanks de vele ijstijden in het pleistoceen, verandert het klimaat traag genoeg en kan het leven op aarde zich aanpassen en evolueren. Hier en daar sterft een soort toch uit, in het pleistoceen zien we geen massa-extinctie. Menselijke activiteiten in de 20ste en 21ste eeuw veroorzaakten echter een zodanig snelle verandering in CO2-concentratie dat een zesde massa-extinctie wél mogelijk wordt. Naar schatting zal 50 % van alle soorten leven op aarde uitsterven tegen 2100 als we geen actie ondernemen om de klimaatopwarming tegen te gaan.

Een grote asteroïde botste op de aarde in Mexico. Die impact leidde tot een enorme hoeveelheid stof in de atmosfeer die jarenlang alle zonlicht tegenhield. Hele ecosystemen verspreid over de aarde stortten hierbij in, wat resulteerde in het uitsterven van de dinosaurussen. We noemen dit de K-T-grens.

Het supercontinent Pangea wordt uit elkaar gescheurd door divergerende platentektoniek. Het daarbij gepaarde vulkanisme heeft geleid tot een masale verhoging in de CO2-concentratie. Dat zorgde op zijn beurt voor een sterke opwarming van de aarde waarbij ongeveer 80 % van het leven op aarde uitstierf. Dit is de trias-jura-extinctie.

De krachtigste massa-extinctie ooit gebeurde toen de temperatuur van het oceaanwater tot 40 °C steeg en de lucht bij de evenaar tot 75 °C warm werd. Deze hoge temperaturen doodden 80 tot 95 % van alle leven in de zee en meer dan 50 % van het leven op land. Een uitzonderlijk hevige periode van vulkanisme in een groot gebied (nu gekend als de Siberische trappen) zou hieraan bijgedragen hebben. We kennen dit als de perm-trias-massa-extinctie.

Er ontstond een groot tekort aan O2 in het water. Een theorie is dat er heel veel voedingsstoffen in het water terecht kwamen waardoor algen ernom konden groeien en alle O2 in het water werd opgebruikt. Daardoor stierf tot 70 % van het leven in de oceanen. De daling in temperatuur die verder volgt zou het resultaat kunnen zijn van fotosynthese op het land. Dit werd mogelijk gemaakt dankzij de ozonlaag. We noemen dit de laat-devonische extinctie.

Grote aantallen aan gesteenten op het aardoppervlak reageren met CO2. Hierdoor was er zeer weinig van dit broeikasgas in de atmosfeer waardoor het klimaat heel koud werd. Eens de aarde bedekt is met ijs, kan CO2 weer opstapelen en het ijs doen smelten. De gesteenten komen terug bloot te liggen en de cyclus begint opnieuw. Door deze hevige temperatuurschommeling stierf naar schatting 70 % van al het leven uit. Dat gebeurde aan het eind van het ordovicium.

Systeemdenken

Gebruik 1 van de massa-extincties uit de vorige pagina’s en stel de terugkoppelingscycli visueel voor via de cirkel van het systeemdenken. Welke oorzaken waren er, welke interacties en wat waren hiervan de gevolgen? Situeer tenslotte dat gevolg in de temperatuurgrafiek op pagina 14. Herken je een patroon?

1.2.6 Verklaring voor de glacialen

Pas recent in de geschiedenis van de aarde is het klimaat terecht gekomen in een cyclus van glacialen en interglacialen. Deze relatief voorspelbare periodes, waarin het klimaat verandert, speelden een grote rol in de transformatie van het aardoppervlak. Die transformatie zal verder worden toegelicht in het volgend hoofdstuk.

Het voorspelbare karakter van de klimaatcyclus daagde wetenschappers uit om op zoek te gaan naar de oorzaak ervan. Uiteindelijk werd het astronomisch model van de Servische geofysicus Milankovitch algemeen aanvaard als verklaring. Milankovitch berekende dat de afwisseling tussen glacialen en interglacialen overeenstemde met het samenkomen van drie parameters:

• De excentriciteit van de baan van de aarde rond de zon. Deze baan is geen perfecte cirkel, maar is eerder elliptisch. De baan verandert van een meer uitgesproken ellipsvorm naar een meer cirkelvormige vorm met een periodiciteit van ongeveer 100 000 jaar.

• De obliquiteit van de aardas is de hellingshoek die de aarde heeft ten opzichte van het ecliptica. De aardas staat nu 23,5° schuin, maar dat kan variëren van 22° tot 24,5°. Dit gebeurt met een periodiciteit van 41 000 jaar.

• De precessie is de verandering in de richting van de aardas. Het noordelijk halfrond is nu in onze zomermaanden gekanteld naar de zon. Door de verandering van de richting van de aardas zullen de seizoenen opschuiven en krijgen we in december het seizoen dat overeenstemt met de huidige zomer. Met een periodiciteit van 26 000 jaar zal de precessie een omgekeerde kegelvormige beweging maken. Je kan dit vergelijken met een wiebelende ronddraaiende tol.

Net zoals drie muzieknoten samen een akkoord vormen, is het de combinatie van deze 3 parameters die samen het klimaat bepalen.

jaar geleden

obliquiteit

excentriciteit naar Polaris (poolster) naar Vega

precessie

jaar

hoeveelheid zonne-energie die het aardoppervlak bereikt

gemiddelde temperatuur op aarde

WIST-JE-DAT

De Servische geofysicus Milutin Milankovich werd bekend door zijn theorie over het ontstaan van klimaatveranderingen doorheen de geologische geschiedenis. Hij publiceerde die in 1920. In 1976 kon zijn theorie ondersteund worden vanuit onderzoek binnen de domeinen van de stratigrafie en het paleomagnetisme. De stratigrafie houdt zich binnen de aardwetenschappen bezig met het bestuderen van de volgorde van opeenvolgende gesteentelagen (zie p. 10), zodat ze kunnen gedateerd worden. Het principe is simpel: wat onderaan ligt is ouder dan wat bovenaan ligt. Soms kunnen gesteentelagen wel over miljoenen jaren heen kantelen, of differentieel eroderen. Dan wordt het “lezen” van de stratigrafie wat complexer.

Paleomagnetisme bestudeert de gerichtheid van het magnetisch veld in gesteente. Als gesteente gevormd wordt, nemen mineralen de richting aan van het aardmagnetisch veld op dat moment. Continenten en dus gesteentelagen bewegen doorheen planeet aarde als gevolg van de platentektoniek. Door te bestuderen hoe de mineralen georiënteerd zijn, heb je informatie over waar (en dus ook wanneer) het gesteente gevormd werd.

1.3 Een zesde grote massa-extinctie?

Wetenschappelijke waarnemingen in de afgelopen eeuw brachten goed in kaart welke impact het leven op het klimaat heeft gehad. Maar ook omgekeerd had het klimaat een enorme impact op het leven op aarde. Op de geologische tijdschaal konden we zo enkele periodes aanduiden waarbij de biodiversiteit wereldwijd aan een hoog tempo afnam, een massa-extinctie. Bij nader onderzoek bleek dat vier van de vijf massa-extincties veroorzaakt werden door een verandering in de concentratie in broeikasgassen.

De snelheid waarbij het klimaat vervolgens verandert is cruciaal. Als het leven op aarde niet voldoende tijd krijgt om zich aan te passen en te evolueren, sterven heel wat dier- en plantensoorten uit. Het biodiversiteitsverlies dat zo ontstaat treft vooral de organismen aan de top van de voedselketen, zij zijn het kwetsbaarst.

Als we deze lessen uit het verleden toepassen op onze huidige situatie, gaan er heel wat alarmbellen af. We stevenen immers af op een zesde massa-extinctie als onze wereldwijde uitstoot aan broeikasgassen niet aangepakt wordt!

Het wereldwijde biodiversiteitsverlies is al begonnen. Als we de aantallen van dieren in het wild bestuderen, merken we een significante daling op.

stabiliteit

Het huidige biodiversiteitsverlies wordt naast de klimaatopwarming ook nog eens versterkt door menselijke activiteiten zoals:

• overbevissing en overbejaging

• vervuiling

• ontbossing, verstedelijking, monocultuur

• verspreiden van invasieve uitheemse soorten

De mens besefte pas recent dat de biodiversiteit in de biosfeer een belangrijke factor is om het systeem aarde stabiel en leefbaar te houden. Een gezonde en rijke biosfeer omvat al onze voedselvoorziening, creeërt de zuurstof in de atmosfeer en houdt een groot deel van broeikasgassen gevangen. De biosfeer is er al miljarden jaren en heeft al bewezen om tegen een stootje te kunnen, maar als er te veel biodiversiteitsverlies optreedt, verzwakt ze zo snel dat we niet meer kunnen ingrijpen. We kunnen dus eigenlijk spreken van een kantelpunt dat zal bepalen of ook wij al dan niet zullen uitsterven.

glaciale-interglaciale limietcyclus

tijd

holoceen antropoceen

beheer van het systeem aarde uitstoot door de mens degradatie van de biosfeer

planetaire drempelwaarde

‘gestabiliseerde’ aarde

intrinsieke feedback broeikasaarde

temperatuur

koud warm

Het kantelpunt scenario wordt duidelijk in bovenstaande figuur. Daar zie je de aarde die zoals een knikker naar links of rechts kan balanceren, naar een kouder klimaat of een warmer klimaat. De input die nodig is voor die beweging is telkens niet zo groot, de Milankovitch parameters zorgden in het verleden voor elke overgang. Sinds de mens een dominante factor geworden is in het systeem aarde, worden deze parameters overweldigd. Voor de nabije toekomst zijn er dan twee mogelijke scenario’s:

• Niet ingrijpen zal resulteren in het overschrijden van kantelpunten die leiden tot een broeikasaarde. Een planeet met veel te hoge temperaturen, waarbij een zesde massaextinctie optreedt.

• Tijdig en voldoende doortastend optreden leidt tot een herstel naar het voorspelbare klimaat op aarde, waarbij glacialen en interglacialen zich afwisselen aan een snelheid waarbij het leven op aarde tijd krijgt om mee te evolueren.

We kiezen voor het tweede scenario … en jij?

2 Geomorfologie

Het leven op aarde is niet het enige dat in de loop van de miljoenen, en zelfs miljarden, jaren vorm heeft gekregen. Onze omgeving, zoals de bodem en het reliëf, werd ook geboetseerd door het klimaat. In dit hoofdstuk leer je meer over de geomorfologie, de tak van de geografie die bestudeert hoe landschappen gevormd worden.

In module 2 van het vijfde jaar leerde je al over de endogene processen, zoals vulkanisme en platentektoniek, die een belangrijke rol spelen in de vorming van een landschap. Nu onderzoeken we de exogene processen. Dat zijn de processen die het landschap van buitenaf vervormen. In dit hoofdstuk bouw je (voor)kennis op van de aparte processen die we later zullen waarnemen in concrete landschappen en waarmee je het ontstaan van een landschap kan verklaren.

2.1 Verwering

Als delen van de geosfeer ter plekke aangetast worden, noemen we dat verwering.

2.1.1 Fysische verwering

De samenstelling van het gesteente verandert niet. Men spreekt ook van mechanische verwering, het gesteente breekt in kleinere stukken. Hieronder staan de vier voornaamste oorzaken van fysische verwering.

VORSTVERWERING

Als water in spleten of holtes van een gesteente bevriest en uitzet, kan het gesteente splijten. Daarna kan het water steeds dieper doorsijpelen en opnieuw bevriezen.

ZOUTDRUKVERWERING

Als zout water in spleten of holtes van een gesteente terechtkomt en daar verdampt, blijven de zoutkristallen achter. Die kunnen een grote druk uitoefenen op het omringende gesteente en het dan doen barsten.

DRUKVERWERING

Als gesteente voor een lange tijd bedekt wordt door ander, zwaar materiaal, ondervindt het een grote druk. Op het moment dat de grote druk wegvalt, kunnen er laagjes van het gesteente afschilferen. We noemen dat exfoliatie of sheeting

THERMISCHE STRESS

Als het gesteente bloot- gesteld wordt aan grote temperatuurverschillen zal het uitzettenregelmatig en inkrimpen. Dat veroorzaakt spanning in het gesteente, waardoor dat barst.

WIST-JE-DAT

De waterstofbrug

Als water vloeibaar is, hebben de moleculen voldoende thermische energie om los van elkaar te bewegen. Wanneer water afkoelt tot bij 0 °C, is er onvoldoende energie en ontstaan waterstofbruggen tussen de watermoleculen. Zuurstofatomen zijn altijd sterk elektronegatief, ze trekken dus makkelijk elektronen van andere moleculen naar zich toe. Een elektron verbonden aan een van de waterstofatomen bindt dan met een zuurstofatoom van een ander molecuul. Dat noemen we de waterstofbrug, op de figuur te herkennen aan de streepjeslijn. Als water bevriest, neemt het volume ervan toe door deze waterstofbrug. Gesteenten in een natte omgeving met wisselende temperaturen hebben vaker last van vorstverwering.

2.1.2 Chemische verwering

Mineralen in een gesteente breken af door chemische reacties en er ontstaan nieuwe stoffen. Er zijn tientallen voorbeelden hiervan. We lichten de twee belangrijkste uit.

OPLOSSEN

Regenwater kan reageren met CO2 aanwezig in de atmosfeer en de bodem. Het resultaat is zuur water, ook gekend als koolzuur:

CO2 + H2O → H2CO3

Als dat zuur water in contact komt met kalksteen, ontstaan karstverschijnselen

H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2

Het reactieproduct is calciumbicarbonaat, dat heel gemakkelijk oplost in water en afgevoerd kan worden. Het gesteente wordt zwakker, valt uit elkaar en verdwijnt uiteindelijk. Dat kan boven- en/of ondergronds gebeuren.

OXIDEREN

Als de aanwezige metalen in het gesteente in contact komen met zuurstof en water kan het gesteente oxideren (roesten). De chemische reactie die leidt tot roestvorming ziet er als volgt uit:

4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3

Het gesteente kleurt roodbruin, is broos en poreus en brokkelt dan ook veel makkelijker af.

verroest ijzererts in Zuid-Afrika

grot in Ancona

lapiaz in de Adriatische zee

2.1.3 Biologische verwering

Levende wezens zorgen voor de verwering. Er zijn twee vormen van biologische verwering.

PLANTENWORTELS

Plantenwortels kunnen gesteenten uit elkaar drukken. De worteluiteinden groeien in alle mogelijke kleine oneffenheden van het gesteente waardoor het verweert.

LITHOBIONTEN

Er zijn bacteriën, schimmels of korstmossen die leven op gesteenten waardoor het oppervlak ervan verweert. Lithobionten zijn levende wezens met een heel trage stofwisseling. De verwering gebeurt dan ook op een geologische tijdschaal.

tempels van Angkor Wat in Cambodja

Verrucaria (Bernd Haynold)

Het klimaat en de ligging van een locatie speelt een grote rol in het soort verwering dat er vaak kan voorkomen. Verbind elk klimatogram met de passende verweringsvorm. Meerdere combinaties zijn ook mogelijk.

Milagro (Ecuador) - 84202

Klimatologische gemiddelden 1961 - 1990

Lat: 2° 7’ S • Long: 79 ° 36' W • Hoogte: 13 m Nee r slag (N) in mm

Lima (Peru) - 84628

Lat : 12° 0' S • Long: 77 ° 7' W • Hoogte: 13 m

Nee r slag (N) in mm

VORSTVERWERING

THERMISCHE STRESS

ZOUTDRUKVERWERING

CHEMISCHE VERWERING

Nuuk (Godthab) (Groenland) - 4250

Lat : 64° 10' N • Long: 51 ° 45' W • Hoogte:

m Nee r slag (N) in mm

BIOLOGISCHE VERWERING

2.2 Erosie, transport en sedimentatie

Erosie wordt soms verward met verwering. Dit is niet zo verwonderlijk, beide termen beschrijven dan ook hoe de geosfeer kan aangetast worden. In tegenstelling tot verwering, waar de aantasting lokaal is, zullen losgemaakte deeltjes in het geval van erosie zich wel verplaatsen om uiteindelijk ergens anders terecht te komen. Erosie wordt vooral bewerkstelligd door de beweging van gletsjers, water in rivieren en de werking van de wind.

2.2.1 Glaciale processen

Ontstaan van een gletsjer

In gebergten valt neerslag vaak in de vorm van sneeuw. De sneeuw kan zich in komvormige nissen, omringd door steile wanden, verzamelen. De bovenste laag sneeuw ontdooit en bevriest afwisselend, waardoor de sneeuw firn wordt: een grofkorrelige massa tussen sneeuw en ijs in. Als daar elke winter een dik pak sneeuw bijkomt, zal de firn door de hoge druk verdichten tot gletsjerijs. Een firnbekken 1 hoog in de bergen vormt dus de voedingsbodem voor een gletsjer. Aan de onderkant van de nis schuift die ijsmassa langzaam naar beneden door de zelf gecreëerde druk. Het tempo varieert van enkele meters tot 200 m per jaar.

Erosie

Het proces waarbij delen van het aardoppervlak afslijten, verplaatst worden of verdwijnen, noemen we erosie. Erosie gaat makkelijker als het gesteente verweerd is. Een gletsjer oefent, door zijn enorme massa en slijpende werking, aan de onderkant 2 en zijkant grote invloed uit op het land. Kleine rotsblokken, brokstukken en gruis sleept hij mee. Gesteente dat niet geërodeerd is, vertoont daarbij overduidelijke sporen van de gletsjerpassage.

Transport Materiaal dat geërodeerd is, verplaatst zich mee met de gletsjer. Het kan gaan om gesteente dat door de gletsjer is losgewrikt (aan de onderkant bijvoorbeeld), maar het kan ook gaan om brokstukken die vanop hoger gelegen hellingen door de zwaartekracht naar beneden kwamen op de gletsjer.

U-dal

Het eindresultaat na duizenden jaren van gletsjererosie is een U-vormig dal 3

Soms worden U-dalen dicht bij de kust gedeeltelijk opgevuld met zeewater, als het zeespiegelniveau stijgt. We kennen ze als fjorden

Sedimentatie

Materiaal dat geërodeerd en getransporteerd is, kan op verschillende plaatsen afgezet worden. Deze ophoping van puin noemen we een morene. Aan de zijkant van de gletsjer vind je zijmorenes 4 , aan de gletsjertong helemaal beneden een eindmorene 5 . Als twee gletsjers samenkomen, kunnen de twee zijmorenen ook een middenmorene 6 vormen. Vandaag de dag kun je morenes tegenkomen in landschappen waar al lang geen gletsjers meer zijn. Ze getuigen op geologische tijdschaal van het verleden van dat landschap. (Zie eerder hoofdstuk 1.2.4 IJstijden en glacialen. Zie verder hoofdstuk 4 Landschapsgenese.)

2.2.2 Processen met stromend water

Een rivier is een natuurlijke waterloop dat al het overtollig water uit een gebied afvoert naar een zee of oceaan. Het gebied dat zo wordt gedraineerd heet een stroombekken of een rivierbekken. Een rivier start vanaf de bron, gesitueerd in een hoger gelegen reliëf. Het water dat zich zo verzamelt stroomt stroomafwaarts naar lagergelegen gebieden. Langs het verloop van een rivier kunnen tal van kleinere waterlopen samenkomen en wordt de rivier groter. De rivier eindigt uiteindelijk in de monding. Bij de meeste rivieren is de monding meteen ook de erosiebasis: het is het laagste punt tot waar de rivier in het landschap kan insnijden. Door bewegingen van de aardkorst of veranderingen van het zeeniveau kan de erosiebasis veranderen. Hierdoor verandert het verval van de rivier opnieuw en gaat ze op zoek naar een nieuw evenwicht.

Het verloop van een rivier kan je grafisch weergeven aan de hand van een lengteprofiel Dit is een doorsnede doorheen het verloop van de rivier, van de bron tot de monding. Daarop is goed te zien hoe ver de rivier stroomt, hoe hoog ze begint en waar het water snel of traag stroomt. Belangrijke termen in het beschrijven van een rivier zijn het verval, het verhang en het debiet.

• Het verval van de rivier is het hoogteverschil tussen de bron en de monding.

• Het verhang is het hoogteverschil over de afstand van een deel van de rivier.

• Het debiet is de hoeveelheid water die door de rivier stroomt in een bepaalde tijd.

bron

lengteprofiel

afstand y

verhang = x y

hoogte x verval afstand tot de bron (km) erosiebasis

Het water in een rivier beweegt en heeft daarom ook energie. Deze energie komt voor als een combinatie van kinetische energie en potentiële energie.

• Potentiële energie wordt omgezet naar kinetische energie naarmate het water naar de monding stroomt. Met andere woorden, hoe groter het verhang of het verval, hoe sneller het water kan stromen en hoe meer energie de rivier zal hebben.

• Wanneer meer waterlopen samenvoegen met de rivier, stijgt de hoeveelheid water en dus ook de massa. Met andere woorden, als het debiet stijgt, dan zal op zijn beurt ook de kinetische energie toenemen.

Werking van rivieren

bij voldoende energie

EROSIE

Losmaken van puin f(soort gesteente)

Verticaal (valleien verdiepen)

Horizontaal (valleien verbreden)

TRANSPORT

Vervoeren van puin f(massa gesteente)

f(debiet): Ekin =

f(verval): Epot = mgh mv2 2

Afkomstig van gravitationele erosie

Afkomstig van riviererosie

bij onvoldoende energie

SEDIMENTATIE

Afzetten van puin f(korrelgrootte gesteente)

In zee

Sedimenten op zeebodem Deltavorming

Op land

Alluviale vlakte Puinwaaier

Binnenbocht Oeverwal

De hoeveelheid energie van een rivier zal bepalen wat er gebeurt met de nabije omgeving waar ze door stroomt.

• Zo kan er bij veel energie materiaal worden weggenomen in het proces dat we erosie noemen.

• Wanneer materiaal in de rivier terechtkomt en meegevoerd wordt, spreken we van transport

• In een rivier met onvoldoende energie zal er materiaal bezinken op de bodem, dit proces noemen we sedimentatie

De processen van erosie, transport of sedimentatie zijn afhankelijk van de snelheid van het water en het type ondergrond waar de rivier door stroomt. De relatie tussen beide factoren kan je bestuderen in dit diagram.

Verklaar het gedrag van de kleideeltjes.

Stroomsnelheid (cm/s)

Wanneer de snelheid van het water verandert, door bijvoorbeeld een verandering in het verval, kan er dus meer erosie of sedimentatie optreden. Ofwel zal de rivier zich dieper insnijden in het landschap, ofwel zal er een opvulling plaatsvinden. Beide zijn vormen van verticale rivierwerking, waarbij er kloofdalen of V-dalen worden gevormd of opgevuld.

De mens maakt soms gebruik van deze verticale rivierwerking. Denk maar een stuwdammen, maar ook aan kogelmolens. In de Almbachklamm in Duitsland legt men stukken marmer in een mal met een maalsteen, die ronddraait dankzij waterkracht. Na een week is het stuk gepolijst tot een glad marmerbolletje.

Antelope canyon, Arizona (VS)

Samariakloof, Kreta (Griekenland)

Huang He, China

Jinsha, een bijrivier van de Jangtsekiang, China

V-dal: profiel en kaart

monding (m)

boven

hoogte

Het verval van een rivier en dus ook de snelheid, kan door verschillende oorzaken veranderen.

Bestudeer onderstaande situaties en markeer de juiste woorden:

• Tijdens een glaciaal zal de zeespiegel dalen / stijgen en het verval zal dus kleiner / groter worden. Hierdoor zal de snelheid van de rivier toenemen / afnemen. Bijgevolg zal de rivier meer sedimenteren / eroderen en dus een V-dal creëren dat dieper / opgevuld wordt.

• Tijdens een interglaciaal zal de zeespiegel dalen / stijgen en het verval zal dus kleiner / groter worden. Hierdoor zal de snelheid van de rivier toenemen / afnemen. Bijgevolg zal de rivier meer sedimenteren / eroderen en dus een V-dal creëren dat dieper / opgevuld wordt.

• Tijdens een periode van gebergtevorming zal de bron van de rivier hoger / lager liggen en als de zeespiegel gelijk blijft zal het verval zal dus kleiner / groter worden. Hierdoor zal de snelheid van de rivier toenemen / afnemen. Bijgevolg zal de rivier meer sedimenteren / eroderen en dus een V-dal creëren dat dieper / opgevuld wordt.

In onderstaande grafiek zie je het lengteprofiel van een rivier tijdens een interglaciaal. Een gebied is tot de erosiebasis verlaagd als de rivier die er in stroomt het evenwichtsprofiel bereikt heeft. Tijdens een glaciaal zal de erosiebasis zich verplaatsen, waardoor het evenwichtsprofiel van de rivier zal veranderen, waardoor ook het lengteprofiel zich daaraan zal aanpassen.

Teken op onderstaande grafiek hoe het lengteprofiel er uit kan zien na een lange glaciale periode. Zal er daarvoor erosie of sedimentatie nodig zijn?

lengteprofiel interglaciaal

evenwichtsprofiel interglaciaal

evenwichtsprofiel glaciaal

zeespiegel interglaciaal

zeespiegel glaciaal

afstand tot de bron (km)

Wanneer een rivier gedurende een relatief stabiele periode stroomt en zijn evenwichtsprofiel (bijna) heeft bereikt, kan een rivier aan laterale rivierwerking beginnen doen. Hierbij zal de hoeveelheid erosie en sedimentatie in evenwicht zijn. De rivier begint dan te vlechten of meanderen. Na verloop van tijd ontstaat op die manier een vlakbodemdal

Een vlechtende rivier heeft nog een vrij hoge stroomsnelheid maar is ondiep. Enkel de zwaarste materialen sedimenteren, alle kleinere en fijnere deeltjes worden verder getransporteerd. Dat zware materiaal blokkeert telkens de rivier, waardoor die gedwongen wordt om telkens nieuwe routes te nemen.

Als de rivier wat dieper is, kan ze op sommige plaatsen waar haar snelheid het snelst is langs de oever grond wegspoelen (eroderen) en meevoeren. Aan de andere oever is de snelheid dan wat lager waardoor daar materiaal kan afgezet worden (sedimenteren). Als gevolg van die verschillen in stroomsnelheid ontstaan binnen- en buitenbochten die alsmaar meer gaan meanderen. Uiteindelijk zal de rivier de compleet uitgeholde oever doorbreken. Het water stroomt niet meer door die meander. Het wordt een hoefijzervormig meer

Rakaia rivier, Nieuw-Zeeland

Juruá, een zijrivier van de Amazone in Brazilië

alluviale afzettingen

hoefijzervormig meer

binnenbocht sedimentatie

buitenbocht erosie

Naarmate de rivier zijn monding nadert, verkleinen de hoogteverschillen. Hoewel de rivier hier vaak een groot debiet heeft, stroomt het water traag. Er is relatief weinig erosie en veel sedimentatie. Als er nog erosie plaatsvindt, dan is dat enkel aan de stootoevers (buitenbochten). De rivier kan dus ook hier zijn loop vaak verleggen via meanders. Overal waar materiaal sedimenteert levert dat obstakels op. De rivier zal zich vertakken tot een delta vlak voor ze in de zee uitmondt. Enkel de kleinste en lichtste deeltjes stromen mee naar de zee, waar ze dan langzaam naar de bodem zinken als de stroomsnelheid wegvalt.

de Donau bij Slankamenac, Servië

delta van de rivieren Godley en Macaulay in het Tekapomeer, Nieuw-Zeeland

monding van de Amazone, Brazilië

2.2.3 Eolische processen

Waar zanddeeltjes enkele of tientallen centimeters opwaaien kunnen ze de onderkant van rotsen eroderen. Het sprongsgewijs opwaaien van zanddeeltjes noemt men saltatie. Het proces waarbij bewegende deeltjes botsen met een gesteente en zo voor erosie zorgen heet abrasie. Zo komen de typische rotsen in de woestijn aan hun uitzicht.

Vlak achter de paraboolduinen bevinden zich stuifkuilen Daar is geen vegetatie, waardoor het zand er wel weggeblazen wordt. Pas als pioniersplanten het zand kunnen vasthouden, zal dat minder verstuiven.

Duinen zijn heel dynamisch. De zanddeeltjes verplaatsen zich door te kruipen en te rollen. Deze beweging komt dagelijks voor. Duinen hebben zachte hellingen aan de windkant (loefzijde) en een steile helling waar de wind luwt (lijzijde). Als ze uitgroeien naar een halvemaanvorm noemen we ze paraboolduinen. Deze duinen kunnen zich met de wind mee voortbewegen.

In een zandstorm zijn de deeltjes zwevend aanwezig. Het is alsof ze opgelost zijn in de lucht. In feite gaat het hier niet over zandkorrels, maar over siltkorrels. Deze zijn kleiner en lichter waardoor ze via de wind hoger en verder in de lucht kunnen worden vervoerd. Dit proces heet suspensie

Yardangs zijn rotsen die traag eroderen. Ze zijn georiënteerd in dezelfde richting als de heersende windrichting, opnieuw een gevolg van winderosie.

2.2.4 Gravitationele processen

In al deze voorbeelden is de zwaartekracht de belangrijkste oorzaak van erosie. Vaak speelt water en wind echter ook een rol, hetzij bij de verwering, hetzij bij het eroderen.

Een landverschuiving kan diverse oorzaken hebben (verzadiging van de bodem met water, een aardbeving, aanhoudende droogte, ontbossing, verwering …) maar het heeft steeds hetzelfde gevolg: een grote hoeveelheid grond beweegt plots naar beneden langs een helling. Als de helling bijna verticaal is en de beweging daarom heel snel gebeurt, noemen we het een afstorting. Afstortingen komen vaak voor aan kliffen. Onderaan de helling vinden we puinkegels (sedimenten) terug.

Wanneer een boer de akker omploegt, tilt de ploeg bodemdeeltjes om. Door de zwaartekracht zullen de bodemdeeltjes lager op de helling terechtkomen dan ze oorspronkelijk lagen. Ploegerosie zorgt ervoor dat bodemdeeltjes uiteindelijk sedimenteren naar de onderkant van de helling. Een boer kan dit tegengaan door volgens de hoogtelijnen te ploegen, terrassen, planten of houtwallen aan te leggen of in de wintermaanden een groenbemester op het veld te laten groeien.

Wanneer de beweging van bodemdeeltjes langs een zwakke helling traag verloopt, noemen we dat creep of kruipen. Het is niet gemakkelijk te zien aan het aardoppervlak zelf dat die aan het kruipen is. De bomen die in dat gebied groeien, hebben dan een karakteristieke kronkel in de stam die wijst op een bodemkanteling hellingafwaarts.

De ploegerosie van bodemdeeltjes is een voorproefje van wat je in module 2 Habitat mens zal onderzoeken. Daarin analyseer je ecosysteemdiensten van bodems en welke zaken die bodems bedreigen, om te komen tot duurzaam bodembeheer.

2.2.5 Differentiële erosie

Gesteenten kunnen onderling verschillen op het vlak van weerstand tegen erosie. Als dat het geval is, ontstaan soms spectaculaire onregelmatigheden. Differentiële erosie is dus niet zozeer een extra vorm van erosie, maar eerder een aanduiding dat er in één gebied een variatie optreedt. Dit kan bijvoorbeeld in volgende gevallen:

• Verschillende gesteenten komen voor in een gebied met één overheersende vorm van erosie of verwering. De gesteenten hebben een variatie in hardheid. Daardoor is er een verschil in gevoeligheid voor de overheersende erosie of verwering. Gebieden die bestaan uit stevige, harde gesteenten blijven dan goed zichtbaar in het landschap, terwijl gebieden die bestaan uit zachtere gesteenten sneller verdwijnen.

• Verschillende gesteenten komen voor in een gebied waar doorheen de tijd verschillende vormen van erosie en verwering na elkaar zijn voorgekomen. Deze variatie in erosie en verwering ontstaat wanneer het klimaat verandert.

Hoe zijn de kammen en dalen in dit landschap georiënteerd?

Hoe hoog liggen de kammen meestal?

Hoe hoog liggen de dalen meestal?

2.3 Geomorfologie in eigen land

Verwering en erosie komen overal voor, ook in ons land. In de voorgaande lessen heb je heel wat kennis opgebouwd over deze processen. Nu is het tijd om deze kennis toe te passen.

Onderzoek enkele landschappen in België. Vertrek daarbij vanuit waarnemingen op de foto’s, GIS-viewers (zoals Google Earth), kaartmateriaal en/of andere bronnen. Wat valt op in reliëf, bodemsoort, waterlopen, weerelementen, seizoen en plantengroei? Identificeer daarna de mogelijke geomorfologische processen die hier een rol spelen. Verklaar tenslotte hoe de waargenomen kenmerken van het landschap geomorfologisch tot stand zijn gekomen.

rivieren

landgrenzen

Rivieren in België

Westhoek, De Panne

Fondry des chiens, Viroinval

Grote Nete, Geel

Ninglinspo, Aywaille

GEOMORFOLOGIE IN FONDRY DES CHIENS

verwering

• fysisch

• chemisch

– oxideren

– oplossen

• biologisch – plantenwortels

erosie, transport & sedimentatie

• glaciaal

• stromend water

• eolisch

• gravitationeel

• differentiële erosie

• menselijke invloed

samenvatting

Ijzer oxideert en vormt roest, te zien in delen van het gesteente die bruinrood gekleurd zijn.

Kalksteen lost op als gevolg van lichtjes zuur water. Er zijn rotsen met gladde, afgeronde details. De rotsen zijn kalkhoudend (grijs en wit van kleur).

Aanwezigheid van zeldzame plantensoorten die goed gedijen in kalkhoudende bodems, de wortels verweren het gesteente.

De ravijnachtige put is o.a. geërodeerd door stromend water, want calciumcarbonaat kan vlot afgevoerd worden als het in water oplost.

oxidatie van ijzer

Verzwakte kalkrotsen konden instorten.

De plek werd als groeve voor ijzer gebruikt sinds de Romeinse tijd.

neerslag

zuur water

ijzerontginning

erosie door stromend water

chemische verwering

oplossen kalksteen

ravijnachtige put met grillige rotsstructuren.

GEOMORFOLOGIE IN

verwering

• fysisch

• chemisch

• biologisch

erosie, transport & sedimentatie

• glaciaal

• stromend water

• eolisch

• gravitationeel

• differentiële erosie

• menselijke invloed

samenvatting

2.4 Geomorfologie wereldwijd

Sommige vormen van verwering en erosie kun je niet in België aantreffen. Daarom doen we diezelfde oefening ook even op wereldschaal. Soms leidt dit tot prachtige landschappen die een toeristische trekpleister creëren voor een land.

Kan jij achterhalen welke geomorfologische processen verantwoordelijk zijn voor de onderstaande landschappen?

Australië

Tafelberg

Amazonerivier

North Pennines

Witte woestijn

Zhangjiajie NP

WIST-JE-DAT

De wereldkaart op pagina 39 is een Mercatorprojectie. De Vlaamse cartograaf Gerardus Mercator werkte hiermee voor het eerst in 1569. Eerst projecteerde hij de globe op een cilinder, en dan rolde hij die cilinder open. De hoeken en richtingen blijven hierbij correct, te zien aan de loodrechte positie van de meridianen en parallellen. Omdat de grootste vervormingen aan de noord- en zuidpool optreden (waar de bol opengeknipt is tot een cilinder) zijn de voorgestelde oppervlakten grondig fout: Groenland lijkt heel groot, terwijl Afrika eigenlijk 17 keer zo groot is als Groenland. Ook afstanden worden vooral op hogere breedtegraden fout weergegeven. Kortste routes moet je hier als een gebogen lijn tekenen.

GEOMORFOLOGIE IN

verwering

• fysisch

• chemisch

• biologisch

erosie, transport & sedimentatie

• glaciaal

• stromend water

• eolisch

• gravitationeel

• differentiële erosie

• menselijke invloed

samenvatting

3 Gesteentencyclus

In module 2 van het vijfde jaar, ‘Het systeem aarde’ hebben we geleerd hoe platentektoniek kan leiden tot vulkanisme en de vorming van nieuwe geosfeer. In deze module zagen we verschillende vormen van verwering en erosie waarbij de geosfeer een evolutie ondergaat. Dankzij de opgebouwde kennis zijn we nu eindelijk in staat om alle verschillende gesteenten te verklaren door te bestuderen hoe ze ontstaan. We bouwen een model op met daarin alle types gesteente, bekijken hoe ze tot stand komen en hoe ze verder kunnen evolueren. We noemen dit model de gesteentencyclus

Door verwering en erosie worden stukjes van de geosfeer losgemaakt en getransporteerd. Uiteindelijk blijven de losse korrels liggen en vormen ze een sediment. De oorsprong en de korrelgrootte vormen vaak een kenmerk om verschillende soorten sediment te onderscheiden.

Diagenese omvat alle mogelijke veranderingen die een sediment ondergaat nadat het ergens afgezet is. Het sediment kan een gesteente, maar ook plantaardig organisch materiaal zijn. Deze processen vinden plaats net onder het aardoppervlak, bij relatief lage temperatuur en druk. We onderscheiden 2 vormen van diagenese. Deze kunnen wel gelijktijdig voorkomen en elkaar beïnvloeden.

• cementatie: opgeloste stoffen slaan neer uit hun oplossing en vullen de ruimte tussen de sedimentkorrels.

• compactie: het sediment krimpt onder de druk van bovenliggende jongere lagen. Hierbij wordt water uit de poriën geperst en gaan korrels zich herschikken. Door de diagenese ontstaan vaste sedimentaire gesteenten.

Uit vulkanisme kan een uitvloeiingsgesteente ontstaan. Het magma dat aan het aardoppervlak komt zal vrij snel stollen. Als het magma te snel stolt, kunnen de atomen zich moeilijk ordenen ten opzichte van elkaar. Dit leidt dan tot broze gesteenten opgebouwd uit kleine kristallen.

Magma dat dieper in de aardkorst stolt, ondervindt andere omstandigheden. De temperatuur en druk is anders dan aan het aardoppervlak. Het magma koelt trager af, waardoor de atomen de kans krijgen om grote kristallen te vormen. Op die manier ontstaan sterke, harde dieptegesteenten

Metamorfose omvat de chemische reacties en faseovergangen die in gesteente kunnen voorkomen waardoor zowel het uiterlijk als de eigenschappen ervan grondig veranderen. Meestal gebeurt dit onder hoge druk en/of als gevolg van hoge temperatuur. Hierdoor ontstaan metamorfe gesteenten. Door het smelten en opnieuw stollen van een bestaand gesteente kunnen er in een metamorf gesteente geen fossielen voorkomen.

marmer

leisteen

gneis

basalt

tefra

kalksteen

graniet

kwarts

4 Landschapsgenese

4.1 Jouw gereedschapskist

In dit laatste hoofdstuk leggen we alle puzzelstukken bij elkaar waardoor we in staat zullen zijn om een landschap in zijn totaliteit te begrijpen. Deze puzzelstukken omvatten alle kennis en inzichten omtrent platentektoniek, een uitgebreide waaier aan vormen van verwering en erosie, de invloeden van de bodem, de vegetatie en het klimaat en ten slotte de mens die de hulpbronnen van de aarde heeft ontdekt en benut.

Vaak hebben verschillende factoren een impact gehad op het landschap, waarbij er ofwel een opeenvolging van processen kan zijn voorgekomen, ofwel een combinatie van gelijktijdige processen. Om verbanden te ontdekken en het overzicht te kunnen bewaren, maken we best gebruik van enkele hulpmiddelen:

• de geologische tijdschaal

• (atlas)kaarten:

 orohydrografische kaart. Dit is een kaart waarop de hoogte van het landschap en de waterlopen zijn weergegeven.

 geologische kaart met stratigrafische kolom. Dit is een kaart waarop je kan zien waar een stuk bodem van een bepaalde leeftijd aan het oppervlak zichtbaar is. De leeftijd van elke laag kan dan afgelezen worden op een stratigrafische kolom, waar de opeenvolging van de gesteentelagen via een kleurcode duidelijk wordt.

 pedologische kaart. Dit is een bodemkundige kaart die aangeeft welk type bodem er aan het aardoppervlak ligt.

• GIS software of GIS viewers

Kleur de streek/streken in waarvan je de landschapsgenese onderzocht hebt.

Kuststreek Polders Zandig Vlaanderen Zandlemig Vlaanderen Kempen Groentestreek Hageland Maasland Henegouwse Leemstreek Brabantse Leemstreek Vochtig Haspengouw Droog Haspengouw Land van Herve Condroz Fagne-Famenne Ardennen Kalksteenzoom Lotharingen Dichtbebouwd en/of industriestreek Kerngebied of Vlaamse Ruit

Nu kunnen we heel wat landschappen in de wereld gaan verklaren. Laten we dit oefenen op een aantal goed bestudeerde landschappen in België. Om wat gerichter te werk te kunnen gaan, kan het een hulp zijn om gebruik te maken van de volgende checklist:

Welke endogene processen hebben een rol gespeeld? Denk aan: vulkanisme, aardbevingen, plooiingen, hotspots ... Vind je hier sporen van terug?

De endogene processen hebben een impact op het voorkomen van het type gesteente. Welke gesteenten zijn aanwezig in het landschap?

Hebben de endogene processen een impact gehad op de ligging van de zeespiegel ten opzichte van het continent?

Welk klimaat heerste er in het verleden? Wat is het verschil met het hedendaagse klimaat?

Heeft een verandering in het klimaat een impact gehad op de ligging van de zeespiegel ten opzichte van het continent?

Heeft het klimaat een impact gehad op de vegetatie?

Heeft het klimaat een impact gehad op de vorming van de bodem?

Kun je er een tijdsdimensie aan koppelen? Wat gebeurde eerst, wat pas later? Wat is vrij recent, wat is veel ouder?

De endogene processen, het klimaat en de bodem bepalen doorheen de tijd het voorkomen van exogene processen. Welke vormen van verwering hebben een rol gespeeld?

Welke vormen van erosie, transport en sedimentatie zijn bepalend geweest voor het landschap?

Was er een impact van de mens op het landschap?

4.2 De Vlaamse heuvels

De Vlaamse heuvels zijn prominent aanwezig in ons overwegend vlak landschap. Deze heuvels en hun rustige omgeving hebben een rijke geschiedenis en trekken jaarlijks heel wat fiets- en wandelliefhebbers aan.

Gebruik onderstaande bronnen en de hulpvragen om de steekkaart in te vullen. Zo ben je in staat om het landschap van de Vlaamse heuvels te beschrijven en verklaar je hoe dit landschap is ontstaan.

Onderzoek de hoogte van deze heuvels en hun onderlinge positie in het landschap: Kluisberg, Pottelberg, Muziekberg, Kemmelberg, Zwarte Berg, Catsberg, Casselberg.

Bekijk de volgende kaarten van België: geologie, reliëf, bodem, grondsoorten.

tertiair neogeen plioceen mioceen oligoceen paleogeen eoceen paleoceen mesozoïcum krijt jura trias

10 km

Aarschot

Motte

Winge

Dijle

Leuven

Getuigenheuvels van de Zanden van Diest Meest zuidelijke kustlijn ten tijde van het Laat-Mioceen

Demer Groots beek ZwarteBeek

Diest

Demer

Begijnebeek

getuigenheuvels Hageland

Glauconiet is een ijzerhoudend silicaat dat enkel in de zee gevormd wordt. Het zit vaak tussen zandkorrels in de zee en in zandbanken. Als het langdurig in contact komt met de lucht, zal het oxideren. Hierdoor ontstaat limoniet, een mineraal dat diagenese van zanddeeltjes bevordert (cementering) waardoor ijzerzandsteen gevormd kan worden.

Calais

Zeebrugge

Oostende Brugge

Nieuwpoort

Duinkerke

Gent

Kortrijk

Ronse 0

km zandbanken Noordzee

MIOCEEN

IJzerhoudend zand

ijzerhoudend zand

zeebodem

IJzerhoudend zand

Klei

Zand

Zandige klei

Kleiig zand

PLIOCEEN

Klei

Zand

Zandige klei

Kleiig zand

OVERGANG KWARTAIR

ijzerhoudend zand

ijzerhoudend zand

EOCEEN

Klei

Zand

Zandige klei

Kleiig zand

Tijdens het tertiair overspoelde de zogenaamde Diestiaanzee regelmatig het noorden van België. In een mariene omgeving werden afwisselend kleien zandlagen afgezet. 8 miljoen jaar geleden kwam daar een laag zand bij waarin veel glauconiet zat. Het onderzochte gebied bevond zich vrij dicht bij de kust en ondervond veel getijdenstromingen. Er ontstonden zandbanken. In de miljoenen jaren die daarop volgden is de bodem langzaam omhoog getild door de Alpiene orogenese. De Diestiaanzee trok zich terug. Wind en regen kregen vrij spel en konden zachtere lagen makkelijk eroderen.

PLEISTOCEEN

ijzerhoudend zand zandleem leem

Tijdens het quartair wisselden ijstijden en tussenijstijden elkaar af. Het Weichseliaan was de laatste ijstijd tijdens het pleistoceen. De ijskap van Scandinavië reikte tot in Duitsland en Denemarken, maar net niet tot België of Nederland. Het landschap bestond uit toendra, waar de wind vrij spel had. Zie atlaskaart Europa in de laatste ijstijd. En dan daaronder de kaart met de platentektoniek en de alpiene orogenese.

LANDSCHAPSGENESE VAN

Endogene processen:

• gesteentevorming

• vulkanisme

• diagenese

• metamorfose

• opheffing

• regressie/transgressie/stabiele periode

Klimaat:

• regressie/transgressie/stabiele periode

• vegetatie

• bodemvorming

Tijdskader:

Verwering:

• fysisch

• chemisch

• biologisch

Erosie, transport & sedimentatie

• glaciaal

• stromend water

• eolisch

• gravitationeel

• differentiële erosie

• menselijke invloed

Samenvatting:

Reizen is voeding voor de ziel

Men zegt soms, reizen is voeding voor de ziel. Wanneer je de wereld verkent, krijg je meer inzicht in onze planeet en verrijk je jouw kennis. Doorheen deze module kreeg je heel wat kennis en werktuigen aangereikt om dat inzicht te vergroten. Laten we ze nog een laatste keer toepassen op enkele iconische bezienswaardigheden. Bestudeer één of meerdere foto’s en ga na welke vormen van erosie en verwering het landschap verklaren. Ga vervolgens samen met je leerkracht of klasgenoten op zoek om te kijken of je hypothese klopt.

Grand Canyon (VS)

Arches National Park (VS)

Duin (Namibië)

Blue Cave (Kroatië)

Colofon

STUDIEWIJZER

Je kan wetenschappelijke denktechnieken (zoals het herkennen van patronen en oorzaak-gevolg relaties) toepassen op een breed aanbod aan informatiebronnen (zoals kaarten, GIS-viewers, foto’s en figuren) om geografische processen zoals klimaatverandering, geomorfologie en landschapsgenese te begrijpen, te beschrijven en te verklaren.

Je kan gebeurtenissen, plaatsen, patronen en processen i.v.m. geomorfologie en landschapsgenese op een passende kaart lokaliseren.

paginanummer

module 1

module 1

Je verklaart klimaatveranderingen in geologisch perspectief. p. 6-13

Je beschrijft de gevolgen van klimaatverandering voor het landschap. p. 9-11

Je beschrijft onderzoekstechnieken om informatie te krijgen over klimaatverandering in het geologische verleden. p. 10-12

Je verklaart massaextincties in geologisch perspectief.

p. 14-15

Je vergelijkt massaextincties uit het geologische verleden met het huidige biodiversiteitsverlies. p. 14-16, p. 18-19

Je vergelijkt de oorzaken van klimaatverandering uit het geologische verleden met de oorzaken van de huidige klimaatverandering. p. 16-19

Je beschrijft voorbeelden van verschillende soorten verwering. p. 20-23

Je verklaart de gevolgen van geomorfologische processen, zoals het voorkomen van meanders, een delta, morenes, duinen … p. 20-35

Je koppelt verschillende soorten verwering aan verschillende klimaatomstandigheden. p. 23

Je verklaart hoe geomorfologische processen met zwaartekracht, wind, stromend water en ijs werken en welke factoren daarin een rol spelen. p. 24-41

Je legt uit hoe differentiële erosie kan ontstaan. p. 35

Je beoordeelt een cartografische voorstelling in functie van de informatie die je eruit kunt afleiden. p. 40

Je beschrijft de gesteentecyclus als een interactie tussen sferen. (keuzedoel) p. 42-43

Je verklaart een landschap vanuit de landschapsgenese. Je doorloopt daarbij een onderzoekscyclus (vraagstelling, hypothese, waarnemingen/experimenten, besluit, reflectie). p. 44-49

Auteurs Dieter Vandamme, Tine Simoens, Marc Bellinkx, Solange Goossens en Kris Verbouw

Illustrator Martijn van der Voo

Eerste druk 2024

SO 2024/0390

Bestelnummer 65 900 0888 (module 1 van 90 808 0431)

ISBN 978 90 4864 942 6

KB D/2024/0147/214

NUR 126

Thema YPJT

Verantwoordelijke uitgever die Keure, Kleine Pathoekeweg 3, 8000 Brugge

RPR 0405 108 325 - © die Keure, Brugge

Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. No parts of this book may be reproduced in any form by print, photoprint, microfilm or any other means without written permission from the publisher. De uitgever heeft naar best vermogen getracht de publicatierechten volgens de wettelijke bepalingen te regelen. Zij die niettemin menen nog aanspraken te kunnen doen gelden, kunnen dat aan de uitgever kenbaar maken.

Die Keure wil het milieu beschermen. Daarom kiezen wij bewust voor papier dat het keurmerk van de Forest Stewardship Council® (FSC®) draagt. Dit product is gemaakt van materiaal afkomstig uit goed beheerde, FSC®-gecertificeerde bossen en andere gecontroleerde bronnen.