Vulkanisme in de Chaîne des Puys – hoe en wat

Een centraal examen is altijd een spannend moment voor leerlingen en docenten, en voor die laatste helemaal als er vragen bij zitten waarvan je zelf niet zeker weet of je ze kan uitleggen. Wat dat betreft,  van meerdere kanten komen vragen over de examenopgave (VWO 2024 eerste tijdvak) over het vulkanisme in Auvergne (Chaîne des Puys). Dit stukje geeft een beetje toelichting bij de opgave en ook bij de opmerkingen erover in het KNAG-advies. Vooraf: een en ander staat al in het artikel van Marloes Pouw in geografie.nl januari 2021, lees dat vooral. De examenopgave is te vinden op examenblad.nl, het KNAG-advies lees je hier.

Vraag 14

Vraag 14 gaat over het verschil in reliëf tussen Massif Central en Alpen, met de voor de hand liggende verklaring dat de Alpen een actief vormend gebergte zijn en het Massif Central het restant van een oud (Hercynisch / Variscisch) gebergte representeert, dus door erosie al is afgesleten. Wat ook zo is. Alternatief kun je zeggen dat het reliëf in het Massif Central, in elk geval dat deel dat in de opgave centraal staat, voortkomt uit rek in de korst (vorming van een slenk en horst), en dat rek nu eenmaal minder spectaculair reliëf geeft dan compressie. Klopt ook. En je kunt ook nog zeggen dat het reliëf in dit deel van het Massif Central door kleine vulkaantjes wordt gevormd die bij lange na niet zo groot worden als het Alpenreliëf dat ontstaat door enorme opheffing en gletsjererosie. Klopt ook. Het één sluit het ander niet uit.

Dit is dan wel een goede plek om op te merken dat de termen ‘plooiingsgebergte’ en ‘breukgebergte’ in geen decennia door aardwetenschappers gebruikt zijn. Het zijn verwarrende termen, omdat alle grote gebergten waar door compressie gesteente geplooid wordt er ook sprake is van breuken. Zelfs van enorme breuken, die de hele korst doorkruisen en waarlangs mogelijk tientallen kilometers beweging is.       

Vraag 15 en 16

Vraag 15 zorgde voor meer verwarring. Het KNAG-advies stelde voor om zowel schildvulkaan als stratovulkaan goed te rekenen als classificatie van een verder anoniem Chaîne-des-Puys-vulkaantje (het officiële antwoord was stratovulkaan). Waarom dit advies? Twee redenen. Eén, er zijn geen stratovulkanen in de Chaîne-des-Puys, wat het officiële antwoord problematisch maakt. Ruwweg zijn er drie typen vulkanen te onderscheiden in dit deel van het Massif Central: sintelkegels (scoria cones in het Engels), lavakoepels (lava domes) en maren. Allemaal heel andere dingen dan strato- en schildvulkanen. Niet in de laatste plaats omdat deze vulkaantjes in meerderheid ‘monogenetisch’ zijn, waarmee we bedoelen dat ze maar bij één uitbarsting zijn ontstaan. Stratovulkanen en schildvulkanen vormen zich waar langere tijd op dezelfde plek met grote regelmaat magma uit de grond komt. Denk aan de orde van honderdduizenden of miljoenen jaren. De vulkaantjes in de Chaîne-des-Puys vormden merendeels bij uitbarstingen die waarschijnlijk maar dagen, weken, maanden of jaren duurden. 

Sintelkegels zijn bergjes van basaltachtig lava dat uit een centrale krater is gespetterd en gestroomd. De lava’s zijn vaak heel poreus, als ze gestold zijn met gasbellen er nog in. Dat kan als ze uit de vulkaan spetteren en dan in de lucht genoeg afkoelen om te stollen. Dit soort basalt heet scoria. Wat ook kan is dat de lava nog vloeibaar is als het weer neerkomt, of dat er zoveel lava naar boven komt dat het over de rand van de krater stroomt, en dan kun je flinke lavastromen krijgen. In de Chaîne-des-Puys vind je die lavastromen aan weerskanten van de vulkanenrij, waarbij uiteraard bestaand reliëf is opgevuld. Heel vergelijkbaar met het vulkanisme van de laatste jaren in zuidwest-IJsland, met het verschil dat in de Chaîne-des-Puys er niet zulke duidelijke spleeterupties waren, wellicht omdat de rekspanning in de korst minder uitgesproken was dan in IJsland. Overigens zijn er wel resten van spleeterupties elders in het Massif Central.

Waarom komt dit soort basalt(achtig) lava omhoog? De vuistregel is dat basalt ontstaat als mantelgesteente partieel (dus gedeeltelijk, in de orde van 10-20%) smelt omdat het een beetje omhoog komt, waardoor de druk lager wordt. Dit heet decompressiesmelten. Bij de Chaîne-des-Puys is aan het oppervlak al evident dat de korst een beetje is uitgerekt, want er zijn afschuivingsbreuken die een slenk vormen. Als de korst uitrekt wordt die ook dunner, waardoor het oppervlak een beetje omlaag gaat (de slenk) en vooral de basis van de korst omhoog (dus de mantel komt dichterbij het aardoppervlak). En waarom gaat de korst hier in oost-westelijke richting uit elkaar? Dit is iets wat je op meer plaatsen in Europa ziet, zoals ook in de Rijndalslenk. Dit hangt samen met de convergentie tussen Afrika en Eurazië; die leidt niet alleen tot compressie (N-Z-richting, met de Alpen etc. tot gevolg) maar ook tot extensie in de richting haaks daarop.

Naast de sintelkegels zijn er lavakoepels, waaronder de Puy de Dôme zelf, die juist bestaan uit felsische lava. Het vulkanisme in de Chaîne des Puys wordt daarom wel bimodaal genoemd, in de zin van veel mafische gesteentes en veel felsische gesteentes, maar weinig (eigenlijk geen) ‘intermediaire’ gesteentes (dus geen andesiet of vergelijkbaar magma met ongeveer 60% silica). Het is aannemelijk dat de felsische magma’s op een of andere manier ontstaan door interactie van de basaltische magma’s en de lokale korst. Immers, als ze geleidelijk uit de basaltische magma’s zouden ontstaan zou je verwachten dat  er ook wel tussenproducten aan het oppervlak waren gekomen. 

Samenvattend voor vraag 16, als je het in drie stappen wilt doen, geldt dus dat er 1) door extensie van de korst mantelgesteente omhoog komt, 2) door de drukverlaging de mantel partieel smelt en er basaltisch magma ontstaat, en 3) dit magma (door de lagere dichtheid) opstijgt, daarbij gefaciliteerd door de afschuivingsbreuken (die vormen kanalen voor het magma).

Er zijn trouwens wel resten van ‘officiële’ stratovulkanen te vinden in het Massif Central, en dan met name de Cantal. Die vulkaan vormde zich in de loop van 10 miljoen jaar (wat dus honderd keer zo lang is als de hele activiteit van de Chaîne des Puys) en moet een soort Etna zijn geweest. De Cantal was trouwens een rare stratovulkaan (net als de Etna) aangezien er vooral basalt(achtige) magma’s omhoog kwamen (net als bij de Etna) en omdat hij niet samenhing met een evidente subductiezone. Totaal geen schoolvoorbeeld dus.

Vraag 17

Vraag 17 gaat over relatief dateren: in welke volgorde hebben geologische gebeurtenissen zich voltrokken? In dit geval eruptie en glaciatie. Relevante voorkennis is dat een gletsjer nogal een grote erosieve kracht heeft. Gletsjers kunnen bijvoorbeeld U-dalen uitslijten. Dus een voor de hand liggende gedachte is: de vulkanen staan er nog, behoorlijk intact, ze zijn dus niet door een gletsjer weggevaagd, oftewel het vulkanisme is van na de glaciatie. Klopt en is het formele antwoord. Je kunt echter ook kijken naar de aanwezigheid van de uitvloeiingsgesteentes. De bronnen laten het niet duidelijk zien maar a) ze zijn er nog (dus dezelfde redenering geldt als voor de vulkanen zelf) en b) ze volgen zeer waarschijnlijk het reliëf in het landschap dat door de gletsjers is ontstaan (analoog aan de opvulling van het Geldingadalir in IJsland enkele jaren terug). Dat klopt ook. Het is zelfs een wat aannemelijker antwoord, want het gletsjersijs zal in elk geval op de laagste delen van het landschap hebben gelegen (waar de uitvloeiingsgesteenten liggen) terwijl het best mogelijk is dat vulkanen boven het ijs uitstaken. 

Eén ding is in elk geval géén sterke aanwijzing voor eruptie na glaciatie: de afwezigheid van glaciaal sediment op de uitvloeiingsgesteentes en de vulkanen. Althans, het zou eigenlijk wel sterk bedacht zijn door een leerling, maar ziet iets belangrijks over het hoofd. De horst waarop de Chaîne des Puys ligt is zoals te zien in de bron duidelijk het hoogste punt in de omgeving en moet dus ook een hoog punt in de ijskap zijn geweest. Met andere woorden, het ijs ontstond door sneeuwval op de horst en stroomde er naar weerszijden vandaan onder invloed van de zwaartekracht, Het kan dus alleen maar hebben geërodeerd, en pas verderop eventueel sediment hebben afgezet.