Van gesteenteclassificatie tot verweringslaag

Dit keer vier vragen die al wat langer op de plank liggen en waar de geoloog wat kortere antwoorden op heeft. Omdat het zo simpel is of omdat de geoloog ook niet overal het fijne van weet. 

Bestaat er gesteente als een schisteuze gneis en/of een gneisseuze schist?

Gesteenteclassificaties zijn nooit zwart-wit. Tussen klei en zand zit kleiïg zand (met zo’n 40 tot 50% klei) en tussen basalt en andesiet zit basaltisch andesiet (met tussen de 50 en 60% silica). Voor metamorfe gesteenten is dat niet anders, met de extra moeilijkheid dat het een nogal rommelige groep is. Je kunt ze classificeren op basis van het oorspronkelijke gesteente, maar als dat niet bekend is, ook op textuur, zoals schist en gneiss. Bij die twee veelvoorkomende varianten geldt dat schist een meer uitgesproken foliatie (bladerigheid) heeft. Soms kun je de blaadjes er met je vingernagels afpellen. De foliatie ontstaat doordat het gesteente in één richting onder grotere druk heeft gestaan en platige kristallen (mica’s) zijn gedraaid, of nieuw gegroeid, in de richting weg van die grootste druk. Een gneiss is veel massiever dan een schist, met dikkere banden van grove en minder platige kristallen; daar valt niets vanaf te peuteren. Schisten vormen zich bij 200-500 °C en gneissen bij hogere temperaturen en meestal (maar niet per se) bij hogere druk (vanaf ongeveer 2-3 kbar, wat overeenkomt met ongeveer 6 tot 9 kilometer diepte). Gneissen kunnen ontstaan uit schisten, waarbij de mica’s overgaan in minder platige mineralen. Maar gneissen kunnen ook ontstaan uit iets totaal anders, zoals graniet. Het gaat er dus maar net om welke textuur het gesteente heeft. Heeft het behoorlijk veel mica en foliatie, maar is het toch behoorlijk grof geband, dan zou je van een schisteuze gneiss kunnen spreken. In de literatuur kom je zulke gesteenten wel tegen als ‘mica-rijke gneiss’. 

Zal het ooit mogelijk zijn met nieuwe technieken en meetapparatuur een zware aardbeving te voorspellen?

De vraag is erg ruim gesteld en ik ben geneigd te zeggen: vast wel, als de techniek zich ver genoeg ontwikkelt. Een ander makkelijk antwoord is: het is nu al mogelijk te voorspellen dat er een aardbeving gaat plaatsvinden, alleen niet wanneer. Een aantal cruciale dingen is namelijk heel lastig te meten. In de eerste plaats, hoe sterk zijn twee stukken korst vervormd, dus hoeveel elastische energie is er opgebouwd? Dit is nauwelijks te bepalen, omdat het om driedimensionale volumes gesteente gaat op vele kilometers diepte. Zware aardbevingen ontstaan veelal op zo’n 15 kilometer diepte, waar de korst de grootste sterkte heeft. We kunnen tegenwoordig heel nauwkeurig met gps de vervorming aan het oppervlak te meten, maar dit zegt weinig over wat er gaande is op diepte. In de tweede plaats, wat zijn precies de kenmerken van het breukvlak waarlangs de beweging gaat optreden? Is het redelijk vlak en is er water aanwezig, dan zal het breukvlak eerder in beweging komen en is de aardbeving lichter. Is het breukvlak ruw of is er geen water, dan komt het moeilijker in beweging en zal de beving zwaarder zijn. Hoe moet je dit vaststellen als een breukvlak op 15 kilometer diepte zit? Voorlopig blijft het voorspellen dus bij een erg algemeen verwachtingspatroon: hoeveel risico loopt een bepaalde plek gezien de historische data? Maar het zou kunnen dat nieuwe techniek daar verandering in brengt. Van gps hadden mensen zich honderd jaar geleden immers ook geen voorstelling kunnen maken.

Hoe hoger in de lucht/atmosfeer, des te kouder het wordt. Maar in de bergen weerkaatst het zonlicht ook hoog, dus dan zou het dicht tegen de berg toch warm moeten zijn?

De atmosfeer is transparant voor zichtbaar licht. Dat zit anders voor infrarood licht: dat wordt in principe overal in de atmosfeer geabsorbeerd door broeikasgassen (vooral waterdamp, kooldioxide (CO2) en methaan (CH4). Het verschil tussen die soorten licht is de golflengte. Alles wat warm is, zendt straling uit. De zon is erg warm en zendt vooral zichtbaar licht uit met een golflengte van gemiddeld zo’n 500 nanometer (nm). Als dat licht de aarde raakt, warmt deze op en gaat dan zelf ook licht uitzenden. Echter, de aarde wordt ook weer niet zo heel warm, laten we zeggen op kamertemperatuur, dus het uitgezonden licht heeft weinig energie en een lange golflengte van meer dan 750 nm. Dit noemen we warmtestraling. De bron van deze warmtestraling ligt dus altijd aan de basis van de atmosfeer, het aardoppervlak. En de lucht onder in de atmosfeer warmt dus in eerste instantie ook het meest op van die warmtestraling. Waarom is het op bergen toch (gemiddeld) koud? Simpel gezegd: naarmate je hoger komt, is de lucht ijler. Op 2 kilometer hoogte is er al zo’n 10% minder lucht. Dus ook minder broeikasgassen. De warmtestraling heeft dus meer kans om te ontsnappen en daarom is het er kouder. 

In de tropen heb je een dikke verweringslaag. Maar de bomen wortelen ondiep en de bodem is onvruchtbaar, dus hoe kan dat?

Die dikke verweringslaag vind je in delen van de tropen waar vrijwel het hele jaar bij hoge temperatuur veel neerslag valt. Vanwege het neerslagoverschot beweegt het water zich in de bodem omlaag en kan het oplosbare stoffen, zoals calcium, natrium en kalium, meenemen. De hoge temperatuur en zuren van de aanwezige vegetatie maken dat die stoffen ook beter oplosbaar zijn. Als dit proces lang genoeg doorgaat, spoelen vrijwel alle oplosbare stoffen uit de bodem. Wat je overhoudt, is een dikke laag klei die vooral bestaat uit aluminium en silica. Planten hebben daar weinig aan. Ze zijn afhankelijk van de oplosbare stoffen, en een kleibodem is ook nog slecht geventileerd. In het regenwoud zitten alle voedingsstoffen dus in de vegetatie zelf en niet in de bodem. Voedingsstoffen komen alleen vrij als een plant dood gaat en dat gebeurt op de bodem. Het heeft voor planten dus geen zin diep te wortelen, want alle voedingsstoffen, water en lucht die ze nodig hebben, zitten aan het oppervlak. De verweringslaag kan vervolgens juist door de begroeiing zo dik worden. Als er niet zo veel vegetatie was, zou al die klei gelijk wegspoelen, wat je ook meteen ziet gebeuren als er ergens op een helling regenwoud gekapt wordt.