NGV-Geonieuws 64 artikel 428

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Maart 2004, jaargang 6 nr. 5 artikel 428

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 64! Op de huidige pagina is alleen artikel 428 te lezen.

<< Vorig artikel: 427 | Volgend artikel: 429 >>

428 Omslag van zuurstofarme naar zuurstofrijke atmosfeer vond 2,32 miljard jaar geleden plaats
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Mineralen ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

In het begin van de aardgeschiedenis had de aarde een atmosfeer met een zeer geringe hoeveelheid zuurstof. De omslag naar een veel zuurstofrijkere atmosfeer vond echter al vroeg plaats: tussen 2,45 en 2,22 miljard jaar geleden. Meer exact was dat tot nu toe niet aan te geven; ook de snelheid waarmee de omslag plaatsvond was niet goed bekend. Nu zijn er echter aanwijzingen dat de omslag relatief snel moet hebben plaatsgevonden, en wel zon 2,32 miljard jaar geleden.


MICROFOTO VAN EEN ONDERZOCHTE PYRIET-SFERULIET

Het zuurstofarme karakter van de aardatmosfeer van meer dan 2,45 miljard jaar geleden kan worden afgeleid uit het voorkomen van mineralen die onder meer zuurstofrijke omstandigheden zouden zijn geoxideerd. Ook fossiele bodems uit die tijd tonen geen tekenen van oxidatie. Daarentegen komen juist tal van afzettingen voor met een geoxideerd karakter vanaf 2,22 miljard jaar geleden. De omslag moet dus tussen die twee momenten in liggen.

Waar dat omslagpunt precies ligt, kon moeilijk worden vastgesteld. Een nieuwe techniek (mass-independent fractionation, MIF) biedt daartoe nu echter de mogelijkheid. De techniek is gebaseerd op de verhouding tussen de zwavelisotopen S-33 en S-34. Die verhouding kan veranderen door diverse oorzaken; zo hangt de verhouding in zeewater (en daarmee in mariene sedimenten) onder meer af van de aanwezigheid van niet-geoxideerde zwavelverbindingen of juist van sulfaten; het voorkomen daarvan hangt weer af van de diepte tot waar kosmische straling doordringt, en dat hangt weer samen met het voorkomen van ozon (O3) en dus van zuurstof (O2) in de atmosfeer.

Op basis van deze overwegingen zijn Precambrische sedimenten uit Zuid-Afrika onderzocht. Het gaat om de Formatie van Rooihoogte en de Formatie van Timeball Hill die via een discordantie op de Penge Iron Formatie liggen. De gesteenten onder de discordantie blijken onder reducerende omstandigheden te zijn ontstaan, de pakketten erboven juist onder oxiderende omstandigheden. Helaas bevat het bovenste deel van de Penge Iron Formatie (dat net onder de discordantie ligt) geen pyriet dat zich leent voor MIF, maar dat is wel het geval met de twee jongere sedimentpakketten (die ingebed liggen tussen twee glaciale pakketten). De vroeg-diagenetische pyrietvoorkomens in de Rooihoogte en Timeball Hill Formaties (waarvoor MIF aangeeft dat de atmosfeer oxyderend was) zijn onlangs gedateerd als 2.322 (plus of min 15) miljoen jaar oud, wat betekent dat de omslag naar een zuurstofrijke atmosfeer niet later kan hebben plaatsgevonden. Vergelijking van het glaciale pakket met korreleerbare pakketten uit Canada leidt de auteurs uiteindelijk tot de conclusie dat de omslag waarschijnlijk heeft plaatsgevonden na de vorming van die glaciale pakketten. Dat betekent dus dat de omslag van een reducerende naar een oxiderende atmosfeer heeft plaatsgevonden tijdens de afzetting van de Rooihoogte en Timeball Hill Formaties, dus ongeveer 2,322 miljard jaar geleden.

Referenties:
  • Bekker, A., Holland, H.D., Wang, P.-L., Rumble III, D., Stein, J.J., Hannah, J.L., Coetzee, L.L. & Beukes, N.J., 2004. Dating the rise of atmospheric oxygen. Nature 427, p. 117-120

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Andrey Bekker, Harvard University (nu Carnegy Institute of Washington, Verenigde Staten).


Copyright NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl