The Principles of Geology

Er zijn verschillende basisprincipes die geologen gebruiken om de geschiedenis van een gesteente te achterhalen:

1. Uniformitarianisme
2. Oorspronkelijke horizontaliteit
3. Superpositie
4. Cross-cutting relaties
5. Walther’s Law

Uniformitarianisme

Het principe van uniformitarianisme stelt dat processen die de aardkorst veranderen, dezelfde processen zijn die miljoenen jaren geleden plaatsvonden. Bovendien zijn de resultaten van de processen van vandaag dezelfde als de resultaten van dezelfde processen miljoenen jaren geleden. Dit betekent dat we onze waarnemingen van processen die vandaag plaatsvinden, en waarnemingen van de resultaten kunnen nemen en weten welk proces het gevormd heeft wanneer we datzelfde resultaat in het gesteente terugvinden. Je kunt bijvoorbeeld in een beekje kijken en in het zand ribbels zien, gevormd door de stroming van het water over het zand. Als je in het gesteente rimpelingen ziet, weet je dat er een soortgelijk proces aan het werk is geweest.

Een geoloog bekijkt de rimpelingen die zijn gevormd in een bergbeek in Idaho.

Nooreen Meghani 2015

Oorspronkelijke horizontaliteit

Het principe van oorspronkelijke horizontaliteit stelt dat sediment horizontaal wordt afgezet. Dit is soms gemakkelijker voor te stellen bij vloeistoffen: stel je voor dat je water in een kopje giet. Het oppervlak van het water is volkomen vlak – horizontaal. Als je dat water in een kom gooit, blijft het oppervlak vlak. Stel je nu voor dat je een jello-mengsel in de kom hebt – als je dat afkoelt en het stolt, en er dan een andere kleur overheen giet, heb je de twee vlakke lagen jello, de een boven op de ander. Dit is vergelijkbaar met hoe sedimentaire gesteenten zich vormen. Als water sedimenten verplaatst van hoge gebieden, zoals bergen, naar lage gebieden, zoals de oceaan, neemt de energie van het systeem af totdat de sedimenten worden afgezet in een bekken, zoals een meer of een oceaan. Meer sediment wordt er bovenop afgezet, en in de loop van de tijd wordt de hele opeenvolging lithischer (zoals de jello in de koelkast deed). De gesteenten blijven horizontaal totdat er een kracht op inwerkt die ze uit hun oorspronkelijke oriëntatie duwt (of trekt).

Rechten van oorspronkelijke horizontaliteit (1:22)

Check Your Understanding

De gesteenten in deze afbeelding zijn zandsteen (een sedimentgesteente). Wat denk je dat deel uitmaakt van hun geschiedenis?

Sedimentaire gesteenten in Utah

Nooreen Meghani 2015

Superpositie

Dit principe stelt dat een reeks gesteenten in hun oorspronkelijke oriëntatie het oudste gesteente onderin heeft en het jongste gesteente bovenin. Een eenvoudige manier om hier over na te denken is dat iets bovenop iets anders moet staan, bijvoorbeeld om een boek bovenop een tafel te leggen, de tafel er al moet staan. Als de tafel er nog niet is en je legt het boek neer, dan valt het op de grond (en let op! De vloer moest er al zijn om het boek erop te laten landen.). Hetzelfde geldt voor stenen. Om een zandsteen boven op een kalksteen te leggen, moet de kalksteen er al zijn. Als geologen dit weten, kunnen ze de relatieve ouderdom van rotsen op elkaar bepalen.

Afbeelding van rotsen. A, b, c, d, e, f

Cross-Cutting Relationships

Net als bij het principe van superpositie moet een gesteente al op zijn plaats liggen om te kunnen worden doorsneden door een breuk, stollingsintrusie of erosie. Door zorgvuldig te onderzoeken welke gesteente-eenheden door breuken of intrusies zijn doorsneden, of welke gesteente-eenheden zijn verweerd, kunnen geologen de relatieve ouderdom van gesteenten verder bepalen.

Afbeelding van gesteenten: drie zijn doorsneden, de gesteenten erbovenop niet

Wet van Walther

De wet van Walther verschilt een beetje van de eerder besproken geologische principes, maar is net
zo belangrijk. In plaats van alleen betrekking te hebben op relatieve tijd, heeft de wet van Walther betrekking op relatieve ruimte door de tijd heen. De wet van Walther stelt dat afzettingsmilieus die lateraal aangrenzend zijn aan het aardoppervlak ook na elkaar zullen voorkomen in een stratigrafische opeenvolging. Als er iets ontbreekt, is er ontbrekende tijd, of een unconformiteit.

Okee, dat was veel om te verwerken. Laten we het uitsplitsen, te beginnen met lateraal aangrenzende en afzettingsmilieus. Als twee dingen vlak naast elkaar liggen, zijn ze lateraal aangrenzend. Een afzettingsmilieu is gewoon een plaats waar sediment kan worden afgezet. Verschillende soorten sedimentgesteenten worden in verschillende afzettingsmilieus gevormd, zodat geologen vaak kunnen achterhalen wat er miljoenen jaren geleden op een bepaalde plaats is geweest. Enkele voorbeelden van afzettingsmilieus zijn meanderende rivieren, delta’s, stranden, meren, moerassen, ondiepe zeeën en diepe zeeën. Wat zijn lateraal aangrenzende afzettingsmilieus? Twee afzettingsmilieus worden als lateraal aangrenzend beschouwd als je van het ene naar het andere kunt lopen zonder dat er iets tussen zit. (Als er iets tussen zit, dan is dat het lateraal aangrenzende milieu!) Stel je voor dat je keuken een deur heeft naar een veranda buiten, en je veranda is maar één trede boven je met gras begroeide achtertuin. Je kunt van de keuken naar de veranda lopen zonder de met gras begroeide achtertuin tegen te komen. Dat betekent dat de keuken en de veranda zijdelings aan elkaar grenzen. Kunt u van uw keuken naar de grazige achtertuin lopen zonder iets anders tegen te komen? Nee, je moet de veranda oversteken om bij de tuin te komen. De keuken en de tuin zijn niet zijdelings verbonden. De afbeelding hieronder toont typisch lateraal aangrenzende afzettingsmilieus.

Schema afzettingsmilieus

By Mikenorton – Eigen werk, CC BY-SA 3.0, Wikimedia

Verschuivingen in afzettingsmilieus worden aangedreven door veranderingen in het basisniveau, of de hoogte van het eindlichaam van het water (vaak, maar niet altijd zeeniveau!). Wanneer het basisniveau verandert, verschuiven de afzettingsmilieus om een nieuw evenwicht te bereiken. Als het zeeniveau daalt, kun je het afzettingsmilieu naar rechts verschuiven. Maar je kunt de bergen niet verplaatsen, dus uiteindelijk rek je de milieus tussen de bergen en de oceaan uit. Waar je eerst een delta had, heb je nu misschien een meanderende rivier. Als je in plaats daarvan het zeehondenniveau verhoogt, zou je de oceaan naar links verplaatsen, waardoor de omgevingen ertussen worden geplet. Het resultaat zou een delta kunnen zijn waar je ooit een meanderende rivier had. Denk aan het strand: als het strand beweegt naar waar de oceaan vroeger was, is het zeeniveau gedaald en zijn je sedimenten gedaald. Als het strand zich verwijdert van waar de oceaan vroeger was, is het zeeniveau gestegen en is je sediment achteruitgegaan.

Hoe heb je het gedaan? Als je er een paar fout hebt, ga dan terug naar het plaatje van de afzettingsmilieus en stel je voor dat je het tweede milieu boven op het eerste legt. Als je het tweede milieu naar de oceaan moet verplaatsen, moet het zeeniveau dalen. Als je het tweede milieu naar de bergen moet verplaatsen, moet het zeeniveau stijgen.

Stel je nu een stuk rots voor. Dit is wat een geoloog zou zien van de vijf voorbeelden hierboven. De richting van de verandering van het afzettingsmilieu naar boven toe (van de oudste naar de jongste) vertelt je iets over de verandering van het milieu, wat op zijn beurt weer iets zegt over de verandering van het basisniveau.

Afbeelding – drie voorbeelden van afzettingsmilieus met verbindingspunten om de ruimtelijke correlaties aan te geven. Een hoog basisniveau, een gemiddeld basisniveau en een laag basisniveau, met pijlen ertussen om aan te geven in welke richting het basisniveau beweegt

De informatie die een geoloog kan krijgen over afzettingsmilieus en de stijging en daling van het zeeniveau door de tijd heen, laat haar weten waar de oliehoudende sedimentgesteenten zich zouden kunnen bevinden