NGV-Geonieuws 111

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Februari 2006, jaargang 8 nr. 4

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 651 Geologisch onderzoek lokaliseert oude Phoenisische havens
  • 652 Extraterrestrische 'stofregen' in het Mioceen
  • 653 Waarom de lithosfeer langzamer draait dan de aardmantel
  • 654 Twee nieuwe, diepe, meren ontdekt onder 3 km dikke ijskap van Antarctica
  • 655 'Tyrannosaurus rex van de zee' was krokodil, maar ook beetje vis en beetje dino

    << Vorige uitgave: 110 | Volgende uitgave: 112 >>

651 Geologisch onderzoek lokaliseert oude Phoenisische havens
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie !

De Phoeniciërs waren in de oudheid belangrijke zeevaarders, die langs de kusten van vrijwel de hele Middellandse Zee handel dreven, en daar ook tal van kolonies stichtten. Hun belangrijkste havensteden waren Tyrus en Sidon (nu Soer en Saida, in Libanon). De havens hebben, net als de Phoeniciërs zelf, een lange geschiedenis, die teruggaat tot omstreeks 3000 v.Chr., de bronstijd. Pas in 538 v.Chr. kwam er een einde aan de macht van de Phoeniciërs, waarmee ook hun vooraanstaande rol in de handel op de Middellandse Zee verloren ging. Ze bleven echter nog lang een zeevarend volk dat ook zorg besteedde aan de havens, maar vanaf ca. 1000 n.Chr. ging het belang van de havensteden snel achteruit; op den duur gingen de oude havens van Tyrus en Sidon zelfs geheel verloren, deels ook door natuurlijke oorzaken. Hun ligging was ook niet meer bekend. Door geologisch onderzoek, waarbij gebruik werd gemaakt van technieken zoals boringen, sonar, hogeresolutie lithostratigrafie en radiometrische ouderdomsbepalingen, zijn die twee havens nu teruggevonden. Bij dat geologische onderzoek heeft men ook de ontwikkeling van de havens kunnen reconstrueren.


Het boren naar de sedimenten uit de oude haven van Tyrus

Vanaf ongeveer 3000 v.Chr. legden boten aan in natuurlijke inhammen in de kust en in kleine baaien. Bij Sidon vonden de onderzoekers bijvoorbeeld in de boorkernen uit de afzettingen van de als landingsplaats meest gebruikte baai schaaldieren die wijzen op een brakke lagune. De fossielen wijzen er ook op dat het een goed beschutte baai moet zijn geweest. Omstreeks 1200 v.Chr. begonnen de Phoeniciërs kunstmatige havens te bouwen. Dat was op een moment dat, zoals uit archeologische vondsten bekend is, het scheepsverkeer en de handel over de Middellandse Zee in een stroomversnelling terecht kwamen. Een grote verandering trad op toen de Romeinen omstreeks 300 v.Chr. het beton uitvonden. Daarmee werd het voor de Phoeniciërs mogelijk om technisch uitgekiende havens aan te leggen. Die havens bereikten hun hoogtepunt in de Grieks-Romeinse en de Byzantijnse tijd, tussen 332 en ca. 1000 n.Chr.


Het huidige Tyrus vanuit de lucht

De oorzaak van de daarop volgende achteruitgang van Sidon was waarschijnlijk een gevolg van natuurlijke oorzaken: relatieve zeespiegelstijging (waarschijnlijk door regionale bodemdaling). Boorkernen geven aan dat zich een strand ontwikkelde en dat de brakwater lagune veranderde in een onbeschermde, open zee. Daarnaast speelde er een ander probleem. Al gedurende de Grieks-Romeinse en Byzantijnse periode hadden de Phoeniciërs moeite om de haven van Tyrus open te houden. Die dreigde dicht te slibben doordat veel slib uit het achterland werd aangevoerd, vooral via de rivier de Litani, als gevolg van intensieve landbouw en bouwactiviteit, waardoor de erosie werd bevorderd. Daarnaast werd de haven bovendien gebruikt om er op grote schaal afval in te dumpen.


Het kasteel langs de kust bij Sidon hoort niet bij de Phoenisische maar bij de ‘recente’ geschiedenis: het stamt uit de tijd van de kruistochten

Omdat zowel Tyrus als Sidon waren gebouwd aan het uiteinde van een kleine delta die zich nauwelijks uitbouwde, liggen deze plaatsen niet (zoals Marseille en New Orleans, inmiddels ver landinwaarts. Dat verklaart ook waarom de oude havens van Tyrus en Sidon vlak bij, en zelfs gedeeltelijk onder, de recent sterk uitgebreide steden liggen.

Referenties:
  • Marriner, N., Morhange, C., Dourmet-Serhal, C. & Carbonel, P., 2006. Geoscience rediscovers Phoenicia’s buried harbors. Geology 34, p. 1-4.
  • Marinner,N. & Morhange, C., 2006. Geoarchaeological evidence for dredging in Tyre's ancient harbour, Levant. Quaternary Research 65, p. 164-171.

Foto’s van boring en Tyrus welwillend ter beschikking gesteld door Nick Marriner, Centre National de la Recherche Scientifique CEREGE IUF UMR 6635, Aix-en-Provence (Frankrijk).

652 Extraterrestrische 'stofregen' in het Mioceen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Uit diepzeeboringen blijkt dat de aarde in het Mioceen als het ware gehuld moet zijn geweest in een wolk van kleine stofdeeltjes. Computersimulaties wijzen uit dat die deeltjes afkomstig moeten zijn van een uiteengevallen asteroïde (Veritas), die een doorsnede had van meer dan 150 km, en die zich bevond in de belangrijkste asteroïdengordel van ons zonnestelsel, in een baan tussen die van Mars en Jupiter. Die asteroïden, die in grootte variëren van minieme stofdeeltjes tot brokstukken van vele honderden kilometers in doorsnede, zijn afkomstig van een planeet die zich oorspronkelijk in die baan bevond, maar die - mogelijk ten gevolge van de botsing met een ander hemellichaam - in brokstukken uiteen is gevallen.

Interplanetair stof dat ontstaat bij botsingen tussen asteroïden, maar dat ook afkomstig kan zijn van kometen, beweegt zich naar de zon toe. Daarbij kan het terechtkomen in het zwaartekrachtsveld van een planeet, en daar dan op neervallen. Zo trekt de aarde jaarlijks gemiddeld ca. 20.000 ton van dit ruimtestof aan. De precieze hoeveelheid varieert sterk, want die is medeafhankelijk van botsingen tussen asteroïden en van de nabijheid van actieve kometen. Via onderzoek van diepzeekernen (in de diepzee is de sedimentatie zeer gering) kan men deze fluctuaties op basis van de concentratie van extraterrestrische stofdeeltjes reconstrueren. Om dat te kunnen doen moet natuurlijk wel hun extraterrestrische aard worden vastgesteld. Dat is relatief gemakkelijk, omdat ze een veel hogere concentratie van het isotoop helium-3 bevatten dan aardse deeltjes.


De concentratie van helium-3 in diepzeesedimenten van twee ver uiteen gelegen locaties vertoont 8,2 miljoen jaar geleden plotseling een sterke piek


Recent spoor van stofdeeltjes in de hoge atmosfeer boven Antarctica door het uiteenvallen van een ca. 1000 ton grote asteroïde


Onderzoekers zijn zo aan de slag gegaan om de fluctuaties in de 'stofregen' op aarde te reconstrueren voor de laatste 75 miljoen jaar. Daarbij werd een grote piek gevonden voor 8,2 miljoen jaar geleden: de concentratie nam plotseling toe tot het viervoudige van de normale waarde, en zakte daarna in ca. anderhalf miljoen jaar weer geleidelijk terug naar het normale niveau. Om na te gaan of dit geen lokaal toeval was, is de fluctuatie ook in een boorkern van elders bepaald; beide boorkernen (Grote Oceaan en Atlantische Oceaan) leverden hetzelfde beeld op. Dit betekent dat 8,2 miljoen jaar geleden een stofregen begon die anderhalf miljoen jaar aanhield.

De botsing van Veritas met een andere asteroïde was volgens de onderzoekers de grootste van de afgelopen 100 miljoen jaar. Berekeningen tonen aan dat de daarbij geproduceerde hoeveelheid stof inderdaad de piek in de diepzeekernen kan verklaren.

Referenties:
  • Farley, K.A., Vokrouhlický, D., Bottke, W.F. & Nesvorný, D., 2006. A late Miocene dust shower from the break-up of an asteroid in the main belt. Nature 439, p. 295-297.

Grafiek welwillend ter beschikking gesteld door Ken Farley, Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, CA (Verenigde Staten van Amerika); foto van het atmosferische stofspoor: Sandia National Laboratories.

653 Waarom de lithosfeer langzamer draait dan de aardmantel
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !

Al bijna een eeuw geleden (1915) beschreef Alfred Wegener dat de Amerikaanse lithosfeerschollen zich ten opzichte van Afrika en Europa naar het westen bewegen. Er zijn sindsdien talrijke artikelen verschenen waarin de mogelijkheid werd geopperd dat de hele lithosfeer iets langzamer roteert dan de aardmantel. Hoewel die hypothese aanvankelijk nogal wat tegenstanders had, blijkt die inmiddels uit diverse kinematische waarnemingen (onder meer met betrekking tot de positie van hotspots ten opzichte van de continenten) bevestigd te worden. Dit verschijnsel is van groot belang voor een goed begrip van de opbouw van de aarde en van de processen die in het inwendige een rol spelen, maar toch is hieraan niet veel aandacht besteed.


Doorsnede (niet op maat) van de aarde met daarin aangegeven de parameters die een rol spelen bij de relatief langzame draaiing van de lithosfeer

Er is eerder al een gemiddelde snelheid gevonden: de lithosfeer zou gemiddeld ca. 49 mm per jaar achterblijven bij de asthenosfeer (de sterk plastische laag tussen aardkorst en aardmantel). Inmiddels zijn er meer waarnemingen gedaan en berekeningen uitgevoerd, waarbij onder meer ook gekeken is in hoeverre hotspots ten opzichte van elkaar bewegen. Afgezien van enkele 'onbetrouwbare' hotspots op de randen van lithosfeerschollen, blijken er drie 'families' van hotspots te bestaan, waarvan de leden ten opzichte van elkaar niet noemenswaard bewegen. Die families zijn geconcentreerd in de Stille Zuidzee, de Indische en Atlantische Oceaan, en op IJsland. Zo blijken de hotspots van de Stille Zuidzee ten opzichte van elkaar al minimaal 80 miljoen jaar een gelijke positie in te nemen. Wanneer wordt aangenomen dat alle 'betrouwbare' hotspots hun oorsprong hebben in de asthenosfeer, zou dat betekenen dat het achterblijven van de lithosfeer t.o.v. de asthenosfeer ongeveer 90 mm per jaar bedraagt.


De aantrekkingskracht van de maan zorgt tweemaal daags voor 'golfwerking' met als resultaat tientallen centimeters hoogteverschil van het vaste aardoppervlak, en op de grens tussen lithosfeer en asthenosfeer

Toen de theorie van de 'achterblijvende' lithosfeer geleidelijk meer erkenning kreeg, werd er natuurlijk naar verklaringen gezocht. Er werd aanvankelijk vooral gedacht aan het effect van getijden, niet alleen op het oceaanwater, maar ook de lithosfeer. Dat bleek echter fysisch geen afdoende verklaring te kunnen geven. Nieuw onderzoek geeft aan dat er drie belangrijke factoren zijn: (1) koppels van getijden veroorzaken in de lithosfeer een westwaarts gericht koppel dat de draaiing van de aarde reduceert; (2) het uitzakken van relatief zwaar materiaal in de aardmantel en -kern vermindert het traagheidsmoment van de aarde en verhoogt de draaisnelheid, maar onvoldoende om het effect van het getijdenkoppel te compenseren; (3) betrekkelijk dunne (3-30 km) lagen met stoffen met dunvloeibare stoffen in de asthenosfeer houden een soort geulen met deze stoffen in stand, waardoor de lithosfeer zich gemakkelijk t.o.v. de asthenosfeer kan bewegen.

Met deze verklaring staat het overigens, zoals de onderzoekers zelf expliciet stellen, nog niet vast dat het achterblijven van de lithosfeer bij de asthenosfeer ook daadwerkelijk het gevolg is van de draaiing van de aarde. De onderzoekers vinden dat echter wel zeer waarschijnlijk.

Referenties:
  • Scoppola, B., Boccaletti, D., Bevis, M., Carminati, E. & Doglioni, E., 2006. The westward drift of the lithosphere: a rotational drag? Geological Society of America Bulletin 118, p. 199-206.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld doorCarlo Doglioni, Dipartimento di Scienze della Terra, Università La Sapienza, Rome (Italië).

654 Twee nieuwe, diepe, meren ontdekt onder 3 km dikke ijskap van Antarctica
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geofysica ! Klik hier voor alle artikelen over Glaciologie !

Het Vostok-meer is het bekendste subglaciale meer van Antarctica, maar er zijn inmiddels meer dan 100 soortgelijke meren bekend. Die zijn allemaal veel kleiner dan het Vostok-meer. Nu zijn er, op zo’n 250 km ten noorden van het Vostok-meer (en evenwijdig daaraan) twee nieuwe grote meren ontdekt onder de ter plaatse ruim 3 km dikke ijskap. Een daarvan heeft, op basis van zijn positie, de naam 90°E-meer ontvangen; het andere, dat onder het Russische onderzoekstation Sovetskaya ligt, is het Sovetskaya-meer genoemd. Waarschijnlijk is het water van de meren zo’n 35 miljoen jaar geleden door het ijs van de buitenwereld afgesloten; biologen zijn daarom van mening dat er - net als voor het Vostok-meer wordt verondersteld - nog organismen van een 'fossiel' ecosysteem in kunnen voorkomen. Die zouden hun energie kunnen ontlenen aan voedingsstoffen die via breukvlakken in het water terechtkomen.


Satellietopname met de positie van het 90°E-meer. Het gestippelde vierkant is meer gedetailleerd weergegeven in de andere figuur

De meren zijn ontdekt door gegevens te combineren van diverse geofysische methoden. Het gaat daarbij om radar die in het ijs doordrong, zwaartekrachtsmetingen, satellietbeelden, hoogtemetingen met laserapparatuur en de gegevens van een Russische poolexpeditie uit 1958-1959. De omtrek van de meren is (zij het wel mede door de nu bekende gegevens - aan het ijsoppervlak te herkennen door oneffenheden die op satellietbeelden te zien zijn. Bovendien vertoont de ijskap, waar hij op de meren drijft, een geringe inzakking, die met radar en nauwkeurige hoogtemetingen is vast te stellen. Uit de gegevens is af te leiden dat het 90°E-meer een oppervlakte heeft van zo’n 2000 km2, terwijl het Sovetskaya-meer ca. 1600 km2 bestrijkt. Weliswaar zijn beide meren dus aanzienlijk kleiner dan het Vostok-meer (14.000 km2), maar ze zijn qua grootte nu toch duidelijk nummer 2 en 3 van de subglaciale meren op Antarctica.


Topografische context van het subglaciale 90°E-meer en het Sovetskaya-meer (onder het Sovetskaya onderzoeksstation). Witte driehoekjes geven kleinere subglaciale meren aan

Zwaartekrachtsmetingen in 2000 en 2001 hebben informatie gegeven over de diepte van deze twee meren. Er blijkt ter plaatse van de twee meren een duidelijk 'tekort' aan zwaartekracht te bestaan. Uit de waarden kan daarom worden afgeleid dat de beide meren niet in onderliggend ijs zijn gesitueerd, maar in hard gesteente. Er moet tenminste 900 m gesteente zijn 'verdwenen', wat betekent dat de meren minstens die diepte moeten hebben. Omdat de meren ook nog precies evenwijdig aan het Vostok-meer liggen, moet wel geconcludeerd worden dat de ruimte voor de meren in de ondergrond is geschapen door (tektonische) inzakking, waarschijnlijk in de vorm van een soort slenken. Dergelijke 'tektonische' meren kunnen, in tegenstelling tot meren die bijv. door de inslag van een hemellichaam ontstaan of die door gletsjers worden uitgeschuurd, niet gemakkelijk met sediment worden opgevuld (waar zou dat vandaan moeten komen?), en blijven dus langdurig met water gevuld. Door de geothermische warmtestroom, in combinatie met de isolerende werking van de ruim 3 km dikke ijskap, bevriest het water in de meren niet, ondanks de zeer lage temperasturen (tot -80 °C) die aan het ijsoppervlak kunnen voorkomen.

Referenties:
  • Bell, R.E., Studinger, M., Fahnestock, M.A. & Shuman, C.A., 2006. Yectonically controlled subglacial lakes on the flanks of the Gamburtsev subglacial mountains, East Antarctica. Geophysical research Letters 33, doi:10.1029/2005GL025207.

Foto’s: Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University, Palisades, NY (Verenigde Staten van America).

655 'Tyrannosaurus rex van de zee' was krokodil, maar ook beetje vis en beetje dino
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De angstaanjagende rover Tyrannosaurus rex blijkt een evenknie in zee te hebben gehad. Het gaat om Dakosaurus andiniensis, een dier dat in 1987 voor het eerst werd beschreven en dat in 1996 zijn officiële naam kreeg. Inmiddels zijn er in Patagonië, in het zuiden van Argentinië, restanten van twee nieuwe exemplaren ontdekt. Eén daarvan omvat een poot, de ander een vrijwel complete schedel. Dit materiaal stamt uit de top van het Jura en het begin van het Krijt.


Reconstructie van Dakosaurus tijdens de jacht

Uit de nu bekende fossiele resten kan nu heel wat worden opgemaakt, mede omdat er een nauwe verwant, D. maximus, uit Europa bekend is. Een van de aspecten die het eerst opvalt is dat Dakosaurus andiniensis niet alleen een aanzienlijke lengte moet hebben gehad (ruim 4 m), maar dat het ook een stevig dier moet zijn geweest. Zijn enorme tanden, die zo’n 10 cm groot werden, maken duidelijk dat hij gejaagd moet hebben op grote zeedieren. Al met al komt naar voren dat het een angstaanjagende rover geweest moet zijn, die in zee net zo’n schrikbewind moet hebben uitgeoefend als Tyrannosaurus rex dat deed op het land.


Onderzoekster Zulma Gasparini met de schedel van Dakosaurus

Dakosaurus was echter geen sauriër, maar een krokodilachtige. Maar wel een buitenbeentje, want hij week in veel opzichten af van andere mariene krokodillen uit zijn tijd. Die waren namelijk alle niet alleen kleiner en veel minder robuust gebouwd, maar hadden ook alle (voor zover bekend) een lange snuit en aardachtige tanden, waaruit valt op te maken dat ze vooral leefden van kleine vissen en van schelpdieren. Dakosaurus had daarentegen een stompe snuit met zaagvormige tanden. In dat opzicht leek hij dus veel meer op talrijke dinosauriërs uit zijn tijd dan op een krokodil.

Zijn schedelvorm en zijn tanden waren echter niet het enige opmerkelijke aan hem. Zo blijkt uit de gevonden poot dat die uiterlijk meer moet hebben weg had van een vin dan van een poot zoals we die van krokodillen kennen. Al met al wijzen deze kenmerken erop dat het gaat om een dier dat talrijke kenmerken in zich verenigde die hem een uitermate goed aan het mariene milieu aangepaste jager maakten.


De schedel van Dakosaurus

Toch is niet geheel duidelijk hoe Dakosaurus andiniensis zijn prooi ving en naar binnen werkte. De vorm van de schedel wijst erop dat hij, in tegenstelling tot de moderne krokodillen (die alle een veel plattere schedel hebben), waarschijnlijk niet zijn prooi in het water greep en dan ronddraaide in het water. Bij dat ronddraaien worden zulke grote krachten uitgeoefend dat de prooi daardoor gewoonlijk bezwijkt. Diezelfde grote krachten vereisen echter ook een extreem stevige bouw van de schedel op een wijze die hem bestand maakt tegen sterke torsie. De platte schedel van de huidige krokodillen is in dat opzicht veel uitgekiender dan de schedel van Dakosaurus. Daar staat dan weer tegenover dat de grotere hoogte van de schedel van Dakosaurus grotere (en sterkere) verticale spieren mogelijk maakte om de bek te sluiten. Dat zou er op kunnen wijzen dat hij zijn prooi, wellicht aan het wateroppervlak, op en neer sloeg om hem zo te doden. Ook de Komodo-varaan gebruikt deze techniek, en dat merkwaardige dier heeft een schedel waarvan de bouw in veelopzichten overeenkomt met die van Dakosaurus.

Referenties:
  • Clark, J.M., 2006. A different kind of croc. Science 311, p. 43-44.
  • Gasparini, Z., Pol., D. & Spalletti, L.A., 2006. An unusual marine crocodyliform from the Jurassic-Cretaceous boundary of Patagonia. Science 311, p. 70-72.

Foto van de schedel: Ohio State University, Columbus, OH (Verenigde Statren van Amerika); foto Gasparini: Museo de la Plata, La Plata (Argentinië); reconstructie: National Geographic.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl