NGV-Geonieuws 107

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 December 2005, jaargang 7 nr. 24

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 631 Op zonlicht gebaseerd leven vertoefde in Siluur op rand van eeuwige duisternis
  • 632 IJskap op Groenland smelt aan randen, maar groeit in totaliteit
  • 633 Brachiopoden uit Siluur bevatten gefossiliseerd zacht weefsel
  • 634 Aardbevingen bij Masada vormen patroon
  • 635 Basaltuitvloeiingen van de Karoo waren te langzaam voor massauitsterving

    << Vorige uitgave: 106 | Volgende uitgave: 108 >>

631 Op zonlicht gebaseerd leven vertoefde in Siluur op rand van eeuwige duisternis
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Zwarte schalies worden vrijwel altijd geïnterpreteerd als afzettingen die gevormd werden in een permanent zuurstofarm of zelfs zuurstofloos milieu, gewoonlijk een diepe zee. Vaak komen in dergelijke afzettingen radiolariën voor, die na hun afsterven uit het oppervlaktewater naar de zeebodem zijn gezakt. De hoeveelheid van die radiolariën kan zo groot zijn dat de schalie op den duur (onder invloed van diagenetische processen) veranderd in hetzij een schaliepakket met daarin banden van vuursteen (radiolariet), hetzij een min of meer verkiezelde schalie. In het geval van een zwarte schalie wordt het verkiezelde pakket (of de radiolariet) ook zwart. Dergelijke zwarte, vuursteenachtige gesteenten met veel (vaak maar niet altijd nog goed herkenbare) radiolariën wordt lydiet genoemd. Met het ijs zijn gedurende het Saalien veel van dergelijke lydieten naar ons land vervoerd. Vanwege hun diepzwarte kleur zijn ze geliefd bij verzamelaars van zwerfstenen.


Op Stanieria gelijkende cyanobacteriën uit het Vroeg-Siluur (beeld is ca. 1000 micron breed)


Opname met de scanning electron microscope van een met zuur geëtste mat van cyanobacteriën uit het Vroeg-Siluur (maatbalk 10 micron).


In Polen zijn nu zwarte radiolarieten gevonden die aantonen dat dergelijke gesteenten niet altijd in een diepe zuurstofarme of zelfs zuurstofloze zee zijn ontstaan. De gevonden pakketten, die uit het Vroeg-Siluur stammen, bevatten namelijk een soort verkiezelde algenmatten die zijn opgebouwd door kolonievormende cyanobacteriën (een soort symbiose tussen blauwalgen en andere microorganismen). De in deze pakketten aangetroffen cyanobacteriën vertonen grote overeenkomst met sommige moderne groepen, en mede daarom moet worden aangenomen dat het gaat om organismen die hun energie ontleenden aan zonlicht. Omdat zonlicht in water tot hooguit enkele tientallen meters doordringt, betekent dit dat het contactvlak tussen de 'algenmatten' en het water relatief ondiep was; waarschijnlijk gaat het om het niveau tot waar nog net een beetje zonlicht kon doordringen (de dysfotische zone).


Ontsluiting bij Zdanow (Bardzkie Gebergte,
Sudeten, Polen) in de vuursteenhoudende schalies uit het Vroeg-Siluur


Detail van de lagen radiolariet (lydiet) bij Zdanow


Onder dergelijke omstandigheden hangt het van de concentratie van sulfiden (zwavelverbindingen) in het zeewater af of ze fotosynthese bedrijven waarbij zuurstof vrijkomt of niet. Dat betekent ook dat het zuurstofgehalte in het zeewater hiermee verband houdt. In het geval van de schalies die in Polen zijn aangetroffen, hebben er waarschijnlijk afwisselend van deze omstandigheden geheerst. Het meest voor de hand ligt daarom dat de organismen leefden op de bodem van een ondiepe maar open zee. Die interpretatie past ook goed in het verdere paleogeografische beeld, en stemt ook goed overeen met de aanwezige fossiele resten van andere organismen zoals acritarchen, chitinozoën en graptolieten. Een en ander betekent dat deze cyanobacteriën in het Vroeg-Siluur, althans in Zuid-Polen, leefden op de grens van de duisternis, in ieder geval in een milieu dat veel minder zonlicht ontvang dan nu gewoon is voor algen.

Referenties:
  • Kremer, B. & Kazmierczak, J., 2005. Cyanobacterial mats from Silurian black radiolarian cherts: phototrophic life at the edge of darkness? Journal of Sedimentary Research 75, p. 897-906.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Jozef Kazmierczak, Institute of Paleobiology, Polish Academy of Sciences, Twarda (Poland).

632 IJskap op Groenland smelt aan randen, maar groeit in totaliteit
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De berichten met betrekking tot smeltende ijskappen als gevolg van het mondiale broeikaseffect moeten genuanceerder worden beoordeeld dan gewoonlijk gebeurt door politici en milieuorganisaties zoals Greenpeace. Vaak wordt voorgesteld alsof de opwarming het afsmelten van ijskappen veroorzaakt, waardoor een zeespiegelstijging kan optreden die alle kustgebieden bedreigt. Daarbij zijn slechts twee (zeer grote) ijskappen van belang: die op Antarctica en op Groenland. Over de gevolgen van een zeespiegelstijging ten gevolge van het afsmelten van de ijskap op Antarctica bestaan veel onduidelijkheden vanwege verschillende modellen die het effect op de ijsshelf rond Antarctica voorspellen. Bij Groenland lijkt dat duidelijker te liggen: de ijskap smelt over grote delen langs de randen af, en het smeltwater komt direct in zee terecht.


IJsbedekking op de hoogste top boven de poolcirkel, de Gunnbjornsfjeld (3694 m)

Dat betekent echter niet zonder meer dat de zeespiegel stijgt. Dat hangt namelijk af van de massabalans van het ijs op Groenland. Zo’n massabalans, die het nettoeffect weergeeft van afsmeltend ijs en enerzijds en aangroei door sneeuwval anderzijds, is niet gemakkelijk en er is lang en heftig gediscussieerd over die balans. Een team onder leiding van Ola Johannessen heeft nu duidelijkheid geschapen. Daartoe werden hoogteveranderingen van de Groenlandse ijskap gemeten met de Europese Remote Sensing (ERS) satellieten ERS-1 en ERS-2. De metingen omvatten de periode 1992-2003, en betreffen in totaal zo’n 45 miljoen meetpunten. Daarmee is een beeld verkregen dat betrouwbaar genoeg is om de ontwikkeling van de ijskap vast te stellen.


De Cone (officieel de Qaqqaq Johnson) met daarachter de Christian IV gletsjer)

Bepaald niet verrassend is dat de metingen uitwijzen dat de ijskap - zowel in het noorden als het zuiden van Groenland - dunner wordt, vooral waar het ijs tot vlakbij de kust komt. Het ijs blijkt plaatselijk gedurende de meetperiode tot maximaal iets meer dan gemiddeld 30 cm per jaar dunner te zijn geworden. Daar staat echter de (meer verrassende) vondst tegenover dat het ijs in het meer centrale deel van de ijskap dikker is geworden, gemiddeld maximaal eveneens iets meer dan 30 cm per jaar.

Dit betekent niet dat afsmelten en aangroei elkaar in evenwicht houden: het binnenland is namelijk veel groter dan de kustzone. Wanneer voor alle meetpunten een gemiddelde wordt genomen, dan blijkt dat gedurende de periode 1992-2003 de absolute hoogte van de ijskap met 5,4 cm per is gestegen (hierbij wordt een foutenmarge van 2 mm meer of minder aangegeven door de onderzoekers. Deze 5,4 cm moet echter weer worden gecompenseerd voor de opheffing die Groenland nog steeds ondergaat als reactie op het verdwijnen van de grote ijskappen op het noordelijk halfrond na de laatste ijstijd. Die opheffing bedraagt ca. 4 mm per jaar, zodat de nettoaangroei van de ijskap gemiddeld 5 cm per jaar bedraagt. De ijskap neemt dus sterk in volume toe, ondanks de afsmelting langs de randen!

Overigens mogen daaruit geen verstrekkende conclusies worden getrokken volgens de onderzoekers, omdat de aangroei vooral plaatsvindt gedurende de winter onder invloed van de zogeheten North Atlantic Oscillation, die zelf variabel is. Alleen metingen over een nog aanzienlijk langere tijd kunnen dus uitwijzen of de aangroei van de Groenlandse ijskap een min of meer permanent verschijnsel is.

Referenties:
  • Johannesen, O.M., Khvorostovsky, K., Milers, M.W. & Bobylev, L.P., 2005. Recent ice-sheet growth in the interior of Greenland. Science 310, p. 1013-1016.

Foto’s © Petter Bjørstad, Applied and Computational Mathematics Group. University of Bergen, Bergen, Noorwegen; zie ook zijn website: www.ii.uib.no/~petter/mountains/east-greenland.html) met toestemming welwillend ter beschikking gesteld door Cathrine Myrmehl, Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Bergen (Noorwegen).

633 Brachiopoden uit Siluur bevatten gefossiliseerd zacht weefsel
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 !

Brachiopoden (tweekleppige schelpdieren met kleppen van verschillend formaat) zijn bekende fossielen sinds het Cambrium. De schelpen zijn vaak betrekkelijk dik en fossiliseren relatief gemakkelijk, waardoor het algemeen voorkomende fossielen zijn. In het Paleozoïcum zijn veel grotere hoeveelheden bewaard gebleven dan van de schelpdieren met twee gelijke kleppen (Lamellibranchiata). Mogelijk dat die laatste groep, die meestal iets dunnere schelpen heeft, iets minder gemakkelijk fossiliseerde. In ieder geval vormen de brachiopoden nu een fylum dat duidelijk veel minder sterk is vertegenwoordigd dan de Lamellibranchiata.


Exemplaar van Bethia serraticulma voordat laagje voor laagje werd verwijderd t.b.v. het verkrijgen van een 3-D beeld

Toch is nauwelijks iets bekend over de anatomie van de fossiele brachiopoden. Wat we ervan weten is hoofdzakelijk gebaseerd op de recent voorkomende exemplaren (waarvan het geslacht Lingula het meest bekend is). Verder bestaat er een gepyritiseerd fossiel dat mogelijk een stukje van de lofofoor van een brachiopode betreft. Al met al dus een groot gebrek aan kennis omtrent de weke delen van fossiele brachiopoden. Daar is nu echter verandering in gekomen door onderzoek dat al meer dan tien jaar geleden begon.

Toen vond de mineraloog Bob King een concretie in afzettingen van het Siluur in Wales. Toen hij de concretie opensloeg, vond hij een onduidelijk fossiel, dat hij meenam voor een paleontologische collega, David Siveter. Die herkende het bij microscopisch onderzoek onmiddellijk als iets belangwekkends, waarop een veldwerk startte waarin talrijke soortgelijke concreties werden verzameld. Bij onderzoek bleek het om een uitzonderlijke vindplaats te gaan, nu bekend als de Herefordshire Lagerstätte.


3-D reconstructie van Bethia serraticulma. Links: buitenaanzicht. Rechts: binnenaanzicht

Deze Lagerstätte bleek talrijke fossielen te bevatten van dieren die op de toenmalige zeebodem werden begraven in de as die door een vulkaan werd uitgestoten. De dieren zelf rotten weg, maar hun vorm bleef goed bewaard als een holte in de inmiddels verharde as. Later werden deze holten opgevuld met calciet, dat ook precies de vorm van de oorspronkelijke dieren had. Deze bijzondere 'afgietsels' bleven ook later hun 3-D vorm behouden doordat ze dienden als de kern waaromheen zich harde concreties vormden. Dat betekent dus dat als het ware een 3-D beeld is overgebleven van de lichaamsvormen van de brachiopoden die in het Siluur leefden. Daarmee levert de Hereforshire Lagerstätte nog meer informatie over het vroegere leven dan de meeste andere Lagerstätten, waarin de fossielen meestal in de loop der tijd zijn platgedrukt.

Het is echter nauwelijks mogelijk om, als een concretie is opengeslagen - waardoor het eventueel aanwezige fossiel van een 'toevallige' kant zichtbaar wordt - de morfologie van het dier nauwkeurig vast te stellen. Het blijkt ook onmogelijk om de fossiele resten van de zachte weefsels met de gewone fysische of chemische laboratoriummethoden uit de concreties te isoleren. Ook laat het gesteente niet toe dat er met röntgentomografie of magnetische resonantie (MRI) een 3-D beeld wordt verkregen. Daarom hebben de onderzoekers een nieuwe techniek ontwikkeld die oude technieken combineert met moderne computertechnieken.

Daartoe wordt een fossiel als het ware afgeschaafd in plakjes van 20-30 micron dik, waarbij van elk nieuw blootgelegd oppervlak een digitale foto wordt gemaakt. Hoewel het fossiel zelf hierbij dus vernietigd wordt, kan uit de serie van honderden foto’s die een fossiel op deze wijze oplevert, een nauwkeurig beeld worden gereconstrueerd. Met computertechnieken kan het totaal aan 'schijfjes' worden omgezet in een 3-D beeld, waarvan de diverse 'onderdelen' waaruit het oorspronkelijk zachte weefsel was opgebouwd, apart kunnen worden bekeken (in het totaalbeeld kunnen de afzonderlijke delen ook via individuele kleuren van elkaar onderscheiden worden). Ook kan dit 3-D beeld van het zachte weefsel met de computer worden geroteerd, zodat het op de computer van alle kanten is te bekijken.

Zo kan de anatomie van de dieren uit de Hereforshire Lagerstätte nauwkeurig worden bestudeerd, wat het ook mogelijk maakt om ze met recente verwanten te vergelijken. Er zijn inmiddels acht nieuwe soorten brachiopoden gevonden; van een daarvan (Bethia serraticulma) is de 3-D structuur, ook van de zachte delen, nu gepubliceerd. Bethia is een articulate brachiopode; zijn 'voet', waarmee hij vast zat aan de zeebodem, was duidelijk anders dan die van recente brachiopoden. Alleen dit al bewijst hoezeer gegevens over de zachte delen van fossielen ons inzicht in de ontwikkeling van de desbetreffende diergroepen kunnen verdiepen. De onderzoekers verwachten trouwens nog meer opzienbarende vondsten uit de concreties.

Referenties:
  • Sutton, M.D., Briggs, D.E.G., Siveter, D.J. & Siveter, D.J., 2005. Silurian brachiopods with soft-tissue preservation. Nature 436, p. 12013-1015.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Mark Sutton, Department of Earth Science and Engineering, Imperial College, Londen (Engeland).

634 Aardbevingen bij Masada vormen patroon
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Masada (in het Nederlands ook wel geschreven als Massada) is de naam voor zowel een bergtop al de daarop vroeger gelegen vesting in Israel. In het jaar 77 namen de Romeinen deze vesting na een lange belegering in, nadat ze een pad vanuit het laagland naar de vesting hadden aangelegd, waarlangs zowel wapens als een grote troepenmacht kon worden aangevoerd. De Israelieten die een inname van de vesting toen niet meer konden voorkomen, gaven zich niet over, maar benamen elkaar het leven, waarna de laatst overgeblevenen van de steile rotswand afsprongen.


De bergtop van Masada ligt vlak naast de riftvalley van de Dode Zee

De steile hellingen van Masada zijn goed verklaarbaar, want de top ligt langs de Dode Zee, die aan beide zijden wordt begrensd door breukvlakken; het gaat in feite om een relatief kleine riftzone, die beschouwd kan worden als een voortzetting van de riftzone van de Rode Zee, die zelf waarschijnlijk weer gerelateerd is aan het grote Oost-Afrikaanse riftsysteem. In het gebied zijn dan ook veel aardbevingen opgetreden, en een van de bekendste breukzones is de Masada Breukzone.

De geschiedenis van deze breukzone, waarlangs aardbevingen plaatsvonden tijdens sedimentatie, is door twee Israelische aardwetenschappers onderzocht aan de hand van een zeer gedetailleerde analyse van de stratigrafie. Door de synsedimentaire tektoniek is de stratigrafie zeer gecompliceerd, maar dat maakt het juist mogelijk om er ook veel gegevens aan te ontlenen, onder meer ten aanzien van de fundamentele karakteristieken van aardbevingen, zoals hun spreiding in de tijd (onregelmatig, met gelijke tussenpozen, of in clusters), bewegingen op een tijdschaal van millennia langs al dan niet meer verschillende breukvlakken, en het ontstaan van seismieten (onder water - meestal in zee - afgezette lagen die vervormingen vertonen die ontstaan zijn onder invloed van de schokgolven van een aardbeving).


De deels gerestaureerde ruïne van Masada

De onderzoekers bestudeerden ontsluiten in de Lisan Formatie, een pakket dat vooral uit kalkige sedimenten bestaat die werden afgezet in een meer dat kan worden beschouwd als een voorloper van de huidige Dode Zee. De pakketten werden geanalyseerd aan beide zijden van goed ontsloten breuken die behoren tot de Masada Breukzone. De onderzochte sedimenten werden afgezet tussen 70.000 en 15.000 jaar geleden. Uit het onderzoek blijkt dat iedere afzonderlijke breuk zo’n 4000 jaar lang actief was, waarbij 3-5 bewegingen langs hetzelfde breukvlak plaatsvonden. Elk van deze bewegingen ging uiteraard gepaard met een aardbeving, waarvan kan worden aangetoond dat die ook het ontstaan van een over grote afstanden voorkomende seismiet veroorzaakte.

Opvallend is dat in de bovenste 5 m van de Lisan Formatie geen breuken meer voorkomen. Dat betekent dat er in de laatste 25.000 jaar geen clusters van aardbevingen meer zijn opgetreden. Opvallend is ook dat de clusters van aardbevingen (veroorzaakt door diverse bewegingen langs hetzelfde breukvlak gedurende zo’n 4000 jaar) zelf ook weer - grotere - clusters vormen, binnen een tijdsbestek van ongeveer 10.000 jaar. Deze clusters van verhoogde activiteit van aardbevingen worden van elkaar gescheiden door ongeveer even lange perioden zonder aardbevingen.

Referenties:
  • Marco, S. & Agnon, A., 2005. High-resolution stratigraphy reveals repeated earthquake faulting in the Masada Fault Zone, Dead Sea Transform. Tectonophysics 408, p. 101-112.

635 Basaltuitvloeiingen van de Karoo waren te langzaam voor massauitsterving
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Dateringen ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In de loop van de geologische geschiedenis zijn er herhaaldelijk perioden opgetreden waarin enorme massa’s basalt uitvloeiden. De bekendste basaltvoorkomens van deze soort zijn de Deccan Traps en de Siberian Traps. De grote basaltuitvloeiingen vonden vaak tijd in geologisch gezien korte tijd (ca. 1-1,5 miljoen jaar), en ze worden daarom vaak in verband gebracht met plotseling veranderende klimaatomstandigheden die mede oorzaak waren voor massauitstervingen. Inderdaad blijkt het tijdstip waarop grote basaltplateaus werden gevormd veelal samen te vallen met massauitstervingen. Zelfs de lang ondubbelzinnig aan een meteorietinslag toegeschreven massauitsterving op de K/T-grens wordt door steeds meer onderzoekers beschouwd als een gebeurtenis waarbij de vorming van de Deccan Traps op z’n minst een belangrijke rol speelde (zie ook Geonieuws 615).


De aarde is overdekt met plaatsen met grote basaltuitvloeiingen

Een van de grote basaltprovincies op aarde is de Karoo. Deze basalten komen voor in een gebied van zo’n 3 miljoen vierkante kilometer, dat Zuid-Afrika, Antarctica, Australië en Nieuw-Zeeland omvat, gebieden die destijds een geheel vormden in het supercontinent Pangea. De basaltuitvloeiingen traden omstreeks 180 miljoen jaar geleden op, toen Pangea zich opsplitste en de Indische Oceaan werd gevormd. Bij de magmatische activiteit die optrad tijdens deze scheuring van Pangea werden niet alleen basaltplateaus gevormd, maar ook in zich in alle richtingen radiaal uitstrekkende basaltische dykes. Hoewel het in de Karoo basaltprovincie gaat om zeer grootschalige uitvloeiingen, lijkt er geen massauitsterving te zijn opgetreden.

De reden voor het uitblijven van een massauitsterving is duidelijk geworden door onderzoek waarbij 38 monsters radiometrisch zijn gedateerd (40Ar/39Ar). Hiertoe werden onverweerde, zorgvuldig geselecteerde plagioklaaskristallen uit basaltische en doleritische gesteenten gebruikt; deze waren afkomstig uit uiteenlopende gebieden in Zuid-Afrika en van eveneens uiteenlopende stratigrafische niveaus. Uit deze dateringen komt een goed beeld naar voren van de ontwikkeling van de basaltuitvloeiingen.


Basaltische dyke in de Karoo, deel uitmakend van een stelsel van 1000 km lang en 150 km breed


Steilwand in de basalten van Lesotho


Uit de dateringen blijkt dat er weliswaar plaatselijk heftige maar kortstondige uitvloeiingen plaatsvonden, maar dat het totale proces meer dan 8 miljoen jaar gevergd moet hebben. De onderzoekers verklaren dit verschil met de meeste andere grote uitvloeiingen (die worden toegeschreven aan de gevolgen van het opstijgen van 'pluimen' van heet mantelmateriaal) door aan te nemen dat de Karoo basalten ontstonden door het over grote afstanden opsmelten van een meer dan 100 km dikke lithosfeermantel.


Basaltuitvloeiingen van de Karoo komen in geheel Lesotho (een enclave binnen Zuid-Afrika) voor

De relatief lange periode waarin de uitvloeiingen plaatsvonden, 'verdunde' als het ware het effect ervan op het klimaat - en daarmee ook op flora en fauna. Kennelijk kreeg de natuur de gelegenheid om zich, na een fase van uitvloeiingen, weer voldoende te herstellen voordat er een nieuwe uitvloeiingsfase optrad. Een nieuw bewijs hoe groot het herstellend vermogen van de natuur is.

Referenties:
  • Jourdan, F., Féraud, G., Bertrand, H., Kampunzu, A.B., Thoso, G., Watkeys, M.K. & Gall, B. le, 2005. Karoo large igneous province: brevity, origin, and relation to mass extinction questioned by new 40Ar/39Ar age data. Geology 33, p. 745-748.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Fred Jourdan, Berkeley Geochronology Center, Berkeley, CA (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl