Leerlingenblad Introductie Het dateren van bijvoorbeeld lagen

Pagina 1: Opdracht: Dateringsmethoden
Expeditie Broeikaswereld – Universiteit Utrecht
Leerlingenblad
Introductie
Het dateren van bijvoorbeeld lagen sediment kan op twee manieren gebeuren. Ten eerste kan
van een object de relatieve leeftijd bepaald worden. In dat geval vergelijk je de sedimentlagen
met bijvoorbeeld de ouderdom van de lagen erboven of eronder. Jonge sedimenten komen
bovenop oudere sedimenten te liggen. Absolute datering is ook mogelijk, dan bekijk je met
andere methoden hoe oud iets precies is, dus uitgedrukt in jaren. Hoe dat in zijn werk gaat, leer
je bij de volgende opdracht.
Centrale vraagstelling
Hoe kun je een absolute datering doen van oude sedimenten?
Benodigdheden
• Potlood, gum, etc
Opdrachten
1) De aardmagnetische Noordpool en Zuidpool zijn in het verleden vaak omgewisseld. Als het
veld normaal is zoals nu, dan wordt dit in tabellen met zwart aangeduid. Als het veld
omgekeerd is, wordt dit met wit aangeduid. Tijdens de vorming van oceanengesteente, zoals
die bijvoorbeeld op ijsland te vinden zijn, is dit omwisselen van het aardmagneetveld
vastgelegd en we weten dan ook precies hoe vaak en wanneer dit aardmagneetveld in het
verre verleden is omgewisseld. Sedimenten kunnen ook het aardmagneetveld dat voorkwam
in het verleden vastleggen, omdat ze magnetische mineralen, zoals ijzer bevatten. Door de
magnetische patronen in de sedimenten van de boorkernen te meten kunnen we hun
ouderdom bepalen. Het lijkt een beetje op de supermarktkassa die een pakje kauwgom
herkent aan de barcode. Van de sedimenten uit de Walvisrug hebben wetenschappers de
magnetische variatie (inclinatiewaarden) bepaald (zie figuur 1). Dat is dus een uitdrukking
van die aardmagnetische richting. Nu moet jij deze inclinatiewaarden nog omzetten in een
zwart-wit code.
a. Zet de inclinatiegrafiek om in een zwart-wit code, waarbij zwart het normale magneetveld
voorstelt, dus met de magnetische Noordpool min of meer op de geografische Noordpool,
en wit een omgekeerd magneetveld voorstelt. Dat doe je door naast de grafiek een balkje
te tekenen waarbij je markeert met zwart of wit wanneer het aardmagnetische veld de
ene of de andere pool betreft.
b. Nu heb je een soort streepjescode. Vergelijk deze met de magnetische patronen uit het
Paleogeen uit dezelfde figuur. Zoek de beste overeenkomst en verbind de blokjes van je
eigen streepjescode met de blokjes van de magnetische patronen uit het Paleogeen met
lijnen, zodat je goed ziet waar op deze tijdschaal jouw streepjescode begint en eindigt.
c. Bepaal nu de ouderdom van de Elmo laag en die van het hitterecord (PETM). Hoeveel
jaar zit er tussen deze 2 extreme klimaatsveranderingen?
2) Is de datering met behulp van magnetostratigrafie een absolute of relatieve dateringtechniek?
Waarom?
3) Geef een aantal andere technieken die je zou kunnen gebruiken om absoluut te dateren?
4) Hoe is ouderdom van de aarde bepaald?
Pagina 2: Opdracht: Dateringsmethoden
Expeditie Broeikaswereld – Universiteit Utrecht
Figuur 1. Inclinatiewaarden van een boring uit de Walvisrug en een gedeelte van de geologische
tijdschaal met daarin de omkeringen van het aardmagneetveld weergegeven.
Pagina 3: Opdracht: Dateringsmethoden
Expeditie Broeikaswereld – Universiteit Utrecht
Informatie docent, beschrijving en nabespreken:
Mogelijke vakken: aardrijkskunde NLT, bèta
¾ Leerlingen leren bij deze opdracht over absolute ouderdomsbepaling en inclinatie. De
leerlingen krijgen de geidialiseerde inclinatiewaarden, zogenaamd gemeten op het
interval van de boorkern aangeleverd. Er wordt hen uitgelegd wat deze metingen
betekenen en hoe dat gebruikt kan worden voor ouderdomsbepalingen van het sediment.
Deze geïdealiseerde inclinatiegrafiek is gemakkelijk om te zetten in een zwartwitstreepjescode. Deze code kan dan vergeleken worden met de magnetostratigrafie uit het
Paleoceen en Eoceen. Door op zoek te gaan naar de beste overeenkomst in zwartwitpatroon, kunnen ze de ouderdom van de sedimenten in de boorkern en de ouderdom van
het hitterecord bepalen.
¾ Zorg dat leerlingen goed het verschil tussen absolute en relatieve datering begrijpen en
dat zij ook (de basis van) de geologische tijdschaal kennen. Afhankelijk van het niveau
van de groep zal er tussendoor meer of minder moeten worden toegelicht over wat de
leerling eigenlijk aan het doen is (dus wat de versimpelde activiteit in werkelijkheid
betekent).
Inclinatie
De magnetische deeltjes in het sediment liggen gerangschikt naar het aardmagnetische veld. Met
een magnetometer wordt de inclinatie gemeten. Het aardmagnetische veld is in de geologische
geschiedenis vaak omgekeerd (met het magnetische noorden richting de Zuidpool). De
sedimenten die ten tijde van die omgekeerde polarisatie zijn afgezet bevatten dus ook deeltjes
met omgekeerde polarisatie. Dit is te meten. De vertaling van polarisatie naar tijd wordt gedaan
met behulp van een referentie tijdschaal. Dit is aan de hand van de polarisatie van de
oceaanbodem vastgesteld. Bij de mid-oceanische ruggen wordt met een min of meer constante
snelheid nieuwe oceaankorst gevormd. Die hebben
al miljoenen jaren het aardmagnetische veld
vastgelegd. Aan de hand van metingen van de
aardkorst is de ouderdom van alle omkeringen in
het Tertiair en het Krijt bepaald. In de gesteentes
wordt de polarisatie gegeven in inclinatie eenheden,
waarbij negatief normaal is en positief omgekeerd.
Hint opdracht 2: We weten waar de PETM zit in de
inclinatie waarden en we weten ook ongeveer hoe
oud die is. Nu kan het grote reversed interval al
goed geplaatst worden. Dit is een relatieve
tijdsbepaling
Astronomisch dateren
Zoals de jaarlijkse omwenteling van de aarde rond de zon de regelmatige (cyclische)
veranderingen in het weer (seizoenen) veroorzaakt, zo veroorzaken cyclische veranderingen in
de hoek van de aardas en de ellipticiteit van de aardbaan voor veranderingen in de hoeveelheid
zonnestraling per seizoen. Er zijn drie belangrijke astronomische cycli. De langste is de
verandering in de ellipticiteit van de aardbaan (excentriciteit) en heeft twee belangrijke periodes
met een gemiddelde duur van 100.000 en 400.000 jaar. De precessie beweging is het beste te
vergelijking met die van een draaiende draaitol en heeft een gemiddelde duur van 26.000 jaar.
Omdat de baan van de aarde ook een precessiebeweging maakt die tegengesteld is aan die van
de aardas is de gemiddelde duur van één precessie cyclus 21.000 jaar. De obliquiteit beschrijft
de verandering in de ashelling. Eén obliquiteits cyclus duurt gemiddeld 41.000 jaar. Deze
astronomische cycli worden ook wel Milankovitch cycli genoemd en hebben zeer duidelijk hun
sporen nagelaten in de opeenvolging van sedimentlagen omdat ze het klimaat op aarde sterk
hebben beïnvloed zoals het ontstaan en verdwijnen van ijstijden.
Pagina 4: Opdracht: Dateringsmethoden
Expeditie Broeikaswereld – Universiteit Utrecht
In de Middellandse Zee zijn op regelmatige afstand donker gekleurde organische lagen terug te
vinden in de boringen van oude sedimentlagen. Het voorkomen van deze lagen wordt verklaard
door zuurstofloze condities op de zeebodem, waardoor het organische materiaal beter werd
bewaard. De regelmatige afstand wordt toegeschreven aan de invloed van de precessie cyclus
op het klimaat die zorgde voor minder verdamping, waardoor de circulatie in de Middellandse Zee
minder werd en het bodemwater minder zuurstof kreeg. Door dit soort karakteristieke lagen te
correleren aan astronomische berekeningen is een zeer gedetailleerde tijdschaal gemaakt voor
de laatste 34 miljoen jaar en is ook precies bepaald hoeveel tijd er zat tussen de Elmo laag en de
PETM.