H2.1: Basis platentektoniek

• Aardrijkskunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Introductie

In de module Rusland leer je in H2 over de geologie van Rusland. Om geologie te begrijpen moet je basiskennis hebben over platentektoniek. Dit is deels behandeld in de onderbouw.

In deze lessonup leer je de belangrijkste basis, die je moet kennen om daarna de geologie van Rusland goed te kunnen begrijpen. 

Introductie plaattektoniek

Zo'n 100 jaar geleden deed Alfred Wegener aardrijkskundig onderzoek. Na bestudering van de wereldkaart vond hij het wel erg toevallig dat de kustlijn aan de oostkant van Zuid-Amerika precies tegen de kustlijn aan de westkant van Afrika past. Bovendien werden er in Zuid-Afrika dezelfde fossielen en aardlagen gevonden als in het zuiden van Zuid-Amerika. Wegener beweerde dat de platen ooit aan elkaar hadden vastgezeten en uit elkaar waren

gedreven. Veel wetenschappers konden zich

niet voorstellen dat er een kracht werkzaam

zou zijn die groot genoeg zou zijn om hele

continenten te verplaatsen. Het zou nog 

zeker 50 jaar duren voordat zijn theorie juist

bleek te zijn. Wegener zelf overleed in 1930

bij onderzoek in Groenland.

De "herontdekking"

Op de kaart hieronder zijn de (zware) aardbevingen en vulkanen weergegeven. Aardbevingen en vulkanen bleken alleen op bepaalde plekken voor te komen. De theorie van bewegende platen leek de juiste verklaring voor dit spreidingspatroon. Doordat er betere technieken ontstonden waarmee de ouderdom van gesteente kon worden bepaald, ontdekte men dat de oceanbodem relatief jong was precies tussen de continenten (tussen Noord-Amerika en Europa). Hier werd dus nieuwe oceanische korst aangemaakt. 

Dit betekende dat ergens anders 

een deel van de korst "verdween". 

Door deze nieuwe informatie 

werd de theorie van de platen-

tektoniek algemeen 

geaccepteerd.

Met spreidingspatroon wordt bedoeld dat een bepaald fenomeen (zoals een vulkaan) alleen op bepaalde plekken voorkomt. Dus; er is een patroon te ontdekken in de verspreiding van vulkanen. Zo liggen ze alleen op bepaalde plaatgrenzen.

De platentektoniek is dus een vrij "jonge" wetenschap. Hoewel er in deze relatief korte periode ontzettend veel nieuwe kennis is bijgekomen, is er dus ook nog veel onbekend.

Het aandrijvingsmechanise...

De theorie van Wegener van drijvende platen werd eerst verworpen, omdat men zich niet voor kon stellen dat er een kracht was die het bewegen van platen zou kunnen veroorzaken. Maar die kracht is er wel! Binnen in de aarde, wat we de kern noemen, is het net zo heet als aan de oppervlakte van de zon (zo'n 6000 graden!). 

Die warmte ontstaat vooral door radioactief verval 

van bepaalde elementen. Je kunt het binnenste van 

de aarde zien als een grote kerncentrale. Hier komt 

ontzettend veel warmte vrij. 

De mantel

De kern van de aarde (wat bestaat uit ijzer) geeft de warmte af aan de mantel. De mantel bestaat uit vloeibaar gesteente. Omdat het gesteente wordt opgewarmd zet het uit en neemt de dichtheid af. 

Hierdoor beweegt het vloeibaar gesteente

zich richting de buitenkant van de mantel.

Vlak onder de aardkorst koelt het magma af,

neemt de dichtheid weer toe en zakt het

dus weer naar beneden.

Er ontwikkelt zich dus een kringloop: vloeibaar gesteente, dat we magma noemen zolang het zich nog binnen in de aarde bevindt (als het naar buiten komt noemen we het lava), beweegt na verhitting richting de aardkorst, koelt daar af, zakt weer richting de kern, wordt daar weer opgewarmd en stijgt weer.

Met de dichtheid wordt het gewicht ten opzichte van een bepaald volume bedoeld. Dus, het gewicht van gesteente per kubieke meter (m3) neemt bij verhitting af, waardoor het lichter wordt ten opzichte van de omgeving. Hierdoor kan het vloeibaar gesteente gaan stijgen richting de aardkorst.

Op de afbeelding zie je met pijlen aangegeven hoe het vloeibaar gesteente "stroomt" binnen de mantel. Het warmt op, stijgt, stroomt opzij, koelt af en daalt uiteindelijk weer. Het gesteente stroomt ontzettend traag.

Dit is de warme kern. Door de warmte van de kern wordt de mantel opgewarmd.

1

Door de warmte zet het magma (vloeibaar gesteente) uit, waardoor het lichter wordt dan het omringende gesteente en gaat stijgen.

2

Eenmaal vlak onder de aardkorst moet het magma afbuigen. Vlak onder het aardoppervlak kan het magma afkoelen door de warmte af te geven aan de aardkorst.

3

De magma is nu afgekoeld en de dichtheid neemt dus weer toe, waardoor het zwaarder wordt dan omliggend gesteente en weer de mantel in zakt. 

4

Convectiestromen

Wanneer de verplaatsing van materiaal wordt veroorzaakt door temperatuurverschillen (en daardoor dichtheid en gewicht), spreken we van convectiestromen. 

De magmastromen in de mantel zijn een voorbeeld van convectiestromen. De magmastroom beweegt zich met een snelheid van enkele millimeters tot enkele centimeters per jaar.

Breuklijnen

Door de bewegingen in de mantel verandert ook de aardkorst, de harde buitenste laag van de aarde. De aardkorst is uit elkaar gevallen in diverse platen. Op de afbeelding zie je de grootste platen (je kunt deze kaart ook vinden op kaart 216 van GB54). Naast de grote platen zijn er ook heel veel kleine platen, die niet op de afbeelding te zien zijn. De grenzen tussen de platen noemen we breuklijnen. Hier vertoont de aardkorst 

namelijk een breuk. 

Bekijk de bron. Verklaar de bewegingsrichting
naar het noorden en noordoosten bij sommige
platen.

Breuklijnen (2)

Op de genoemde breuklijnen maken de platen verschillende bewegingen. Op sommige breuklijnen bewegen de platen uit elkaar. De beweging van elkaar vandaan noem je divergentie. Daar komt magma naar boven en ontstaan nieuwe platen. Op andere breuklijnen bewegen platen naar elkaar toe. De beweging naar elkaar toe noem je convergentie. Door de botsing kunnen bergen en vulkanen ontstaan. Op andere breuklijnen bewegen de platen langs elkaar. Dit zijn transforme breuken. 

De volgende dia's worden deze 3 bewegingen uitgebreid uitgelegd. Voordat we verder gaan moeten de 2 soorten aardkorst worden uitgelegd.

Bekijk de bron. Enkele platen bewegen
naar het westen. Geef hiervoor een verklaring.

Aardkorst

De aardkorst bestaat, globaal bekeken, uit 2 soorten korst. De eerste soort is graniet. Dit is ontstaan nadat magma heel langzaam kon afkoelen. De tweede soort is basalt. Basalt is veel sneller afgekoeld. Continenten bestaan voor een groot deel uit graniet, wat een stuk lichter is dan basalt. Dit noemen we dus de continentale korst. Basalt is een stuk zwaarder en vormt voornamelijk de oceanische korst. Het is erg belangrijk om te onthouden dat basalt (oceaan) zwaarder is dan graniet (continent).

Omdat graniet langzamer kon afkoelen konden er grote kristallen gevormd worden. Deze steen wordt vaak gebruikt als aanrecht in keukens, omdat het behalve mooi, ook erg sterk is.

Basalt is niet een erg mooi gesteente, maar wel erg hard en sterk. Het werd vooral vroeger gemaakt om dijken te verstevigen.

Divergentie

Op plekken waar in de mantel een stroom van vloeibaar gesteente aan het oppervlak komt, bewegen de platen uit elkaar. Dit noemen we divergentie. Het magma dat aan het oppervlak komt stolt en beweegt zich na verloop van tijd van deze plek af. Omdat er oceanische korst wordt aangemaakt (die diep komt te liggen), ontstaat hier een oceaan. De 

continenten bewegen dus uit elkaar.

Op de plek waar het magma omhoog

beweegt, drukt het beide platen 

omhoog. Vandaar dat de zeebodem

hier een stuk minder diep is. Deze 

gebieden noemen we dan ook 

Mid-Oceanische Ruggen (afgekort

tot MOR). Hier kunnen aardbevingen

ontstaan, maar die zullen over het 

algemeen niet erg zwaar zijn.

Het magma stroomt hier omhoog en drukt de platen omhoog.

Het magma duwt de twee korsten uit elkaar. Het magma stolt (hiermee wordt bedoeld dat het hard wordt) en vormt de nieuwe oceanische korst.

Op sommige plekken komt de Mid-Oceanische Rug boven het water uit. Een goed voorbeeld is IJsland. Eigenlijk is IJsland een Mid-Oceanische Rug die boven de zee uitkomt.

De platen bewegen met 3-10 centimeter per jaar uit elkaar. Dat is ongeveer net zo snel als dat je nagels groeien! Vandaar dat we de aarde niet heel erg zien veranderen. Pas als je beseft dat als dit proces miljoenen jaren door gaat, kun je je misschien voorstellen dat continenten verplaatsen en veranderen van vorm.

Vulkanen bij divergentie

Op divergente breuklijnen ontstaan ook vulkanen. Het magma komt omhoog en verspreid zich over de zeebodem. Het lava stroomt ver weg. Hierdoor zijn de vulkanen redelijk plat. De uitbarstingen zijn niet erg explosief. Dit betekent natuurlijk niet dat de

uitbarstingen niet

gevaarlijk zijn, want 

de lava is ontzettend

heet.

Als vloeibaar gesteente nog binnen in de aarde is noemen we het magma. Als het aan het oppervlak komt noemen we het lava.

Dit is een voorbeeld van zo'n vulkaan. Je ziet dat de vulkaan erg plat is. Dit is waarschijnlijk niet het beeld dat je zult hebben van een typische vulkaan. Toch noemen we ook dit een vulkaan. Eens in de zoveel tijd barst de vulkaan uit en komt er magma uit. Dit stroomt ver weg.

Convergentie

Omdat er op sommige plekken platen uit elkaar bewegen, moeten er elders platen naar elkaar bewegen. Dit noemen we convergentie. Bij convergente bewegingen ontstaan soms vulkanen, aardbevingen (en daardoor vloedgolven) en gebergtes. In de volgende dia's zullen we kijken waar en waardoor deze verwoestende fenomenen kunnen ontstaan. Het is (nogmaals) belangrijk om een onderscheid te maken tussen de zwaardere oceanische en lichtere continentale platen. Er zijn dus 3 soorten convergente bewegingen mogelijk:

- Continent tegen continent

- Oceaan tegen continent

- Oceaan tegen oceaan

Convergentie 1: Continent tegen continent

Daar waar een continentale korst botst tegen een andere continentale korst ontstaan gebergtes. De platen zijn even zwaar en (voor een groot deel) te licht om de mantel weer in te duiken. Hierdoor plooit de korst en ontstaat er een gebergte. Daarom noemen we dit een plooiingsgebergte. Voorbeelden van zulke gebieden zijn de Himalaya (waar India op Azië botst), de Alpen (waar Italië op Europa botst) en de Pyreneeën (waar Spanje tegen Frankrijk botst. Door de botsing ontstaan er hier zware aardbevingen. In het filmfragment op de volgende dia is een botsing tussen twee continenten te zien. 

De Alpen gezien vanuit de ruimte. Hier kun je goed zien dat de alpen zijn geplooid. In het zuidoosten zie je Italië goed liggen.

De platen botsen hier. 

Door de botsing plooit het gebergte.

Alpine plooiingsgebergte

De naam Alpine plooiingsgebergte verwijst naar alle plooiingsgebergtes die in dezelfde periode zijn ontstaan. De naamgever van deze periode, de Alpen, zijn zo'n 50 miljoen jaar geleden ontstaan. In die tijd zijn ook veel andere gebergtes ontstaan die dus ook behoren tot het Alpine plooiingsgebergte. Hieronder vallen bijvoorbeeld de Pyreneeën, Apennijnen, 

Karpaten, Dinarische Alpen, Kaukasus 

en de Himalaya. Op de kaart is aange-

geven dat er eigenlijk een hele gordel

is van gebergtes dat ongeveer in 

dezelfde periode is ontstaan.

Convergentie 2: Oceaan - Continent

Als een oceanische korst botst met een continentale korst heeft dat hele andere gevolgen. De oceanische korst is zwaarder dan de continentale korst. Bij een botsing zakt de zwaardere oceanische korst de mantel weer in. Dat de oceanische korst de mantel in duikt noemen we subductie. Door de botsing ontstaan er zware aardbevingen. Ook hier ontstaan gebergtes, vulkanen en een trog.

Een trog (zie in de afbeelding "trench") is de grens tussen de beide platen. Hier ontstaan de meest diepe gebieden van de oceaan. In een van de volgende dia's gaan we hier dieper op in.

Trog

De onderduikende plaat (oceanische plaat) neemt door wrijving een deel van de continentale plaat mee naar beneden. Hierdoor ontstaat een lokaal diep gebied in de oceaan. Dit noemen we een troch (trench in het Engels). Dit zijn de diepste plekken van de zeebodem!

De onderduikende plaat neemt, door wrijving, een deel van de bovenliggende plaat mee naar beneden. Hierdoor ontstaat de trog

Mariana trog

De Marianentrog is de diepste (bekende) plek van de oceaan. Hier is de oceaan ruim 11 kilometer diep. Daar is de oceaan dus dieper dan de mount Everest hoog is! Ter vergelijking: De gemiddelde oceaandiepte is ongeveer 4 kilometer. De Marianentrog ligt ten oosten van de Filipijnen. 

De Marianentrog is ontstaan door subductie van

de Pacifische plaat onder de Filipijnse plaat.

Vulkanen bij oceaan-continent

De vulkanen bij een convergente plaatgrens waarbij een oceanische en continentale plaatgrens botsen zijn zeer gevaarlijk. In onderstaande afbeelding wordt stap voor stap uitgelegd vulkanisme daar ontstaat.

In de trog wordt veel sediment afgezet.  Verder komen hier allemaal dode zeediertjes terecht.

1

De onderduikende (oceanische) plaat neemt sedimenten mee naar beneden, de mantel in.

2

De oceanische plaat en de sedimenten smelten in de mantel, omdat het hier een stuk heter is. 

3

Het gesmolten gesteente (dat van de onderduikende oceanische plaat afkomstig is) en de gesmolten sedimenten en zeediertjes stijgen, na gesmolten te zijn, op.

4

In zeediertjes en sedimenten zit vaak stoffen. Deze stoffen zorgen ervoor dat in de vulkaan gassen zich kunnen ophopen. Hierdoor neemt de druk erg toe, totdat de druk te hoog wordt en de vulkaan uitbarst. Bovendien is het magma "verontreinigd" door de sedimenten en dode zeediertjes. Hierdoor is het magma erg stroperig en stroomt het niet makkelijk weg. Doordat de druk vaak enorm hoog was en het magma erg stroperig, is de uitbarsting ook verwoestend. 

5

Conclusie: Doordat de onderduikende plaat allerlei andere "producten" (sedimenten en dode zeediertjes) meeneemt de mantel in, wordt het magma iets anders. Het wordt stroperig en er zitten veel gassen in. Hierdoor kan de druk oplopen en kunnen deze vulkanen enorm verwoestend zijn.

6!

Bekijk de bron.
Welke uitspraken
zijn juist?

1. Het alpine gebergte is een plooiingsgebergte bij een subductiezone
2. Het alpine gebergte is ontstaan bij een convergente plaatgrens
3. Het alpine gebergte heeft ronde vormen
4. De Noord-Anatolische breuklijn is een transforme breuk

Convergentie 3: oceaan - oceaan

Een botsing tussen 2 oceanische platen is ongeveer hetzelfde als een botsing tussen een oceanische en continentale plaat. 

Ook bij deze botsing duikt 1 plaat naar de mantel, neemt sedimenten en dode zeediertjes mee de mantel in, smelt en vormt vulkanen.

1

Een verschil met de oceaan-continentale botsing is dat de vulkaan hier niet op land ontstaat, maar op de zeebodem. Doordat de rij vulkanen zo groot wordt, kunnen hier hele rijen eilanden ontstaan met vulkanen.

2

Een groot verschil met de oceaan-continentale botsing is dat er een zee is tussen de vulkanen en het land. De grote van de zee hangt natuurlijk af van de afstand tussen het continent en de breukzone.

3

Wat bepaalt nou eigenlijk welke plaat onderduikt? Beide platen zijn toch even zwaar? Uit onderzoek blijkt dat er altijd 1 plaat de zwaarste is als 2 oceanische platen botsen. Dat heeft te maken met de leeftijd: De oudste platen zijn het meest afgekoeld sinds ze ontstaan zijn (bij de Mid-Oceanische Rug). Door de afkoeling worden ze compacter, waardoor de dichtheid is toegenomen. Daardoor zijn ze zwaarder.

4

Gebruik de atlas. Verklaar de noord-zuidrichting van de vulkanen in het westen van de VS.

Transforme breukzone

Nu divergente zones (uit elkaar bewegen van platen) en convergente zones zijn besproken, is het tijd voor een uitleg van transforme breukzones. Bij een transforme breukzone bewegen de platen langs elkaar. Er kan zich veel druk opbouwen en bij een plotselinge beweging van de platen kan een aardbeving ontstaan. Omdat hier geen magma bij het aardoppervlak kan komen is er geen sprake van vulkanisme. 

Bekijk de bron. Stel dat gedurende dertig jaar geen
beweging langs de Noord-Anatolische breuklijn
plaatsvindt. Hoever zal de aardkorst dan bij de breuk
bij een aardbeving minimaal verschuiven? Gemiddeld
schuiven de platen met een snelheid van 2 a 3
centimeter per jaar.

Veranderingen in het landschap

Na een aardbeving kan de ligging van de platen ten opzichte van elkaar zo zijn veranderd, dat dit duidelijk in het landschap te zien is. Zo kunnen wegen veranderen, of zie je in gebieden met veel akkerbouw dat de platen zijn bewogen. Deze veranderen kunnen soms klein zijn, zoals hier.

Veranderingen in het landschap

Soms zijn de veranderingen een stuk groter, zoals hier. De wegen zijn hier meters opgeschoven. 

Bekijk de bron. Wat hebben
alle aardbevingen wat betreft
hun ontstaan
gemeenschappelijk?

Bekijk de bron. Bij welke legenda-eenheden
kunnen we in de bron aardbevingen
verwachten? Licht je antwoord toe.

Type vulkanen

Het is je vast opgevallen dat er verschillende soorten vulkanen zijn. We onderscheiden 2 soorten vulkanen: Schildvulkanen en Stratovulkanen. Schildvulkanen zijn vooral breed en niet erg hoog. Ze vallen dan ook niet zo snel op. Stratovulkanen zijn veel hoger opgebouwd. Dit zij de vulkanen met een kenmerkende kegelvorm. De verschillen tussen de vulkanen laat zich verklaren door een ander type magma.

Schildvulkanen

Schildvulkanen worden "gevoed" door magma. Dit magma is niet gemengd met ander materiaal, waardoor het magma erg vloeibaar is. Bij een uitbarsting stroomt het magma dan ook ver weg, waardoor de vulkaan niet erg hoog wordt. Er is ook weinig opbouw van gassen in de vulkaan, waardoor de uitbarsting niet explosief is. Zo'n rustigere uitbarsting noemen we een effussieve uitbarsting. 

Dit betekent niet dat de uitbarsting niet gevaarlijk is! Het hete lava kan, omdat het erg makkelijk vloeit, snel stromen, wat zorgt voor gevaarlijke situaties. 

Stratovulkanen

Stratovulkanen zijn vulkanen met de welbekende kegelvorm. Door de verontreiniging van het magma met sediment en dode zeediertjes is het magma veel taaier (minder vloeibaar) dan het magma bij schildvulkanen. Bovendien zijn er ook veel gassen in het magma aanwezig. De uitbarsting noemen we hier explosief. Het magma stroomt, omdat het veel minder vloeibaar is, veel minder ver weg. De vulkaan bouwt zich dus sneller op, waardoor we een kenmerkende kegelvorm zien. 

Reis naar een vulkaan met Virtual Reality!

- Download de apps Google Cardboard en Youtube

- Vraag aan je docent een VR-bril

- Zoek op youtube naar "Expedition to th heart of an active volcano"

Of: "360° Kamchatka Volcano Eruption National Geographic"

- Klik op het cardboard-icoontje (zie afbeelding)

- Zet je telefoon in je VR-bril

Let op: Bij beide filmpjes is geluid aanwezig, dus doe oordopjes in!

Gebruik de bron. Bij de uitbarsting van de
Vesuvius ging het heel hard regenen en dat
leidde tot modderstromen. Verklaar het
ontstaan van de regen en de modderstromen.

Caldera

Als bij stratovulkanen de uitbarsting heftig is, wordt er veel materiaal uitgestoten. De zijkanten van de vulkaan worden daardoor onvoldoende gesteund en storten in. Dat wordt een caldera genoemd. Het ingestorte materiaal kan de vulkaan laten verstoppen, waardoor nieuwe druk zich op kan bouwen wat leidt tot een nieuwe vulkaanuitbarsting. Door nieuwe uitbarstingen (en dus de aanvulling van nieuw magma) kan de vulkaan langzaam weer hoger worden. In de rechterafbeelding zie je de Vesuvius (vulkaan in Italië) afgebeeld, inclusief

de hoogte die de vulkaan vroeger waarschijnlijk had.

In de linkerafbeelding is een caldera te zien waarin

een nieuwe vulkaan is gegroeid (in het midden).

Bekijk de bronnen. Een belangrijke
oorzaak voor het vulkanisme in Italië
is de subductiezone bij de Calabrische
trog ten zuiden van Sicilië en Calabrië.
Welke uitspraak over de zone is NIET juist?

1. Hoe verder van de subductiezone, hoe dieper de magmahaard van de vulkaan
2. Hoe verder van de subductiezone, hoe geringer de activiteit van de vulkaan
3. Hoe verder van de subductiezone, hoe groter de kans op het ontstaan van een caldera
4. Hoe verder van de subductiezone, hoe minder explosief het vulkanisme

Gebruik de bron. Verklaar het
ontstaan van een caldera bij de Vesuvius.

Bekijk de bron. Waarom is te
verwachten dat een uitbarsting
van de vulkaan Medicine Lake
zwaarder is dan een uitbarsting
van Mount Shasta?

Samenvatting

Het is handig om alle kenmerken van platentektoniek in een tabel weer te geven. Maak voor jezelf zo'n tabel of neem onderstaande tabel over. Vul in welk type vulkanen er voor komen, of de aardbevingen zwaar zijn, welk type magma er aanwezig is (erg vloeibaar of juist stroperig) en noem een voorbeeld van een plek waar zo'n breuklijn voorkomt.

Eind van het onderdeel plaattektoniek

Succes met het volgende onderdeel!