Isostasie


Isostasie en isostatisch evenwicht zijn termen die worden gebruikt om de toestand van gravitationeel evenwicht van een drijvend voorwerp in een vloeistof aan te duiden.

Inhoud

Algemeen


Voor meer achtergrondinformatie, zie Wet van Archimedes.

Een voorbeeld van isostasie is een drijvende ijsberg in de zee. Een gedeelte van de ijsberg zal zich onder water bevinden. Zowel de hoogte die het drijvende voorwerp (de ijsberg) heeft (ten opzichte van een willekeurig referentieniveau), als de diepte waartoe het object in de vloeistof doordringt hangen af van de volgende factoren:

Men kan ook alleen met het ratio van de dichtheden rekening houden, de laatste twee factoren worden dan gecombineerd.

Isostasie komt voort uit het principe van Archimedes, die tijdens een bad zag dat als een object onder water gebracht wordt, de massa van het water dat verplaatst wordt gelijk is aan de massa van het gehele object. Hoe zwaarder het object, hoe groter het deel dat zich onder water bevindt.[1]

Toepassing in de geologie en geofysica


In de geologie en geofysica wordt isostasie gebruikt om hoogteverschillen op de aarde natuurkundig te verklaren. Waarom ligt een gebergte hoger dan een vlakte? Men neemt hiervoor aan dat de lithosfeer en de asthenosfeer (het bovenste deel van de aardmantel) in isostatisch evenwicht zijn. De (plastisch deformerende) asthenosfeer wordt gezien als een vloeistof, waar de lithosfeer op drijft. Onder een gebergte zal een zogenaamde gebergtewortel de mantel insteken, omdat de korst hier dikker (en daarmee zwaarder) is dan op andere plaatsen. De hoogte van een gebergte en de diepte van de gebergtewortel hangen nu af van:

Het blijkt dat sommige delen van de lithosfeer niet in isostatisch evenwicht zijn, zoals de Himalaya. In die gevallen zijn andere dingen aan de hand: in het geval van de Himalaya wordt de enorme hoogte bereikt door de laterale (zijwaartse) kracht die het naar het noorden bewegende continent India veroorzaakt.

Aangenomen wordt dat op de schaal van hele continenten, de sterkere lithosfeer drukt op de zwakkere (makkelijker vervormende) asthenosfeer, waardoor in de asthenosfeer materiaal lateraal zal gaan stromen en verschillen in dikte van de lithosfeer in verschillen in hoogte worden vertaald.

Isostatische modellen

Twee verschillende modellen van isostasie worden gebruikt:

Effect van afzetting en erosie

Als grote hoeveelheden sediment worden afgezet in een bepaalde regio, zal het gewicht van het sediment zorgen dat de lithosfeer in zijn geheel naar beneden zakt. Een voorbeeld is de Noordzee, waar op het moment grote hoeveelheden sediment naartoe gevoerd worden door rivieren. De korst onder de Noordzee zakt langzaam. Het tegenovergestelde effect vindt plaats als een grote hoeveelheid van de lithosfeer wordt afgeërodeerd, zoals in een gebergte als de Alpen. In zo'n gebied zal de lithosfeer omhoog komen (tektonische opheffing), waardoor het gebergte weer verder kan eroderen. Door dit effect kan metamorf gesteente aan het oppervlakte komen dat op grote diepte heeft gezeten.

Effect van platentektoniek

Voor meer informatie zie het artikel platentektoniek.

Als continenten op elkaar botsen, zal aan de rand waarmee ze tegen elkaar aan komen korstverdikking optreden. Als dit gebeurt kan een groot gedeelte van de verdikking in de gebergtewortel gaan zitten in plaats van in de hoogte van het nieuwe gebergte. Het idee dat het botsen van continenten tot gebergtes leidt, is daarom een simplificatie, eigenlijk kan beter van korstverdikking worden gesproken, waarbij het bovenste gedeelte van de dikkere korst het gebergte vormt.

Zoals eerder gezegd is de lithosfeer bij continentale collisie niet altijd in isostatisch evenwicht vanwege de grote laterale krachten. Het principe van isostasie gaat dan niet op.

Effect op eustasie (zeeniveau)

Eustasie (de verandering in zeeniveau) is meestal niet aan isostatische veranderingen te wijten, maar aan klimaatsveranderingen. Maar isostasie kan wel degelijk een effect hebben op het zeeniveau. In een tijdperk waarin de Aarde zich aan het begin van een Wilsoncyclus bevindt (een tijdperk waarin zich relatief veel oceanische korst vormt, bijvoorbeeld in het Jura en Krijt) zal er relatief meer jonge oceanische korst zijn. Omdat jonge oceanische korst een kleinere dichtheid heeft dan oudere (daarom liggen de mid-oceanische ruggen hoger) zullen in zo'n tijdperk de oceaanbodems hoger liggen ten opzichte van de continenten, waardoor het zeeniveau ook hoger ligt.

Als binnen de geologie gesproken wordt over "relatieve" zeespiegelverandering betekent het dat behalve klimaat ook isostasie een rol speelt.

Effect van ijstijden

Zie voor meer informatie het artikel postglaciale opheffing.

Glacio-isostasie is de druk van landijs op de aardkorst waardoor deze verzakt. Bij het afsmelten valt de druk weg en zal de lithosfeer omhoog komen. Tijdens de ijstijden waren Scandinavië en Canada bedekt met ongeveer 3-4 km dikke ijsmassa's. Onder het gewicht van deze ijskappen, zakte de aardkorst 200-250 m omlaag. Na het afsmelten van het landijs, zo'n 12.000-10.000 jaar geleden, trad er een zogenaamde postglaciale bodembeweging op. Het gebied kwam weer omhoog. Dit is onder andere nog goed terug te zien bij de Hoge Kust in Noord-Zweden.

In Nederland daarentegen zakte de bodem als compensatie voor de stijging in Scandinavië. Dit effect treedt vooral in Noord-Nederland, Noord-Duitsland en Polen op. De daling in Noord-Nederland bedraagt ongeveer 2 cm over de laatste 100 jaar. In Zuid-Nederland en België is het effect nauwelijks meer meetbaar.

Convectie in de mantel en isostatisch evenwicht

Volledig isostatisch evenwicht is alleen mogelijk als het materiaal in rust is. Thermische convectie werkt echter in de mantel. In dit geval kan alleen aan de meer algemene hypothese van DDI (diepe dynamische isostase) worden voldaan.[2]

Referenties


  1. Watts A.B.: Isostasy and Flexure of the Lithosphere. Cambridge University Press, 2001, s. 15-17. ISBN 0-521-00600-7.
  2. Mantle Flow and Determining Position of LAB Assuming Isostasy. Pure Appl. Geophys. 176, 2451–2463 (2019). DOI:10.1007/s00024-019-02093-8 .
Zie de categorie Isostasy van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.









Categorieën: Geofysica | Natuurkunde | Tektoniek




Staat van informatie: 27.09.2021 09:22:51 CEST

oorsprong: Wikipedia (Auteurs [Geschiedenis])    Licentie: CC-BY-SA-3.0

Veranderingen: Alle afbeeldingen en de meeste ontwerpelementen die daarmee verband houden, zijn verwijderd. Sommige pictogrammen werden vervangen door FontAwesome-Icons. Sommige sjablonen zijn verwijderd (zoals 'artikel heeft uitbreiding nodig') of toegewezen (zoals 'hatnotes'). CSS-klassen zijn verwijderd of geharmoniseerd.
Specifieke Wikipedia-links die niet naar een artikel of categorie leiden (zoals 'Redlinks', 'links naar de bewerkpagina', 'links naar portals') zijn verwijderd. Elke externe link heeft een extra FontAwesome-Icon. Naast enkele kleine wijzigingen in het ontwerp, werden mediacontainer, kaarten, navigatiedozen, gesproken versies en Geo-microformats verwijderd.

Belangrijke opmerking Omdat de gegeven inhoud op het gegeven moment automatisch van Wikipedia wordt gehaald, was en is een handmatige verificatie niet mogelijk. Daarom garandeert LinkFang.org niet de juistheid en actualiteit van de verkregen inhoud. Als er informatie is die momenteel verkeerd is of een onjuiste weergave heeft, aarzel dan niet om Neem contact op: E-mail.
Zie ook: Afdruk & Privacy policy.