NGV-Geonieuws 102

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Oktober 2005, jaargang 7 nr. 19

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

606 Op zoek naar 'fossiele' ozongaten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De grootte van het 'ozongat' boven Antarctica, in feite een plaats in de hoge atmosfeer waar de concentratie ozon (O3) lager is dan in de rest van de atmosfeer, fluctueert voortdurend, met de seizoenen. In de afgelopen decennia is het ozongat echter gegroeid. Dat heeft (omdat ozon de schadelijke ultraviolette straling type B - UVB - voor een belangrijk deel tegenhoudt) geleid tot maatregelen zoals het verbieden van sommige stoffen (onder meer chloorfluorkoolwaterstoffen, CFK’s) als drijfgas in spuitbussen, omdat verondersteld wordt dat CFK’s in de atmosfeer ozon aantasten. Die maatregelen lijken succes te hebben, want de grootte van het ozongat lijkt niet of nauwelijks meer toe te nemen.

Overigens is nog steeds niet bekend of de toename van de atmosferische ozonconcentratie werkelijk het gevolg was van menselijke activiteit, of dat het gaat om een verschijnsel dat zich ook in het verleden van de aarde op gelijke (of wellicht zelfs grotere) schaal heeft voorgedaan. De vroegere ('fossiele') ozongaten hebben geen directe sporen achtergelaten. De luchtbelletjes die in oude ijspakketten voorkomen, en die onder meer inzicht geven in de vroegere concentratie van het broeikasgas koolzuur (CO2), kunnen hierbij niet helpen, want die luchtbelletjes bevatten alleen lucht uit de lage atmosfeer, terwijl het ozongat op grote hoogte voorkomt (in de stratosfeer). Bovendien kunnen ook de ijspakketten waaruit luchtbelletjes kunnen worden verzameld, maar beperkte informatie geven, namelijk over de laatste paar honderdduizend jaar. Ouder ijs is er gewoon niet.


Een wolfsklauw (Lypodium annotinum)

Toch lijkt er nu een methode gevonden te zijn om 'fossiele' ozongaten op te sporen. Die methode werd gepresenteerd op een in augustus gehouden geologisch congres. Een aantal Engelse onderzoekers realiseerde zich dat de ozonconcentratie bepalend is voor de hoeveelheid UVB-straling die het aardoppervlak bereikt. Dat zou invloed op onder meer planten moeten hebben. Zo stelden ze vast dat de sporen van een wolfsklauwsoort (Lycopodium magellanicum) van het eiland South Georgia (in het zuidwesten van de Atlantische Oceaan) een stof bevatten (sporopollenine) waarvan de concentratie blijkt samen te hangen met de historisch bekende fluctuaties van de ozon in de stratosfeer. Die relatie is niet onlogisch, want de stof sporopollenine vormt een pigment dat tegen UVB-straling beschermt. Een afname van 14% ozon in de hele luchtkolom blijkt in deze plant te leiden tot een (lineaire) verdrievoudiging van de hoeveelheid sporopollenine.


Sporen van de wolfklauw

Sporen zijn in grote hoeveelheden bewaard gebleven in afzettingsgesteenten. Omdat sporopollenine een stof is die ook goed in fossiele sporen is te herkennen, is het dus in principe mogelijk om - als er in het geologische verleden planten waren die net zo op UVB-straling reageerden als Lycopodium - de fluctuaties in UVB-straling (en daarmee het eventuele optreden van ozongaten) in het geologische verleden te reconstrueren.

De onderzoekers hebben zich voorgenomen om eerst die fluctuatie rondom de grens Perm/Trias te gaan onderzoeken. Er wordt namelijk wel gedacht dat de grootschalige basaltuitvloeiingen van toen in India (Deccan Traps) het ozongehalte in de stratosfeer moeten hebben aangetast. In ieder geval zal dergelijk onderzoek duidelijk kunnen maken in hoeverre de huidige ontwikkeling van het ozongat al dan niet valt binnen de natuurlijke fluctuaties.

Referenties:
  • Lomax, B., Beerling, D., Callaghan, T., Fraser, W., Harfoot, M., Pyle, J., Self, S., Sephton, M. & Wellman, Ch., 2005. The Siberian traps, stratospheric ozone, UV-B flux and mutagenesis. Geological Society of America Program and Abstracts 'Earth System Processes 2' (Calgary, 2005) 37-3, 1 pp.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Barry Lomax, Department of Animal and Plant Sciences, University of Sheffield, Sheffield (Groot-Brittannië)

607 Catastrofaal karakter 'Kerst-tsunami' mede door plundering koraalriffen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Milieu ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

De 'Kerst-tsunami' van vorig jaar maakte onder meer in Sri Lanka zeer veel slachtoffers. Hun aantal had veel lager kunnen zijn, als de koraalriffen ter plaatse niet al jarenlang op grote schaal zouden zijn geplunderd. De rol van de koraalriffen blijkt duidelijk uit de lokale verschillen in verwoesting. Zo leidde een 10 m hoge golf bij de plaats Peraliya tot een overstroming tot anderhalve kilometer landinwaarts. Daarbij werd onder meer een trein 50 m meegesleept, waarbij 1700 personen omkwamen. Ongeveer drie kilometer zuidelijker, bij Hikkaduwa, was de golf slechts 2-3 m hoog, en overstroomde slechts een strook van zo’n 50 m breed. Er waren daar geen doden te betreuren. Toch waren de omstandigheden in beide plaatsen - voor zover zichtbaar - gelijk.


Goed ontwikkeld rif voor de tsunami

Het verschil zat hem in de aanwezigheid bij Hikkaduwa van een koraalrif; bij Peraliya was dat op grote schaal afgebroken. Deze vorm van stroperij heeft al tijden enorme vormen aangenomen, vooral ten behoeve van de toeristenindustrie, maar ook als grondstof voor muurverf. De onderzoeker die het verband tussen de aanwezigheid van koraalriffen en de verminderde catastrofale uitwerking van de tsunami opmerkte - en die dit staafde aan de hand van een kaart die hij vervaardigde met daarop de kuststroken die wel en die niet door een rif worden beschermd - zag met eigen ogen vrachtwagens vol met koraal. Helemaal uit de lucht vallen kwam het gevonden verband overigens niet: in 1992 bereikte een tsunami de kust van Nicaragua, die werd beschermd door een goed ontwikkeld koraalrif, en op het strand ter plaatse bleven zelfs de strandparasollen staan. Op één plaats was echter een doorgang voor boten door het rif gemaakt; daar kon de tsunami tot een kilometer ver landinwaarts zijn verwoestende werking uitoefenen.


Restanten van een aangetast rif na de tsunami

Het verschil in uitwerking van de tsunami kan worden verklaard op basis van de waarnemingen van ooggetuigen. Die zagen hoe de golfhoogte van de tsunami afnam en hoe de tsunami afboog in een richting evenwijdig aan de kustlijn op plaatsen waar hij een rif naderde. Waar het rif sterk aangetast was, of waar een opening in het rif was gemaakt, was de verwoestende werking echter extra sterk. Dat een tsunami kan ombuigen, zoals beschreven door de ooggetuigen, is zeker waar. Dat blijkt wel uit het feit dat de Kerst-tsunami de oostkust van Sri Lanka in volle hevigheid trof, maar dat hij om de zuidpunt van het eiland boog en vervolgens de zuidwestelijke lijzijde eveneens zwaar trof. Die lijzijde werd overigens twee uur later nog eens getroffen door een golf die teruggekaatst was door de kust van India.

De catastrofe in Sri Lanka heeft geleid tot meer politieke wil om de plundering van riffen te voorkomen. Commercie blijkt daarbij overigens te kunnen helpen. De talrijke hotels langs de kust zijn, ten behoeve van hun klanten, altijd zeer waakzaam geweest, en hebben plundering van de riffen bij hun hotel grotendeels weten te voorkomen. Die zorg heeft zich nu al uitbetaald.

Referenties:
  • Fernando, H.J.S. & McCulley, J.L., Coral poaching worsens tsunami destruction in Sri Lanka. Eos 86, p. 301, 304.
  • Marris, E., 2005. Tsunami damage was enhanced by coral theft. Nature 436, p. 1071.

Foto’s: Deborah Brosnan

608 Het menu van de Pleistocene megafauna
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Aan het einde van de laatste ijstijd verdwenen zeer veel soorten van de toen bestaande megafauna, waarschijnlijk door een combinatie van een veranderend klimaat (en daardoor habitat) en bejaging door de mens. Restanten van de megafauna zijn niet echt schaars, maar goede vindplaatsen zijn zeldzaam. Een opmerkelijke vindplaats is onlangs ontdekt bij Harleyville, in de Amerikaanse staat South Carolina. De vindplaats heeft de naam 'Camelot' gekregen. De hier gevonden exemplaren van de megafauna dateren van ongeveer 400.000 jaar geleden, en zijn zeer gevarieerd. Het gaat onder meer om de sabeltandtijger (Smilodon fatalis), een wolf (Canis armbrusteri), een cheetah (Miracinonyx inexpectatus), kameelachtigen (Hemiauchenia macrocephala en Paleolama mirifica), een tapir (Tapirus veroensis), een hert (Odocoileus virginianus) een luiaard (Magalonyx jeffersoni) en een nog niet nader geïdentificeerde paardensoort (Equus sp.).


De vindplaats Camelot van veel megafauna

Van bijzonder belang in deze spectaculaire fauna zijn de talrijke goed geconserveerde tanden/kiezen. Die bieden, dankzij hun grote aantal, de mogelijkheid om via destructieve technieken (onder meer isotopenanalyse van koolstof en zuurstof) zowel hun leefmilieu als hun dieet te reconstrueren. De analyse van tanden en kiezen is geen routinewerk. Dat komt onder meer doordat er diagenetische veranderingen kunnen optreden. Daar staat tegenover dat het tandglazuur zeer specifieke informatie kan opleveren, doordat tanden (en dus ook het tandglazuur) in de lengte aangroeien. Daardoor is het bij zeer minutieuze monstername zelfs mogelijk om de afwisseling van klimaat en dieet per seizoen te reconstrueren. Omdat tanden en kiezen paleontologisch zeer interessant zijn, en omdat tanden en kiezen van de megafauna van andere vindplaatsen betrekkelijk schaars zijn en daarom vrijwel nooit aan destructief onderzoek mochten worden onderworpen, zijn dergelijke gegevens zeer schaars.


Kaak van een Tapir, van de vindplaats Camelot

Het zou te ver voeren om hier al deze gegevens voor de diverse dieren van de Camelot-fauna weer te geven, maar enkele algemene conclusies zijn toch wel het vermelden waard. Zo blijken de paarden vooral graslanden en savannes te hebben begraasd. Daarentegen fourageerden de 'kameel' P. mirifica, de tapir en het hert diep in bossen die bomen bevatten met een hoge kronen. De 'kameel' H. macrocephala prefereerde kennelijk meer open bossen, met mogelijk een afwisseling van grazen in de zomer en meer ander voedsel in de winter. De luiaard zwierf door bossen en voedde zich met bladeren, twijgen en misschien ook noten. De diverse herbivoren bewoonden dus uiteenlopende habitats.

De carnivoren (vleeseters) zochten hun prooidieren bij vooral onder de herbivoren in de bossen. De sabeltandtijger jaagde echter bij voorkeur - misschien zelfs uitsluitend - in het grensgebied tussen de bossen en de graslanden. De wolf drong dieper in het bos door, en vond zijn prooidieren zowel in het dichte als in het meer open bos, maar ook op de graslanden; hij ving overigens niet alleen prooi, maar was ook een aaseter. De cheetah uit de Camelot-fauna joeg zijn prooi op, soms over lange afstanden; dat deed hij vooral op open, met gras begroeide vlaktes.

Al met al kan worden vastgesteld dat zowel het leefmilieu als het menu van de Camelot-megafauna grote overeenkomst vertoonde met dat van hun huidige opvolgers.

Referenties:
  • Kohn, M.J., McKay, M.P. & Knight, J.L., 2005. Dining in the Pleistocene - who’s on the menu? Geology 33, p. 649-652.

Foto’s: Paul R. Murdoch Jr.

609 'Sneeuwbal aarde' duurde 12 miljoen jaar
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Glaciologie ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Op het einde van het Precambrium traden twee ijstijdvakken op, resp. ongeveer 710 en 635 miljoen jaar geleden. Zowel de oudste (Sturtian) als de jongste (Marinoan) van deze twee ijstijdvakken worden ervan 'verdacht' zo koud te zijn geweest dat zelfs de oceanen bij de evenaar bevroren waren. Daarom wordt wel van 'sneeuwbal aarde' gesproken. Aan die volledige ijsbedekking wordt echter ook door veel deskundigen getwijfeld, om talrijke, uiteenlopende redenen.


Diamictiet (versteende keileem) uit het Neoproterozoïcum van de Appalachen

Een nieuw onderzoek draagt niet alleen nieuwe argumenten aan voor het bestaan van een 'sneeuwbal aarde' maar geeft ook aanwijzingen voor de duur ervan. De nieuwe argumenten zijn gebaseerd op de analyse van 44 chemische elementen uit boorkernen in kopermijnen van Zambia en Congo. Beide boorkernen bereikten de glaciale afzettingen uit de genoemde twee Precambrische ijstijden.


Diamictiet van 650 miljoen jaar geleden in Namibië

Een van de onderzochte elementen betreft iridium. Dat metaal is inmiddels bekend omdat een laagje dat sterk verrijkt is aan iridium de grens markeert tussen Krijt en Tertiair. Dat iridium was afkomstig van de toen ingeslagen meteoriet. In steenmeteorieten bevindt zich namelijk veel meer iridium dan in de aardkorst. Omdat er een voortdurende 'regen' van meteorieten (vaak in zeer kleine deeltjes) op aarde valt, moet bij een 'sneeuwbal aarde' dat iridium op het ijs terecht zijn gekomen. Toen dat ijs smolt, moet - als dat snel gebeurde - in de oceanen een laagje gevormd zijn dat verrijkt is aan iridium. En het ijs moet na een 'sneeuwbal aarde' inderdaad snel zijn gesmolten, omdat de totale ijsbedekking opname door de zee van koolzuurgas uit de atmosfeer verhinderde. Daardoor nam de concentratie op een gegeven moment zo sterk toe dat een 'broeikaseffect' ontstond, die de ijskappen snel deed smelten.

In alle drie boorkernen vonden de onderzoekers inderdaad een laagje met veel iridium bovenop de glaciale sedimenten uit het Sturtian. In twee van de drie kernen vonden ze dat ook voor het Marinoan. Daarmee komt de hypothese van 'sneeuwbal aarde' dus een stukje dichter bij een bewijs. Aannemende dat destijds de 'regen' van meteorieten even heftig was als in de afgelopen 80 miljoen jaar, konden de onderzoekers aan de hand van de concentratie iridium, in combinatie met de verhouding tussen deze concentratie en die van andere elementen, uitrekenen hoelang het iridium door het ijs moet zijn tegengehouden, voordat het (na het smelten van de ijslaag) in het zeewater kon wegzinken. Uit die berekeningen blijkt dat dit ijstijdvak ongeveer 12 miljoen jaar moet hebben geduurd, plus of min 3 miljoen jaar.

Referenties:
  • Bodiselitsch, B., Koeberl, Chr., Master, S. & Reimold, W.U., 2005. Estimating duration and intensity of Neoproterozoic snowball glaciations from Ir anomalies. Science 308, p. 239-242.
  • Kerr, R., 2005. Cosmic dust supports a snowball earth. Science 308, p. 181

610 Geheim van vreemde meren in Alaska opgelost
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie !

Aan de noordkant van Alaska komen duizenden meren voor die de geologen en landschapskundigen tientallen jaren voor raadsels hebben gesteld. Ze vertonen namelijk allemaal dezelfde merkwaardige eigenschap: ze hebben allemaal een langgerekte eivorm, met een punt die naar het noordwesten wijst. Bovendien groeien deze meren in lengte, tot zo’n 5 m per jaar, en dat gebeurt - naar het schijnt - al duizenden jaren. Een aantal van deze meren is dan ook inmiddels behoorlijk groot geworden (soms meer dan 25 km). Er zijn overigens ook zulke meren die kennelijk nog in een zeer jong stadium verkeren, en die kleiner zijn dan een kilometer. De meren hebben inmiddels een eigen 'soortnaam' gekregen: langgerekte dooimeren.


De georienteerde meren bij Atquasuk (false-colour opname)

De vorm en voorkeursrichting van deze meren werden tot nu toe toegeschreven aan circulatiepatronen van het water die door de wind worden veroorzaakt, alsmede aan erosie door golfwerking. Die factoren verklaren echter niet waarom deze typische meren alleen voorkomen in het noorden van Alaska, het noorden van Canada en het noorden van Siberië. Er blijkt dan ook een veel overtuigender verklaring mogelijk.


De meren in het Barrow-gebied (false-colour opname)

Volgens Jon Pelletier, notabene aardwetenschapper in het hete Tucson (Arizona), zijn de diverse 'mysterieuze' eigenschappen alle te verklaren door de jaarlijks herhaalde opdooi van de permafrost. Dat opsmelten leidt tot een waterverzadigde oever van de meren, waardoor vaak een soort afglijding (slumping) plaatsvindt. Dat gebeurt vooral wanneer het in de lente plotseling veel warmer wordt: de oevers kunnen het water van de permafrost dan niet snel genoeg kwijt, worden instabiel, en het afglijden begint. Komt de dooi langzamer, dan kan het smeltwater langzaam uit de grond wegvloeien en blijft de grond stabieler, Dan vinden er geen (of veel minder) afglijdingen plaats.

Een tweede factor is dat het landschap in Noord-Alaska licht naar het noorden helt. In zo’n hellend landschap is de laagste oever altijd iets minder breed dan de andere oevers. Zo ontstaat de punt van de eivorm. Bovendien blijkt de permafrost in deze korte oevers sneller te smelten dan elders. Dat verhoogt op dat punt de hoeveelheid afglijdingen, waardoor het meer zich weer wat verder in de richting van de 'punt van het ei' uitbreidt.

Deze processen vergeleek Pelletier met de tot nu toe veronderstelde gang van zaken dat op de noordhelling van Alaska de wind vooral in de richting loodrecht op de lengteas van de meren blaast, waardoor stromingen zouden ontstaan die vooral de oevers aan de twee buiteneinden eroderen. Op basis van een dataset die hij opbouwde op basis van satellietbeelden, kon hij vaststellen dat de 'oude' hypothese niet kan opgaan: daarvoor komen vorm, richting en oevermateriaal van de meren te weinig met de theorie overeen. Bovendien vond Pellentier dat veel grote meren voorkomen waar de grond kleirijk is. Dat zou volgens de 'oude' hypothese juist niet het geval moeten zijn.

Dat de meren inderdaad uitgroeien aan het laagste punt (de top van het ei) is niet zonder meer uit overleveringen op te maken. Het kan echter gemakkelijk worden gecontroleerd: gedurende de laatste decennia zijn er diverse keren luchtfoto’s van gebieden met deze meren gemaakt. Aan de hand van die foto’s moet de eventuele uitbreiding van de meren (en de richting daarvan) eenvoudig kunnen worden vastgesteld.

Referenties:
  • Pelletier, J.D., 2005. Formation of oriented thaw lakes by thaw slumping. Journal of Geophysical Research 110, doi:10.1029/2004JF000158.

Foto’s: LANDSAT


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl