Erosie

(1960)–Willem Frederik Hermans– rechtenstatus

Hoofdstuk I De grote slijtage

Atmosfeer en lithosfeer

Het woord erosie zullen wij gebruiken in een zeer algemene betekenis. Wij zullen er alle processen onder verstaan die de aardkorst afbreken en het puin wegvoeren. Deze nadere aanduiding van ons woordgebruik is wel nodig, want erosie is een term die niet bij alle schrijvers een even ruime betekenis heeft.

Erosie is een complex van verschijnselen dat kenmerkend voor de aarde moet worden genoemd. Geen ander hemellichaam heeft een atmosfeer die gelijk is aan de onze en juist de atmosfeer is voor het grootste deel voor de erosie verantwoordelijk. Op de maan vindt geen erosie plaats, voor zover ons bekend. Misschien heeft er op de maan verwering plaats gevonden, maar indien dit het geval geweest is, dan is zij al lang geleden tot een eind gekomen. Het verweerde materiaal heeft het eronder liggende niet verweerde gesteente tegen verdere verwering beschermd en niets kan deze beschermende puinmantel verplaatsen, want de maan heeft geen atmosfeer, er is regen noch wind.

Op de planeten heersen analoge toestanden. Mogelijk vormen Venus en Mars hier uitzonderingen op. Maar als er daar erosie plaatsvindt, moet het wel een zeer eenzijdige vorm van erosie zijn.

Zoals zoveel aardse verschijnselen heeft ook de erosie alles te danken aan de unieke aardse dampkring.

Deze dampkring bestaat uit een mengsel van gassen; onder deze gassen zijn er vier van belang voor ons onderwerp. Het zijn

Stikstof	(78,9 % in droge lucht)
Zuurstof	(20,95 % in droge lucht)
Koolzuur	( 0,03 % in droge lucht)

Het vierde gas, waterdamp, komt in droge lucht niet voor, maar wel in vochtige lucht. De hoeveelheid waarin waterdamp in de lucht kan voorkomen heeft een maximum dat afhankelijk is van de temperatuur van de lucht. Elke luchttemperatuur laat de aanwezigheid van

een maximale hoeveelheid waterdamp toe. Is deze maximale hoeveelheid aanwezig (d.w.z. de relatieve vochtigheid van de lucht is 100 %) en daalt de temperatuur van de lucht, dan zal een deel van de waterdamp het gasmengsel moeten verlaten. Dat doet het dan ook. Het wordt vloeibaar en slaat neer als vloeibaar water, dauw bijvoorbeeld.

Nu zijn de natuurlijke temperaturen aan het aardoppervlak zodanig dat water er zowel in vloeibare, als in gasvormige, als in vaste toestand kan voorkomen. Daalde de temperatuur van de lucht nooit onder nul graden, er zou geen ijs bestaan, daalde hij nooit onder 100 graden ... goed, ook dan zou er nog wel vloeibaar water mogelijk zijn onder bepaalde fantastische omstandigheden, maar de erosie zou sterk van aard verschillen, al was het alleen maar omdat onder die omstandigheden geen organisch leven meer mogelijk zou zijn.

Een tweede eigenschap van onze atmosfeer is ook belangrijk: zij bezit een aanmerkelijke dichtheid. Het gasmengsel heeft aan het aardoppervlak een druk van ongeveer 1 atmosfeer. Het is in beweging, de gassen kunnen met aanzienlijke snelheden stromen. Daardoor zijn zij in staat andere stoffen te transporteren.

Water en wind zijn de voornaamste eroderende elementen. Water, ijs en wind transporteren het puin. Bovendien speelt, zoals wij zien zullen, het water verreweg de belangrijkste rol bij het produceren van het puin.

Er zijn op aarde ijskappen, gletsjers, rivieren, meren en zeeën. Er is grondwater. Er moet, evenwel, een tijd geweest zijn dat dit alles er niet was.

Dit moet geweest zijn in de tijd dat de aarde nog niet zo lang geleden als een gasvormige massa uit de zon tevoorschijn was gekomen. De bol koelde van buiten naar binnen steeds meer af. Het gas werd vloeistof, de vloeistof kreeg een harde korst. Aanvankelijk was deze vaste korst zo heet dat er geen vloeibaar water op aanwezig kon zijn.

De hard geworden, gestolde korst bestond uit stollingsgesteenten. Gemakshalve nemen wij aan dat dit dezelfde soorten stollingsgesteenten waren die thans nog in de aardkorst worden gevonden. De stollingsgesteenten worden verdeeld in twee groepen: de granitische en de

bazaltische stollingsgesteenten. Deze twee groepen ontstaan uit vloeibare massa's van verschillende samenstelling: granitische magma's en bazaltische magma's. Er zijn ook thans nog vulkanen die granitische lavaGa naar voetnoot*) uitwerpen en andere die bazaltische lava uitwerpen.

Wij nemen aan dat toen de aardkorst stolde, zij niet homogeen van samenstelling was. Het granitische magma was soortelijk lichter dan het bazaltische. Schollen van granitische gesteenten dreven op taaivloeibaar bazalt. Toen alles (tot een diepte van ong. 30 kilometer) hardgeworden was, kon een doorsnede van de aarde er uitgezien hebben als op figuur no. 1. Grosso modo komt deze er hierop neer, dat de continenten uit graniet bestonden en dat zich laagten bevonden op de plaatsen waar dit ontbrak. Dit was in hoofdzaak de bodem van de zee die wij nu de Stille Oceaan noemen.

Fig. 1. Sialische schollen (graniet enz.) ‘drijven’ op Sima (basalt enz.)

Er bevonden zich zwakke plekken in de korst waardoor nog vloeibaar gebleven magma omhoog kon komen en eventueel uitvloeien. Daardoor bestonden en bestaan de continenten niet uitsluitend uit granitische gesteenten. Wij treffen bazaltische en granitische ge-

steenten door elkaar aan. Toch is het niet onwaarschijnlijk dat er voor de grote slijtage begonnen was, voor de erosie kans gekregen had de granietschollen af te slijpen, er op de continenten minder basaltisch gesteente was dan nu. Nu immers is in de loop van honderden miljoenen jaren de aardkorst afgesleten, zodat magma dat op grote diepte gestold is, hier en daar als vaste rots aan het daglicht treedt.

Het verschil tussen beide soorten gesteenten is, zoals gezegd er een van soortelijk gewicht, dus van samenstelling.

Het vastworden van de aardkorst en het ontstaan en de aard van de stollingsgesteenten zijn overigens geologische problemen apart die wij hier niet uitvoeriger zullen behandelen dan noodzakelijk is voor de kennis van de materialen waarop de erosie inwerkt.

Magma noemden wij vloeibaar gesteente. Men zou ook kunnen zeggen: magma's zijn vloeibare mengsels van mineralen. Mineralen zijn verbindingen tussen elementen. (Sommige mineralen bestaan uit slechts één enkel element. Voorbeeld: diamant dat uit zuivere koolstof bestaat.) Het is de vraag of bij hoge temperaturen deze mineralen, deze verbindingen dus, wel bestaan. Sommige mineralen ontstaan pas wanneer het magma gaat stollen. Ook dit vormt een afzonderlijke wetenschap die wij buiten ons betoog zullen houden.

Onder deze mineralen zijn er die zeer algemeen voorkomen, maar er zijn er ook die zeldzaam tot zeer zeldzaam zijn. De zeldzaamheid van een mineraal wordt in hoge mate bepaald door de zeldzaamheid van de elementen waaruit het is samengesteld.

Het is tot een vrij hoge mate bekend in welke gewichtspercentages de elementen in de atmosfeer en de aardkorst voorkomen (over het binnenste van de aarde kan men hoogstens gissen).

Verreweg het meest voorkomende element is Zuurstof (O): 49,5 %. Het wordt op de voet gevolgd door Silicium (Si) 25,3, Aluminium (Al) 7,5, IJzer (Fe) 5,08, Calcium (Ca) 3,39, Natrium (Na) 2,63, Kalium (K) 2,40, Waterstof (H) 0,87, Titanium (Ti) 0,63, Chloor (Cl) 0,19, Zwavel (S) 0,060, Barium (Ba) 0,040, Chroom (Cr) 0,038 en Stikstof (N) 0,030 procent.

Dit zijn de achttien meestvoorkomende elementen. Zij maken in

2. Het beroemde Grand Canyon van de Coloradorivier is door het stromende water uitgeslepen in een horizontaal lagencomplex. (Foto USIS)

3a. Devil's Tower in Wyoming (U.S.A.). De uit stollingsgesteente bestaande kern van een uitgedoofde vulkaan. De kern is vroeger het aanvoerkanaal van de lava geweest. De zachtere mantel van vulkanische as eromheen is weggeërodeerd. (Foto USIS)

3b. De ‘Painted Desert’ in Arizona (U.S.A.). Het woeste, dorre gebied dankt deze naam aan de bonte kleuren van gesteenten en verweringsbodems. (Foto USIS)

gewichtsprocenten ruim 99½ % uit van aardkorst, water en lucht tezamen genomen. De overige 61 elementen (in het Periodiek Systeem is plaats voor meer elementen, maar deze komen niet alle in de natuur voor) maken nog geen half procent uit!

De elementen die bij de meer grootscheepse geologische processen een rol spelen, vinden wij in de eerste groep van achttien, maar zelfs daarbij zijn er, met name Titanium, Barium en Chroom, die wij vrijwel buiten beschouwing kunnen laten.

Ook nemen de hoeveelheden in de eerste groep verre van gelijkmatig af.

Zuurstof en Silicium alleen, vormen al samen 75 %. Derhalve zijn de gesteentevormende mineralen merendeels verbindingen van Silicium en Zuurstof: silicaten en het vrije Silidioxide (SiO₂) is het meestvoorkomende en meestverbreide mineraal (kwarts).

De zuurrest SiO₂ kan zich op de meest verschillende wijzen verbinden met oxiden van een der andere genoemde elementen, vooral Aluminium, IJzer, Calcium, Natrium, Kalium en Magnesium.

De aldus ontstane mineralen (silicaten) kunnen al of niet met een of meerdere H₂O groepen, water dus, gebonden zijn.

Een tweede belangrijke zuurrest is CO₃, de verbinding van een atoom koolstof met drie atomen zuurstof. CO₃ verbindingen heten carbonaten. Het Ca CO₃, Calciumcarbonaat (als mineraal genaamd Calciet of Kalkspaat) zullen wij nog dikwijls tegenkomen. Het Ca kan hierin geheel of gedeeltelijk door Mg vervangen zijn, het mineraal heet dan Dolomiet. In stollingsgesteenten spelen de carbonaten echter geen rol. Toen de aarde nog jong was en er nog geen andere gesteenten dan stollingsgesteenten waren, bestond de aardkorst voornamelijk uit silicaten. Nu nog altijd bestaat de aardkorst voor 95 % uit silicaten, het vrije kiezelzuur SiO₂ (Kwarts) daarbij gerekend. Carbonaten komen slechts plaatselijk in grote hoeveelheden voor.

Gesteentevormende mineralen

a) Kwarts. Kwarts is in meer dan een opzicht als gesteentevormend mineraal zeer belangrijk. Het kwartsgehalte is van belang voor de kleur van het gesteente en voor zijn soortelijk gewicht. Stollingsgesteenten die veel kwarts bevatten zijn licht van kleur en hebben

een (betrekkelijk!) laag soortelijk gewicht. Bovendien is kwarts van belang voor wat men noemt de zuurgraad van het gesteente. Gesteenten die veel kwarts bevatten zijn zure gesteenten, gesteenten die weinig kwarts bevatten noemt men basische gesteenten. Basaltische magma's zijn zwaar en basisch, zij bevatten weinig of geen kwarts. Zij zijn donker van kleur.

b) Veldspaten. De veldspaten zijn verbindingen van Siliciumoxiden met Aluminiumoxide, waarbij in wisselende hoeveelheden Kalium-, Natrium- en Calciumoxide kunnen komen. Hierop berust de onderscheiding in de verschillende soorten.

Kaliveldspaten zijn het meest zuur. Wij noemen:

Orthoklaas (K₂O Al₂O₃ 6SiO₂)
Sanidien
Mikroklien

Plagioklazen vormen mengsels van zuivere Natriumveldspaat (Albiet) NaAl Si₃O₈ en zuivere Calciumveldspaat (Anorthiet) Ca Al₂-Si₂O₈.

Men kan tussen deze beide uitersten een reeks opstellen naar afnemend Natriumgehalte en toenemend Calciumgehalte, waarmee een toename in soortelijk gewicht van 2,62 tot 2,76 gepaard gaat, nl.: Albiet, Oligoklaas, Andesien, Labrador, Bytowniet en Anorthiet.

Leuciet en Nefelien, ook wel veldspatoïden genoemd, komen slechts in recente vulkanische gesteenten voor.

c) Glimmers. Ook wel genaamd mica: de lichtgekleurde Muskoviet en de donker gekleurde Biotiet. Het zijn eveneens silicaten. Zij vormen bladvormige kristallen die als de bladen van een boek op elkaar liggen.

d) Amfibolen en Pyroxenen. Si-oxiden (metasilicaten) gebonden aan Ca, Mg, Fe, Na, K, Al. Hun s.g. bedraagt ongeveer 3 (zij worden tot de z.g. zware mineralen gerekend, d.w.z. hun s.g. is meer dan 2,8). Hoornblende en Augiet zijn de meest bekende vertegenwoordigers.

e) Peridoten. IJzer-Magnesium orthosilicaten. Soortelijk gewicht 3,3. Belangrijkste vertegenwoordiger Olivijn (Mg,Fe)₂ SiO₄.

Dit zijn dus de voornaamste gesteentevormende mineralen. Zij maken de hoofdmassa uit van de stollingsgesteenten. Erbij kunnen komen de accessorische mineralen in veel kleinere hoeveelheden. Ook deze bestaan voor een gedeelte uit silicaten (zoals Granaat, Toermalijn, Topaas, Titaniet, Beryll, Zircoon) en verder uit oxiden (zoals Rutiel, Korund, Magnetiet, Hematiet, Limoniet, Ilmeniet). Magnetiet, Hematiet en Limoniet kunnen soms in grote opeenhopingen voorkomen, maar niet in stollingsgesteenten. Het zijn ijzeroxiden die als ijzerertsen ontgonnen kunnen worden. Hun ontstaan hangt, zoals wij zullen zien, ten nauwste samen met de processen waar het in dit boek om gaat. Andere accessorische mineralen zijn sulfiden (Pyriet) en fosfaten (Apatiet).

Men ziet dus (en onderstaande tabellen verduidelijken dit nog) dat wanneer wij in onze volgorde afdalen van kwarts tot olivijn, de zuurheid van de mineralen (SiO₂-gehalte) afneemt en de alkaliniteit (gehalte aan MgO en FeO) toeneemt. Tegelijkertijd neemt het soortelijk gewicht toe en de kleur wordt donkerder.

	SiO₂	Al₂O₃	K₂O	Na₂O	CaO	MgO	FeO
Kwarts	x
Orthose	x	x	x
Albiet	x	x		x
Anorthiet	x	x			x
Muskoviet	x	x	x
Biotiet	x	x	x			x	x
Amfibolen en
Pyroxenen	x	x	x	x		x	x
Olivijn	x					x	x

	SiO₂ (zuurgraad) %	Mg en FeO (alkaliniteit) %	Soort.gew.	kleur
Kwarts	100		2,65	helder	lichte mineralen
Orthose	65		2,5-2,6	helder	lichte mineralen
Anorthiet	43		2,75	helder	lichte mineralen
Muskoviet	38		2,75	helder	zware mineralen
Biotiet	32	32	3,1	donker	zware mineralen
Amfibolen en Pyroxenen	variërend	variërend	3-3,5	donker	zware mineralen
Olivijn	25	75	3,3	donker	zware mineralen
					(naar Pomerol en Fouet)

Gesteenten die zijn samengesteld uit lichte mineralen (licht zowel van gewicht, als van kleur) bevatten dus vooral Silicium en Aluminium, gesteenten uit donkere en zware mineralen gevormd bevatten Silicium en Magnesium. Men heeft de chemische symbolen van deze elementen samengevoegd en spreekt over Sial en Sima, sialische gesteenten en simatische gesteenten.Ga naar voetnoot*) Graniet is een sialisch gesteente, bazalt een simatisch gesteente. Schollen van sial (granitisch) drijven op het zwaardere sima (bazaltisch).

Wij weten niet precies hoe snel de oorspronkelijke aardkorst is afgekoeld. In een magma dat snel afkoelt, krijgen de mineralen niet de gelegenheid grote kristallen te vormen. De gestolde massa wordt microkristallijn of zelfs glasachtig, dat is in het geheel niet kristallijn (amorf). Gaat de afkoeling langzaam te werk, dan zullen de mineralen hetzij allemaal, hetzij sommige van hen, grote kristallen kunnen vormen. Bij iets snellere afkoeling kan een deel van een mineraal in grote kristallen vastworden, de rest in kleinere kristallen. Er zijn dan twee generaties van kristallen (porfierische textuur). Elk mineraal heeft een vaste temperatuur waarbij het kristalliseert. Deze temperatuur is een karaktertrek van het mineraal. Het is onder andere mogelijk dat de temperatuur van een afkoelende massa een tijd stationair blijft bij een hoogte die voor het kristalliseren van een bepaald mineraal gunstig is. Laten wij nu aannemen dat de tem-

peratuur daarna snel daalt. Alleen het door het temperatuurverloop begunstigde mineraal zal dan grote kristallen vormen, de andere mineralen zullen vastworden in een microkristallijne massa.

Welk gesteente ten slotte ontstaat, hangt dus af van twee dingen: de samenstelling van het magma en de snelheid van afkoelen. Uit één soort magma kunnen minstens drie soorten gesteenten worden gevormd. Men noemt deze:

Uitvloeiingsgesteenten. (Het magma is aan het aardoppervlak uitgevloeid en snel afgekoeld. Geen grote kristallen. De lava die door de vulkanen wordt uitgeworpen vormt uitvloeiingsgesteenten.)

Ganggesteenten. (Magma, op weg naar boven door een spleet of gang in reeds vastgeworden gesteente, is blijven steken. Afkoeling daardoor niet zo snel als wanneer uitvloeiing had plaatsgevonden. Een enkele mineraalsoort kan grote kristallen vormen, waarnaast ook kleine kristallen van dezelfde mineraalsoort voorkomen.)

Dieptegesteenten. (Magma zeer langzaam afgekoeld op grote diepte. Er vormen zich grote kristallen.)

De factoren mineralogische samenstelling en snelheid van afkoeling zijn samengevat in het overzicht op pag. 22.

Afzettingsgesteenten

We mogen aannemen dat eenmaal, hoe lang geleden weten wij niet, het aardoppervlak uitsluitend uit deze stollingsgesteenten heeft bestaan.

Daarin is verandering gekomen, toen de korst zover was afgekoeld, dat water vloeibaar kon worden in de atmosfeer, de eerste regens vielen en het neergevallen regenwater niet meer onmiddellijk verdampte, maar afstroomde lang de toevallige geulen die het vond en zich verzamelde op de laagste punten. Zo zijn de rivieren en de zeeën ontstaan. Daarmee deed tegelijkertijd de erosie zijn intrede. Ook werd hiermee de gelegenheid geschapen tot het ontstaan van een geheel andere soort van gesteenten: de sedimenten of afzettingsgesteenten. Zonder erosie geen afzettingsgesteenten.

Met uitzondering van de organogene sedimenten, die via levende

organismen geheel of gedeeltelijk uit het koolzuur van de lucht zijn voortgekomen, bestaan afzettingsgesteenten uit afbraakmateriaal van andere gesteenten. Meestal is het afbraakmateriaal, alsvorens opnieuw tot steen te verharden getransporteerd, hetzij door water, door ijs of door de wind. Of het materiaal daarna opnieuw hard geworden is, maakt voor de benaming overigens geen verschil. Ook zand en klei worden ‘gesteenten’ genoemd.

De eerste afzettingsgesteenten kunnen alleen maar uit puin van stollingsgesteenten hebben bestaan; al spoedig werden natuurlijk ook afzettingsgesteenten opnieuw afgebroken om elders weer te worden afgezet. Dit ging gepaard met een verandering in de mineralogische samenstelling.

Want het spreekt vanzelf dat wanneer een stollingsgesteente uiteenvalt, de mineralen waar het uit bestaat, beschadigd zullen worden. Sommige mineralen gaan geheel te gronde, zij worden opgelost of vallen uiteen in andere verbindingen. Maar er zijn ook mineralen die veel weerstand bezitten. Kwarts is niet alleen veel verbreid, maar het bezit ook veel weerstand. De veldspaten daarentegen worden chemisch ontleed en vormen de grondstof waaruit bij de verwering de secundaire mineralen ontstaan (kleimineralen). De glimmers, vooral muskoviet houden langer stand. Onder de zware mineralen zijn er ook die lang intact blijven, maar zij zijn zó zeldzaam dat zij haast altijd maar iets als 1 % van een afzettingsgesteente uitmaken. De associatie waarin zij in een bepaald gesteente voorkomen, beïnvloedt het karakter van het gesteente niet, maar kan hoogstens dienen om na te gaan uit welk moedergesteente de afzetting ontstaan is. Het valt dus gemakkelijk te begrijpen dat afzettingsgesteenten een geheel andersoortige mineralogische samenstelling bezitten dan stollingsgesteenten. De herhaalde erosie waaraan hun materie heeft blootgestaan, maakt dat hun mineralogische samenstelling veel eentoniger zijn zal: zij bestaan uit de sterkste mineralen van de stollingsgesteenten, of uit mineralen die pas later langs allerlei omwegen zijn ontstaan.

Zeer veel sedimenten bestaan in hoofdzaak uit één enkele stof. Er zijn maar weinig stoffen die zich in grote hoeveelheden ophopen. Dit zijn met name kwarts en calciumcarbonaat. Opeenhopingen van andere stoffen zijn in algemene beschouwingen over erosie bijna ge-

heel te verwaarlozen en voorzover dit niet het geval is, zullen zij nog elders ter sprake worden gebracht.

Sedimenten die grotendeels uit kwarts bestaan, zijn verre in de meerderheid en dit is niet verwonderlijk na wat gezegd is over de hoeveelheid waarin het element silicium voorkomt en de weerstandskracht van het silidioxyde.

Klastische sedimenten noemt men gesteenten die uit klasmatica bestaan, d.w.z. puin. Zij heten zo in tegenstelling b.v. tot sedimenten die uit oplossingen zijn neergeslagen, of gevormd uit organische resten: planten, kalkskeletten, kiezelskeletten, eiwitten en vetten enz.

Door de betrekkelijk eenvormige samenstelling van de klasmatica (in hoofdzaak kwarts dus) is een indeling naar korrelgrootte van het puin eerder op zijn plaats dan een mineralogische.

Men onderscheidt naar afnemende korrelgrootte van de samenstellende delen: stenen, grint, zand, stofzand (silt), klei.

Textuur

De klastische sedimenten bestaan uit mineralen, kristallen en fragmenten van kristallen, soms ook nog stukjes gesteente, kortom korrels die alle een verschillende grootte bezitten.

Voor de indeling van de losse sedimenten (zanden en kleiën) is het van veel belang de afmetingen van deze korrels te kennen. In de verschillende sedimenten zijn deeltjes van verschillende grootte in uiteenlopende hoeveelheden vertegenwoordigd.

Men kan de deeltjes scheiden in verschillende grootteklassen (fracties) door bijvoorbeeld te zeven met zeven van bekende maaswijdte.

De begrenzingen van deze klassen zijn betrekkelijk willekeurig gekozen. Er bestaat meer dan één indeling die bruikbaar is. Een ervan is de volgende:

stenen	deeltjes	>	(groter dan) 64mm
grint	deeltjes		64,0 -2,00 mm
grof zand	deeltjes		2,0 -0,09 mm
fijn zand	deeltjes		0,09 -0,016 mm
silt (stof, sloef)	deeltjes		0,016-0,002 mm
klei, lutum	deeltjes	<	(kleiner dan) 0,002 mm

Alle deeltjes die kleiner zijn dan 0,016 mm = 16 μ (spr. uit: mu; 1 μ = 1 mikron = 1/1000 mm) noemt men de afslibbare delen.

Dikwijls wanneer men een dergelijke analyse (granulaire analyse) uitvoert, verdeelt men het monster in een groter aantal fracties dan de hierboven opgesomde. Deze fracties hebben niet allemaal namen, maar dat is de hoofdzaak niet, het gaat erom te weten tussen welke afmetingen de deeltjes in een fractie liggen.

Het komt voor dat een bepaald sediment slechts uit deeltjes van één fractie bestaat. Maar de meeste sedimenten zijn mengsels, mengsels van deeltjes die ongelijk groot zijn. Bij deze mengsels zijn er die een zo uitgesproken karakter bezitten, dat zij apart onderscheiden moeten worden en recht hebben op een eigen naam.

Zo is bijvoorbeeld Löss een door de wind afgezet sediment met een hoog gehalte aan fijne delen (2 tot 50 μ), soms wel 80 %.

Natuurlijk zijn er allerlei overgangen tussen klei en zand. Men gebruikt wel de volgende indeling:

Naam grondsoort	percentage afslibbare delen (< 16 μ)

Zeer zware kleigrond	50-60
Middelzware kleigrond	40-50
Lichte kleigrond	30-40
Zavelgronden	20-30
Zandgronden	< 10

Leem noemt men een mengsel bestaande uit: 7 tot 40 % lutum, 60 tot 90 % stofzand en 0 tot 82% zand. De benaming leem wordt dus gebruikt voor mengsels die nogal verschillend van samenstelling kunnen zijn.

Een nauwkeuriger indeling kan men krijgen door de resultaten van de granulaire analyse uit te zetten in een driehoeksdiagram.

In dit driehoeksdiagram kan ik elk mengsel voorstellen door een punt. (Zie fig. 2.)

Nu kan ik nagaan in welk ‘gebied’ de punt ligt, en dus zien welke naam het beste bij het mengsel past.

Het driehoeksdiagram berust op de meetkundige stelling dat de

som van de afstanden van een punt tot de zijden van de gelijkzijdige driehoek altijd even groot is. Deze som is nl. altijd gelijk aan één hoogtelijn: in een gelijkzijdige driehoek zijn de hoogtelijnen alle drie even groot.

Stel nu deze som gelijk aan 100 %, d.w.z. het gehele mengsel.

Neem aan: het mengsel A bevat 20 % zand. Alle punten op de lijn pq stellen voor mengsels met 20 % zand.

Het bevat, lees ik in het analyserapport, echter ook 30% silt (stof). Alle punten van de lijn sr stellen voor mengsels met 30 % silt. De punt die het mengsel in kwestie voorstelt is dus het snijpunt van de lijnen pq en sr. We moeten het dus ‘klei’ noemen, hoewel het maar 50 % echte klei (lutum) bevat.

Fig. 2. Driehoeksdiagram voor mengsels in drie fracties verdeeld, nl. klei (< 2 μ), silt (2-50 μ), zand (> 50 μ).

Uit de korrelgrootte en korrelgrootteverdelingen kan men conclusies trekken ten aanzien van de herkomst van een sediment, dikwijls kan men er ook uit afleiden door welk medium: ijs, water of lucht het is afgezet. En of het water snel stroomde of langzaam, want als water snel stroomt, kan het grotere delen vervoeren.

Behalve het driehoeksdiagram zijn er nog andere grafische methoden om de cijfers van een granulaire analyse in beeld te brengen, o.a. histogrammen en logarithmische curven.

Bepaalde sedimenten hebben karakteristieke curven. Door de curve te tekenen, kan men dus nagaan met wat voor soort sediment men te doen heeft: een diepzee-afzetting, of een kustafzetting, een eolische (= wind-) afzetting enz.

Granulaire analyses worden op grote schaal gemaakt door landen tuinbouwkundige adviesbureaus. Dit is maar al te begrijpelijk omdat verscheidene eigenschappen van de grond die deze al of niet voor de landbouw geschikt maken, beïnvloed worden door de granulaire samenstelling.

Planten moeten hun voedsel opnemen uit de lucht (koolzuur) en uit het water uit de grond, waarin zouten zijn opgelost. Deze zouten zijn daarin gekomen uit de mineralen waar de grond uit bestaat. Het spreekt vanzelf dat deze zouten te gemakkelijker in oplossing gaan, naarmate de mineralen fijner verdeeld zijn, d.w.z. naarmate de bodem meer deeltjes van kleine afmetingen bevat. O.a. hierdoor staan kleiën als vruchtbaar bekend.

Bovendien is de korrelgrootteverdeling van belang voor de waterhuishouding van de grond. Zand staat bekend als ‘droog’. Zand bevat nl. zoveel betrekkelijk grote deeltjes dat water er doorheen zakt. Bevat de bodem daarentegen meer kleine deeltjes, dan zal vocht er gemakkelijker in kunnen blijven hangen. Dit is natuurlijk van groot gewicht voor de planten.

Vanzelfsprekend kan het gehalte aan delen groter dan 2 mm: grint en stenen, ook een belangrijke rol gaan spelen.

Diagenese

Als klastische materialen door een of andere oorzaak hard worden, ontstaan opnieuw harde gesteenten: conglomeraten (rijk aan stenen

die afgerond zijn), breccies (rijk aan niet afgeronde stenen), grove zandstenen (uit grof zand), fijne zandstenen (uit fijn zand), kleiïge gesteenten enz.

Het bindmiddel kan bestaan uit kiezelzuur, kalk, ijzeroxiden en dergelijke meer.

Men noemt de zeer grofkorrelige gesteenten ook wel psefieten, de minder grove psammieten, de gesteenten die hoofdzakelijk uit klei bestaan pelieten.

Overigens wordt de naam psammiet ook gebruikt voor een bepaald soort zandsteen met een hoog gehalte aan glimmer.

Kleiën, zanden en zandstenen die een hoog kalkgehalte vertonen, noemt men mergels. Het krijtgesteente in Zuid-Limburg wordt ten onrechte mergel genoemd, het bestaat nl. voor 98 à 100 % uit kalk, bevat dus geen zand of klei.

Metamorfose

Dit overzicht van de gesteenten waar de erosie op kan inwerken is zo onvolledig mogelijk. Gesteenten en gesteentevorming eisen aparte studies die ons in dit verband te ver zouden voeren.

Er moet alleen nog melding gemaakt worden van een belangrijk proces waaraan zowel stollings- als afzettingsgesteenten onderworpen kunnen worden, nl. de metamorfose.

De metamorfose van de gesteenten is de metamorfose welke zij ondergaan als zij onder hoge temperatuur en/of druk komen te staan. Dit nu kan gebeuren door warmte in de nabijheid van een lavagang of instrusiefplaat (contactmetamorfose), het kan ook plaatsvinden bij een der processen die met de bewegingen in de aardkorst, de gebergtevorming, het rijzen en dalen van continenten, samenhangen. Stollingsgesteenten gaan door metamorfose over in gneiss, zandsteen verandert in kwartsiet waarin de oorspronkelijke zandkorrels niet meer te herkennen zijn, kalksteen wordt marmer. Zanden en kleiën, onder hoge druk geraakt, veranderen in leisteenachtige gesteenten: schisten.

Schisten hebben een grote verbreiding, zij komen wel bijna overal voor waar gebergtevorming eenmaal heeft plaatsgevonden, waar gesteentelagen zijn samengeperst en geplooid.

De schisten krijgen hierdoor de eigenaardigheid dat zij gemakkelijk in min of meer vlakke bladen gespleten kunnen worden. Soms zijn deze bladen volkomen vlak, zoals bij de beste kwaliteit schrijfleiën. Deze schistositeit heeft zijn eigen gevolgen als het gesteente aan erosie wordt blootgesteld.

Hetzelfde geldt voor de diaklazen: barsten, breukvlakken in het gesteente. Diaklazen staan menigmaal, als het een gelaagd gesteente betreft, loodrecht op de laagvlakken. Dikwijls staan zij bovendien nog loodrecht op elkaar, of althans onder een hoek die min of meer constant blijft. Het ontstaan van diaklazen hangt eveneens samen met de krachten die in de aardkorst optreden. Deze barsten, soms niet dan met een microscoop te ontdekken, vormen geliefde aangrijpingspunten voor de erosie. Het gesteente is als het ware al voorgesneden!

Het spreekt vanzelf dat het bovenliggende gesteente door zijn gewicht een enorme druk uitoefent op het gesteente dat eronder ligt. De barsten die in dit laatste mogelijk al bestaan, worden daardoor hermetisch gesloten. Maar dit verandert als het bovenliggende gesteente door erosie verdwijnt (of doordat de mens, in steengroeven, het verwijdert). De druk op het onderliggende gesteente wordt minder, de barsten kunnen zich verwijden, spanningen in het gesteente aanwezig, kunnen worden ontlaten, wat soms met knallen gepaard gaat, de diaklasen worden wijder.

Het bederf is in de aardkorst al vroeg aanwezig!

Endogene en exogene krachten

Stenen en gesteenten zijn de stomme getuigen van de lotgevallen die de aardkorst in de loop van zijn geschiedenis hebben getroffen. Deze geschiedenis zou er overigens nauwelijks een zijn, wanneer er niets anders gebeurd was dan dat de korst was gestold, de buitenste laag stollingsgesteenten door de atmosferische krachten was afgebroken en het afbraakmateriaal zich had verspreid tot een egale bedekking van afzettingsgesteenten. Dit vereenvoudigde beeld is niet meer dan een schema. In werkelijkheid is de aardkorst bijna voortdurend in beweging geweest. Bijna voortdurend, want er zijn perioden van rust en perioden van onrust geweest. Ook manifesteert de onrust zich niet

overal tegelijk en op dezelfde wijze. De beweging in de aardkorst is altijd tot bepaalde zones beperkt en deze zones zijn aan verplaatsing onderhevig.

De slijtage van de gesteenten, de verschillende weerstand die zij daartegen bezitten en aan de andere kant de verschillende manieren waarop de slijtage plaatsvindt, zijn niet zonder gevolg gebleven voor de vormen die de aardkorst vertoont. De wetenschap die zich met de vormen van de aardkorst bezig houdt is er een die de opbouwende krachten en de afbraak aan elkaar afmeet. Wie de vormen van de aardkorst verklaren wil, dient rekening te houden met twee groepen van krachten: de endogene krachten en de exogene krachten.

Endogene krachten zijn die waarvan de oorzaak in de aarde zelf moet worden gezocht. Het vulkanisme is een endogene kracht: het kan gehele bergen opwerpen, het kan een lavadek doen uitvloeien en zodoende een gloednieuw oppervlak van uitvloeiingsgesteenten scheppen. Het kan ook uithollingen van tientallen kilometers doorsnede doen ontstaan door explosie en instorting.

Er bestaan voorts geweldige spanningen in de aardkorst die zowel vertikaal als horizontaal (men zegt meestal radiaal en tangentiaal) gericht kunnen zijn. In de tegenwoordige tijd manifesteren zij zich op spectaculaire wijze als aardbevingen. De gehele aardgeschiedenis door hebben zij de korst samengedrukt tot plooiingen, welke plooien later zijn opgeheven tot gebergten (orogenese), eveneens zijn gehele continenten uit zee omhooggekomen (epirogenese). Orogenese en epirogenese zijn processen van een veel grotere omvang dan het vulkanisme.

De aardkorst is door breuken in schollen verdeeld die zich ten opzichte van elkaar bewegen. Ook zonder voorafgaande plooiing kan een gebergte ontstaan: door opheffing van een schol, meestal een reeks van schollen (horstgebergte).

Als de aardkorst deze bewegingen niet vertoonde, zouden wij bitter weinig over ouderdom en geschiedenis van de aardkorst afweten. Wanneer graniet (een dieptegesteente!) thans op vele plaatsen aan de oppervlakte gevonden kan worden, is het alleen doordat de tektonische krachten het betreffende gedeelte van de aardkorst hebben opgeheven en de erosie het bovenliggende gesteente verwijderd heeft.

Het puin verplaatst zich onder invloed van de zwaartekracht altijd van boven naar beneden. Hetzij onmiddellijk, hetzij langs omwegen, mogelijk zelfs na op zijn weg nog weer steen te zijn geworden en opnieuw te zijn afgebroken en getransporteerd, komt het tenslotte in zee terecht en bezinkt. Men zal denken dat zodoende de zee op ondiepe plaatsen al gauw geheel opgevuld kan raken en niet langer zee meer zal zijn. Inderdaad gebeurt dit en is het gebeurd: een land als Nederland heeft er voor een groot deel zijn ontstaan aan te danken.

Er bestaan echter gedeelten in de oceanen, langgerekte zeer diepe troggen die bij uitstek de plaatsen zijn waar het puin zich verzamelt. Deze geosynclinalen hebben de eigenschap dat zij dieper worden naarmate zij verder worden opgevuld. Dit kan duizenden, miljoenen jaren achter elkaar doorgaan. Er bestaan afzettingsgesteenten in lagen van kilometers dik, waarvan aangetoond is dat de afzetting plaatsgevonden heeft op constante diepte onder zeeniveau, met andere woorden, de bodem moet naarmate de afzetting vorderde, geleidelijk aan gedaald zijn. Eenmaal komt aan deze daling evenwel een einde. De twee blokken waartussen zich de trog bevindt, schuiven naar elkaar toe, de afgezette lagen worden geplooid en rijzen daarna op: een nieuw ketengebergte is gevormd. Het nieuwe ketengebergte wordt aangegrepen door de erosie, het geërodeerde puin wordt afgevoerd naar een nieuwe geosynclinale. Zo is, zeer schematisch, de geschiedenis van het worden en vergaan van ketengebergten.

Hoe langer het geleden is dat een gebergte opgeplooid werd, des te langer is het onderhevig geweest aan erosie, des te verder zal het afgesleten zijn. Werkelijke hooggebergten zoals de Alpen, de Himalaya, de Rocky Mountains en de Andes zijn jonge gebergten. Zij zijn ontstaan in de alpine plooiingsperiode. Een gebied als de Ardennen heeft deel uitgemaakt van een veel oudere plooiingsketen, het Hercynisch gebergte. Feitelijk zijn de Ardennen helemaal geen gebergte meer. Het oorspronkelijke gebergte is door de erosie vervlakt tot een nagenoeg vlak plateau, een zogenaamde schiervlakte. Iedereen die een hoog punt in de Ardennen beklimt, kan zich hiervan overtuigen. Eerst doordat het gebied na de vervlakking weer in beweging is gekomen en opgeheven, zijn de rivieren in staat geweest er diepe dalen

in uit te snijden, waardoor de Ardennen toch nog een bergachtig voorkomen hebben.

Hoe ouder een gebergte is, hoe meer het door de erosie zal zijn vervlakt en verlaagd. Oude gebergten vertonen ronde vormen, jonge gebergten scherpe kammen en graten. De erosie is in jonge gebergten ook krachtiger dan in oude, juist doordat zij hoger zijn. De rivieren zullen krachtiger stromen, de hoogte van hun oorsprong boven de erosiebasis is immers ook groter. De erosiebasis van een rivier is het niveau waarop hij uitmondt; dat is dus van alle rivieren uiteindelijk de zee.

Deze ontwikkeling van gebergte tot schiervlakte kan onderbroken worden door hernieuwde opheffing of daling. De geomorfoloog is in staat de sporen van deze tektonische incidenten in de erosievormen terug te vinden.

Al zijn vele gedeelten van de aardkorst in een of meer perioden van de geologische geschiedenis aan gebergtevorming onderworpen geweest, er bestaan ook grote massieven of z.g. schilden die zich al zeer lang in bijna ongestoorde rust bevinden, die wel langzaam zijn opgerezen, maar niet geplooid (b.v. het Canadese Schild, het Baltische Schild). Op deze schilden zullen veelal gesteenten die op grote diepten ontstaan zijn, langzamerhand door de erosie zijn ontbloot.

De verdeling in land en zee van onze aardkorst heeft in vroegere perioden sterk verschild van de huidige toestand. Toch is het waarschijnlijk dat deze verdeling nooit totaal anders is geweest. Zelfs als wij een kaart ontwerpen van de oudste ons bekende perioden, is daarin al iets te vinden dat op het moderne beeld lijkt. De bewegelijkheid van de aardkorst neemt namelijk naar het centrum van de continenten toe af en eveneens naar het centrum van de oceanen. Die gedeelten van de aarde die afwisselend zee en land geweest zijn, vinden wij in de randgebieden van de continenten en het daaraan grenzende, vrij ondiepe gedeelte van de zee, het z.g. continentale plat. Het beeld van deze verdrinkende en droogkomende gebieden, wordt overigens ingewikkelder gemaakt doordat ook de absolute hoogte van de zee niet constant is. Het is bewezen dat dit niveau van de zee rijst en daalt (z.g. eustatische bewegingen) waardoor dus de oppervlakte van het vasteland kan af- of toenemen.

4. Doline, door oplossing en uitspoeling in kalksteen gevormde orgelpijp. Groeve in het Maastrichts Krijt te Bemelen, Zuid-Limburg. (Foto Dr. W.F. Hermans)

5. Granietverwering in Galicia (Spanje). Het zand tussen de rotsblokken is het daaruit ontstane verweringsmateriaal. Het is rijk aan veldspaat. (Foto Dr. W.F. Hermans)

6. Granietmassief bij El Grove, Galicia (Spanje). (Foto Dr. W.F. Hermans)

7. El Grove (Galicia). Begin van schaalvormige afscheiding van graniet in eerste verweringsstadium. De schaal is 10 à 30 cm dik. (Het rijtje gaatjes is kunstmatig, evenals de doorsnede van de rots.) (Foto Dr. W.F. Hermans)

In de ijstijden bijvoorbeeld, was een groter deel van het op aarde beschikbare water vastgelegd in de vorm van ijs dan voordien. Het niveau van de oceaan lag dus lager. Men heeft berekend dat aan het einde van de laatste ijstijd het oppervlak van de oceanen een 80 meter hoger is komen te liggen, door het vrijgekomen smeltwater.

Al deze bewegingen gaan gepaard met verplaatsing van de erosiebasis. Zij oefenen daardoor hun invloed uit op de kracht van de erosie in het achterland en op het relief dat deze doet ontstaan.

Hoewel alle puin eenmaal in zee terecht moet komen, kan dit soms lang duren. Het transport wordt, nog op het vasteland, herhaaldelijk onderbroken. Zo ontstaan de terrestrische afzettingen, die soms lange tijd niet meer in beweging komen: afzettingen in rivierdalen en gletscherdalen, meren die worden opgevuld. Een verhoging van de erosiebasis zal dit in het algemeen bevorderen; dan immers verliezen de rivieren hun transportkracht. Rijst de zee nog hoger, zodat hij een groot stuk van het vasteland overstroomt (transgredeert) dan kunnen terrestrische afzettingen overdekt worden met marine afzettingen, die de onderliggende laag conserveren.

De verplaatsing van het puin is er niet altijd een van hoger naar lager niveau: de wind die duinen, stuifzand en löss kan opwerpen is in staat tot een verplaatsing van beneden naar boven. Hieruit zien wij dat ook de exogene krachten soms een opbouwende werking kunnen hebben, al is het, in het grote geheel van het slijtageproces gezien, maar tijdelijk.

voetnoot*): Magma = vloeibaar gesteente. Lava = magma dat aan het aardoppervlak komt.

voetnoot*): Het chemische symbool voor Magnesium is overigens niet Ma, maar Mg.

Vorige Volgende