NGV-Geonieuws 114

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 April 2006, jaargang 8 nr. 7

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 666 Gran Canaria waarschijnlijk getroffen door grote tsunami
  • 667 Geofysisch onderzoek onthult centrale ringwal in inslagkrater
  • 668 Lava op Hawaii komt van grens tussen aardkern en aardmantel
  • 669 Proef voor fabriceren van kunstmatig 'eerste leven' mislukt
  • 670 Voetstappen in Mexico herschrijven geschiedenis van Amerika

    << Vorige uitgave: 113 | Volgende uitgave: 115 >>

666 Gran Canaria waarschijnlijk getroffen door grote tsunami
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Er doen regelmatig verhalen de ronde dat afglijdingen - of instortingen - van vulkaanflanken op de Canarische Eilanden kunnen leiden tot geweldige rampen. Die zouden dan vooral voortvloeien uit de enorme vloedgolven (tsunami's) die bij een dergelijk proces zouden worden opgewekt. Volgens bepaalde rampscenario's zou zelfs New York door zo'n voorval op de Canarische Eilanden voor een groot deel kunnen worden verwoest.

Uit de lucht gegrepen zijn dergelijke doemverhalen niet, want veel vulkaanhellingen zijn instabiel; afglijdingen vinden dan ook regelmatig plaats. Soms komen dergelijke afglijdingen in zee terecht, wat zou kunnen leiden tot een grote vloedgolf, maar het proces verloopt vaak zo langzaam dat er - hoewel het kan gaan om afglijdingen met een volume van enkele kubieke kilometers - geen noemenswaardige golven ontstaan.


Het dal van Agaete, waar de afzettingen van een
tsunami zijn aangetroffen


Gran Canaria is, net als de overige
Canarische Eilanden, in feite een vulkaan


De geologische tijd is echter zo lang dat er talrijke aanwijzingen zijn dat er vroeger wel degelijk catastrofale vloedgolven zijn ontstaan door plotseling instorten of afglijden van een vulkaan die vlak aan zee ligt. Zo zijn er onlangs dergelijke aanwijzingen gevonden op Gran Canaria. In een aantal dalen, waaronder het dal van Agaete, zijn namelijk langs de dalwanden conglomeraten aangetroffen die geen deel uitmaken van de pakketten waarin het dal is geërodeerd; ze zijn als het ware tegen de dalhellingen aangeplakt. Het gaat om conglomeraten die bestaan uit al dan niet afgeronde vulkanische brokstukken van allerlei soort, waartussen zich fossielen (onder andere mariene schelpen) bevinden die vaak gebroken zijn en die niet in levenspositie zitten). Op basis van deze karakteristieken moet worden aangenomen dat het om materiaal gaat dat uit zee het dal in is getransporteerd.

Met een normale springvloed kan dat echter niet zijn gebeurd, want de conglomeraten komen voor op hoogtes van 41-188 m boven zeeniveau, en die hoogte kan niet worden verklaard door vroege hogere zeespiegelstanden of door tektoniek. Toch moet het materiaal door water zijn afgezet, zoals blijkt uit de gelaagdheid en de sedimentaire karakteristieken van die lagen. De enig mogelijke verklaring lijkt daarom dat het materiaal is meegevoerd door enorme vloedgolven, zoals die bij een zeebeving optreden, of zoals die ontstaan wanneer een grote hoeveelheid materiaal plotseling in zee valt.


De kust bij Güímar op Tenerife vertoont, recht tegenover Agaete, een morfologie die op een grote afglijding van de Teide wijst


De Teide op Tenerife, waarvan afglijdingen ook nu een risico vormen


Dat laatste lijkt het geval te zijn geweest, want op een van de andere Canarische Eilanden, Tenerife, waarvan de vorm voornamelijk wordt bepaald door de Teide (een vulkaan die hoger is dan de Mont Blanc), heeft ooit een grote afstorting plaatsgevonden. Dat blijkt uit de morfologie van het eiland bij het plaatsje Güímar, waar duidelijk een enorm pakket (van meer dan 30 km3, mogelijk wel 120 km3) is weggegleden. En 'toevallig' ligt Güímar recht tegenover Agaete. Daarom lijkt een oorzakelijk verband heel goed mogelijk.

Dateringen sluiten dat zeker niet uit: de conglomeraten bij Agaete kunnen niet exact worden gedateerd, maar moeten tussen 1,75 miljoen en 32.000 jaar geleden zijn afgezet. De afglijding bij Güímar kan evenmin nauwkeurig worden gedateerd, maar moet minder dan 830.000 jaar geleden hebben plaatsgevonden. De gevonden dateringen zijn dus in ieder geval niet met elkaar in strijd.

Referenties:
  • Pérez-Torrado, F.J., Paris, R., Cabrera, M.C., Schneider, J.-L., Wassmer, P., Carracedo, J.-C., Rodríguez-Santana, Á. & Santana, F., 2006. Tsunami deposits related to flank collapse in oceanic volcanoes: the Agaete Valley evidence, Gran Canary, Canary Islands. Marine Geology 227, p. 135-149.

667 Geofysisch onderzoek onthult centrale ringwal in inslagkrater
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

In het noordoosten van Siberië ligt het door een niet-concentrische wal omgeven El'gygytgyn-meer. Daarvan is al eerder vastgesteld dat het meer zich bevindt boven een inslagkrater, waarvan de ringwal - met een doorsnede van 18 km - de buitenste begrenzing vormt. De inslag moet ongeveer 3,6 miljoen jaar geleden hebben plaatsgevonden, en het meer moet al vrijwel direct zijn ontstaan. In dat meer - dat een doorsnede heeft van 12 km en dat 170 m diep is - zetten zich sedimenten af. Doordat het gebied ook tijdens de ijstijden nooit door het landijs werd geërodeerd, vormen die lacustriene afzettingen nu een ononderbroken geschiedenisboek van de (vooral paleoklimatologische) ontwikkelingen in het gebied.


Ligging en geologie van de inslagkrater met daarin het El'gygytgyn-meer

Het meer en de daarin opgestapelde sedimenten verhinderen echter tegelijkertijd het directe onderzoek van de inslagkrater, die geldt als een van de best bewaarde op aarde. Daarom is er nu geofysisch (seismische reflectie en refractie) uitgevoerd, waardoor de aard van de sedimenten kon worden geïnterpreteerd, terwijl ook de configuratie van de bodem van het meer kon worden bepaald. De bedoeling is om, op basis van de nu gevonden resultaten, te zijner tijd een aantal boringen uit te voeren op plaatsen die de meeste kans bieden op interessante gegevens.


Model van het gebied tijdens (A) en kort na (B) de inslag, en nu (C)

Uit het onderzoek blijken vijf geofysische 'lagen' te kunnen worden onderscheiden, waarvan het water in het meer de bovenste vormt (I). Daaronder bevinden zich twee sedimentaire laagpakketten; de bovenste (II) is 170 m dik en de onderste (III) 190-250 m. Hieronder bevindt zich een pakket (IV) van 100-400 m dik, en daaronder bevindt zich het diepste pakket (V) dat kon worden onderscheiden, en waarvan de dikte niet met de gebruikte methoden kon worden bepaald.


Stuk van de breccie die op de ringwal als losse fragmenten bovenop het gebreccieerde vaste laagpakket ligt


Geofysisch onderzoek in de krater


Opvallend is dat pakket V plaatselijk duidelijk is opgeheven. Dat is karakteristiek voor inslagkraters, die hetzij een opgeheven centraal deel vertonen, hetzij een centrale ring. De onderzoekers interpreteren hun gegevens zo dat er sprake is van een centraal plateau met een doorsnede van enkele kilometers; dit plateau ligt niet precies in het centrum van de krater en komt wellicht overeen met de noordoostelijke flank van een centrale ring, die een doorsnede moet hebben van 7-7,5 km. Er is overigens geen aanwijzing dat er - zoals wel het geval is bij veel inslagkraters - binnen deze centrale ring ook een centrale piek bestaat.

Het materiaal waaruit de ring is opgebouwd wordt verondersteld te bestaan uit het materiaal waarin het hemellichaam is ingeslagen. Dat is dus hetzelfde materiaal dat de ondergrond van het meer vormt. Dat materiaal vormt in de bovenste honderden meters een breccieus vast gesteente, zoals dat ook bij veel andere inslagkraters het geval is. Daarboven is de ring bedekt met een breccie die waarschijnlijk bestaat uit materiaal dat terugviel na bij de inslag de lucht in te zijn geslingerd. Deze breccie, die een regelmatig dek vormt over het centrale plateau, is zo'n 100 m dik op de centrale ring en zo'n 400 m dik in het daarbuiten gelegen bekken.


Tentenkamp van de onderzoeksgroep

Referenties:
  • Gebhardt, A.C., Niessen, F. & Kopsch, C., 2006. Central ring structure identified in one of the world's best preserved impact craters. Geology 34, p. 145-148.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Catalina Gebhardt, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Bremerhaven (Duitsland).

668 Lava op Hawaii komt van grens tussen aardkern en aardmantel
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De schildvulkanen van Hawaii worden voortdurend gevoed door de aanvoer van nieuw magma, dat uitvloeit als lava. Er zijn nu aanwijzingen dat dit materiaal komt van een tot nu toe nooit aannemelijk gemaakte diepte, namelijk van bijna 3000 km diep. Daar bevindt zich de grens tussen de aardmantel en de aardkern.


Lava stroomt als een waterval van een klif van de Kamoamoa

Het vulkanisme van Hawaii is een gevolg van een zogeheten mantelpluim. Dat is een massa heet materiaal van relatief geringe afmetingen die opwelt vanuit de aardmantel. Vaak lijkt zo’n mantelpluim plaatvormig, omdat er vaak een vrij groot aantal al dan niet onderzeese vulkanen op een (bijna) rechte lijn ligt. Dat kan echter ook het gevolg zijn van het feit dat de pluimen opstijgen in zwaktezones die zich tussen verschillen lithosfeerschollen bevinden, en daardoor als het ware verschuiven. Bij tijdelijke onderbrekingen in de magmaaanvoer ontstaan zo vulkanen op een rijtje. Of dit werkelijk zo gebeurt, is overigens nog een punt van discussie. Een ander punt van discussie is waar zich de 'voet' van de pluimen bevindt: ergens in de aardmantel of op het grensvlak tussen aardmantel en kern; dit laatste is door veel deskundigen lang voor onmogelijk gehouden.


Onder een dun gestold pakket gloeit de lava van de Kilauea


Een fontein van lava op Hawaii


Nu lijkt het erop dat de pluim waaruit Hawaii voortkomt, wel degelijk van die diepte komt. Dat blijkt uit onderzoek waarbij een nieuw type massaspectrometer werd gebruikt om het element thallium in de vulkanische gesteenten van Hawaii nauwkeuriger te karakteriseren dan tot nu toe mogelijk was. Met die nieuwe techniek kan gereconstrueerd worden aan welke fysische, chemische en biologische processen het thalliumhoudende materiaal onderworpen is geweest. Hierdoor is het ook mogelijk om vast te stellen war het materiaal uit het inwendige der aarde vandaan komt. Voor het onderzochte gesteente blijkt dat alleen het grensgebied tussen aardkern en aardmantel te kunnen zijn.

De wetenschappelijke consequenties daarvan zijn groot. Zo is nog steeds onduidelijk of de convectiecellen in de aardmantel een hoogte hebben die overeenkomt met de dikte van de hele mantel, of dat er twee (of meer) lagen convectiecellen in de mantel zijn. De nieuwe resultaten geven aan dat de eerste situatie in ieder geval voorkomt. Een tweede interessante conclusie die uit het onderzoek kan worden getrokken is dat sedimenten (dus materiaal uit de dunne aardkorst) door subductie duizenden kilometers omlaag kunnen zakken tot op de grens van kern en mantel, om vandaar weer met een mantelpluim naar het aardoppervlak terug te keren. Zo'n cyclus lijkt 1-2 miljard jaar in beslag te nemen.


Een lavameer in de krater van de Pu’uo’o.

Referenties:
  • Nielsen, S.G., Rehkämper, M., Norman, M.D., Halliday, A.N. & Harrison, D., 2006. Thallium isotopic evidence for ferromanganese sediments in the mantle source of Hawaiian basalts. Nature 439, p. 314-317.

Foto's: United States Geological Survey.

669 Proef voor fabriceren van kunstmatig 'eerste leven' mislukt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Sinds Darwin met zijn 'Origin of species' de grondslag legde voor de evolutietheorie, is er druk gespeculeerd over de omstandigheden waaronder het eerste leven op aarde tot ontwikkeling kon komen. Darwin zelf dacht daarbij aan warmwaterbronnen. Sindsdien zijn ook hete bronnen (inclusief de 'black smokers' in de diepzee) vaak genoemd als mogelijk milieu waarin primitief leven kon ontstaan en zich in stand kon houden.


Een warmwaterbron van het type waarin leven zou kunnen zijn ontstaan

Bekend is uit vroegere experimenten dat zich onder de omstandigheden zoals die moeten hebben geheerst in de begintijd van de aarde, redelijk complexe verbindingen konden vormen die als bouwstenen voor levende materie dienen. Men spreekt van de vroegere (warme) zeeën waarin deze verbindingen kunnen zijn voorgekomen wel van 'oersoep'. Er was echter nooit uitgezocht of er in dergelijk warm water (bijv. in warme of hete bronnen) ook nu leven zou kunnen ontstaan wanneer aan het water in die bronnen kunstmatig gefabriceerde 'oersoep' wordt toegevoegd. Met dergelijke proeven is nu een begin gemaakt.


Het nemen van monsters uit de warme bron


Prof. Deamer voert een proef uit bij een
warmwaterbron.


De praktijkproeven vonden plaats in bronnen op het Russische schiereiland Kamtsjatka, en bij Mount Lassen in California. Aan het water in die bronnen werd verschillende soorten 'oersoep' met combinaties van aminozuren, DNA, eiwitten, vetzuren en/of fosfaten toegevoegd. Daartoe werd gekozen omdat toevoeging van decaanzuur [CH3(CH2)8COOH; vroeger ook wel 'caprinezuur' genoemd] aan een waterige zoutoplossing met een neutrale zuurgraad (pH = 7) blijkt te leiden tot de vorming van een soort blaasjes met membranen, die aanmerkelijk ingewikkelder zijn dan de uitgangsmaterialen. Van nieuw 'leven' was bij de in Kamtsjatka uitgevoerde proeven echter geen sprake.

Mogelijk zijn de tot nu toe negatieve resultaten een gevolg van de aanwezigheid van veel klei, want de organische bestanddelen uit de 'oersoep' hechtten zich zo snel aan kleideeltjes in het water en langs de randen van de bronnen dat er verder nauwelijks chemische reacties optraden. Volgens de leider van het onderzoeksteam, David Deamer, biedt dat echter op zichzelf ook wel weer perspectieven, want op langere termijn zou reactie tussen de kleideeltjes en de organische bestanddelen wel degelijk kunnen leiden tot processen die een stap voorwaarts betekenen bij de ontwikkeling van leven.

Deamer is door de proeven tot de conclusie gekomen dat in ieder geval hete bronnen van het type dat hij nu heeft onderzocht, vrijwel zeker niet de omstandigheden hebben geleverd waaronder het leven op aarde kon ontstaan. Hij wil zijn proeven echter nog herhalen in bronnen op Hawaii, waar de aanwezigheid van klei een veel minder groot probleem zal opleveren.

Referenties:
  • Deamer, D., Singaram, S., Rajamani, S. & Kompanichenko, V., 2006. Self-assembly processes in the prebiotic environment. Proceedings of the Royal Society B (in druk).

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Dave Deamer, Department of Chemistry and Biochemistry. University of California, Santa Cruz, CA (Verenigde Staten van Amerika).

670 Voetstappen in Mexico herschrijven geschiedenis van Amerika
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In 2003 werden in de as van een Mexicaanse vulkaan menselijke voetstappen aangetroffen die veel ouder moesten zijn dan voor mogelijk werd gehouden. De interpretatie werd echter sterk aangevochten, omdat het een volledige herschrijving van de menselijke bewoning van Amerika nodig zou maken. Door nieuw onderzoek, op basis van uitgebreide radiometrische bepalingen, is nu gebleken dat de voetstappen inderdaad ongekend oud zijn.



Twee van de duizenden voetstappen in de as die getuigen van een massale vlucht voor de uitbarstende vulkaan

Tot voor kort werd aangenomen dat de eerste mensen Amerika vanuit Azië bereikten over een landbrug die tijdens het laatste zeer koude tijdsinterval (ca. 18.000-17.000 jaar geleden) van de laatste ijstijd door de huidige Beringstraat liep. De oversteek vanuit Azië naar Amerika zou zelfs ook nog enkele duizenden jaren later kunnen hebben plaatsgevonden. Vanuit het noordoosten van Amerika zouden de eerste mensen zich vervolgens geleidelijk - via overigens ook nog omstreden routes - naar het zuiden hebben verspreid. Uiteraard zou het betrekkelijk lang hebben geduurd voordat ze Mexico bereikten.

De aanvankelijk 269 aangetroffen voetstappen van zowel mensen als dieren (er zijn er inmiddels duizenden gevonden) werden aangetroffen op de bodem van een verlaten groeve dicht bij de vulkaan Cerro Toluquilla, ongeveer 130 km ten zuidoosten van Mexico-Stad. Ze stonden in de destijds nog zachte vulkanische as die was gevallen op de kustzone langs een oud kratermeer. Nu is de as, die gerekend wordt tot de Xalnene Formatie, zo hard als beton, en hij wordt gewonnen als bouwsteen. De aanvankelijke datering als 'opmerkelijk oud' was gebaseerd op het voorkomen van schelpen in een laag boven de as; die schelpen werden met C-14 gedateerd als 38.000 jaar oud, maar vanwege de heersende opvattingen over de eerste mensen in Amerika werden die dateringen door velen beschouwd als een gevolg van foute metingen (bijv. door verontreiniging van de monsters). Toen er ook nog eens een datering volgde van een laag boven de voetstappen als meer dan 200.000 jaar oud, waren de poppen helemaal aan het dansen, en werd zelfs het karakter van de voetstappen (menselijk of niet) ter discussie gesteld.


Blok (in de Barranca La Mina del Frances) van de (nu verharde) vulkanische as met daarin diverse voetafdrukken van mensen

Inmiddels zijn er zoveel meer (en duidelijke) voetstappen gevonden dat er aan de menselijke herkomst geen enkele twijfel meer bestaat. Ook aan de ouderdom bestaat nu geen twijfel meer: nieuwe dateringen met een optische luminescentietechniek geven aan dat de voetstappen minimaal 40.000 jaar oud moeten zijn. Dit komt ook overeen met nieuwe C-14 dateringen van schelpen uit bovenliggende lagen, die ruwweg ouderdommen opleverden (voor die schelpen) van 28.000, 31.000, 37.000 en 39.000 jaar. Ook enkele andere dateringen wijzen op een min of meer gelijke ouderdom.

Een en ander betekent dat mensen veel eerder in Amerika hebben geleefd dan tot nu toe werd aangenomen. Dat is interessant in de context van andere (archeologische) vondsten in Mexico die ook op een hoge ouderdom wijzen, maar die tot nu toe ook als 'onjuist' werden beschouwd. Dat valt nu niet langer vol te houden. De vraag is nu natuurlijk hoe mensen zo vroeg in Amerika terecht kwamen. Wellicht zijn ze niet over de Bering-landbrug gekomen, maar per boot.

Referenties:
  • González, S., Huddart, D., Bennett, M. & González-Huesca, A., 2006. Human footprints in Central Mexico older than 40,000 years. Quaternary Science Reviews 25, p. 201-222.

Foto’s (© Liverpool John Moores University) welwillend ter beschikking gesteld door Silvia González, School of Biological and Earth Sciences, Liverpool Moores University, Liverpool (Engeland).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl