Geologie

Inleiding

Er zijn drie soorten gesteenten: stollingsgesteenten, afzettingsgesteenten en metamorfe gesteenten. Elk van deze typen maakt deel uit van de gesteentecyclus. Door veranderingen in de omstandigheden kan het ene gesteentetype een ander gesteentetype worden. Of het kan een ander gesteente van hetzelfde type worden.

Wat zijn gesteenten?

Een gesteente is een natuurlijk gevormd, niet-levend materiaal van de aarde. Rotsen bestaan uit verzamelingen van mineraalkorrels die bijeengehouden worden tot een stevige, vaste massa (figuur 1).

Wat is het verschil tussen een rots en een mineraal? Rotsen zijn gemaakt van mineralen. De mineraalkorrels in een gesteente kunnen zo klein zijn dat je ze alleen met een microscoop kunt zien, maar ze kunnen ook zo groot zijn als je vingernagel of zelfs je vinger (figuur 1).

Aangesteente wordt in de eerste plaats geïdentificeerd aan de hand van de mineralen die het bevat en aan de hand van de textuur. Elk type gesteente heeft een eigen reeks mineralen. Een gesteente kan bestaan uit korrels van één mineraalsoort, zoals kwartsiet. Veel vaker zijn gesteenten gemaakt van een mengsel van verschillende mineralen. De textuur is een beschrijving van de grootte, vorm en ordening van de mineraalkorrels. Zijn de twee monsters in figuur 2 van hetzelfde type gesteente? Hebben ze dezelfde mineralen? Dezelfde textuur?

Gesteente	Mineralen	Textuur	Formation	Rock type
Sample 1	plagioclase, quartz, hornblende, pyroxene	Crystals, visible to naked eye	Magma cooled slowly	Diorite
Sample 2	plagioclase, hornblende, pyroxene	Crystals are tiny or microscopic	Magma erupted and cooled quickly	Andesite

As seen in table 1, these two rocks have the same chemical composition and contain mostly the same minerals, but they do not have the same texture. Sample 1 has visible mineral grains, but Sample 2 has very tiny or invisible grains. The two different textures indicate different histories. Sample 1 is a diorite, a rock that cooled slowly from magma (molten rock) underground. Monster 2 is een andesiet, een gesteente dat snel is afgekoeld uit een soortgelijk magma dat op het aardoppervlak is uitgebarsten.

Drie hoofdcategorieën gesteenten

Gesteenten worden in drie hoofdgroepen ingedeeld, afhankelijk van hoe ze zijn gevormd. Rotsen kunnen worden bestudeerd in handmonsters die van hun oorspronkelijke locatie kunnen worden verplaatst. Rotsen kunnen ook worden bestudeerd in outcrop, blootgelegde rotsformaties die aan de grond vastzitten, op de plaats waar ze worden gevonden.

Igneuze gesteenten

Igneuze gesteenten ontstaan uit afkoelende magma. Magma dat op het aardoppervlak tot uitbarsting komt, is lava, zoals te zien is in figuur 4. De chemische samenstelling van het magma en de snelheid waarmee het afkoelt, bepalen welk gesteente zich vormt als de mineralen afkoelen en kristalliseren.

Sedimentaire gesteenten

Sedimentaire gesteenten worden gevormd door de verdichting en aaneenhechting van sedimenten, gebroken stukken gesteente zoals grind, zand, silt of klei (figuur 5). Deze sedimenten kunnen worden gevormd door verwering en erosie van reeds bestaand gesteente. Sedimentaire gesteenten omvatten ook chemische precipitaten, de vaste materialen die achterblijven nadat een vloeistof is verdampt.

Metamorfe gesteenten

Metamorfe gesteenten ontstaan wanneer de mineralen in een bestaand gesteente door hitte of druk in de aarde worden veranderd. Zie figuur 6 voor een voorbeeld van een metamorf gesteente.

Een eenvoudige uitleg van de drie soorten gesteenten en hoe je ze kunt identificeren, zie je in deze video:

In deze video wordt besproken hoe je stollingsgesteenten kunt identificeren:

In deze video wordt besproken hoe je metamorfe gesteenten kunt identificeren:

In deze video van Science Made Fun wordt besproken onder welke omstandigheden de drie belangrijkste soorten gesteenten worden gevormd:

The Rock Cycle

Brokken veranderen als gevolg van natuurlijke processen die de hele tijd plaatsvinden. De meeste veranderingen gaan heel langzaam; vele vinden plaats onder het aardoppervlak, zodat we de veranderingen misschien niet eens opmerken. Hoewel we de veranderingen misschien niet zien, veranderen de fysische en chemische eigenschappen van gesteenten voortdurend in een natuurlijke, nooit eindigende cyclus die de rotscyclus wordt genoemd.

Het concept van de rotscyclus werd voor het eerst ontwikkeld door James Hutton, een wetenschapper uit de achttiende eeuw die vaak de “Vader van de geologie” wordt genoemd (zie figuur 7). Hutton erkende dat geologische processen “geen begin hebben, en geen vooruitzicht op een einde”. De processen die een rol spelen in de cyclus van gesteenten nemen vaak miljoenen jaren in beslag. Op de schaal van een mensenleven lijken gesteenten dus “rotsvast” en onveranderlijk, maar op de langere termijn vinden er altijd veranderingen plaats.

In de gesteentekringloop, die in figuur 8 wordt geïllustreerd, zijn de drie belangrijkste gesteentetypen – stollingsgesteente, sedimentgesteente en metamorf gesteente – weergegeven. Pijlen die de drie typen gesteenten met elkaar verbinden, geven de processen aan die het ene type gesteente in het andere veranderen. De cyclus heeft geen begin en geen einde. Rotsen diep in het binnenste van de aarde veranderen op dit moment in andere soorten gesteenten. Rotsen aan de oppervlakte liggen op hun plaats voordat ze worden blootgesteld aan een proces dat ze zal veranderen.

Processen van de gesteentekringloop

Er zijn verschillende processen die van het ene type gesteente een ander type gesteente kunnen maken. De belangrijkste processen van de gesteentekringloop zijn kristallisatie, erosie en sedimentatie, en metamorfisme.

Kristallisatie

Magma koelt ondergronds of aan de oppervlakte af en verhardt tot een stollingsgesteente. Terwijl het magma afkoelt, vormen zich bij verschillende temperaturen verschillende kristallen, die kristallisatie ondergaan. Het mineraal olivijn bijvoorbeeld kristalliseert uit magma bij veel hogere temperaturen dan kwarts. De afkoelsnelheid bepaalt hoeveel tijd de kristallen hebben om zich te vormen. Bij langzame afkoeling ontstaan grotere kristallen.

Erosie en Sedimentatie

Weer slijt gesteenten aan het aardoppervlak in kleinere stukjes. De kleine fragmenten worden sedimenten genoemd. Stromend water, ijs en de zwaartekracht transporteren deze sedimenten van de ene plaats naar de andere door erosie. Tijdens de sedimentatie worden de sedimenten neergelegd of afgezet. Om een sedimentgesteente te vormen, moeten de sedimenten worden samengeperst en aan elkaar worden gecementeerd.

Metamorfisme

Wanneer een gesteente wordt blootgesteld aan extreme hitte en druk in het binnenste van de aarde, maar niet smelt, wordt het gesteente gemetamorfoseerd. Metamorfose kan de minerale samenstelling en de textuur van het gesteente veranderen. Daarom kan een metamorf gesteente een nieuwe minerale samenstelling en/of textuur hebben.

Samenvatting van de les

• Gesteente is een verzameling mineralen van verschillende grootte en soort.
• De drie belangrijkste gesteentetypen zijn stollingsgesteente, sedimentgesteente en metamorf gesteente.
• Kristallisatie, erosie en sedimentatie, en metamorfisme veranderen het ene gesteentetype in een ander of veranderen sedimenten in gesteente.
• The rock cycle describes the transformations of one type of rock to another.

Reflection Questions

• What skill does this content help you develop?
• What are the key topics covered in this content?
• How can the content in this section help you demonstrate mastery of a specific skill?
• What questions do you have about this content?