NGV-Geonieuws 112

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Maart 2006, jaargang 8 nr. 5

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 656 Microorganismen leefden ruim 3 miljard jaar geleden bij onderzeese warmwaterbron
  • 657 Sahara veel ouder dan gedacht
  • 658 Loodwinning in Middeleeuws Frankrijk
  • 659 Noordelijk halfrond zou nu warmer zijn dan tijdens Middeleeuws optimum
  • 660 Broeikaseffect leidde 55 miljoen jaar geleden tot omwenteling in oceanen

    << Vorige uitgave: 111 | Volgende uitgave: 113 >>

656 Microorganismen leefden ruim 3 miljard jaar geleden bij onderzeese warmwaterbron
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De Dixon Island Formation werd omstreeks 3,2 miljard jaar geleden gevormd. Delen ervan zijn nu prachtig ontsloten langs de kust van Australië, in het gebied van Pilbara. De formatie is bekend geworden doordat hij een van de meest complete en best bewaarde restanten vormt van oceanische afzettingen uit het Midden-Archeïcum, en omdat er structuren in voorkomen die door veel onderzoekers worden geïnterpreteerd als fossiele microorganismen; door anderen wordt dat overigens bestreden.


De Dixon Island Formatie langs de kust bij Pilbara


Detail van het onderste deel van het zwarte
vuursteenpakket, met gesilificeerde kristallen


De formatie in ongeveer 350 m dik en bestaat van onderen naar boven uit een vulkanische afzetting, een zwart vuursteenpakket en een veelkleurig vuursteenpakket. De zwarte vuursteen bevat karakteristieken die wijzen op grote intensiteit van onderzeese warmwaterbronnen, en dit pakket bevat een 10-20 cm dikke laag die erg veel overeenkomst vertoont met een fossiele algenmat. De afwezigheid van klastische deeltjes wijst, in samenhang met andere eigenschappen, op een diepte van de zee van 500-2000 m.


Microscopische opname van de zwarte vuursteen met vuursteenlaminae van minder dan 0,5 mm dik, met daartussen nog fijnere laminae van sterk koolstofhoudend materiaal

De zwarte vuursteen vertoont ook op andere plaatsen onderin structuren die door sommigen aan biologische activiteit worden toegeschreven. Ze zijn er een soort bolletjes met een doorsnede van 0,3-2,0 mm, die grotendeels uit koolstof bestaan. Ook komen er spiraal-, staaf en dendrietvorige structuren voor die sterk lijken op bacteriën. Dit onderste pakket van de zwarte vuursteen heeft ook een hoger gehalte aan koolstof waarin de verhouding tussen de koolstofisotopen wijst op een organische oorsprong, dan het hogere deel, waarin die verhouding niet op een organische oorsprong wijst.


Buisvormige structuur die lijkt op Primaevifilium


Scanning-electron microscope opname
van koolstofbolletjes.
De maatbalk is 1 micron lang


Al deze karakteristieken samen lijken erop te wijzen dat het onderste deel van de zwarte vuursteen de restanten bevat van primitieve levensvormen die dus op een diepte van 500-2000 m moeten hebben geleefd, in de directe nabijheid van warme bronnen. Volgens de onderzoekers is de fossilisatie van dit primitieve leven te danken aan de warme bronnen, waardoor de organismen zeer snel konden silicificeren.

Ook in het bovenste deel van de zwarte vuursteen komen overigens wel tekenen voor die op primitief leven zouden wijzen. Het zou daarbij echter niet gaan om organismen die ter plaatse op de zeebodem leefden, maar om cyanobacteriën die in het oppervlaktewater leefden en die na hun afsterven naar de zeebodem zakten.

Referenties:
  • Kiyokawa, S., Ito, T., Ikehara, M. & Kitajima, F., 2006. Middle Archean volcano-hydrothermal sequence: Bacterial microfossil-bearing 3.2 Ga Dixon Island Formation, coastal Pilbara terrane, Australia. Geological Society of America Bulletin 118, p. 3-22.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Shoichi Kiyokawa, Department of Earth and Planetary Science, Kyushu University, Fukuoka (Japan).

657 Sahara veel ouder dan gedacht
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De Sahara kon, zij het lang geleden, nog goed door mensen worden bereisd. Het gebied heeft namelijk tal van klimaten gekend in de afgelopen tienduizenden jaren. Nog slechts enkele duizenden jaren geleden heerste er een vochtig klimaat, en liepen er talrijke rivieren. Er was zelfs een zeer groot meer aanwezig (het Mega-Tsjaad-meer). Daarvoor vond er een afwisseling van drogere en natte perioden plaats, maar op basis van de tot nu toe bekende gegevens werd aangenomen dat de woestijnvorming niet eerder dan ca. 86.000 jaar geleden begon. Dat idee blijkt volledig onjuist: nieuw onderzoek heeft uitgewezen dat de Sahara - of althans een deel daarvan - al 7 miljoen jaar geleden een woestijn vormde.


Schedel van Sahelanthropus tchadensis, de oudst bekende hominide

Dat blijkt uit onderzoek in het Bekken van Tsjaad, waar de Djoerab-woestijn een deel vormt van de Sahara. Dit gebied is vooral bekend geworden door het onderzoek naar vroege hominiden. Dat heeft onder meer geleid tot de vondst van Sahelanthropus tchadensis, de oudst bekende hominide, en van Australopithecus bahrelghazali, de oudst bekende vertegenwoordiger van het geslacht Australopithecus.


Deels geërodeerd duin van 7 miljoen jaar oud en recente duinen in de Djoerab-woestijn

Dat onderzoek naar de vroegste hominiden heeft uiteraard geleid tot onderzoek naar de omstandigheden waaronder ze leefden. In dat kader is er inmiddels veel onderzoek gedaan naar de flora en fauna uit die tijd, maar ook is het vroegere milieu onderzocht op basis van bewaard gebleven sedimenten. Daarbij hebben onderzoekers in het gebied rondom Toros Ménalla, in het hartje van de Djoerab-woestijn, 'fossiele' duinen aangetroffen die deel uitmaakten van een zandzee (een woestijn met geïsoleerde zandduinen) die zo’n 7 miljoen jaar geleden (gedurende het Boven-Mioceen) het gebied bedekte. Het zeer droge tijdsinterval waarin deze zandzee bestond, werd later gevolgd door een iets minder droge tijd waarin af en toe (na een regenbui) tijdelijk riviertjes stroomden.


Dwarssectie door een fossiel duin in de Djoerab-woestijn

Voorlopige waarnemingen wijzen uit dat wisselende klimaatomstandigheden ook al eerder plaatsvonden, mogelijk gedurende de laatste tienmiljoen jaar. Relatief zeer sterke en snelle afwisselingen van vochtiger en droge klimaten traden op gedurende het Pleistoceen, toen vooral het noordelijk halfrond diverse malen een sterke vergletsjering onderging. Die afwisseling van ijstijden en interglacialen kan in Afrika worden teruggevonden in de vorm van pluvialen (tijden met veel neerslag) en interpluvialen, maar dat was al langer bekend.

Referenties:
  • Schuster, M., Duringer, Ph., Ghienne, J.-F., Vignaud, P., Mackaye, H.T., Likius, A. & Brunet, M., 2006. The age of the Sahara desert. Science 311, p. 821.

Foto’s van de duinen (Philippe Duringer) ter beschikking gesteld door het Centre National de la Recherche Scientifique.

658 Loodwinning in Middeleeuws Frankrijk
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie ! Klik hier voor alle artikelen over Olie, Gas & Mijnbouw !

In 1161 verleende de Koning van Frankrijk, Lodewijk de Zevende, diverse rechten aan de Bisschop van Mende (in het Massif Central), waaronder het recht op mijnbouw en op het maken en uitgeven van muntgeld. Dit was destijds van groot belang, omdat de macht over het gebied ter discussie stond; het was een strijd waaraan pas in 1307 een einde kwam.


Ligging van de onderzochte locaties

Het betwiste gebied bevatte talrijke ertsvoorkomens, vooral van lood, waaruit zilver als bijproduct kon worden gewonnen. Zilver was van enorm economisch belang omdat het geldverkeer uitsluitend op zilveren munten was gebaseerd. Het lood werd gebruikt voor tal van toepassingen. Een van de belangrijkste gebieden binnen westelijk Europa waar lood gewonnen werd, was bij de Mont-Lozère. In de nabijheid van de winplaatsen, die in veel gevallen ondergronds waren, werd het erts ook gesmolten, zoals blijkt uit de bergen slakken. Vanwege de politiek instabiele situatie werd het gewonnen looderts echter niet altijd verwerkt in de dichtstbijzijnde smelterij. Hoe het 'verkeer' in lood plaatsvond is nu onderzocht op basis van verschillen in verhoudingen tussen de diverse loodisotopen. Hiertoe werden loodmonsters verzameld uit de nog bestaande hopen van mijnafval en in de bergen slakken. Daarbij werden de activiteiten die plaats hadden gevonden gedateerd met behulp van C-14 uit houtskool dat op die plaatsen aanwezig was.


Ingang van middeleeuwse lood/zilvermijn


Middeleeuwse laag van slakken ontstaan bij
het smelten van het looderts


Vier van de vijf plaatsen waar houtskool werd verzameld leverden een ouderdom op tussen 930 en 995 BP (BP = Before Present, waar ‘Present’ is vastgesteld op het jaar 1950). Rekening houdend met de onzekerheidsmarge van de dateringen van 45 jaar moeten de metallurgische activiteiten op deze plaatsen dus hebben plaatsgevonden tussen 1025 en 1210. De ouderdom van de vijfde plaats wijst op activiteit tussen 1195 en 1280. Deze ouderdommen stemmen goed overeen met wat te verwachten was op basis van de overdracht in 1161 van de eerder genoemde rechten aan de Bisschop van Mende, Aldeberg de Derde: die zou de zilvermijnen geëxploiteerd hebben voor de productie van munten en het lood voor andere doeleinden.

Uit de loodisotopen blijkt dat bijna geen van de mijnen geen materiaal geleverd heeft aan de onderzochte smelterijen: het lood was afkomstig uit twee kleine gebiedjes (Le Devois en Las Combettes, beide ten ZO van Montmirat), waarschijnlijk uit in totaal 4 mijntjes. Daarbij valt op dat deze mijntjes de aders met looderts bevatten die het rijkst zijn aan zilver. Ook is opvallend dat in de smelterijen niet het erts uit de meest nabijgelegen ertsvoorkomens werd behandeld; de onderzoekers veronderstellen dat daarbij de eigendomsrechten van de gebieden met ertsvoorkomens en smelterijen een rol speelden.


Afvalberg van de lood/zilvermijnen

Een ander opvallend verschijnsel is dat alle plaatsen waar het erts bewerkt werd, op een hoogte liggen tussen 1360 en 1430 . Palynologische gegevens wijzen erop dat dit destijds de hoogste zone ter plaatse was waar nog berken groeiden. Uit het houtskoolonderzoek blijkt dat voor de bereiding van dat houtskool meer dan 99% berk werd gebruikt. De bewerkingsplaatsen lagen dus op de hoogste plaatsen waarheen het looderts (uit de hoger gelegen mijntjes) heen moest worden vervoerd om te worden bewerkt.

Referenties:
  • Baron, S., Carignan, J., Laurent, S. & Ploqwuin, A., 2006. Mediaeval lead making on Mont-Lozère Massif (Cévennes-France): tracing ore sources using Pb isotopes. Applied Geochemistry 21, p. 241-252.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Sandrine Baron, CNRS, Centre de Recherches Pétrographiques en Géochimiques, Vandoeuvres lès Nancy (Frankrijk).

659 Noordelijk halfrond zou nu warmer zijn dan tijdens Middeleeuws optimum
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Van het zuidelijk halfrond zijn nauwelijks meteorologische gegevens beschikbaar van voor de tijd dat de Europeanen op ontdekkingsreis gingen. Voor het noordelijk halfrond ligt dat anders: er zijn zeer grote hoerveelheden waarnemingen en beschrijvingen bekend. Dat gaat voor West-Europa terug tot de Middeleeuwen, in sommige andere gebieden nog verder.


De Vikingen konden door het warmere klimaat in de Middeleeuwen verre tochten over zee maken en zich op Groenland vestigen.

Uit de eeuwenlange waarnemingen is bekend dat het klimaat op het noordelijk halfrond in de afgelopen eeuwen sterk heeft gefluctueerd. Zo was het duizend jaar geleden, tussen 890 en 1170, warm. Dat ging gepaard met een sterke uitbreiding van de bossen, tot in Rusland toe. Het ijs op Groenland smolt zover af dat de Vikingen zich er konden vestigen. Na dit Middeleeuws optimum daalde de temperatuur om een tijd min of meer gelijk te blijven, totdat tussen 1580 en 1850 een koude tijd optrad, die wel als de 'Kleine IJstijd' wordt aangeduid; uit die koude periode stammen de talrijke schilderijen van Hollandse ijspret, onder meer van Avercamp en Van de Venne.


Adriaen van de Venne schilderde ijstaferelen in de Kleine IJstijd.

De thermometer bestaat pas zo’n 150 jaar. Eerdere waarnemingen wat betreft de temperatuur zijn dus niet absoluut, maar met behulp van een soort controles (bijv. aan de hand van de dikte van jaarringen in bomen) zijn de oude waarnemingen tot betrekkelijk accurate temperaturen te herleiden, die dus goed vergelijkbaar zijn met recente metingen. Er bestaan tussen de uitkomsten van de diverse ‘controles’ wel verschillen, en bovendien is de temperatuur natuurlijk niet overal tegelijk even sterk gestegen of gedaald. Daarom hebben twee Engelse onderzoekers nu materiaal verzameld van 14 locaties op het noordelijk halfrond, uit een periode die loopt van 800 tot 1995. Op basis van die gegevens hebben ze een statistisch betrouwbaar beeld gekregen van de grotere temperatuurschommelingen.


De temperatuurstijging van de 20e eeuw wordt toegeschreven aan de gestegen concentratie van koolzuurgas in de atmosfeer

Uit hun onderzoek blijkt dat op meer van de helft van alle locaties significant hogere temperaturen dan gemiddeld hadden gedurende de 20e eeuw; datzelfde vonden ze in veel mindere mate (namelijk voor minder dan 30% van alle locaties) voor het Middeleeuws optimum. Daaruit valt volgens de onderzoekers op te maken dat het genoemde tijdsinterval in de Middeleeuwen weliswaar warmer was dan gemiddeld (en dat gold zeker voor Groenland!), maar dat de temperatuur toen toch gemiddeld beduidend lager moet zijn geweest dan in de 20e eeuw.

Een en ander betekent in feite dat het noordelijk halfrond een soort klimatologische hittegolf meemaakt. Over deze uitkomst wordt overigens nog volop gediscussieerd. Volgens sommige onderzoekers, zoals de klimatoloog Mike Mann (Penn State Universiteit), is de nu gevolgde onderzoeksmethode veel betrouwbaarder dan eerdere studies, omdat hij gebruik maakte van diverse benaderingsmethoden, waardoor de fouten die bij een enkele methode kunnen insluipen als het ware worden uitgemiddeld. De fysicus Willie Soon (Harvard Universiteit) is het daarmee echter volstrekt oneens: volgens hem zijn alle methoden zo onbetrouwbaar dat ook aan hun gemiddelde uitkomst niet veel waarde mag worden gehecht. Zijn gegevens wijzen erop dat het in de Middeleeuwen toch warmer was dan nu. De discussie zal nog wel even voortduren.

Referenties:
  • Osborn, T.J. & Briffa, K.R., 2006. The spatial extent of 20th-century warmth in the context of the past 1200 years. Science 311, p. 841-844.

660 Broeikaseffect leidde 55 miljoen jaar geleden tot omwenteling in oceanen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het broeikaseffect waarmee we nu te maken hebben, leidt (waarschijnlijk) niet alleen tot geleidelijk opschuivende klimaatgordels, maar kan ook - geologisch gezien plotseling - tot grote klimaatveranderingen leiden in uitgestrekte gebieden. Dat komt doordat de temperatuurveranderingen van het zeewater kunnen leiden tot veranderende circulatiepatronen. Dat is ook in het verleden gebeurd, zoals blijkt uit onderzoek van sedimenten die dateren van een 'broeikasperiode' die zo’n 55 miljoen jaar geleden bestond op de grens tussen Paleoceen en Eoceen. Die broeikas kwam zeer snel tot ontwikkeling: de onderzoekers stellen op basis van hun gegevens dat de sterke temperatuurstijging maximaal 5000 jaar kan hebben geduurd, maar waarschijnlijk binnen veel kortere tijd heeft plaatsgevonden.

Deze broeikasperiode leidde op het land tot dramatische veranderingen. Die omvatten onder meer migraties van zoogdieren: zowel in Europa als in Noord-Amerika verschenen de paarden en de primaten, waarschijnlijk omdat er voor hen toegangswegen ontstonden die eerder door het minder warme klimaat onbegaanbaar waren geweest. Ook in zee traden er tal van effecten op, onder meer in de vorm van het uitsterven van tal van soorten en diergroepen.


De foraminifeer Nuttalides truempyi die voor het onderzoek van groot belang was

Bij hun onderzoek namen Flavia Nunes en Dick Norris van het Scripps Insitution of Oceanography boormonsters van 14 diepzeelocaties. Daarin onderzochten ze de verhouding tussen de stabiele koolstofisotopen C-12 en C-13 in de schaaltjes van de foraminifeer Nuttalides truempyi. Ook onderzochten ze in die schaaltjes de verhouding tussen de diverse zuurstofisotopen. Op die manier konden ze zowel vaststellen wat de temperatuur van het zeewater moet zijn geweest, als hoelang bodemwater in de diepzee moet zijn verbleven na via verticale waterbewegingen vanaf het zeeoppervlak omlaag te zijn gestroomd. Op die manier kan het patroon van dieptestromen in kaart worden gebracht.


Deel van de kern van boring 1220 in de Stille Zuidzee (foto van de website van het Ocean Drilling Program)

Uit het onderzoek blijkt dat er een dramatische verandering in het oceanische circulatiepatroon optrad. De uitwisseling van zuurstof en voedselrijk warm oppervlaktewater en koud, zuurstofarm en zout dieptewater die eerder door verticale stromingen op het zuidelijk halfrond had plaatsgevonden, verplaatste zich naar het noordelijk halfrond. Daarmee veranderden uiteraard ook de stromingspatronen in de diepzee en aan het zeeoppervlak. Daarnaast kwamen er mogelijk bij deze verandering ook grote hoeveelheden methaangas vrij; dat broeikasgas zou aan een nog verdere stijging van de temperatuur op aarde hebben bijgedragen.


Onderzoeker Dick Norris met een (ingepakte) boorkern


Onderzoekster Flavia Nunes


Deze verandering in de plaats waar nieuw dieptewater werd gevormd, moet volgens de onderzoekers ten minste 40.000 jaar hebben geduurd. Daarna werd geleidelijk de oude situatie werd hersteld; dat zou zo’n 100.000 jaar in beslag hebben genomen.

Referenties:
  • Nunes, F. & Norris, R.D., 2006. Abrupt reversal in ocean overturning during the Paleocene/Eocene warm period. Nature 439, p. 60-63.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Flavia Nunes, Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego, CA (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl