Doe het zelf: Geologie van Mars en Snickers

Land, Lucht en Water - Natuurkunde

Door: Anne Schulp

De Pyreneeën zijn geologisch gezien een woest en complex geheel, en ook de Alpen mogen er wezen. Maar hoe werkt zo’n gebergte eigenlijk? Maak met Marsrepen je eigen hooggebergte en zet er het mes in.
Oliemaatschappijen hebben academici in dienst die in de zandbak spelen. ’t Zijn weliswaar geen kleuterschoolzandbakjes; we hebben het hier over geavanceerde modelleerbakken voorzien van hightech meetapparatuur, maar het blijft een vreemd idee: “Wat doet u voor de kost?” “Ik rommel wat met zandbakken.” Kennelijk is dat geklieder ergens goed voor, want geologen zijn niet goedkoop en oliemaatschappijen zijn vooral geïnteresseerd in het vinden van olie. De pedagogische zegeningen van de zandbak bewaren we maar voor de kleuterschool of – voor één keer – voor deze rubriek.
        Wat op grote schaal in het echt gebeurt, wordt op hanteerbare schaal in de olieboerenzandbak nagebootst: continenten botsen op elkaar, gebergten komen omhoog en breuken ontstaan. Hele geologische speeltuinen vallen desgewenst binnenshuis na te bouwen. Het spreekt voor zich dat dergelijke experimenten ook een beter begrip kunnen opleveren over de geologische structuur van een oliereservoir. En voor het prijskaartje van één mislukte boring kun je heel wat geologen met zandbakjes laten spelen.
        Wat gebeurt er in zo’n geologische modelleerzandbak? In het eenvoudigste geval is de zandbak aan een van de zijkanten voorzien van een grote schuif die de bulldozerende continenten in gang zet. De lagen zand (vaak voor de duidelijkheid in verschillende kleurtjes uitgevoerd), siliconenpasta, babycrème of zelfs honing dienen bij een dergelijk experiment als model voor de verschillende gesteentelagen, ieder met hun eigen fysische eigenschappen. Omdat zowel afmetingen, krachten, tijdschaal, temperatuurbereik en fysische eigenschappen van het gebruikte materiaal in de zandbak nogal verschillen van een duizend kilometer lange bergketen, valt te verwachten dat de zandbakgeoloog in de uiteindelijke interpretatie wel wat vertaalslagen moet maken. Verrassend genoeg vertonen veel structuren uit de zandbak zonder meer al duidelijke overeenkomsten met de veel grootschaliger dagelijkse werkelijkheid.

Prakken
Jeukende vingers? Geen zand in de achtertuin? De bouwmarkt verkoopt helaas niet zes soorten zand in kiloverpakking, en ook een tektonische modelleerbak met bulldozerschuif knutselen we niet zomaar op een achternamiddag in elkaar. Maar als we ons geen al te ingewikkelde, kwantitatieve onderzoeksvragen stellen en alleen een beetje willen spelen met breuken en plooien, dan bieden Mars-, Nuts- en Snickersrepen soelaas.
        Net zoals een plak kalksteen, een steenzoutpakket en een blok graniet zich bij één en dezelfde druk en temperatuur totaal verschillend gedragen, vertonen ook snackrepen een mooie diversiteit aan materiaaleigenschappen. De chocolade gaat bij kamertemperatuur al snel breken (bros deformeren, zeggen geologen) terwijl de onderliggende karamellaag behoorlijk vloeit (ductiel noemen ze dat). Eenzelfde onderscheid in smeuïg vervormen en bros breken kunnen we in de geologische werkelijkheid zien. Een zandsteenpakket en een blok graniet (de chocolade) gedragen zich bij dezelfde druk en temperatuur totaal anders dan een pakket klei of een laag zout (de karamel). Gesteente dat op grote diepte bij flinke hitte is gedeformeerd, lijkt nog het meest op goedgeklutste dubbelvla; bij lagere temperaturen moeten we eerder aan kapotte beschuitjes denken: breuken!
        Genoeg theorie, aan de slag! Twee Marsen die op kamertemperatuur over het aanrechtblad krachtig op elkaar botsen, leveren de mini-Pyreneeën op. Daar waar Frankrijk en Iberia onzacht met elkaar in aanraking komen, worden gesteentelagen steil omhoog gedrukt, geplooid en gebroken. In doorsnede zien we dat natuurlijk het best. Door het geheel eerst even goed in te vriezen en daarna met een kartelmes open te snijden, beschadigen we het miniatuurgebergte niet.

San Andreasbreuk
We kunnen ook een mooie aardbeving langs de San Andreasbreuk naspelen. San Francisco ligt erg onhandig op de breuk waarlangs twee aardplaten verschuiven. Leg een Mars op een gladde ondergrond en neem zowel de linker- als de rechterkant tussen duim en wijsvinger. Schuif vervolgens de linkerkant naar voren en de rechterkant naar achteren.
        We kunnen ons voorstellen wat er in en onder Frisco gebeurt: onder de korst (in dit geval: in de karamelvulling) gaat dat vrij smeuïg en onopgemerkt voorbij; aan het oppervlak (lees: de chocoladekorst) is het een heel wat minder plezierig proces. Bij het verder langs elkaar schuiven van de breuk blijft de rafelrand regelmatig op verschillende plaatsen hangen. Die schiet dan weer los met een op Marsschaal verwaarloosbaar kleine aardbeving, die op San Andreasschaal wel degelijk voelbaar zou zijn.
        Als we het helemaal mooi willen aanpakken, leiden we deze Marsgeologie ook nog in goede banen door aan de zijkanten met een paar snijplanken en lijmklemmen de vrijheid van de gebergtevorming in te perken. De houdbaarheid van de geologische meesterwerken is natuurlijk wat beperkt. Mooie plaatjes leggen we daarom vast door de structuren (op een transparant velletje plastic) even op de scanner te leggen.
        Als u deze zomer op vakantie gaat, verdeel dan, zoals het een goed geoloog betaamt, uw aandacht tussen het verkeer en de weginsnijdingen. Een mooie weginsnijding legt geologische structuren vaak prachtig bloot. Zeker een vers aangelegde snelweg, diep ingesneden in de ondergrond, kan een prachtige dwarsdoorsnede geven van de kreukelzones die gebergtevorming opleveren. Volg de plooien, bewonder de breuken, en denk er die Marsreep bij. ’t Is prachtig maar kijk wel uit want het leidt ook af. Kreukelexperimenten met Marsen, zandbakken en gebergteketens behoeven geen uitbreiding naar de kreukelzone van uw auto.

Informatie
De zandbak van de VU.