Actieve Aarde H 1, 3 en 4

Inleiding.
Ontstaan aarde ± 4,5 mld. jaar geleden
Scheiding zware – lichte metalen door zwaartekracht
Aardkorst = gestold magma
Ontstaan leven ± 3,5 mld. Jaar geleden
- koolzuurgas uit atmosfeer 
dampkring kreeg unieke samenstelling
- grote productie atmosfeer 

Hst. 1 DE ACTIEVE AARDE.

§ 1 Puzzelstukken en hersenkrakers

tot ± 1850 alleen vage gedachten over ontstaan aarde, catastrofe theorie (= ingrijpende veranderingen van aardoppervlak gebeuren plotseling en op rampzalige wijze)
door Hutton, Lyell en Darwin  inzicht; aarde is niet duizenden maar miljoenen jaren oud actualisme (the present is the key to the past)
1912 Alfred Wegener nieuwe aanwijzingen;
- vergletsjeringen gelijktijdig plaatsgevonden in Australië, z-Afrika, India en z-Amerika
- overeenkomsten van fossiele flora en fauna
- identieke gesteente formaties
- theorie van de continentale drift (= aaneengesloten continent; Pangea en oeroceaan; Pantalassa)
1960e.l. diepte gesteenten op continentale korst = 4 mld. Jaar oud
aardkorst onder oceanen = 180 mln. Jaar oud => vernieuwing
paleomagnetisme ( aardmechanisme uit verre verleden) : magnetiet naar pool gericht in vloeibaar lava, na stolling richting ligt vast => verklaring voor verschuiven van continenten, via satellietbeelden bewezen ’80
theorie voor verschuiving: oceaanbodem beweegt horizontaal, neemt continenten mee

§ 2 Moderne platentektoniek

aarde bestaat uit bolschillen (binnen  buiten steeds lichter)
- kern; nikkel + ijzer (binnenste = vast, buitenste = vloeibaar)
- mantel om kern (binnenste = vast, buitenste = taai vloerbaar; bij kortstondige krachten vast en bij langdurige krachten vloeibaar)
- aardkorst; verbinding van zuurstof met ijzer, calcium, magnesium, natrium en kalium.
Lithosfeer (steenschaal)= korst + zuurstofarme gesteenten van het vaste buitenste deel v/d mantel
- continentale korst ± 40 km.
- oeanische korst ± 6 km.  verschil in dikte door soortelijke massa van gesteenten waaruit ze bestaan; continent = graniet, oceaanbodem = basalt (=zwaarder)
isostasie = toestand van stabiel evenwicht
Asthenosfeer = buitenmantel die taaivloeibaar is
Beweging van asthenosfeer door warmte uit kern; convectiestromen ( heetste materiaal naar boven, botst tegen lithosfeer, stroomt horizontaalweg, koelt af, soortelijke massa neemt toe, zakt naar beneden, enz.)
Convectiestromen naar boven, aardkorst omhoog  midoceanische ruggen
Bewegingen van platen:
- divergerend (van elkaar af)
ondiepe aardbevingen en rustig vulkanisme
sheuren ontstaan en magma naar boven, spleet opgevuld met basalt, in midden een laagte = centrale slenk
- convergerend (naar elkaar toe)
- oceanische continentale
oceanische is zwaarder, zakt in mantel (subductiezone  te herkennen aan diepzeetrog), in diepte smelt oceaanbodem, magmabellen ontstaan, vormt aan oppervlakte een strook vulkanische eilanden. (gasrijk magma => heftig vulkanisme)
- continentale  continentale
kreukelzone van samengeperste gesteenten + vorming van gebergten => plooingsgebergten
bijverschijnsel = AARDBEVINGEN
- oceanische  oceanische
oudste (zwaarste) onder jongste => vulkanische eilanden boog
- langs elkaar heen schuiven
gaat met horten en stoten
§ 3 Vulkanisme

bij eruptie komt magma (gesmolten steen) naar buiten en /of gassen en as
herkomstgebied = haard => bij platentektonisch vulkanisme enige km’s diep, altijd in de korst
hoe groter haard  langduriger eruptie
hoe dieper haard  hoe groter de druk , hoe heftiger de uitbarsting
magma aan het aardoppervlak = lava => koelt af tot vulkanisch gesteente.
80 % van vulkanen ontstaat bij convergerende platen,15 % bij divergerende, niet bij platen = hot spot => vast in mantel, bewegen niet  rij vulkanen ontstaat
spleeteruptie = lava komt uit kilometerslange lange scheuren in de lithosfeer naar buiten stromen ( door onderliggend hot spots)
typen vulkanen:
- schildvulkanen (Kilimanjaro)
- sintelkegels en lavastromen ( Idaho)
- stratovulkaan ( Fujiyama)
- complexe vulkanen (Caldera)  hoge gasdruk, magma weggeblazen, magmakamer gedeeltelijk leeg, dak stort in

§ 4 Aardbevingen

aardkorst langs breuk  aardbeving
ewegingen in lithosfeer, opbouw van spanningen, ontstaan van seismische trillingen, voortbeweging door en over aarde
trillingen aan oppervlak naar boven = epicentrum
aardbevingen vooral aan randen van platen, ± 50 % bij convergerende => diep hypocentrum ( >100 km diep)
aarbevingen ook door bewegingen langs kleinere breukvlakken
Schaal van Richter ( 1935 ) hoeveelheid energie in logaritmische schaal
Schaal van Mercalli hoeveelheid schade
Bijverschijnsel bij aarbevingen => tsunami = vloedgolf, ontstaan door aardbevingen in oceanen, bij kust (=ondieper), energie samengedrukt, zeer snel opkomende vloed, golven van ruim 30 m

§ 5 Omgaan met rampen

aardschok / uitbarsting zelf veroorzaken niet de meeste slachtoffers, maar de bijeffecten:
- gebouwen storten in
- branden ontstaan door gebroken gasleidingen
- hongersnood
- epidemieën
- aardverschuivingen
- vulkanisch gesteente (as – brokstukken)
- gloedwolk van gas en as
- lavastromen  branden
verdere natuurrampen :
tornado’s, overstromingen, aardverschuivingen, lawines, extreme droogte e.d.
Natural Hazard Risk Management ( voorspellen van dergelijke rampen en beperken van aantal slachtoffers)
Voorspellen is bijna onmogelijk, Chinezen in 1975 gelukt
Aardbevingen voorspellen bijv door kaarten maken a.d.h.v. eerdere aardbevingen, programma van aanpak maken, én rampenplan.
Tsunami’s beter te voorspellen (Pacific Tsunami Warning Centre  coördinatie- en waarschuwingscentrum) materiële schade bijna niet te voorkomen. (nadeel van voorspelling kan achteruitgang economie zijn)
Vulkaanuitbarstingvoorspelling is succesvoller dan voorspelling aardbeving door kaarten en bep. Voortekenen
Bij vulkaanuitbarstingen minder slachtoffers dan bij andere natuurrampen.

Hst. 3 Klimaat in heden, verleden en toekomst
§10 Het heden: de dampkring
dampkring: +/- 100 km dik; 1e 10 km = 75% van de luchtmassa.
Draagt bij tot de belangrijkste processen op aarde
De temperatuur en de samenstelling bij het aardoppervlak zijn van essentieel belang voor het leven op aarde
Geringe massa atmosfeer => eigenschappen veranderen gemakkelijk; door natuurlijke óf door menselijke processen.

Gemiddelde temperatuur op aarde: 14º C, zonne-energie is de motor voor alle processen in de dampkring, de oceaanstromingen en het leven op aarde
Niet evenveel energie van de zon naar de aarde als van de aarde naar de zon, omdat een deel wordt opgeslagen als chemische energie in planten en dieren.

Verschillen in temperatuur op aarde door: breedteligging, seizoenswisseling, de gesteldheid van het aardoppervlak (albedo; witheid van het aardoppervlak –wit weerkaatst de zonnestralen -, en verdeling land - water) , warmtetransport, invloed van het reliëf en de hoogteligging.
Water warmt minder snel op doordat het licht diep doordringt, er een stroming en een hoge soortelijke warmte is en omdat er veel verdampingswarmte vrij komt.
§11 Het heden: zeestromen en windsystemen.
De temperatuur wordt over de aarde verdeeld door een koutransport naar de evenaar en een warmtransport naar de polen door water en lucht.

Waterstromen worden aangedreven door overheersende winden (driftstromen), ook de bolvorm en de rotatie van de aarde hebben invloed op het stromingspatroon. Stromen krijgen op NH (= noordelijk halfrond) een afwijking naar rechts en op het ZH naar links.
Koud water zakt naar beneden, warm gaat naar boven.

Lucht stroom van een plaats met een hoge luchtdruk ( teveel aan lucht) naar een plaats met een lager luchtdruk en heeft op het NH een afwijking naar rechts en op het ZH naar links. ( wet van Buijs Ballot)

Bij een gelijkmatige verdeling van land en water, zouden er bij de polen hogedrukgebieden ontstaan ( arctisch maximum) en bij de evenaar zou dan een lagedrukgebied (equatoriaal minimum = ITC –intertropische convergentiezone-) ontstaan.
De koude wind van de polen waait naar een lagedrukgebied; een subpolair minimum ( 60º NB / ZB), waar het weer opstijgt en terugstroomt naar een hogedrukgebied.
De warme wind van de evenaar waait naar een hogedrukgebied; een subtropisch maximum ( 35º NB / ZB), waar vandaan het weer terugstroomt naar een lagedrukgebied.
Deze eenvoudige luchtcirculaties worden Hadleycellen genoemd.
Bij een lage druk gebied: stijgende lucht en veel neerslag.
ITC ligt in Juli noordelijker dan in Januari, verschuiving is boven de continenten het sterkst. ( vooral boven Afrika en Z-Azië.)
In de zomer daar: - lagedrukgebieden, zuigen lucht aan vanaf zee (= aanlandige moessons + passaten)
- ITC 10º verder van de evenaar dan in de winter, (boven land door opstijgende warme lucht een lagedrukgebied) zone met westenwinden ligt dan ook verder van de evenaar => westkusten: droge zomer (mediterraan klimaat)
Ook de subpolaire minima veranderen o.i.v. de seizoenen. In de winter zijn ze het sterkste ontwikkeld: tegenstelling tussenkoude poollucht en zeewater het grootst => sterke westenwind in de gematigde luchtstreek

Klimaatsysteem van Köppen: A tropische vegetatie ( Het warmste klimaat, niet kouder dan +18º )
B woestijn vegetatie ( zo droog dat er nauwelijks iets wil groeien)
Zeer droog: BW en iets minder droog BS
C gebied met loofbomen ( Maritiem klimaat, niet kouder dan -3º )
D gebied met naaldbomen ( 10º in de warmste maand)
E gebied met toendra’s of eeuwig ijs. ( het koudste klimaat)
Zeer koud EF ( vorst) en iets minder koud ET (toendra)
Bij A, C en D kan er een f (droge periode fehlt), s (droge sommer), w (droge winter) achter worden gezet.
§12 Het verleden: Precambium tot Quartair.
Temperatuur vanaf 4 mld. jaar geleden minimaal 0º en maximaal 80º
Er zijn zeven ijstijden bekend: door bewegingen van de continenten kwamen zij bij de polen te liggen.

Over het klimaat in het Paleozoïcum en het Mesozoïcum is meer bekend door fossielen- en gesteenteonderzoek en een reconstructie van de plaattektonische bewegingen. Vanaf het Perm is de ligging van de continenten vrij nauwkeurig vast te stellen. Van voor die tijd is het moeilijker te reconstrueren omdat een deel van de oudere gesteenten door subductie is verdwenen:
Bij een lage zeespiegelstand: gesteenten verweren en worden blootgesteld aan erosie, afbraakmateriaal meegenomen door rivieren naar de oceaan, meer voedingsstoffen in de oceaan voor planten, plantengroei, minder CO2 door fotosynthese, vermindering van het broeikaseffect, afkoeling, ijskappen groeien en zeespiegel daalt verder.
430 mln jaar gelden: korte ijstijd -> evolutie van landplanten, albedo nam af, fotosynthese nam toe -> daling CO2 gehalte en minder broeikaseffect (+ verschuiving van de continenten) => daling temperatuur
In Nederland moerasbossen in een vochtig tropisch klimaat -> veenlagen. Zijn onder hoge druk en temperatuur ingekoold.
Via diepzeeboringen kunnen sedimenten die in het Perm op de oceaanbodems gevormd zijn naar boven worden gehaald. Temperatuur was ± 8° C-> door ligging Pangea (van pool tot pool) NW Europa kende een droog (sub)tropisch klimaat. Op hogere breedten vochtiger, moerassen-> steenkool.
Krijt warmste periode, continenten uit elkaar, toename CO2 , sterk broeikaseffect. Tot 45° NB subtropisch klimaat, tot de noordpool een gematigd klimaat.
Tussen Krijt en Tertiair abrupte klimaatverandering (misschien door meteorietinslag) -> groot deel flora en fauna verdween, dino’s stierven uit
Bewijs voor meteoriet inslag: gevonden iridium, gevonden inslagkrater, mineralen die normaal gesproken niet op aarde voorkomen gevonden, veel koolstof in sedimenten ( door branden) Door vele stof werd het zonlicht geblokkeerd, ijstijd.
In Tertiair is de temp gedaald tot temp van nu. Door verschuiving continenten; 50 mln jaar geleden India tegen Azië -> Himalaya o.a. verandering temp EN 30 mln jaar geleden Antartica naar Zuiden -> vorming ijskap ( toename albedo -> temp daling) EN 25 mln jaar geleden N-Amerika en Eurazië om Noordelijke IJszee -> opbouw ijskappen.
Verschil in temp te bepalen door te kijken naar isotopen: in ijs veel O16 –isotoop, in water veel O18 –isotoop over, is terug te vinden in kalkskeletten van zeedieren=> koudere periode
§13 Het verleden: Quartair
kenmerk Quartair: glacialen en interglacialen
ijskap ontstaat wanneer veel land bij de pool ligt. Temperatuurschommelingen door variaties in de baan van de aarde om de zon en in de stand van de aardas
stuwwallen zijn restanten uit een glaciale periode en ook lössdeeltjes zijn windafzettingen uit glaciale periodes.
Technieken voor het bepalen van het klimaat tijdens het Holoceen zijn de pollenanalyse ( Palynologie) en het onderzoek van jaarringen van bomen ( dendrochronologie)
Stuifmeelkorrels van bomen, struiken en planten worden goed bewaard door een wasachtig laagje. Door tellen van pollen kan men de vegetatie in een gebied vaststellen, en dus veranderingen van het klimaat. D.m.v. bestuderen van jaarringen kan men de hoeveelheid neerslag bepalen.
De afgelopen honderd jaar is het ± 0,5° C warmer geworden.
§14 De toekomst
ontwikkeling van het klimaat door broeikasgassen. Deze zijn van nature al aanwezig, en houden de warmte vast.
Door verbranding van fossiele brandstoffen komt veel CO2 vrij -> toename broeikasgassen.
Volgens voorspellingen zal de temp tussen de 0.7 en 2,5° C stijgen, vooral in polaire en subpolaire gebieden van het Noordelijk halfrond. Zeespiegel zal stijgen
Voor Nederland worden zachte natte winters en warme droge zomers voorspeld.
VOORSPELLINGEN ZIJN NIET ZEKER!!!
CO2 –gehaltes volgende temperatuur, verklaring: oceaan bevat 60% meer CO2 dan de dampkring. Bij stijging van temp wordt de oplosbaarheid van CO2 kleiner, wordt er meer afgestaan aan de dampkring. Mariene organismen in de zee gaan dit weer tegen door meer CO2 te verbruiken voor de opbouw van hun kalkskeletten. Wanneer deze afsterven, naar de bodem zakken, ligt er veel CO2 opgeslagen in de oceaansedimenten.
Men verwacht de komende 10.000 jaar een afname van de stralingsintensiteit van de zon in de wintermaanden op de gematigde en hogere breedten, daar is veel land, gletsjers zullen zich uitbreiden
Over 225 mln jaar weer een Pangea-achtig continent

Hst. 4 Het leven op aarde
§15 Fossielen
fossielen zijn tastbare bewijzen van vroeger leven. Veel resten van organismen blijven niet bewaard, doordat ze worden aangetast door zuren, of geheel worden weggewerkt door aaseters, schimmels en bacteriën.
De kans op fossilisering in het water is groter: minder zuurstof zodat oxidatie en afbraak door bacteriën en schimmels minder snel gaan, dode organismen worden ook sneller met sedimenten, zo zijn ze beter beschermd.
Men ontdekte pas in de achttiende eeuw dat in gesteentelagen in verschillende gebieden dezelfde opeenvolging van fossielen te vinden was. Deze kenmerkende fossielen noemt men gidsfossielen. Gidsfossielen moeten in een groot gebied in grote aantallen te vinden zijn en slechts in afzettingen van een relatief korte periode voorkomen.
Vijf gidsfossielen die je moet kennen ( zie ook het boekje)
1. Trilobieten, (driedeling in kop-, midden- en staartstuk) kwamen wijdverbreid voor in de zeeën van het Paleozoïcum.
2. Graptolieten, (ze vormen vastzittende kolonies van meestal niet meer dan enkele centimeters in de lengte of vertakt aan elkaar verbonden diertjes) grootste verspreiding in Siluur.
3. Brachiopoden, (schelphelften zijn a-symmetrisch) komen voor vanaf het Cambrium.
4. Ammonieten, ( spiraalvormig gewonden schelp) wijdverbreid in Mezozoïcum en uitgestorven aan het einde van het Krijt.
5. Belemnieten, ( harde resten van inktvisachtigen) gebruikt als gidsfossiel in Jura en Krijt.

Ouderdomsbepaling:
· Relatieve ouderdomsbepaling; men bepaalt de volgorde waarin bepaalde planten en dieren voorkwamen en gebruikt deze volgorde om van gesteenten die men ergens anders vind de plaats in deze volgorde vast te stellen.
· Absolute ouderdomsbepaling ( in jaren); door gebruik te maken van radioactieve mineralen die in een bepaald tempo uiteenvallen in andere stoffen.
Rel. ouderdomsbepaling m.b.v. fossielen in afzettingsgesteenten, en abs. Ouderdomsbepaling m.b.v. radioactieve mineralen uit stollingsgesteenten. Door deze twee te koppelen, gaat ouderdomsbepaling het beste op plaatsen waar stollings- en afzettingsgesteenten aan elkaar grenzen.
§16 De ark van Noach
Door de temperatuur en de samenstelling van andere planeten wordt het ontstaan van levensvormen zoals wij die kennen verhinderd.
Oudste aanwijzingen voor het bestaan van leven gevonden in gesteenten op Groenland, is ± 3,8 mld jaar oud.
Grote tijdseenheden van de aardgeschiedenis noemt men era’s.
Gevolgen van leven:
· evolutie; na vermenigvuldiging ontstaan bij groepen organismen veranderingen in de loop der tijd.
· koolstof heeft een sleutelpositie, doorgifte van erfelijke eigenschappen.
· Vertoon van beweging
· Organismen slaan energie op en neigen naar een hoge mate van ordening.

In Paleozoïcum voor het eerst op grote schaal voorkomen van dieren met een in- of uitwendig skelet dat goed kon fossileren. Vissen waren de eerste gewervelde dieren, landplanten veroveren de oercontinenten en in het Devoon leefden de eerste dieren op de grens van land en water. Uit het Carboon zijn de oudste fossielen van reptielen bekend, en een overvloedige plantengroei => steenkoolafzetting. Eindigde waarschijnlijk met meteorietinslag.
Mesozoïcum is de era van de reptielen, wieg voor de vogels en de zoogdieren. Eindigde waarschijnlijk met meteorietinslag.
Kaenozoïcum is de kortste era. ( begon 65 mln. jaar geleden) flora en fauna ontwikkelden zich tot de huidige levensvormen. Tegen het eind van het Kaenozoïcum verscheen de mens.
Door fotosynthese nam de hoeveelheid CO2 af en de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer toe. Deze zuurstof ormde de ozonlaag.
Darwin ontdekte op een wereldreis door de vondst van fossielen dat dieren in de loop der tijd veranderen. Soort is een groep organismen die genetisch zo dicht bij elkaar staan dat ze in staat zijn om vruchtbare nakomelingen voort te brengen. Door zorgvuldige selectie kunnen bepaalde erfelijke eigenschappen versterkt of juist verzwakt worden. NATUURLIJKE SELECTIE, survival of the fittest.