College van de maand: Vinicunca; Een Geologisch Kunstwerk

Auteur: Iris van der Werf

Vinicunca, beter bekend als de Regenboogberg van Peru, ligt op ruim 5.000 meter hoogte in de Andes ten zuidoosten van Cuzco. Deze berg is een spectaculair voorbeeld van hoe geologie niet alleen leerzaam, maar ook ronduit prachtig kan zijn door een prachtig gemêleerd kleurenpallet. In dit college leg ik jullie haarfijn uit hoe Vinicunca is ontstaan.

Een berg met een kleurrijk verleden

De kleuren van Vinicunca zijn geen toevalstreffer. Ze zijn het resultaat van een miljoenen jaren durend proces van sedimentatie, mineralisatie en tektonische activiteit. Ooit lag dit gebied onder water waar zich laag na laag sedimenten afzette. Deze sedimenten bevatten een rijke mix van mineralen, die later door druk en tijd veranderden (diagenese)in gesteente.
Toen de Nazca-plaat zich onder de Zuid-Amerikaanse plaat schoof, ontstonden de Andes. De lagen sediment werden omhoog gedrukt, gekanteld en blootgesteld aan erosie. Wind, regen en temperatuurwisselingen deden hun werk, en langzaam maar zeker kwamen de kleurrijke lagen aan de oppervlakte.

De kleuren ontleed

Wat maakt Vinicunca zo bijzonder? De kleuren! Elke tint vertelt een verhaal over de mineralen die erin zitten. Voordat we de kleuren van Vinicunca verklaren, is het handig om de basis van redoxreacties te begrijpen. In de geologie verwijzen deze reacties naar het verlies (oxidatie) of opname (reductie) van elektronen door elementen zoals ijzer. Wanneer ijzer oxideert (bijvoorbeeld in contact met zuurstof), verandert het van een lagere oxidatietoestand (Fe²⁺) naar een hogere (Fe³⁺), wat invloed heeft op de kleur van het mineraal. Reductie is het omgekeerde: ijzer neemt elektronen op en keert terug naar een lagere oxidatietoestand. Deze processen zijn cruciaal voor de vorming van de verschillende kleuren in gesteente. Wat we nu zien is een geologisch palet, gevormd door miljoenen jaren aan mineralisatie, oxidatie en reductie.

De kleuren verklaard: ijzer als kunstenaar

De meest opvallende kleuren van Vinicunca zijn rood, geel en groen, allemaal sterk beïnvloed door ijzerverbindingen. Maar hoe zorgt ijzer voor zulke variatie?
Oxidatie en reductie van ijzer

• Rood: ontstaat door ijzer(III)oxide (Fe_₂O_₃), ook wel hematiet genoemd. Dit is het resultaat van oxidatie van ijzer onder droge, zuurstofrijke omstandigheden. Denk aan roest op staal, een vergelijkbaar proces vindt plaats in gesteente.
• Geel/bruin: komt van limoniet (FeO(OH)·nH_₂O), een gehydrateerd ijzeroxide die ontstaat bij mildere oxidatie in vochtige omstandigheden. Limoniet is minder kristallijn dan hematiet en geeft een aardse, mosterdkleurige tint.
• Groen: hier speelt reductie een rol. In zuurstofarme, vochtige omgevingen kan ijzer gereduceerd worden tot ijzer(II), dat samen met magnesium en koperverbindingen vormt zoals chloriet en koperoxide. Deze geven een groenige tot turkooiskleurige tint aan de lagen.
  Verder komen ook roze en wit voor in Vinicunca. Roze is ontstaan door een mix van hematiet en mangaan en wit komt van kwarts en kalkstenen.

Een geologische stratigrafie in kleur

Elke kleurige laag in Vinicunca vertegenwoordigt een ander sedimentair tijdperk. De lagen zijn gescheiden op basis van dichtheid en mineralogische samenstelling. Door de opheffing en erosie zijn deze lagen nu zichtbaar als horizontale banden – een soort geologische regenboog.

Slotbeschouwing: geologie als kunst

Vinicunca is een zeldzaam voorbeeld van hoe chemie, geologie en tijd samenkomen in een visueel spektakel. Voor geologen biedt het een unieke kans om sedimentaire processen, mineralogie en oxidatie in actie te zien.

Bronnen

• Vinicunca, Rainbow Mountain.
• Faust, B. C. (2018). A review of the photochemical redox reactions of iron (III) species in atmospheric, oceanic, and surface waters: influences on geochemical cycles and oxidant formation. Aquatic and surface photochemistry, 3-38.
• Benavides-Cáceres, V. (1999). Orogenic evolution of the Peruvian Andes: the Andean cycle.