NGV-Geonieuws 115

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 April 2006, jaargang 8 nr. 8

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 671 Merkwaardige vulkanische aswolk veroorzaakte grote schade
  • 672 De herkomst van woestijnglas
  • 673 Het 'dak van de wereld' groeit naar het noorden toe aan
  • 674 Grootste massauitsterving waarschijnlijk gevolg van plotseling broeikaseffect
  • 675 Vroegste rennende dier rent nog steeds, maar onzichtbaar

    << Vorige uitgave: 114 | Volgende uitgave: 116 >>

671 Merkwaardige vulkanische aswolk veroorzaakte grote schade
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Op 3 november 2002 barstte de vulkaan Reventador in Ecuador, zo'n 100 km van de hoofdstad Quito, explosief uit na eerder 7 uur stoomwolken te hebben uitgeblazen. De explosieve uitbarsting veroorzaakte een wolk van deeltjes en gassen die tot 17 km hoogte opsteeg. Deze wolk had een uitzonderlijke vorm: hij leek met zijn opstijgende kolom met aan de top een parapluvorige verbreding sterk op de wolk zoals die bekend is van proeven met kernwapens. Opvallend was verder dat de wolk aan de zijkant een onregelmatig golvend patroon vertoonde, ongeveer zoals de rand van een doopvontschelp.


De vulkanische wolk die op 3 november tot 16-17 km hoogte reikte (fotograaf onbekend).

Een dergelijke vorm ontstaat wanneer de vloeistoffen in de kolom niet meer voldoende warm zijn om verder op te stijgen. Dat is zeer ongewoon bij een vulkanische uitbarsting: er is slechts ťťn eerdere - maar niet goed gedocumenteerde - eruptie die eenzelfde soort wolk opleverde. In het geval van de Reventador moet er - zoals daartoe uitgevoerde experimenten uitwijzen - veel koud gruis van de geŽxplodeerde top van de vulkaan in de wolk zijn meegevoerd, die veel van de 'vulkanische' warmte uit de gassen heeft geabsorbeerd en daarmee de temperatuur omlaag gebracht.


De golvende zijkant van de 'paraplu' (foto Armando Alvarez SŠnchez)

Hoewel de explosieve wolk op veel plaatsen is waargenomen, was het onmogelijk om aan de hoge kolom directe waarnemingen te doen (de motoren van vliegtuigen die zo'n wolk passeren gaan stuk door de vele asdeeltjes - en grotere brokstukken - in een dergelijke wolk. Op basis van veldwaarnemingen en foto's is echter wel een redelijke schatting te maken van de afmetingen. Daaruit blijkt dat de 'paraplu' een doorsnede had van ca. 3,5 km. Op zijn totale omtrek van zo'n 11 km hadden de 'golven' een golflengte van ongeveer 700 m. De parapluvormige kop had een dikte van ongeveer 900 m en de kolom daaronder had een doorsnede van ongeveer een kilometer.

Door de snelle afkoeling van de wolk hoog in de lucht - waardoor de wolk minder dicht werd en daarom zwaarder dan de hetere kolom daaronder - stortte hij betrekkelijk snel in elkaar, waarbij in korte tijd dus veel as, vloeistof en ook gassen op aarde terugvielen. Dat leidde tot het ontstaan van gloedwolken, die via dalen bergafwaarts raasden, tot wel 9 km ver.


De nog met grote snelheid uit de krater opstijgende kolom (licht)
met daaromheen terugvallende aswolken (donker) (foto Techint Co.)

Omdat het materiaal van grote hoogde terugviel, had het een grote energie. Dat maakte de gloedwolken op de vulkaanhellingen extra energierijk. Dat is waarschijnlijk de oorzaak van de schade die werd aangericht: aan de oostelijke voet van de Reventador werden de snelweg naar de olievelden, evenals als twee pijpleidingen voor ruwe olie en ťťn pijpleiding voor raffinageproducten ernstig beschadigd.

Referenties:
  • Chakraborty, P., Gioia, G. & Kieffer, S., 2006. VolcŠn Reventador's unusual umbrella. Geophysical Research Letters 33, L05313, doi:10.1029/2005GL024915, 5 pp.

672 De herkomst van woestijnglas
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geofysica ! Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In de noordelijke Sahara, in het grensgebied tussen LybiŽ en Egypte, wordt in een gebied van ca. 100 x 60 km glas gevonden. Het gaat om fragmenten die variŽren van heel klein tot de grootte van een voetbal. Soms is dat glas grauw van kleur, maar het kan ook lichtgroen of zelfs doorzichtig heldergeel zijn. Dergelijke fraaie stukken zijn van oudsher gebruikt om er sieraden van de maken. Zo werd er in het graf van de Egyptische farao Toetankamon een soort ketting gevonden waarin een scarabee van dit glas het middelpunt vormt.


De krater in de Sahara, in Egypte dicht bij de grens met LybiŽ
(Foto Boston University Center for Remote Sensing)

Het glas, dat bekend staat als 'woestijnglas' of 'Lybisch glas' heeft in de westerse wereld pas echt de aandacht getrokken nadat wetenschappers er in 1932 op waren gestuit. Bij het onderzoek van dit materiaal blijkt uit isotopenanalyse dat het van buitenaardse herkomst moet zijn. Kennelijk gaat het om verglaasd materiaal van een meteoriet die - gezien de hoeveelheid materiaal die niet geheel verbrand is, maar die op aarde gevallen is waarbij het materiaal door de enorme vrijkomende energie is gesmolten, weer de lucht in is geslingerd en, eenmaal weer tot vaste substantie geworden, als losse glasfragmenten op aarde is teruggevallen. De hoeveelheid woestijnglas dat is gevonden (en dat ongetwijfeld slechts een zeer kleine fractie vertegenwoordigt van wat er nog onder het woestijnzand verborgen moet liggen) suggereert dat het ingeslagen materiaal aanzienlijke afmetingen moet hebben gehad. De plaats van die inslag kan natuurlijk niet ver van de huidige vindplaats van het glas liggen, maar er waren tot nu toe geen aanwijzingen voor gevonden.


Een prachtig stuk woestijnglas uit LybiŽ


In dit sieraad van Tutankamon vormt een scarabee
van woestijnglas het middelpunt


Die plaats lijkt nu gevonden te zijn bij bestudering van satellietbeelden van de Sahara. Het gaat om een structuur met twee concentrische ringen, zoals die vaak bij inslagkraters voorkomen. Dat die structuur niet eerder is ontdekt komt door twee factoren. In de eerste plaats is hij zeer groot: de diameter van de buitenste ringwal bedraagt 31 km, en is daarom in het veld niet als zodanig te herkennen (de tot nu toe grootst bekende inslagkrater in Afrika, in Tsjaad, is iets meer dan 12 km in doorsnede). In de tweede plaats zijn de ringwallen deels door erosie verdwenen, onder meer doordat twee rivieren zich er een weg doorheen hebben gebaand. Ook de wind heeft echter door zijn schurende werking het morfologisch beeld aangetast.

Omdat de inslagkrater in het gebied van Gilf Kebir (in ZW Egypte) is aangetroffen, en omdat hij zo groot is, is hij 'Kebira' genoemd (het Arabische woord 'kebira' betekent 'groot'). Een dergelijk grote inslagkrater moet uiteraard ook door een grote meteoriet zijn veroorzaakt. Eerste schattingen geven aan dat die ťťn tot anderhalve kilometer in doorsnede kan zijn geweest. Wanneer hij is ingeslagen, is vooralsnog niet bekend. De krater is gevormd in zandstenen van zo'n 100 miljoen jaar oud, en de inslag moet dus daarna hebben plaatsgevonden. De sterke erosie van de krater wijst er op dat de inslag ook betrekkelijk lang geleden moet hebben plaatsgevonden. Veldonderzoek zal mogelijk duidelijker maken wanneer de inslag gedateerd moet worden.

Referenties:
  • Boston University, 2006. News release - Largest crater in the Great Sahara discovered by Boston University scientists. http://www.bu.edu/phpbin/news/releases/display.php?id=1073.

673 Het 'dak van de wereld' groeit naar het noorden toe aan
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 Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !

De Himalaya's zijn ontstaan - en worden nog steeds verder opgeheven - door de enorme kracht waarmee India (dat eerder een op zichzelf staand gebied was, los van AziŽ) tegen de zuidkant van AziŽ opbotst. Ten noorden van de hoogste bergketens in de Himalaya ligt het Tibetaans Plateau, een relatief vlak gebied. Algemeen werd aangenomen dat dit plateau in de loop der tijd steeds hoger is opgegeven vanwege de doorgaande druk vanuit het zuiden.


Het Tibetaans Plateau steekt met zijn relatieve vlakte en zijn talrijke meren op satellietfoto's scherp af tegen de met sneeuw bedekte toppen van de Himalaya (foto Jacques Descloitres, NASA).

Onderzoek heeft nu echter aangetoond dat het plateau al zo'n 35-40 miljoen jaar op dezelfde hoogte ligt. Dat onderzoek is op zichzelf al een interessant onderwerp. Wanneer water uit de oceaan verdampt, opstijgt, afkoelt en als neerslag op aarde terugvalt, verandert de isotopenstelling van de zuurstof in het water met de hoogte; het lichtere isotoop O-16 maakt het voor watermoleculen namelijk iets gemakkelijk om op te stijgen dan voor water met isotoop O-18. Als de neerslag op aarde terugvalt en in de grond doordringt, kunnen daarin concreties van calciumcarbonaat worden gevormd. De verhouding tussen de hoeveelheid O-16 en O-18 in deze concreties is dus een maat voor de hoogte waarop de concreties zijn gevormd.


Onderzoeker David Rowley (foto Dan Dry)

Omdat het gaat om zeer geringe verschillen in de isotopenverhoudingen, kunnen metingen niet 100% nauwkeurig uitsluitsel geven, maar wel met een nauwkeurigheid van zo'n 750 m. De grootste nauwkeurigheid bestaat op hoogtes van 3-5 km, precies de zone waarin het Tibetaans Plateau ligt. Aan de juistheid dat het plateau al tientallen miljoenen jaren nauwelijks in hoogte is veranderd, valt dan ook niet te twijfelen.


Het Potala-Paleis in Lhasa is een van de grote trekpleisters op het Tibetaans Plateau

De constante hoogte van het plateau doet uiteraard de vraag rijzen hoe dat kan, omdat India immers tegen AziŽ aan blijft drukken, sinds de botsing 50 miljoen jaar geleden begon. De onderzoekers komen op grond van hun waarnemingen tot de conclusie dat het plateau al zo'n 35-40 miljoen jaar geleden zijn huidige hoogte van ongeveer 4000 m boven zeeniveau bereikte. De sindsdien doorgaande druk heeft niet het bestaande plateau verder opgeheven, maar als het ware steeds een aanvullende strook ten noorden van het plateau tot dezelfde hoogte opgestuwd. Zo ligt de meest zuidelijke zone van het plateau inderdaad al 40 miljoen jaar op de huidige hoogte, en zijn stroken ten noorden daarvan steeds jonger. Zo is het Tibetaans Plateau (dat ook wel het 'dak van de wereld' wordt genoemd) inmiddels ruim 400.000 km2 groot geworden. Het meest noordelijke deel is nog zeer jong, en verwacht mag worden dat het plateau zich in de loop van de (geologische) tijd nog verder naar het noorden zal uitbreiden.

Referenties:
  • Mulch, A.M. & Chamerlain, C.P., 2006. The rise and growth of Tibet. Nature 439, p. 670-671.
  • Rowley, D.B. & Currie, B.S., 2006. Palaeo-altimetry of the late Eocene to Miocene Lunpola basin, central Tibet. Nature 439, p. 677-681.

674 Grootste massauitsterving waarschijnlijk gevolg van plotseling broeikaseffect
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De grootste massauitsterving die de aarde gekend heeft, op de grens tussen Perm en Trias, is nog steeds niet goed verklaard. Er zijn tal van hypotheses opgesteld, zoals de inslag van een groot hemellichaam (net als op de grens Krijt/Tertiair), een veranderend leefmilieu door het grootschalig uitvloeien van basalt, en het plotseling vrijkomen van eerder in de bodem opgeslagen gashydraten. Wat die rampscenario's gemeen hebben, is dat ze geleid moeten hebben tot een plotselinge sterke temperatuurstijging, mogelijk zelfs een wereldwijd broeikaseffect. Onweerlegbare aanwijzingen voor een dergelijke plotselinge temperatuuromslag op de grens tussen Perm en Trias zijn er echter niet. Of beter: waren er niet, want onderzoek op Antarctica heeft nu sterke aanwijzingen voor een dergelijk verschijnsel opgeleverd.


De oudste bodem uit het Trias op Antarctica (Allan Hills) is groen.

De grens tussen Perm en Trias is op Antarctica onder meer ontsloten bij 'Graphite Peak'. Deze locatie bleek zeer geschikt om onderzoek te doen naar klimaatfluctuaties omdat er een ononderbroken gesteenteopeenvolging voorkomt waar enkele fossiele bodems (paleosols) in zijn ontwikkeld. Omdat bodemvormende processen (en daarmee de karakteristieken van de gevormde bodems) afhangen van (onder meer) het klimaat, kunnen deze bodems waardevolle inlichtingen geven over het klimaat van destijds.


De grens tussen Perm en Trias op Antarctica

De sectie met de P/T grens bij Graphite Peak was al eerder onderzocht, maar dat is nu uitgebreid overgedaan, aan de hand van monsters die gemiddeld minder dan 11 cm boven elkaar zijn genomen. De bemonsterde sectie bevatte drie paleosols: twee in het bovenste Perm en ťťn in het onderste Trias. De monsters (van zowel de bodems als het gesteente daartussen) zijn met een veelheid aan technieken onderzocht, met als belangrijkste doelstelling om geochemische analyses uit te voeren.


Onderzoeker Nathan Sheldon


Veldwerk onder de middernachtszon op Antarctica


De verschillen tussen de bodems uit Perm en Trias zijn opvallend, hoewel het materiaal waarin ze zijn ontwikkeld niet wezenlijk verschilt. Waar in het Perm de bodems in koolhoudende lagen zijn ontwikkeld en de wortels van een moerasachtige vegetatie ook kolig zijn, daar ontbreekt dit kolige karakter in de Trias-bodems. Ook binnen de in de bodems aanwezige koolstof blijken aanzienlijke verschillen op te treden: de organisch gebonden hoeveelheid van het isotoop C-13 is in de Trias-bodems veel (tot wel tweemaal) minder dan in de Perm-bodems. Verder blijken de Perm-bodems relatief verarmd aan zogeheten zeldzame aardmetalen, terwijl de Trias-bodems daaraan juist verrijkt zijn. Zo treden er tal van verschillen tussen de bodems op die gezamenlijk wijzen op een plotselinge overgang van bodemvorming in gebieden met een rijke moerasvegetatie naar bodemvorming in schrale, diep uitgeloogde riviergronden. Een dergelijke overgang wordt door veel deskundigen beschouwd als een 'postapocalyptisch broeikaseffect' en de Trias-bodems hebben - op dezelfde breedtegraad nu als Antarctica destijds - geen equivalent.

De temperatuurstijging op de grens Perm/Trias moet heel snel hebben plaatsgevonden: in minder dan 10.000 jaar, maar mogelijk veel minder. De oorzaak hiervan lijkt - wanneer de geochemie van de bodems als maatstaf wordt genomen - niet te liggen in de inslag van een hemellichaam. Veel waarschijnlijker is (op basis van de verschillen in de isotopenverhoudingen van de koolstof) dat er plotseling veel methaan (met relatief veel C-13) vrijkwam in de atmosfeer. Dat methaangas kan afkomstig zijn geweest van uiteenvallende gashydraten. Ondanks deze duidelijke aanwijzingen voor een snel gestegen methaanconcentratie wil de onderzoeker niet uitsluiten dat andere gebeurtenissen mede een rol hebben gespeeld bij de plotselinge temperatuurstijging die kennelijk inderdaad op de grens Perm/Tertiair is opgetreden.

Referenties:
  • Sheldon, N.D., 2006. Abrupt chemical weathering increase across the Permian-Triassic boundary. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 231, p. 315-321.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Nathan Sheldon, Department of Geology, Royal Holloway University of London, Egham (Engeland).

675 Vroegste rennende dier rent nog steeds, maar onzichtbaar
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Het land werd geologisch gezien pas laat veroverd, eerst door planten, daarna ook door dieren. De dieren pasten zich geleidelijk steeds meer aan het leven op land aan, waartoe ze onder meer poten ontwikkelden die het hun mogelijk moesten maken om zonder al te veel moeilijkheden te zoeken naar voedsel. Daartoe bleken al spoedig vier poten het meest geschikt, en zo ontwikkelden zich - ruwweg 400 miljoen jaar geleden - de tetrapoden (landdieren die op vier poten lopen). Toen zich op het land ook roofdieren ontwikkelden, werd het voor zowel jager als prooi noodzakelijk om ook snel van plaats te kunnen veranderen. Dat leidde tot aanpassing van de poten, die het ook mogelijk gingen maken om te rennen.


De kop van de tuatara (foto SR)


Ook van deze tijgersalamander werd de wijze
van voortbewegen onderzocht (foto OU)


Van de eerste tetrapoden die op het land liepen en konden rennen, zijn salamanders en een hagedisachtig dier, de tuatara, de oudste nog levende vertegenwoordigers. Waarschijnlijk behoorde de tuatara zelfs tot de eerste dieren die konden rennen. Dit dier, dat gewoonlijk zo'n 30-70 cm lang wordt, leeft nog steeds, op een paar kleine eilanden die tot Nieuw-Zeeland behoren. Dit 'levende fossiel' vertoeft al zo'n 225 miljoen jaar op aarde en is in die tijd - zoals uit fossiele restanten kan worden afgeleid - niet wezenlijk veranderd. Dat maakt het dus mogelijk om aan zijn manier van voortbewegen te onderzoeken hoe de vroegste tetrapoden dat deden. Om dat uit te zoeken werd een soort loopvlak geconstrueerd waarop tuatara's en tijgersalamanders (uit een dierentuin) konden lopen. Daarbij werd niet alleen hun wijze van voortbeweging nauwkeurig vastgelegd op video, maar ook werd met grote nauwkeurigheid geregistreerd hoeveel kracht ze bij iedere stap op de ondergrond uitoefenden.


Een tuatara lopend op de onderzoekstafel (foto OU)

Het opvallende resultaat van dit onderzoek is dat de tuatara's zowel (langzaam) blijken te lopen als (langzaam) te rennen, maar dat dat niet zonder meer opvalt. Het verschil in snelheid is minimaal, en bovendien blijken ze - in tegenstelling tot moderne dieren - bij lopen en rennen evenveel energie te verbruiken. Het is dan ook niet duidelijk waarom ze, naast het lopen, een vermogen tot rennen hebben ontwikkeld.


Zijaanzicht van de onderzoekstafel (foto SR)


Onderzoeker Steve Reilly
met een tuatara (foto OU)


Dat het toch mogelijk is om - bij gelijke snelheid - lopen en rennen bij de tuatara te onderscheiden, is gebaseerd op vergelijking met andere dieren, zoals zoogdieren: de kracht waarmee de poten worden neergezet verschilt duidelijk, en ook de beweging van het lichaam verschilt: bij het lopen wordt bij iedere stap het zwaartepunt van het lichaam opgetild tot boven de ledematen, terwijl het zwaartepunt bij rennen juist zakt, waarbij pezen en gewrichten samenwerken als een soort biologische vering.

Volgens de onderzoekers wijzen de resultaten erop dat er bij de eerste tetrapoden geen noodzaak was om te kunnen rennen, maar dat er niettemin toch al een aanzet tot die mogelijkheid werd gegeven (preadaptatie).

Referenties:
  • Reilly, S.M., McElroy, E.J., Odum, R.A. & Hornyak, V.A., 2006. Tuataras and salamanders show that walking and running mechanics are ancient features of tetrapod locomotion. Proceedings of the Royal Society B, doi:10.1098/rspb.2006.3489, 6 pp.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Steve Reilly (SH), Department of Biological Sciences, Ohio University, Athens, OH (Verenigde Staten van Amerika) en door zijn universiteit (OU).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl