Het ontstaan van aardlagen: tegen de logica in


In de vorige artikels ontmaskerden we reeds onwetendheid en opportunisme als misleiders van ons wereldbeeld. Nu bekijken we een stelling die op het eerste zicht zo logisch lijkt dat er niet aan hoeft getwijfeld te worden. Toch zijn er natuurwetten bekend die deze stelling tot een halve waarheid herleiden.

De wet van de superpositie

“De wet van de superpositie is een basisbegrip uit de geologie. De lagen in de bodem zijn zo gerangschikt dat de oudste lagen onderop liggen, en de jongste lagen boven, tenzij een later proces deze volgorde heeft verstoord.” (Bron Wikipedia)

Hoe logisch dit ook klinkt, toch is een wetenschapper genoodzaakt om degelijk te onderzoeken of dit altijd zo is! Toegegeven, dit is bijna waanzinnig: onder welke omstandigheden zou nu eerst een bovenliggende laag ontstaan voor de laag er onder zich heeft gevormd?

Aangenomen wordt dat Johannes Walther als eerste eind jaren 1800 opmerkte dat sedimentair gesteente - te herkennen aan de gelaagde structuur - in sommige gevallen zijdelings gevormd wordt. De basis voor dit fenomeen is beschreven in de (natuur)wet van Stokes. Deze wet leert ons dat deeltjes die in een viskeus medium vallen, een valsnelheid krijgen die afhankelijk is van hun grootte en gewicht. Grotere deeltjes hebben een andere verhouding tussen oppervlakte en gewicht dan kleinere deeltjes met de zelfde dichtheid. Dit verschil in verhouding resulteert in een verschillende wrijvingskracht. Hierdoor vallen de grotere deeltjes sneller dan de kleinere. Op internet kan je hiervan een illustrerende video zien: bekijk dit filmpje op fys.leuven.be.

Deze eigenschap is één van de oorzaken dat deeltjes in een stromende vloeistof ‘gesorteerd’ worden tijdens hun transport. Hierdoor landen de grotere deeltjes eerder op de bodem dan de kleinere, de grotere kunnen vervolgens nog wat verder “doorbollen” vanwege hun kinetische energie en de kleinere deeltjes, eenmaal gevallen blijven ter plekke liggen. Dit heeft als gevolg dat er een lagenstructuur zichtbaar wordt. (Eigenlijk is dit nogal moeilijk te beschrijven, een filmpje zegt dan ook meer dan duizend woorden: Bekijk hiervoor deze film [pdf: 142] van`33 min)

Bij een constante aanvoer van materiaal in een vloeistof, zal er zich een front vormen dat een aantal lagen tegelijk maakt. Dit front beweegt zich in de richting van de vloeistofstroom.

Dit fenomeen blijkt ook te werken in een droge omgeving. Daar is niet langer de viscositeit van de vloeistof de drijvende factor, maar 10-tal factoren blijken een rol te spelen: de gemiddelde korrelgrootte, de spreiding van de korrelgrootte, de dichtheid van de korrels, de wrijving ten opzichte van de verschillende deeltjes, de vorm van de deeltjes, cohesie - en adhesie krachten, gevoeligheid voor vocht en temperatuur, hardheid, elasticiteit en brosheid. In de industrie is dit fenomeen bekend als ontmenging of segregatie [144] en het zorgt soms voor heel wat kopbrekens.

Terug naar het ontstaan van sedimentatie-afzettingen. Onder leiding van de Pierre Julien en Guy Bertault werden er in 1986 itgebreide sedimentatieproeven gedaan en gerapporteerd. Zij maakten het duidelijk dat sedimentatie-afzettingen zeer gemakkelijk zijdelings kunnen worden gevormd en dat daardoor verschillende lagen boven mekaar even oud kunnen zijn, maar dat ze in de richting van de afzetting steeds jonger worden. Dit wil dus zeggen, dat hetgeen wij zien als een lagen, zich kan gevormd hebben over een zeer beperkte tijd. Dit verklaart meteen waarom zulke lagen dikwijls heel homogeen zijn. Wanneer een modderstroom met een bepaalde samenstelling een sedimentaire afzetting tot stand brengt, dan kan enkel wat in die modder zit, zich afzetten. Moest het zo zijn dat de afzetting gebeurde door materiaal dat uit de lucht valt en dat over langere tijd, dan kan er allerhande vreemd materiaal tussen zitten. Materiaal dat door stromend water is ontmengd, is daarentegen zeer homogeen.

Besluit

Het blijkt dat ons gezond verstand zich soms wel erg hard laat misleiden door het ontbreken van ‘diepere’ kennis van bepaalde processen. Hierdoor nemen we soms zelfs niet de moeite om te onderzoeken omdat het voorgestelde zo logisch lijkt. Toegegeven: bij deze uiteenzetting was zelfs een filmpje nodig om iedereen te overtuigen!

We hebben nu twee alternatieven voor het ontstaan van aardlagen: de triviale en de sedimentatie tijdens stroming. Hierdoor wordt het erg moeilijk om een uitspraak te doen over hoe iets ontstaan is. Als je de juiste parameters ten tijde van het ontstaan niet kent, kan je niet met zekerheid zeggen hoe het gebeurd is. We zullen daarom bepaalde uitspraken met de nodige reserve moeten aannemen en onze waarnemingen moeten uitbreiden naar tekenen die er op kunnen wijzen of er al dan niet snelle sedimentatie aan het werk was.