NGV-Geonieuws 144 artikel 884

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


9 Januari 2008, jaargang 10 nr. 1 artikel 884

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

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 144! Op de huidige pagina is alleen artikel 884 te lezen.

<< Vorig artikel: 883 | Volgend artikel: 885 >>

884 Tektoniek zorgde indirect voor zuurstofrijke atmosfeer
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

Omstreeks 500 miljoen jaar geleden (Laat-Cambrium) veranderden de leefomstandigheden op aarde fundamenteel. De samenstelling van de atmosfeer veranderde dramatisch doordat de hoge concentratie CO2 (20 maal hoger dan nu) sterk afnam, en de hoeveelheid zuurstof juist sterk toenam. Daardoor werd de samenstelling van de atmosfeer toen, evenals het klimaat, vergelijkbaar met nu.

De omslag is terug te vinden in boorkernen uit de Verenigde Staten en AustraliŽ, en is de 'Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion' (SPICE) gedoopt. SPICE wordt gekenmerkt doordat binnen de geologisch betrekkelijk korte tijd van tweemiljoen jaar een dramatische temperatuurdaling optrad, zoals blijkt uit analyse van de verhoudingen tussen de diverse zwavel- en koolstofisotopen. Voorafgaand aan SPICE had de aarde een klimaat dat beter als een sauna dan als een broeikas kan worden omschreven.


Ook nu treedt regelmatig planktonbloei
in de oceanen op (foto NASA)


Onderzoeksleider Matthew Saltzman
(foto Ohio State University)


Het land was ten tijde van SPICE nog niet veroverd door planten of dieren, maar de zee zat vol leven, in het bijzonder in de vorm van plankton, sponzen en trilobieten. Hoewel van de meeste huidige planten en dieren al voorlopers aanwezig waren, waren zowel fauna als flora (fytoplankton) nog erg weinig gevarieerd. Dat veranderde pas omstreeks 490 miljoen jaar geleden (Vroeg-Ordovicium), toen plotseling veel nieuwe soorten ontstonden, waaronder de eerste rifbouwende koralen en echte vissen. Ook ontwikkelden zich toen nieuwe planten en begon de kolonisatie van het land.

Sindsdien is de samenstelling van de atmosfeer veelvuldig veranderd, maar de snelheid waarmee dat gebeurde tijdens SPICE is opmerkelijk. De plotseling zuurstofrijke atmosfeer en het veel minder hete, stabiele klimaat hebben mogelijk dan ook bijgedragen aan de omstandigheden waardoor in het Ordovicium een uitbarsting van nieuwe levensvormen kon optreden. Een direct verband tussen SPICE en de Ordovicische uitbarsting van nieuwe levensvormen kan echter (vooralsnog?) niet worden bewezen.

De eerste aanwijzingen voor SPICE werden door Saltzman al in 1998 gevonden, en sindsdien is er met grote inspanning naar een oorzaak gezocht. Saltzman meent nu dat de verdeling tussen land en water een belangrijke rol heeft gespeeld. Alle landmassaís waren destijds geconcentreerd in het supercontinent Gondwanaland, dat omgeven werd door een eindeloze, ononderbroken oceaan. SPICE kon plaatsvinden doordat die situatie veranderde: tektoniek zorgde ervoor dat uit zee landmassaís oprezen, die direct ten prooi vielen aan de zure regen. De daaruit resulterende chemische verwering onttrok CO2 aan de atmosfeer, sloeg koolstof of in de sedimenten, en maakte zuurstof vrij: een soort omgekeerd broeikasproces.

De onderzoekers hebben de isotopensamenstelling vergeleken van anorganische koolstof (vastgelegd tijdens de chemische verwering) en van fytoplankton. Daaruit konden ze afleiden hoeveel zuurstof er destijds in de atmosfeer vrijkwam, en hoe lang die zuurstof ook in de atmosfeer bleef. Ook onderzochten ze de isotopensamenstelling van zwavel, om na te gaan of veel van de vrijgekomen zuurstof later weer in sedimenten werd vastgelegd. Dat bleek niet het geval te zijn geweest.

Op grond van deze bevindingen kwamen de onderzoekers tot de opeenvolging van gebeurtenissen (tektonische activiteit, chemische verwering, onttrekking van CO2 aan de atmosfeer en vrijkomen van O2 in de atmosfeer) die hierboven is beschreven. De vrijzetting van zuurstof (O2) werd vervolgens nog duidelijk versterkt doordat de gedaalde temperatuur het oppervlaktewater in de oceanen veel geschikter maakte voor fytoplankton (voornamelijk algen). Die algen leverden - net als nu - enorme hoeveelheden zuurstof bij hun fotosynthese, waarschijnlijk vaak - ook net als nu - tijdens fasen van algenbloei.

Referenties:
  • Saltzman, M., Young, S, Gill, B. & Lyons, T., 2007. A Late Cambrian oxic event. Abstracts Geological Society of America Annual Meeting (Denver, 2007).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl