LE4 Warmtehuishouding van de aarde

Question 1

Waarom spelen rivieren een belangrijke rol tijdens/ na verwering en erosie?

Answer 1

Omdat deze in grote mate verantwoordelijk zijn voor het transport van het geordeerde materiaal.

Question 2

Wat zijn de belangrijkste processen in de geologische cyclus?

Answer 2

1. Verwering en Afbraak
2. Erosie en Transport
3. Sedimentatie en Sedentatie
4. Bedekking en Zetting
5. Metamorfose
6. Deformatie
7. Opsmelting
8. Opheffing en Magmatisme

Question 3

Wordt er energie verbruikt tijdens de gelogische cyclus? Is het netto/ verlies/ winst gelijk?

Answer 3

Er wordt energie gebruikt voor een aantal processen in de geologische cyclus. Er gaat hierbij ook enrgie verloren dat het aardse systeem verlaat. De aarde is dan ook geen gesloten systeem.

Question 4

Wat is de geothermischegradient?

Answer 4

De mate waarin de temperatuur met de diepte toeneemt. (gem. 30 °C per kilometer)

Question 5

Wat is een voorbeeld van een proces waarbij energie aan het aardse systeem wordt ontrokken?

Answer 5

In de magamakamer in de aardkorst onder vulkanen bevindt zich een smelt die gevormd is door het opsmelten van mineralen, hiervoor was energie nodig (smeltwarmte). Bij het stollen van deze smelt als deze het oppervlakte bereikt komt deze energie weer vrij (krisalisatiewarmte) en verdwijnt de ruimte in.

Question 6

Is de geothermische gradient overal op aarde hetzelfde?

Answer 6

Nee, er bestaan grote regionale verschillen dat erop duid dat de bron van warmte niet diep uit de aarde komt en niet homogeen verdeeld is.

Question 7

Wat is het warmtegeleidingsvermogen?

Answer 7

Materiaalconstante die aangeeft hoe goed het materiaal warmte geleidt.

Question 8

Wat is het verschil tussen endotherme en exotherme reacties?

Answer 8

Endotherme reacties kosten energie, exotherme leveren warmte.

Question 9

Welke gassen komen er vrij bij de chemische reacties van dehydraties en decarbonaties? En onder welke omstandigheden vinden deze reacties plaats?

Answer 9

Wat er koolzuurgas komen vrij. En deze reacties doen zich voor onder toenmende druk en temperatuur.

Question 10

Wat is de oorzaak en het gevolg van de getijdenwerking.

Answer 10

Aantrekkingskracht van de maan als bron van potentiële energie, wat eb en vloed in de zeeën tot gevolg heeft en enige vervorming van de vaste aarde, wat om wordt gezet in warmte.

Question 11

Hoe vindt kernsplijting plaats?

Answer 11

Proces waarbij een zware onstabiele atoomkern zich deelt of splijt in twee of meer lichtere kernen, waarbij aanzienlijke hoeveelheden energie vrijkomen.

Dit is het basis principe van kerncentrales en de atoombom.

Question 12

Waar vindt kernfusie plaats?

Answer 12

Proces dat plaats vindt in het binnenste van sterren. De energie die hierdoor uit de zon vrijkomt is de aandrijver van exogene processen op aarde.

Question 13

Wat is radioactief verval?

Answer 13

Verval van instabiele atoomkernen. Belangrijk proces voor de warmtehuishouding van de aarde.

Question 14

Welke elementen zijn verantwoordelijk voor (meer dan 99% van) de energie productie van de aarde?

Answer 14

• Kaliumisotoop ⁴⁰K
• Thoriumisotoop ²³²Th
• Uraniumisotoop ²³⁵U en ²³⁸U

Question 15

Hoe werkt de warmtestroom tussen twee objecten (gesteenten)?

Answer 15

Indien op plaats A de temperatuur hoger is dan op plaats B dan zal er een warmtetransport optreden van A naar B. De snelheid waarmee dit gebeurd is afhankelijk van temperatuurverschil tussen A en B en de geleidbaarheid van het gesteente.

Question 16

Wat is een mid-oceanische rug (MOR)?

Answer 16

Op de plaatsen waar lithosferische platen zich van elkaar af bewegen, wordt de vrijkomende ruimte continu gevuld met naar boven komend basisch mantelmateriaal. Op deze wijze wordt steeds nieuwe oceanische korst gevormd.

Question 17

Wanneer ontstaat er thermisch evenwicht?

Answer 17

Als er geen netto stroom van thermische energie tussen twee systemen is.

Question 18

Hoe werkt het elektrisch-deken effect?

Answer 18

Wanneer een continent ligt op een ex-suboceanische mantel werkt het met zijn hoge radioactieve warmteproductie als een elektrisch deken. Er zal plaatselijke opwarming van de mantel plaatsvinden

Question 19

Welke korst is dikker de oceanische of de continentale?

Answer 19

De continentale korst is aanzienlijk dikker.

Question 20

Wanneer ontstaat er gravitatief evenwicht?

Answer 20

Perioden van relatieve rust van de aardkorst waardoor opwarming onder de continenten en afkoeling onder de oceanen plaatsvindt. Thermische processen ten gevolge van warmtestromen, veroorzaken gravitatieve instabiliteit: continenten breken op en gaan verschuiven

Question 21

Wat gebeurt er bij de opheffing van een continent?

Answer 21

Volumevermeerdering (veroorzaakt door hoge temperaturen) van de mantel onder het continent wordt het continent enigszins omhooggedrukt en komt het op een ‘bult’ van mantelmateriaal te liggen

Question 22

Wat karaktriseerd het herstel van gravitatief evenwicht?

Answer 22

Herstel in evenwicht, gekarakteriseerd door verhoogde activiteiten van de plaatbewegingen (orogenese, vulkanisme..). Door het verschuiven van platen verstoort het thermisch evenwicht weer.

Question 23

Wat zijn anomalieën?

Answer 23

Waarnemingen die niet in de bestaande modellen of paradigma’s passen.

Question 24

Wat kan de relatieve warmte van de oceanen verklaren? Door de oceanische warmtestroom?

Answer 24

De berekende waarde plus de extra warmte die vrijkomt bij het herstel van het thermisch evenwicht en de warmteproducerende serpentinisatie van de oceaanbodem leidt tot een oceanische warmtestroom die qua orde van grootte vergelijkbaar is met die van de continenten.

Question 25

Wat zal één van de belangrijkste gevolgen zal zijn van het opraken van de radiogene warmteproductie in de aardkorst?

Answer 25

De warmteproductie levert het tegenspel van erosie. Daarmee is de warmteproductie van de aarde verantwoordelijk voor het steeds weer opnieuw laten ontstaan van reliëf (opheffing, gebergtevorming, vulkanisme).

Als gevolg van erosie wordt het bestaande reliëf op aarde steeds weer ‘afgebroken’. Het afbraakmateriaal vormt vervolgens dikke sedimentpakketten langs de randen van de continenten.

Anders gezegd: als de warmteproductie door het doorgaande verval van de radioactieve isotopen minder en minder wordt, zal de voortdurend optredende thermische verstoring van het gravitatief evenwicht achterwege blijven en zal zich een definitief gravitatief evenwicht instellen.

Zoals we hebben gezien, is het ‘zoeken’ naar gravitatief evenwicht de oorzaak van de plaatbewegingen en de daaruit voortvloeiende processen, zoals vulkanisme en gebergtevorming.

Indien warmteproductie als tegenspeler van erosie wegvalt, zal de aarde steeds meer vervlakken.

De totale hoeveelheid afbraakmateriaal van de continenten zal onvoldoende zijn om de oceanen te ‘vullen’ (ook het waterpeil van de oceanen zal immers stijgen) en uiteindelijk zal het oppervlak van de aarde uitsluitend uit water bestaan.

Question 26

De serpentinisatie die in de gesteenten onder de oceaanbodem plaatsvindt, wordt beschreven als een exotherm proces;
de meeste omzettingen van gesteenten op een zekere diepte, de zogeheten metamorfe reacties, zijn echter endotherm.

Kunt u dit verklaren?

Answer 26

De gesteenten die de nieuwe oceaanbodem gaan vormen, komen uit de mantel en zijn (vrijwel) watervrij.

Door reactie met het binnendringende zeewater worden deze gesteenten gehydrateerd, waarbij energie vrijkomt (exotherm proces).
De meeste metamorfe gesteenten zijn echter ontstaan uit ‘natte’ sedimenten, die bij oplopende temperatuur gedehydrateerd worden, hetgeen energie kost (endotherm proces).

Question 27

Waarom kan een warmtestroommeting op de oceaanbodem uitgevoerd worden,
door het temperatuurverschil te meten op twee punten die slechts enkele meters boven elkaar liggen,
terwijl we op het land daarvoor een diepe boring, een diepe mijn of tunnel nodig hebben?

Answer 27

De temperatuur van het diepe oceaanwater is constant. Er vindt nauwelijks transport plaats van het water dat in de poriën van het gesteente (de ‘modder’ op de bodem) zit, het zogeheten poriënwater.

Hierdoor wordt de warmtestroom ook vlak onder de oceaanbodem geheel bepaald door de temperatuurgradiënt en het warmtegeleidingsvermogen van het sediment.

Op land wordt de temperatuurverdeling verstoord door seizoensinvloeden, klimaatsveranderingen en door opwaartse of neerwaartse grondwaterstroming. Om buiten de invloedssfeer van deze effecten te komen, moeten we de temperatuurverdeling hier op veel grotere diepte meten.

Question 28

Waarom komen grootschalige verschillen in warmteproductie, zoals tussen continenten en oceanen, tot uiting in voornamelijk horizontale plaattektonische bewegingen,
terwijl kleinschalige laterale verschillen, bijvoorbeeld door lokale korstverdikking, vooral verticale bewegingen tot gevolg hebben?

Answer 28

Hoe groter de massa, des te kleiner de hoek waaronder afglijding plaats kan vinden. Bovendien wordt de sterkte van de mantel in belangrijke mate bepaald door de temperatuur en zal een ‘slappe’ mantel gemakkelijker vervloeien.

Bij een lokale temperatuurverhoging zal een stukje ‘slappe’ mantel omgeven worden door relatief koud en ‘sterk’ mantelmateriaal en dus niet gemakkelijk kunnen vervloeien.

Bij een even grote opheffing zal in het geval van een lokale verstoring het verschil in reliëf groter zijn dan bij een zelfde opheffing van continentale dimensies. Bij een continentale dimensie wordt het hoogteverschil immers over een veel grote gebied ‘uitgesmeerd’. Hoe steiler nu de topografie, des te sneller zal de erosie gaan.

Dus, naarmate de verstoring kleinschaliger is, neemt het effect van de erosie toe en neemt de mogelijkheid van vervloeiing van de mantel af.