1. Platentektoniek

Samenvatting voor aardrijkskunde - Platentektoniek

Opbouw van de aarde

We kennen het allemaal: aardbevingen, vulkanen en gebergten, maar hoe ontstaan die eigenlijk? Dit heeft alles te maken met wat er binnenin de aarde gebeurt, oftewel de endogene processen of endogene krachten. Endogeen betekent letterlijk van binnenuit ontstaan. Om deze endogene krachten te begrijpen moeten we eerst weten hoe de aarde is opgebouwd. 

Hoe is de aarde opgebouwd?

Grofweg is de aarde opgebouwd uit de kern, bestaande uit een vaste kern en een vloeibare kern, de aardmantel en de aardkorst. In de kern is de temperatuur het hoogst, en hoe meer we richting de korst gaan, hoe koeler het wordt. Dan vraag je je misschien af: waarom is de binnenste kern vast, terwijl het daar het warmst is? Dat komt door de enorme druk die daar is. Het wordt samengeperst, waardoor het metaal stolt tot een bol. 

Lithosfeer en asthenosfeer

Om het toch nog even wat ingewikkelder te maken, is er nog een andere manier om de buitenste laag van de aarde in te delen. Zo hebben we de lithosfeer en de asthenosfeer. Het voornaamste verschil tussen deze twee lagen is dat de lithosfeer bestaat uit vaste tektonische platen, die bewegen ten opzichte van elkaar, terwijl de asthenosfeer als het ware vloeit. Dit is overigens niet te vergelijken met een vloeistof zoals wij dat kennen van bijvoorbeeld water. 

Deze materie beweegt extreem langzaam, zoals de snelheid waarmee je vingernagels aangroeien, maar het zijn dus geen platen die los van elkaar bewegen zoals in de lithosfeer; het vloeit wel. De lithosfeer bestaat uit de aardkorst en de harde bovenste laag van de aardmantel. De asthenosfeer ligt daar meteen onder en ligt volledig in de aardmantel. Dit is het bovenste deel van de aardmantel, dat vloeit. We hebben dus de kern, dan het onderste deel van de mantel, dan de asthenosfeer, wat ook een deel van de mantel is, en dan de lithosfeer, wat bestaat uit het bovenste laagje van de mantel en de aardkorst. 

Hoe werkt platentektoniek?

Een belangrijk gevolg van een vast of een vloeiend materiaal is dat bij vast materiaal er enkel warmtegeleiding kan plaatsvinden dóór de stof heen. Dit noemen we conductie. Bij een vloeiend materiaal kan de warmtegeleiding plaatsvinden door verplaatsing van het materiaal. Dit noemen we convectie. In de lithosfeer vindt dus conductie plaats, en in de asthenosfeer vindt convectie plaats. 

Dit is een belangrijk gegeven, aangezien er in de aardmantel, en dus in de asthenosfeer, convectiestromen van het stroperige gesteente plaatsvinden. Hoe dichter bij de kern van de aarde, hoe hoger de temperatuur. Door de interne hitte van de aarde is er in de mantel een stroming van warme materialen die naar boven stijgen en vervolgens koudere materialen die weer naar beneden zakken, wat dus wordt veroorzaakt door de temperatuurverschillen. Het warme materiaal heeft een lage dichtheid en zal daarom opstijgen, wat een opwaartse convectiestroom veroorzaakt. Richting de aardkorst zal het materiaal afkoelen, waarna het een hogere dichtheid zal krijgen, en na verloop van tijd weer zal zinken. Iets met een hogere dichtheid is namelijk zwaarder. 

Gevolgen van convectiestroming

We krijgen dan dus een cyclus. Deze verplaatsingen gaan dan hooguit over enkele centimeters per jaar. Toch heeft dit grote gevolgen voor de aardkorst. De convectiestroming langs de onderkant van de korst kan namelijk verschuiving van de tektonische platen veroorzaken, wat kan zorgen voor aardbevingen, vulkanen en gebergte. 

De buitenste laag van de aarde bestaat dus uit een aantal tektonische platen die ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Daarvan zijn er op aarde zeven grote en een aantal kleinere, zie de kaart in de video hierboven. 

Verschillende bewegingen van de platen kunnen verschillende gevolgen hebben. Zo hebben we convergente, divergente en transforme plaatgrenzen. Daarbij is het overigens nog van belang of we bij de plaatgrens te maken hebben met een oceanische korst, dus onder water, of een continentale korst, onder land. Een tektonische plaat kan uit beide bestaan, dus een deel oceanische en een deel continentale korst. 

Convergente plaatgrenzen

Convergente plaatgrenzen ontstaan wanneer twee platen naar elkaar toe bewegen; convergeren dus. Er kunnen dan twee dingen gebeuren, afhankelijk van de dichtheid van de beide platen. Oceanische platen hebben een grotere dichtheid dan continentale platen. 

Platen met een verschillende dichtheid

Als de ene plaat een grotere dichtheid heeft dan de ander, dan zal degene met de grootste dichtheid bij het convergeren onder de ander duiken. Dit noemen we subductie en zal aardbevingen veroorzaken. 

Als een oceanische korst en een continentale korst dus convergeren, dan zal er subductie plaatsvinden waarbij de oceanische korst altijd onder de continentale korst duikt. Door de subductie zal magma uit de aarde opstijgen, wat aan het aardoppervlak voor vulkanisme zal zorgen. Hierdoor kan vulkanisch gebergte aan de kust ontstaan. 

Bij twee oceanische platen zal degene met de hoogste dichtheid onder de ander schuiven. Dit is doorgaans de oudere plaat, die koeler en dichter is. Deze zal dus onder de jongere plaat schuiven. Ook hierbij zal er vulkanisme ontstaan, wat een eilandboog als gevolg kan hebben. Dit is een rij vulkanische eilanden. Waar de oude plaat onder de jonge plaat schuift, ontstaat door de subductie ook een diepe kloof. Dit noemen we een diepzeetrog. 

Platen met een vergelijkbare dichtheid

Als de platen een vergelijkbare dichtheid hebben, dus twee continentale platen of twee oceanische platen, dan zal het materiaal in het midden worden opgestuwd, dus omhoog geduwd. Hierbij ontstaat er een zogenaamd plooiingsgebergte. Voorbeelden hiervan zijn de Himalaya en de Alpen. 

Divergente plaatgrenzen

Naast convergente plaatgrenzen, die dus naar elkaar toe bewegen, bestaan er ook divergente plaatgrenzen, die van elkaar weg bewegen. De meeste divergente plaatgrenzen liggen op de bodem van de oceaan. Waar de twee oceanische platen uit elkaar schuiven komt er gesmolten steen, oftewel vloeibaar magma, omhoog vanuit de aarde. Als het uit de zeebodem stroomt komt het in aanraking met het oceaanwater waardoor het stolt. 

Op deze manier ontstaat er dan nieuwe oceanische korst op de plaatgrens. Zo’n plaatgrens waar nieuwe oceanische korst ontstaat noemen we een oceanische rug. Dit zijn een soort bergketens op de oceaanbodem. Als deze boven het zeeniveau uitsteken, dan worden er vulkanische eilanden gevormd. Het beste voorbeeld van een oceanische rug is de mid-oceanische rug. Deze loopt vrijwel helemaal onder water van de noordpool naar de zuidpool. Ijsland ligt hier ook op, en is dus een voorbeeld van een vulkanisch eiland.

Divergente plaatgrenzen op land

Er zijn ook divergente plaatgrenzen op het land. Hierbij bewegen dus twee continentale korsten uit elkaar. Onder de platen is een convectiestroom die omhoog duwt, waardoor de aardkorst gaat opbollen. Daardoor komen er scheuren in de opgebolde aardkorst, die als het ware uit elkaar getrokken wordt (aan het divergeren is). Nu zal de aardkorst verbrokkelen, waarbij delen naar beneden zakken en delen juist omhoog geduwd worden. 

We zien dus stukken die uitsteken en stukken die naar beneden gezakt zijn. De stukken die naar beneden zakken, noemen we slenken. De delen die omhoog gedrukt worden noemen we horsten. Door de horsten kunnen dan breukgebergten ontstaan, aangezien daar dus de materie omhoog geduwd wordt. 

Tussen de brokken kan door de scheuren ook magma omhoog komen, waardoor vulkanen kunnen ontstaan. Doordat er dan steeds nieuw magma omhoog komt via de vulkanen, ontstaat er dan ook steeds nieuw gesteente, waardoor het vulkanisch gebergte steeds hoger kan worden. Het kan ook zo zijn dat de platen blijven divergeren, waardoor de slenken blijven zakken. Als de slenken dan onder zeeniveau komen te liggen, dan kan er een rivier ontstaan, of zelfs een zee of oceaan. 

Transforme plaatgrenzen

Ten slotte hebben we dan nog transforme plaatgrenzen. Deze bewegen niet naar of weg van elkaar, maar langs elkaar in tegengestelde richting. Hierbij verdwijnt of ontstaat er dus geen nieuwe aardkorst en zal er doorgaans ook geen vulkanisme plaatsvinden. Echter gaat het schuiven van de platen niet zonder slag of stoot. De platen blijven vaak achter elkaar haken, waarna een hoop energie nodig is om tóch door te bewegen, waarna er in één klap een verschuiving kan plaatsvinden die heftige aardbevingen kan veroorzaken. 

Ridge push en slab pull

Een extra drijvende kracht achter de verschuivende platen is het ridge push en slab pull principe. Dit werkt als volgt. Door de convectiestroom zal de aardkorst bij de divergente plaatgrens omhoog geduwd worden, zoals we net hebben gezien. De magma duwt de platen omhoog, en als de magma naar buiten komt zal het stollen door het water en nieuwe aardkorst creëren. Doordat dit stuk nieuwe aardkorst hoger ligt dan de rest van de plaat en omdat het nieuwe materiaal door de stolling zwaarder is geworden, zal de zwaartekracht de plaat weer naar beneden trekken, waardoor de plaat harder wegschuift van de grens. 

Deze wegduwende kracht door de omhoogkomende magma noemen we ridge push (push van wegduwen). Maar, als de plaat aan het ene uiteinde weggeduwd wordt, dan zal het aan de andere kant ergens tegenop botsen. Hier zal de oceanische plaat onder de continentale plaat schuiven, waardoor subductie plaatsvindt. Wederom door de zwaartekracht zal de onderste oceanische plaat verder naar beneden worden getrokken. 

Deze trekkende kracht noemen we slab pull, en werkt dus ook mee aan de verschuiving van de plaat. In de subductiezone zal de plaat naar beneden getrokken worden door de zwaartekracht. Beneden in de mantel, waar het steeds warmer wordt, zal het uiteinde van de plaat smelten en als vloeiend materiaal in de convectiestromen terechtkomen. Het wordt gerecycled, als het ware. 

Geomorfologische verschijnselen en de paleogeografische ligging

Op het aardrijkskunde examen en andere aardrijkskunde toetsen, wordt er van je verwacht dat je geomorfologische verschijnselen kan relateren aan de paleogeografische ligging. Dit betekent simpelweg dat je de natuurlijke processen en landvormen kan relateren aan de ligging en beweging van de aardplaten. Geomorfologie is namelijk de wetenschap die landvormen en de ontwikkelingen en processen die daarbij een rol spelen bestudeert. Paleogeografie is de wetenschap die de ligging en beweging van aardplaten, en de verdeling van land, zee en gebergten bestudeert. Dus: wat voor effect hebben de verschuivende aardplaten op de landvormen? Denk aan de vorming van vulkanen, gebergten en zeeën. 

Geologische tijdschaal

Erg belangrijk om te begrijpen is dat al deze processen voor menselijke begrippen buitengewoon langzaam gaan. Zo bewegen de platen hooguit slechts enkele centimeters per jaar. We kunnen de geschiedenis van de aarde indelen in geologische tijdperken, maar dit gaat dan dus echt over miljoenen jaren. Deze indeling van de geschiedenis van de aarde in verschillende tijdperken noemen we de geologische tijdschaal. 

Actualiteitsbeginsel

Op basis van de processen die we observeren, kunnen we een redelijk goed beeld schetsen van hoe de aarde er in een ver verleden heeft uitgezien en hoe het er in de toekomst uit zal gaan zien. Hierbij gaan we ervan uit dat de fysische processen, dus processen die met de natuur te maken hebben, nu op dezelfde manier plaatsvinden als in het verleden. 

We noemen dit het actualiteitsbeginsel met als uitgangspunt “the present is the key to the past”; het heden is de sleutel tot het verleden. In de natuur gaan de dingen zoals ze gaan, ongeacht wanneer, in het verleden, heden of de toekomst. Dit is een belangrijk gegeven, omdat we anders geen goede beschrijvingen over het verleden of voorspellingen voor de toekomst kunnen maken.