NGV-Geonieuws 120

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Juli 2006, jaargang 8 nr. 13

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 696 Boring in midoceanische rug bereikt fossiele magmakamer
  • 697 Gevederde dinosauriŽr zonder veren wijst op complexe evolutie
  • 698 Zirkoon wijst op bestaan aardkorst op slechts 300 miljoen jaar na vorming aarde
  • 699 Pleistocene dwergolifanten waren verwant aan de mammoet
  • 700 Tiktaalik was een eind op weg naar de verovering van het land

    << Vorige uitgave: 119 | Volgende uitgave: 121 >>

696 Boring in midoceanische rug bereikt fossiele magmakamer
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 Oceanografie !

Voor het eerst is een fossiele magmakamer onder een intacte laag van oceanische korst aangeboord. Dit gebeurde vanaf het op boringen ingerichte onderzoeksschip 'JOIDES Resolution', op een diepte van 1,4 km onder de zeebodem. De onderzoekers troffen daar, onder de normale, basaltische, oceanische korst gabbro aan. Gabbro is een hard, zwart gesteente dat ontstaat wanneer gesmolten magma niet het aardoppervlak bereikt en daar uitvloeit, maar in de diepte wordt 'gevangen' in een magmakamer die vervolgens geleidelijk afkoelt, waarbij het materiaal overgaat in een vast gesteente.


Boorstangen bij de boortoren op de 'JOIDES Resolution'

Gabbro is ook aan het aardoppervlak te vinden. Het gaat daarbij echter altijd om gesteenten die in de diepte zijn gevormd, maar die door latere opheffing en erosie zichtbaar zijn gevonden. Ook is al diverse malen gabbro aangetroffen bij boringen in de diepzeebodem, maar daarbij ging het altijd om pakketten die via breuksystemen dichter bij de zeebodem waren gekomen dan waar ze waren ontstaan. De huidige vondst is de eerste waar gabbro in zijn oorspronkelijke vorm onder tektonisch niet vervormde oceaanbodem is gevonden.

Het vinden van de gabbro was geen toeval: er is veel voorbereiding gestoken in het zoeken naar een geschikte boorlocatie. De onderzoekers kwamen daarvoor uiteindelijk uit op een deel van de midoceanische rug in de Stille Oceaan waar 15 miljoen jaar geleden de opstuwing van magma zo snel plaatsvond dat de zeebodem aan weerszijden aangroeide met de extreem hoge snelheid van meer dan 20 cm per jaar; een dergelijk hoge snelheid waarmee nieuwe oceaanbodem wordt gevormd, is nu van geen enkele plaats bekend.


Speciale boorkoppen waren nodig voor het boren van kernen


Een boorkern wordt zorgvuldig
uit- en ingepakt


De onderzoekers verwachtten dat op een dergelijke plaats een magmakamer dicht onder het aardoppervlak moest voorkomen, en die inschatting is dus juist gebleken. Daarmee zijn ook de ideeŽn bevestigd die eerder waren ontwikkeld met betrekking tot de mechanismen die leiden tot de snelle vorming van nieuwe oceaanbodem. Daarnaast zal dit resultaat zeker ook bijdragen aan nieuwe inzichten in de wijze waarop oceaanbodem in zijn algemeenheid wordt gevormd. Dat is van groot belang voor het begrip van de ontwikkeling van de aarde, want continentverschuiving - en daarmee ook gebergtevorming, vulkanisme en breukvorming - hangen daarmee nauw samen.


De boorapparatuur heeft heel wat te verduren, en reparaties zijn regelmatig noodzakelijk

De samenstelling van de opgehaalde boorkernen van de gabbro zal worden vergeleken met die van de daarboven liggende oceanische korst. Daaruit hoopt men gevolgtrekkingen te kunnen maken m.b.t. de vraag of de oceanische korst, die gewoonlijk zoín 6-7 km dik is, ontstaat uit materiaal dat uit ťťn enkele magmakamer afkomstig is, of dat het gaat om lavastromen die uit een serie boven en/of naast elkaar gelegen magmalenzen afkomstig zijn. Inzicht daarin is van belang, omdat mede daardoor de circulatie van oceaanwater door de oceanische korst wordt bepaald; die circulatie leidt tot spectaculaire verschijnselen zoals de 'black smokers' (plaatsen waar hete gassen en vloeistoffen uit de bodem opstijgen en het water vaak zeer donker kleuren. Deze black smokers zijn vaak weer de woongebieden van extreme levensvormen.

Onderzoek naar dit soort verschijnselen is lastig, omdat de noodzakelijke boringen moeilijk zijn te realiseren. De nu zo succesvol gebleken boring kostte maar liefst vijf maanden (en dus zeer veel geld), en er waren 25 speciaal vervaardigde boorkoppen voor nodig die extra waren gehard en die van wolfraamcarbid waren vervaardigd.

Referenties:
  • Wilson, D.S., Teagle, D.A.H., en nog 50 (!) auteurs, 2006. Drilling to gabbro in intact oceanic crust. Science 312, p. 1016-1020.

Fotoís: Integrated Ocean Drilling Program (IODP).

697 Gevederde dinosauriŽr zonder veren wijst op complexe evolutie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers !

De overgang van reptielen (namelijk een bepaalde groep dinosauriŽrs) naar vogels moet complexer zijn geweest dan tot nu toe werd aangenomen. Dat blijkt uit de vondst van een dino uit het Laat-Jura in de groeve Stark van de beroemde Duitse vindplaats Solnhofen (bij MŁnchen), waar ook alle exemplaren van de eerste vogel (Archaeopteryx) zijn gevonden. Archaeopteryx maakte, hoewel algemeen beschouwd als de eerste vogel, deel uit van een groep dinoís (de Coelosauria) die werden gekenmerkt door een verenkleed. Behalve Archaeopteryx zijn er van deze groep, waarvan in de laatste jaren veel exemplaren in China zijn gevonden, geen geslachten gevonden waarvan aannemelijk is dat ze konden vliegen. Wel is waarschijnlijk dat diverse andere geslachten glijvluchten konden maken.


Het uitgeprepareerde holotype van Juravenator starki

Het nu gevonden fossiel, dat de naam Juravenator starki heeft gekregen (De jager uit het Juragebergte van Stark; Stark is de familienaam van de eigenaar van de groeve), behoort ook tot de Coelosauria, en lijkt in veel opzichten op de vroegste Coelosauria die in China zijn gevonden. Hij blijkt echter geen veren te hebben gehad! De overgang van ongevederde dinoís naar vogels ging dus niet zonder meer via een tussenfase van gevederde dinoís, maar is complexer geweest.


Reconstructie van de op twee poten lopende Juravenator


Juravenator starki was een ongeveer 75 cm lange vleeseter, die 150 miljoen jaar geleden zijn prooi ving in de moerasachtige gebieden die destijds veel in Europa voorkwamen. Van het gevonden exemplaar is zoín 65 cm gefossiliseerd (een stukje van de lange staart is afwezig), en dat is - zoals met veel fossielen uit Solnhofen - gebeurd op een extreem goede wijze. Daarom kan worden vastgesteld dat het om een nog jong exemplaar ging, en dat hij een schubachtige huid moet hebben gehad zonder veren.


Onderzoekers Ursula GŲhlich en Luis Chiappe met het brokstuk met het fossiel
(foto G. Janssen, Paleontologisch Museum, MŁnchen).

Tot nu toe werd aangenomen dat veren, die als een soort huidschubben kunnen worden beschouwd, zich slechts eenmaal bij de Coelosauria hadden ontwikkeld. De vondst van een nieuw geslacht zonder veren zou er volgens deskundigen echter op kunnen wijzen dat veren binnen deze groep diverse malen tot ontwikkeling zijn gekomen. Een andere mogelijkheid is overigens dat de voorouders van Juravenator wel over veren beschikten, maar dat die ergens in de evolutionaire ontwikkeling weer verloren zijn gegaan. Niet geheel uit te sluiten - maar uiterst onwaarschijnlijk - is een derde mogelijkheid, n.l. dat het nog jonge exemplaar van Juravenator op latere leeftijd alsnog veren zou hebben gekregen.

Referenties:
  • GŲhlich, U.B. & Chiappe, L.M., 2006. A new carniverous dinosaur from the Late Jurassic Solnhofen archipelago. Nature 440, p. 329-332.
  • Xu, X., 2006. Scales, feathers and dinosaurs. Nature 440, p. 287-288.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Ursula GŲhlich, Department for Geo- and Environmental Sciences, Universitšt MŁnchen, MŁnchen (Duitsland).

698 Zirkoon wijst op bestaan aardkorst op slechts 300 miljoen jaar na vorming aarde
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Wanneer werd er voor het eerst een continentale aardkorst gevormd? Die vraag houdt geologen allang bezig. In het noordwesten van Canada komen de oudste gesteenten voor die we kennen: de Acasta-gneiss. De ouderdom hiervan is vastgesteld op 4,03-3,94 miljard jaar oud. Daarmee is overigens niet gezegd dat er niet al eerder continentale korst bestond: in West-AustraliŽ zijn gesteenten aangetroffen waarin zirkoonkorrels voorkomen die al - voordat het desbetreffende gesteente ontstond - een cyclus van vorming, erosie en opname in het nieuwe gesteente moeten hebben doorlopen. Die zirkoonkorrels zijn afkomstig uit gesteenten die minimaal 4,06 miljard jaar oud waren.


De gneiss waarin de zirkoon werd aangetroffen

Het 'record' van materiaal uit de oudste continentale korst lijkt nu echter weer terug te gaan naar de Canadese Acasta-gneiss. Onderzoekers hebben uit die gneiss een aantal zirkoonkristallen onderzocht in een poging om de gneiss nauwkeuriger te dateren dan tot nu toe mogelijk was. En daarin zijn ze geslaagd: de zirkoonkorrels geven aan dat ze 3,9 miljard jaar geleden werden gevormd, en dat ze 3,6 miljard jaar geleden een sterke metamorfose ondergingen. Hetzelfde resultaat werd gevonden voor alle zirkoonkorrels, op ťťn na.

Die ene, afwijkende zirkoonkorrel is nu het oudste stukje continentale aardkorst dat we kennen. Zijn ouderdom is 4,2 miljard jaar. De korrel, die zelf weer insluitsels van het mineraal apatiet bevat, moet zijn uitgekristalliseerd uit magma met een granitische samenstelling. Dat betekent een continentaal magma, omdat oceanische korst een (ruwweg) basaltische samenstelling heeft. Een en ander betekent dat vroege aardkorst niet alleen wijder verspreid moet zijn voorgekomen dan in AustraliŽ, maar ook dat er al zo'n 200 miljoen jaar eerder dan tot nu toe bekend was, continentale korst bestond. Dat wordt als een grote verrassing beschouwd, omdat er dus slechts (maximaal) 300 miljoen jaar voor nodig was om, sinds het ontstaan van de aarde, een differentiatie te krijgen van lichter en zwaarder materiaal in dusdanig sterk mate dat een typische aardkorst ontstond.


De 4,2 miljard jaar oude zirkoon

De zirkoonkorrel moet, zoals blijkt uit geochemische en isotopenanalyses, zijn ontstaan uit een granitisch magma dat niet uitkristalliseerde in de mantel, maar in de korst. Hoe de korrel vervolgens 3,9 miljard jaar geleden terecht is gekomen in de (waarschijnlijk ook uit vooral granitische gesteenten gevormde) Acasta-gneiss, is niet geheel duidelijk. Het is mogelijk dat de oorspronkelijke graniet (met de zirkoon) door een nieuwe graniet is geÔntrudeerd, waarbij de oude graniet opsmolt, behalve enkele 'resistente' kristallen die vervolgens als xenokrist in het nieuwe granitische gesteente terechtkwamen. Die hypothese wordt door de onderzoekers aangehouden. Dat verklaart m.i. echter onvoldoende dat de oude zirkoonkorrel afgerond is, en dat de zonering die erin te zien is niet overal evenwijdig aan het buitenoppervlak loopt. Dat zou erop kunnen wijzen dat de korrel een zekere mate van transport heeft ondergaan, wat zou betekenen dat de oorspronkelijke graniet aan het aardoppervlak moet zijn geŽrodeerd. Het zou de geschiedenis van dit oudste stukje continentale korst alleen maar nog interessanter maken.

Referenties:
  • Iizuki, T., Horie, K., Komiya, T., Maruyama, S., Hirata, T., Hidaka, H. & Windley, B.F., 2006. 4.2 Ga zircon xenocryst in an Acasta gneiss from northwestern Canada: evidence for early continental crust. Geology 34, p. 245-248.

Foto van de zirkoon welwillend ter beschikking gesteld door Tsuyoshi Iizuka, Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Tokyo (Japan).

699 Pleistocene dwergolifanten waren verwant aan de mammoet
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Tot ongeveer 10.000 jaar geleden kwamen er op eilanden in de Middellandse Zee dwergvormen voor van diverse diersoorten, waaronder olifantachtigen. De grootte van deze dwergolifanten was niet meer dan ongeveer een kwart van die van hun voorouders en bereikten ongeveer de halve hoogte van de recente Aziatische olifant. De (verrassende) verwantschap van deze dwergolifanten met hun soortgenoten is nu vastgesteld met behulp van DNA-onderzoek. Daarvoor zijn de oudste DNA-fragmenten gebruikt die tot nu toe bekend zijn.


Tweede nekwervel (atlas) van Elephas cypriotes,
een dwergolifant uit de omgeving van Aetokremnos op Cyprus

Het beschikbare DNA was minimaal, maar kon dankzij recent ontwikkelde technieken zodanig worden vermenigvuldigd dat er een bruikbare hoeveelheid van een fragment van een bepaald chromosoom beschikbaar kwam van voor diverse fossiele restanten van olifantachtigen die 800.000 tot 4.200 jaar geleden leefden, deels op de eilanden, deels op het vasteland.


Bot van een dwergmammoet van Kreta, waarmee de dwergolifant nauw verwant was

De olifantachtigen (Elephantidae) zijn sinds het Laat-Plioceen via drie belangrijke lijnen geŽvolueerd. Het gaat daarbij om de geslachten Loxodonta, Elephas en Mammuthus. Loxodonta (waaronder de huidige Afrikaanse olifant) is gedurende zijn hele evolutie in Afrika gebleven. Elephas (waaronder de huidige Aziatische olifant) is tweemaal uit Afrika geŽmigreerd: de eerste maal in het Midden-Plioceen, toen dit geslacht zich naar AziŽ uitbreidde (Elephas maximus), en een tweede keer - in het Laat-Plioceen - naar zowel AziŽ als Europa, waar de doodlopende weg van Elephas antiquus werd ingeslagen. Mammuthus migreerde in het Laat-Plioceen uit Afrika en verspreidde zich vervolgens snel over Europa, AziŽ en Noord-Amerika.


Klif van de Gier bij Aetokremnos, waarin de grot met de restanten van dwergolifanten
en dwergnijlpaarden (en prehistorische bewoning).

Het blijkt dat olifantachtigen die geÔsoleerd raakten op eilanden zonder grote roofdieren, al snel dwergvormen ontwikkelden. De schouderhoogte ging daarbij de anderhalve meter vaak niet teboven. Reden kan zijn dat bij schaars voedsel dwergvormen een betere overlevingskans bieden. Dwergvormen in de Middellandse Zee ontwikkelden zich zowel in het westen (onder meer SardiniŽ, SiciliŽ en Malta) als in het oosten (onder meer Kreta, de Cycladen en Cyprus). Deze dwergvormen uit de Middellandse Zee hadden een onbekende herkomst. Volgens een van de hypotheses stamden ze af van Elephas antiquus; volgens een andere van Mammuthus.

Het nu uitgevoerde DNA-onderzoek toont aan dat beide hypotheses (ten dele) juist zijn. De dwergolifanten van Tilos en Cyprus blijken tot Elephas te behoren, maar die van Kreta behoren tot Mammuthus. De naam Elephas creticus die aan de dwergvorm van Kreta is gegeven, is dus onjuist. Het gaat niet om een dwergolifant maar om een dwergmammoet, die de naam Mammuthus creticus zou moeten hebben.

Referenties:
  • Poulakakis, N., Parmakelis, A., Lymberakis, P., Mylonas, M., Zouros, E., Reese, D.S., Glaberman, S. & Caccone, A., 2006. Ancient DNA forces reconsideration of evolutionary history of Mediterranean pygmy elephantids. Biology Letters, doi:10.1098/rsbl.2006.0467.

Foto van het fossiel welwillend ter beschikking gesteld door Nikos Poulakakis, Natural History Museum of Crete, University of Crete, Irakleio (Kreta).

700 Tiktaalik was een eind op weg naar de verovering van het land
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 !

Omstreeks 380 miljoen jaar geleden wisten dieren het land te veroveren. Dat ging niet in ťťn klap, maar via een geleidelijke evolutie die miljoenen jaren duurde, en waarbij zich uit vinnen ledematen ontwikkelden die steeds beter aan het leven op het land werden aangepast. Een van de eerste dieren die ledematen ontwikkelde, waarschijnlijk nog vooral om op de bodem van ondiepe plassen te steunen, en om daarop ook te lopen, was Panderichthys, waarover eerder in Geonieuws is bericht.


Het holotype van Tiktaalik roseae


Reconstructie van Tiktaalik roseae
(National Geographic Society)


In het noorden van Canada (Ellesmere Island) is nu een fossiel van 375 miljoen jaar oud aangetroffen dat ca. 10 miljoen jaren jonger is dan Panderichthys, en dat al veel verder ontwikkelde ledematen heeft. Het waren in ieder geval extremiteiten die veel beter waren om op te staan (rusten) dan om te zwemmen. Dit fossiel, dat de naam Tiktaalik roseae heeft gekregen, was vrijwel klaar om het land op te gaan. Het dier, dat nog de kaken van een vis had, en dat een krokodilachtig hoofd had, bezit kenmerken die de vissen niet hadden, maar die niet meer voorkomen bij de echte landdieren. Daarmee wijkt het af van eerdere vondsten, die toch vooral vis of vooral landdier waren.


opgraven van het fossiel uit de Fram-Formatie in Canada

Opvallend is dat er maar liefst drie exemplaren van het fossiel zijn gevonden. Ze variŽren in lengte van anderhalve tot drie meter, en hebben een breed, afgeplat lichaam. De aanwezigheid van schubben is nog typerend voor een vis. Dat geldt uiteraard ook voor de nog aanwezige vinnen. Daar staat echter tegenover dat hoofd en schouders onafhankelijk van elkaar konden bewegen, zoals dat met de meeste viervoeters (tetrapoden) op het land het geval. Ook het skelet van Tiktaalik vertoont kenmerken die meer geschikt lijken voor een leven op land dan voor leven in water. Zo zijn de ribben betrekkelijk breed (wat bij vissen niet het geval is), en liggen ze deels over elkaar heen, waardoor het lichaam veel steviger was dan dat van een vis.

De vraag is natuurlijk of Tiktaalik ook werkelijk het land op ging. Daarvoor bestaan geen directe bewijzen. Aanwijzingen zijn er echter wel, vooral in de vorm van de borstvinnen. Dat waren, wat uiterlijk betreft, nog wel vinnen, maar inwendig was er een groot verschil met bijv. Panderichthys, en wel in de aanwezigheid van een serie botjes die onafhankelijk van elkaar konden bewegen. Het lijkt erop dat er (nog primitieve) schouder-, elleboog- en polsgewrichten waren. Met licht gebogen schouders en met de 'vingers' op de grond moet Tiktaalik zo hebben kunnen staan en lopen, zeker in ondiep water, maar waarschijnlijk ook op het land. De echte verovering van het land was in ieder geval nog maar een kleine stap.

Referenties:
  • Ahlberg, P.E. & Clack, J.A., 2006. A firm step from water to land. Nature 440, p. 747-749.
  • Daeschler, E.B., Shubin, N.H. & Jenkins Jr, F.A., 2006. A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan. Nature 440, p. 757-763.
  • Shubin, N.H., Daeschler, E.B. & Jenkins Jr, F.A., 2006. The pectoral fin of Tiktaalik roseae and the origin of the tetrapod limb. Nature 440, p. 764-771.
  • Pennisi, E., 2006. Fossil shows early fish (almost) out of water. Science 312, p. 22.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Ted Daeschler, Academy of Natural Sciences, Philadelphia, PA (Verenigde Staten van Amerika).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl