NGV-Geonieuws 148

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Mei 2008, jaargang 10 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 !
  • 921 Eerste dier was al relatief complex
  • 922 Tropische cyclonen kunnen warmtetransport van evenaar naar polen verminderen
  • 923 Cycloon zorgt voor zware overstroming in deltagebied van Myanmar
  • 924 Radiometrische Ar/Ar-datering met extreme precisie
  • 925 Zuurstofloze oceanen in Jura hingen samen met verstoring koolstofcyclus
  • 926 Grens aardkern/aardmantel zou kernreactoren kunnen bevatten
  • 927 De langste lavastromen op aarde
  • 928 De aardbeving bij Chengdu
  • 929 Zonneactiviteit wijst op komende afkoeling
  • 930 Extreem lange groeven op (oude) onderzeese helling

    << Vorige uitgave: 147 | Volgende uitgave: 149 >>

921 Eerste dier was al relatief complex
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 !

Het eerste dier op aarde was waarschijnlijk veel complexer dan tot nu toe werd aangenomen. Dat blijkt uit een studie waarbij enorme hoeveelheden DNA van een kleine honderd diersoorten is geanalyseerd (er waren ruim 100 computers nodig voor de verwerking van alle gegevens). Uit die studie komt onder meer de eerste splitsing in de stamboom van de dieren naar voren. Bij die eerste afsplitsing lijken de zogeheten 'ribkwallen' (Ctenophora) te zijn ontstaan; uiteraard zijn de eerste vertegenwoordigers van dat taxon waarschijnlijk in veel opzichten verschillend van hun huidige nazaten (bij gebrek aan fossielen is dat overigens niet vast te stellen), maar het bouwprincipe is waarschijnlijk in al die tijd niet essentieel veranderd. Bestudering van huidige 'ribkwallen' kan dus veel inzicht geven over het primitiefste dierenleven op aarde.


De twee mogelijke scenario's voor de afstamming van de ribkwal; dat sponzen veel primitiever zouden zijn dan hun meer complexe voorouders, is hoogst onwaarschijnlijk. Dat betekent dat de ribkwal op z'n minst heel dicht bij het oudste dier op aarde staat.

Deze bevinding is opzienbarend, want tot nu toe werden de sponzen beschouwd als de eerste dieren die zich afsplitsten van de evolutionaire lijn die teruggaat tot de - nog steeds mysterieuze - gezamenlijke voorouder van alle dieren. De onderzoekers schrokken zelf ook van deze opmerkelijke ontdekking, en dachten aanvankelijk dat ze bij hun onderzoek een fout moesten hebben gemaakt. Dat bleek echter niet het geval. Een en ander is des te opmerkelijker omdat de ribkwallen - waarvan de recente vertegenwoordigers weefsels hebben en een zenuwstelsel - zich dus al moeten hebben afgesplitst voordat de sponzen - die weefsels en een zenuwstelsel ontberen - dat deden.




Recente vertegenwoordigers van de ribkwallen

Volgens de onderzoekers is het nauwelijks denkbaar dat de ribkwallen al weefsels en een zenuwstelsel bezaten toen ze zich als groep afsplitsten. Dat betekent volgens hen ofwel dat de ribkwallen hun complexe aard ontwikkelden na hun afsplitsing, en die complexiteit dus onafhankelijk van de andere diergroepen (die vaak een vergelijkbare complexiteit hebben) ontwikkelden, ofwel dat de sponzen - die een primitief bouwplan hebben - zich ontwikkelden uit veel complexere voorouders. Dat is weliswaar niet onmogelijk, maar het is uiterst onwaarschijnlijk. Overigens blijft het vooralsnog onduidelijk wanneer precies de ribkwallen en de sponzen zich evolutionair hebben afgescheiden.

Het is wellicht aardig dat de studie ook een aantal andere evolutionaire vragen heeft beantwoord. Zo was het tot nu toe onduidelijk of de duizend- en miljoenpoten dichter bij de spinnen staan of bij de insecten. De studie geeft aan dat ze het nauwst met de spinnen gelieerd zijn.

Referenties:
  • Dunn, C.W., Hejnol, A., Matus, D.Q., Pang, K., Browne, W.E., Smith, S.A., Seaver, E., Rouse, G.W., Obst, M., Edgecombe, G.D., Sørensen, M.V., Haddock, S.H.D., Schmidt-Rhaesa, A., Okuso, A., Kristensen, R.M., Wheeler, W.C., Martindale, M.Q. & Giribet, G., 2008. Broad phylogenetic sampling improves resolution of the animal tree of life. Nature 452, p. 745-749.

Foto's (van Casey Dunn) en lijntekening (van Zina Deretsky): National Science Foundation (Verenigde Staten van Amerika).

922 Tropische cyclonen kunnen warmtetransport van evenaar naar polen verminderen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Er mag dan wel veel worden gepraat over een wereldwijde opwarming van de aarde (hoewel de argumenten daarvoor steeds minder overtuigend zijn) en over een opwarming die nooit eerder is voorgekomen, maar daarbij houden de voorstanders van deze meningen hovaardig de menselijke maat aan. Wie de temperatuur op aarde vanuit een geologisch perspectief bekijkt, merkt namelijk al gauw op dat het op aarde in de laatste 542 miljoen jaar (de grens tussen Precambrium en Fanerozoïcum) bijna altijd warmer is geweest dan nu. Het Paleoceen-Eoceen Thermisch Maximum (PETM), dat zo'n 55 miljoen jaar geleden optrad, is een van de hoogtepunten van een warm klimaat: het oppervlaktewater van de oceanen was bijvoorbeeld overal op aarde duidelijk warmer dan nu.


De tropische cycloon Catarina op 26 maart
2004 vertoonde de karakteristieke spiraalvorm
rondom het centrale 'oog'


De tropische cycloon Katrina op 28 augustus
2005, die zorgde voor de overstroming van
New Orleans


Wellicht nog meer illustratief wat betreft vroegere klimaten (waarvan we meer over toekomstige klimaten kunnen leren dan van modellen) is dat gedurende het PETM het temperatuurverschil van het oppervlaktewater bij de evenaar en bij de polen duidelijk geringer was dan nu. Dat blijkt ook tijdens andere perioden waarin op aarde een ongewoon warm klimaat heerste, het geval te zijn geweest. De vraag waarom het warmtetransport van de equatoriale wateren naar de polaire gebieden tijdens een warm klimaat kennelijk anders was dan nu, heeft in de loop der tijd tot diverse hypotheses geleid. Geen enkele daarvan bleek echter een overtuigend antwoord te geven op de talrijke vragen die met dit probleem samenhangen. Als mogelijke oorzaken zijn onder meer genoemd: regionale verschillen in de stralingsbalans van de aarde als gevolg van verschillen in de concentratie van CO2 in de atmosfeer; intenser transport van warm water naar de polen waardoor de temperatuurverschillen tussen oppervlaktewater aan de evenaar en bij de polen verminderde; verschillen in de hoeveelheden en locaties van wolken in de stratosfeer boven de polen; en atmosferische convectiepatronen.


De tropische cycloon Larry richtte in 2002 grote schade aan in Australië

Een recente studie komt (modelmatig ...) met een andere mogelijkheid: tropische cyclonen zouden in perioden met een warm klimaat veelvuldiger zijn geweest dan tijdens koudere tijdsintervallen. Die tropische cyclonen zouden in de tropen het zeewater tot zo'n grote diepte hebben gemengd, dat het oppervlaktewater daar aanmerkelijk kouder zou zijn dan op grond van de atmosferische temperatuur zou mogen worden verwacht. In combinatie met daaruit voorvloeiende veranderingen in de oceanische circulatiepatronen, zou die tropische afkoeling van het oppervlaktewater op zich al zorgen voor een geringere thermische gradiënt tussen evenaar en polen dan nu, omdat immers het oppervlaktewater bij de polen wel opgewarmd werd door de atmosfeer, en niet met koud dieptewater werd vermengd.


Tropische cyclonen komen frequent voor in enkele dichtbewoonde gebieden

De huidige klimaatmodellen houden geen rekening met deze mogelijke verklaring van een verschijnsel dat op zichzelf ook al nauwelijks een rol in de modellen lijkt te spelen.

Referenties:
  • Korty, R.L., Emanuel, K.A. & Scott, J.R., 2008. Tropical cyclone-induced upper-ocean mixing and climate: application to equable climates. Journal of Climate 21, p. 638-654.

923 Cycloon zorgt voor zware overstroming in deltagebied van Myanmar
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De ramp die zich momenteel in het ook voor hulp vrijwel ontoegankelijke Myanmar (het vroegere Birma) voltrekt, is een indirect gevolg van de eerste grote cycloon die dit jaar optrad in het noordelijke deel van de Indische Oceaan. Toen de cycloon, die door de meteorologen 'Nargis’ is gedoopt, in Myanmar aan land kwam, bedroeg de windsnelheid zo'n 210 km per uur, met uitschieters tot 250 km per uur. Door deze hoge snelheden werd het water langs de lage kusten tot ver landinwaarts gedreven. Gevolg was dat zeker een miljoen mensen dakloos werden; volgens diplomaten ter plaatse bedraagt het dodental waarschijnlijk meer dan 100.000, en daarbij kunnen zeker nog net zoveel slachtoffers bijkomen door ziekte, ondervoeding etc. als de militaire overheid van Myanmar niet snel de van vele zijden aangeboden internationale hulp aanvaardt. Daar komt bij dat ongeveer en week na de overstroming nog zo'n 70.000 mensen in het getroffen gebied werden vermist.

Op satellietopnames is het vaak moeilijk om ondergelopen land als zodanig te onderscheiden, vooral wanneer dat water rijk aan deeltjes (zoals klei) in suspensie is. Op de hier gepresenteerde opnames van de Terra-satelliet van NASA is dat echter wel mogelijk, doordat met de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer opnames werden gemaakt die een combinatie vormen van zichtbaar en infrarood licht. Water krijgt hierdoor een donkerblauwe tot zwarte kleur, de vegetatie is helder groen, de onbegroeide bodem is bruingeel, en wolken zijn wit of lichtblauw.


Opnames van de Terra-satelliet vóór (15 april) en na (5 mei 2008) de overstroming als gevolg van de cycloon

Op de bovenste foto, die vóór de overstroming werd gemaakt, zijn de meren en rivieren scherp afgetekend tegen de begroeide gebieden en de landbouwgronden. De Irrawaddy (de grootste rivier ter plaatse) stroomt naar het zuiden op het linker deel van de foto, en mondt via vele brede armen in zee uit. Dit door rivierarmen doorsneden 'wetland', dat de ‘Mouths of the Irrawaddy’ wordt genoemd, heeft een donker blauwgroene kleur. Op de onderste foto, genomen na de overstroming, staat het hele kustgebied onder water. Vooral de gebieden met veel landbouwgronden (vroeger gold dit gebied als de grote rijstleverancier van Zuid-Oost Azië) lijken zwaar getroffen. Het centrum van dit gebied, de stad Yangon met zijn meer dan 4 miljoen inwoners, is bijna helemaal omsloten door water. Hetzelfde geldt voor kleinere plaatsen.

Het onderlopen van het lage kustgebied was mogelijk doordat de cycloon golven veroorzaakte tot 3,5 m hoog. Zo’n 5000 km2, bewoond door in totaal ca. 6 miljoen mensen, viel daardoor aan het water ten prooi. De verwachting is dat het water zich snel zal terugtrekken, wat mogelijk is door de vele rivierarmen die een grote transportcapaciteit hebben. Dat grote hoeveelheden water weer naar zee worden teruggevoerd, is goed te zien op de onderste foto: de rivierarmen die vanuit dit gebied naar het zuidoosten in ze uitmonden, kleuren (op de opname) de Golf van Martaban door hun grote hoeveelheid slib groenig.

Referenties:
  • Anonymus, 2008. Cyclone Nargis floods Burma (Myanmar). Nasa Earth Observatory Natural Hazards. http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/shownh.php3?img_id=14813

Foto's: NASA.

924 Radiometrische Ar/Ar-datering met extreme precisie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Aardwetenschappers van de Universiteit van Utrecht en de Vrije Universiteit van Amsterdam hebben, samen met collega's van de Universiteit van California, een enorme stap vooruit gezet wat betreft de precisie van een van de meest gebruikte radiometrische ouderdomsbepalingen (de Ar/Ar-methode). Een van de resultaten die ze bereikten was dat ze de K/T-grens met ongekende nauwkeurigheid (ca. 40.000 jaar) kunnen dateren; die grens blijkt 65,95 miljoen jaar oud te zijn.


Het klif bij Zumaia (rechts) waar de K/T-grens zeer nauwkeurig werd bepaald. Links op de achtergrond Tertiaire afzettingen.

De Ar/Ar-methode wordt veel toegepast om gesteenten te dateren, omdat het bereik ervan zeer groot is (van enkele duizenden tot miljarden jaren); de meeste andere radiometrische dateringsmethoden hebben en veel geringer bereik. De methode heeft wel een nadeel: er zitten onnauwkeurigheden in de dateringen door systematische fouten. Als gevolg konden dateringen zo'n 2,5% afwijken van wat als de juiste ouderdom moet worden beschouwd. Nu is die afwijking teruggebracht tot ca. 0,25%. Daarmee is de nauwkeurigheid nu vergelijkbaar met die van andere radiometrische ouderdomsbepalingen, zoals de U/Pb-methode.


Detail van de ritmische afzettingen.

De onderzoekers konden deze ongelooflijke precisie bereiken door aan de Ar/Ar 'klok' een astronomische klok te koppelen. Ze deden dat door ritmische afzettingen bij Zumaia (Noord-Spanje) met de Ar/Ar-methode te dateren, en tegelijk de cycli te tellen. Deze cycli, bestaand uit afwisselingen van lichtgekleurde kalksteen en donkerder mergels (kleihoudende kalksteen), zijn een gevolg van afwisselingen van resp. warmere en koudere tijdsintervallen. Die klimatologische afwisselingen zijn op hun beurt weer een gevolg van cycli in de eccentriciteit van de aardbaan om de zon. Deze eccentriciteit wordt (vrijwel geheel) bepaald door twee cycli, waarvan de ene een duur heeft van 100.000 jaar en de andere een duur van 405.000 jaar. Door de lagen te tellen kan dus een astronomisch vastgelegde ouderdom worden bepaald, en zo kunnen de 'fouten' in de Ar/Ar-datering precies worden bepaald.


Correlatie van de sedimentaire cycli met de astronomische cycli (blauw).

Op basis van de nu veel grotere nauwkeurigheid kunnen nu veel meer geologische grenzen en gebeurtenissen precies worden gedateerd. Zo blijkt de K/T-grens, die tot nu toe werd gedateerd als 65,5 miljoen jaar (plus of min 300.000 jaar) ouder te zijn dan zelfs met de vorige datering voor mogelijk werd gehouden. Te verwachten is daarom dat de recent (in 2004) uitgebrachte nieuwe geologische tijdschaal op veel plaatsen zal moeten worden aangepast.

De nu bereikte grotere nauwkeurigheid van de Ar/Ar-methode is vooral van belang voor de vroege aardgeschiedenis: op een ouderdom van 4,5 miljard jaar (zoals nu aangenomen voor de aarde) betekent een onnauwkeurigheid van 2,5% een tijdsduur van ruim 110 miljoen jaar, terwijl een nauwkeurigheid van 0,25% een tijdsduur van ca. 11 miljoen jaar vertegenwoordigt. Het verschil in nauwkeurigheid bedraagt dus (voor de begintijd van de aarde) zo'n anderhalf maal de duur van Mesozoïcum en Kenozoïcum samen!

Referenties:
  • Kuiper, K.F., Deino, A., Hilgen, F.J., Krijgsman, W., Renne, P.R. & Wijbrans, J.R., 2008. Synchronizing rock clocks of Earth history. Science 320, p. 500-504.
  • Kerr, R.A., 2004. Two geologic clocks finally keeping the same time. Science 320, p. 434-435.

Foto's: Jan Smit, Faculteit Levens- en Aardwetenschappen, Vrije Universiteit, Amsterdam. Lijntekening: Faculteit Levens- en Aardwetenschappen, Vrije Universiteit, Amsterdam.

925 Zuurstofloze oceanen in Jura hingen samen met verstoring koolstofcyclus
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Milieu ! Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie ! Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Onderzoekers van de Open Universiteit in Milton Keynes (Groot-Brittannië) hebben mariene sedimenten uit het Vroeg-Jura onderzocht, omdat die aanknopingspunten kunnen bieden voor de huidige discussie over klimaatverandering. In het Jura traden namelijk abrupte temperatuurfluctuaties op, waarbij stijgingen van 5-10 °C voorkwamen. Dat ging gepaard met aanzienlijke veranderingen van het milieu. Als gevolg daarvan stierven deel dier- en plantengroepen uit. Waarschijnlijk werd een grote rol gespeeld door de koolstofcyclus, die geheel uit balans raakte. Een van de meest intrigerende verschijnselen die tijdens dit tijdsinterval optraden was een zo sterke afname van het zuurstofgehalte in de oceanen dat het water anoxisch (zeer zuurstofarm tot vrijwel zuurstofloos) werd. Dat leidde ertoe dat veel mariene diergroepen uitstierven. Veel van de bekende fossielvindplaatsen uit het Vroeg-Jura (Lias), zoals de Engelse plaats Whitby aan de kust van Yorkshire, waar in de kliffen langs het strand grote hoeveelheden ammonieten en belemnieten voorkomen, zijn daaraan te danken.


Zwarte schalies, rijk aan organisch materiaal, komen veel voor in het Onder-Jura (Lias)

De intervallen waarin de oceanen anoxisch waren staan nu bekend als OAE's (Oceanic Anoxic Events = Oceanische Anoxische Gebeurtenissen). Deze zijn in de loop van de geologische geschiedenis enkele malen voorgekomen, waarschijnlijk steeds tijdens wereldwijde temperatuurstijgingen. De mariene organismen die tijdens zulke perioden in zee leefden, zakten na afsterven naar de bodem, waar ze bij gebrek aan zuurstof niet verrotten maar in het sediment werden opgenomen. Zo ontstonden dan de bekende zwarte schalies die rijk zijn aan organisch materiaal, dat kan worden omgezet in olieachtige stoffen of git. Momenteel worden dergelijke schalies door veel onderzoekers geochemisch geanalyseerd, met als doel een onderbouwd verband te vinden tussen AOE's en een verstoorde koolstofcyclus. Die cyclus omvat atmosfeer, lithosfeer, hydrosfeer en biosfeer, wat betekent dat bij verstoring de leefomstandigheden voor organismen sterk kunnen verslechteren.


De ammoniet Dactylioceras commune uit de Lias bij Whitby

De onderzoekers van de Open University analyseerden sedimenten uit het Toarcien (Vroeg-Jura) om het zuurstofgehalte in de toenmalige oceanen te vergelijken met dat van nu. Daarbij keken ze vooral naar het chemische element molybdeen, dat een maat is voor het zuurstofgehalte in zeewater. De fluctuaties in de molybdeenconcentratie die ze vonden representeren daarom schommelingen in het zuurstofgehalte in de oceaan uit het Toarcien. Zo kwamen ze tot de ontdekking dat plotselinge opwarming en AOE's hand in hand gingen, tegelijk met verstoringen van de koolstofcyclus.


Uit het kustklif geërodeerde belemnieten uit het Lias van Yorkshire

De onderzoeksresultaten kunnen van betekenis zijn voor een dieper inzicht in de consequenties van de huidige temperatuurstijging. Dat lijkt volgens een van de onderzoekers, Anthony Cohen, een betrouwbaarder methode om toekomstige klimaatontwikkelingen te voorspellen dan de huidige computermodellen. Het verleden, zoals vastgelegd in de sedimenten, is zeker, terwijl we het klimaatsysteem nog bepaald niet begrijpen, zodat computersimulaties nooit beter kunnen zijn dan ons huidige (beperkte) begrip, meent Cohen.

Referenties:
  • Pearce, C.R., Cohen, A.S., Coe, A.L. & Burton, K.W., 2008. Molybdenum isotope evidence for global ocean anoxia coupled with perturbations to the carbon cycle during the Early Jurasic. Geology 36, p. 231-234.

926 Grens aardkern/aardmantel zou kernreactoren kunnen bevatten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De geochemicus Wim van Westrenen van de Vrije Universiteit van Amsterdam en de natuurkundige Rob de Meijer van de University of the Western Cape in Kaapstad claimen dat er aan de onderzijde van de aardmantel genoeg uranium geconcentreerd kan zijn om kettingreacties op gang te brengen. In kerncentrales zoals in Borssele vindt kernsplijting gewoonlijk plaats met behulp van staven met uraniumoxide waardoor binnen de reactor sprake is van een hoge concentratie uranium. In het Precambrium hebben in Gabon natuurlijke reactoren gewerkt doordat daar uranium door een samenspel van geologische processen werd geconcentreerd op enkele kilometers diepte. Vooralsnog is echter onduidelijk welke invloed de extreem hoge druk die op de grens van aardmantel en aardkern heerst kan hebben op het ontstaan en in stand houden van kernreacties die gebaseerd zijn op de splijting van uranium.


Doorsnede door de aarde. De kernreacties zouden op 3000 km diepte, op de grens tussen mantel en kern plaatsvinden

Het idee van De Meijer en Van Westrenen dat er kernreactoren in het binnenste van de aarde voorkomen is overigens niet nieuw: andere onderzoekers hebben die mogelijkheid al eerder geopperd. Die onderzoekers meenden echter dat de kernreactoren in de ijzeren aardkern zou moeten worden gezocht. Omdat uranium en thorium echter vrijwel onoplosbaar zijn in metalen, menen De Meijer en Van Westrenen dat het veel waarschijnlijker is dat die reactoren zich bevinden op de grens tussen aardkern en aardmantel, in het silicaatgedeelte van de aarde, omdat daar een hogere concentratie van die metalen voorkomt.

Uranium en thorium behoren tot de elementen die door natuurlijk verval van de radioactieve isotopen warmte leveren, die als een warmteflux door mantel en aardkorst heen aan de atmosfeer wordt afgegeven en vervolgens aan het wereldruim. Zonder deze warmteflux zou de aarde allang zijn afgekoeld, en zouden er geen convectiestromen in de aardmantel meer optreden waardoor continenten kunnen verschuiven met als gevolg onder meer dat gebergten bij botsende aardschollen worden opgeheven. Het land zou dan door erosie volledig zijn afgevlakt, waardoor waarschijnlijk de hele aarde aan het oppervlak uit water zou bestaan.


De reactoren op de grens mantel/kern zouden elk 2000-2500 maal zoveel energie opwekken als de kerncentrale in Borssele

Volgens de onderzoekers kan de warmteflux vanuit het binnenste der aarde alleen goed worden verklaard door aan te nemen dat er niet alleen natuurlijk verval van radioactieve isotopen optreedt, maar dat er ook kernsplijting moet plaatsvinden. Dat proces levert namelijk neutronen op die ook weer splijting van andere isotopen veroorzaken, waardoor veel gemakkelijker een kettingreactie ontstaat die een veel hogere warmteproductie oplevert dan 'gewoon’ natuurlijk verval. Volgens Van Westrenen vereist het ontstaan van zo'n kettingreactie echter hogere concentraties uranium dan in de normale aardmantel voorkomen.


Een blootgelegde ‘natuurlijke reactor’ in het Precambrium van Gabon

De Meijer en Van Westrenen menen dat er net onder de aardmantel hoge concentraties uranium aanwezig zijn die als het ware het optreden van natuurlijke reactoren (zoals in de aardkorst voorkomend in Gabon) onvermijdelijk maken. Ze baseren zich daarbij onder meer op recente bevindingen met betrekking tot de verspreiding van een isotoop van het element neodymium (een van de zogeheten zeldzame aardmetalen). Uit die verdeling wordt geconcludeerd dat er kort na het ontstaan van de aarde op grote diepte een reservoir is gevormd met zware elementen, en dat dat reservoir in de loop der tijd niet met de rest van de mantel is vermengd. Zo'n reservoir kan, gezien de convectiestromingen in de aardmantel alleen aan de bodem daarvan bestaan. Dat reservoir zou, volgens de onderzoekers die dat concluderen uit de samenstelling van een van de vormen van perovskiet (een mineraal dat 5% van de ondermantel uitmaakt) weliswaar twintigmaal te weinig uranium bevatten om een kettingreactie op gang te brengen, maar ze menen dat een samenspel van geologische processen toch voor een voldoende concentratie kan hebben gezorgd. Op basis hiervan menen ze dat het waarschijnlijk is dat de hele overgangszone tussen mantel en kern fungeert als een verzameling van kernreactoren (die elk zo'n 1000 maal groter zouden zijn dan een gemiddelde door mensen gemaakte kerncentrale; 2000-2500 maal meer dan Borssele). Die reactor zou een soort kweekreactor zijn, waardoor uit onsplijtbaar uranium plutonium wordt geproduceerd dat weer wel kan worden verspleten.

Bij het kernsplijtingsproces worden neutrino’s gevormd. Die dringen ongehinderd door de aardmantel en aardkorst heen. Met daarop ingestelde meetapparatuur zou zo volgens de onderzoekers kunnen worden bewezen dat hun hypothese juist is. In Japan zijn eerder al neutrino's gemeten die uit de aardmantel afkomstig moeten zijn. Of die uit een groot 'reservoir’ van zware metalen komen, is echter niet vast te stellen.

Referenties:
  • Meijer, R.J. de & Westrenen, W. van, 2008. The feasibility and implications of nuclear georeactors in Earth's core-mantle boundary region. South African Journal of Science 104.
  • Ball, Ph., 2008. Are there nuclear reactors at Earth's core? Nature News 15 mei 2008.

927 De langste lavastromen op aarde
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Het Deccan Plateau in India is geologisch bekend vanwege de dikke basaltpakketten die daar voorkomen, en die omstreeks de K/T-grens zijn gevormd. Hun ontzagwekkende volume heeft aanleiding gegeven tot speculaties dat de gassen die bij het uitvloeien van deze lava's vrijkwamen, de atmosfeer zodanig vergiftigd hebben dat zowel het planten als het dierenleven er al bijna aan ten onder waren gegaan toen het hemellichaam insloeg. Dat zou net het laatste zetje hebben gegeven tot de massauitsterving op de K/T-grens. De strijd over wat die uitsterving uiteindelijk veroorzaakte, is overigens nog lang niet over.


Ligging van het Deccan Plateau (links) en de Rajahmundry lava’s (rechts)

De lava’s van het Deccan Plateau zijn niet alleen extreem dik, maar strekken zich ook over grote afstanden uit. Nieuw onderzoek wijst uit dat die afstanden nog veel groter zijn geweest dan tot nu toe door vrijwel iedereen werd gedacht. In het oosten van India komen in het gebied van Rajahmundry namelijk grote, ongeveer even oude lavapakketten voor, en die blijken nu in feite door erosie van het Deccan Plateau afgescheiden restanten van hetzelfde basaltveld te vertegenwoordigen. Dat betekent dat lavastromen een afstand van ongeveer 1000 km moeten hebben afgelegd.


Steilwand bij Mahalabeshwar op het Deccan Plateau (foto Anne-Lise Chenet)

Dat basaltische lava dun vloeibaar is, is algemeen bekend. In tegenstelling tot zuur magma dat stroperige lava oplevert (waardoor stratovulkanen ontstaan), is de basische basaltische lava vaak net zo dun vloeibaar als water. Daardoor ontstaan de schildvulkanen, die vaak een ontzagwekkende doorsnede aan hun basis hebben (veel eilanden van Hawaï vormen dergelijke, net boven de zee uitstekende schildvulkanen).

Het dun vloeibare karakter van de basaltische lava zorgt ervoor dat het zich gemakkelijk naar alle kanten verspreidt, wat er toe leidt dat weliswaar grote gebieden worden bedekt, maar dat de afzonderlijke lagen vaak relatief dun zijn. Hoewel het magma bij het uitstromen temperaturen bereikt van vele honderden graden, zorgt het dunne karakter van de stromen ervoor dat de lagen snel afkoelen, waarna ze minder vloeibaar worden om uiteindelijk geheel te stollen. Dat gebeurt gewoonlijk binnen een afstand van enkele tientallen tot maximaal een paar honderd kilometer. In het geval van het Deccan Plateau is dat echter dus niet minder dan zo'n 1000 km. Kennelijk behielden de lavastromen hun warmte. Er is geologisch of natuurkundig geen enkele reden om aan te nemen dat de temperatuur van de uitstromende lava hoger was dan normaal; dus moeten er factoren zijn geweest die ervoor zorgden dat de afkoeling minder snel verliep dan normaal.


Tussen de lava's zitten in de Government-groeve mariene afzettingen ingeschakeld

Voor die langzame afkoeling zijn drie mogelijke oorzaken aan te wijzen, die overigens allemaal tot dezelfde grondoorzaak kunnen worden herleid. De eerste is dat er zoveel lava uitstroomde dat er ook op grote afstand nog dikke massa’s lava vloeiden, die dus binnenin veel langer heet-vloeibaar bleven en daardoor verder konden stromen. De tweede mogelijke oorzaak is dat er zo snel achter elkaar nieuwe lava uitstroomde dat het oudere lavaoppervlak pas weinig was afgekoeld, waardoor het warmteverlies naar omlaag verwaarloosbaar klein was. En de derde mogelijke oorzaak is dat er zoveel hete gassen werden uitgestoten dat ook de lucht zo heet was dat er nauwelijks warmteverlies omhoog plaatsvond. Alle drie mogelijkheden zijn te herleiden tot een frequente uitstroming van grote hoeveelheden lava, en waarschijnlijk hebben al deze factoren dan ook een rol gespeeld bij het zo langzaam afkoelen dat de lavastromen afstanden konden afleggen die tot nu toe alleen van de maan en Mars bekend waren.


Groeve in de lava bij Rajahmundry

Daarbij speelt ook een rol dat de langste lavastromen in hun laatste 400 km door een dal vloeiden, waardoor de warmteafgifte ook werd beperkt. De stromen werden in feite pas gestopt toen ze van het land in estuaria en in zee stroomden, waar ze plotseling werden afgekoeld.

Referenties:
  • Self, S., Jay, A.E., Widdowson, M. & Keszthelyi, L.P., 2008. Correlation of the Deccan and Rajahmundry Trap lavas: are these the longest and largest lava flows on Earth? Journal of Volcanology and Geothermnal Research 172, p. 3-19.

928 De aardbeving bij Chengdu
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Op 12 mei werd het gebied rond de stad Chengdu in de Chinese provincie Sichuan getroffen door een zware aardbeving. Deze had een geschatte kracht van 7,9 op de schaal van Richter. Deze zeldzaam zware aardbeving werd in heel China gevoeld, maar ook in delen van Thailand en Vietnam, evenals op het eiland Taiwan. In Chengdu, maar ook in veel kleinere steden en dorpen, was de ravage enorm. Complete flatgebouwen werden verplaatst, en overal stortten gebouwen in. Wegen werden opgebroken of bedekt door vallend puin uit omringende heuvels en bergen, of onbruikbaar gemaakt door modderstromen. Als gevolg daarvan waren veel delen van het getroffen gebied lange tijd ontoegankelijk. Waar mogelijk, kwam de hulpverlening echter zeer snel en goed georganiseerd op gang, maar in veel gevallen was dat toch te laat. Al binnen een dag werden meer dan 12.000 dodelijke slachtoffers geteld, na een week waren dat er meer dan 70.000 (ook toen werden echter nog enkele personen levend onder het puin vandaan gehaald!), en gevreesd moet worden dat in totaal meer dan 100.000 mensen het leven hebben gelaten.


Satellietopname van het gebied rondom Chengdu

Veel slachtoffers zijn gevallen doordat ze onder het puin van instortende gebouwen werden bedolven. Dat gold onder meer voor een uit diverse verdiepingen bestaande school waarin 900 scholieren omkwamen, en voor twee chemische fabrieken bij Shifang (ten NW van Chengdu, waar veel arbeiders omkwamen. Bij dat laatste ongeval kwamen bovendien 80 ton van vloeibaar ammoniak vrij, wat waarschijnlijk ook heeft bijgedragen aan de dood van veel mensen. Al met al was dit de ergste natuurramp in China sinds 1976, toen een aardbeving bij Tangshan (in het oosten van het land) optrad, waarbij ruim 240.000 mensen om het leven kwamen.


Hele gebouwen werden door de beving als blokken verplaatst

Chengdu ligt zelf in een laagvlakte; de aardbeving is daarom alleen goed te begrijpen door de geologische gesteldheid van het gebied op een ruimere schaal te bezien. Het epicentrum van de beving lag ongeveer 90 km ten WNW van Chengdu. Verder in die richting begint een bergachtig gebied, dat via een NO-ZW lopende lijn van de laagvlakte van Shengdu wordt gescheiden. In dat berggebied, dicht bij de scheidingslijn met de laagvlakte, liggen de epicentra van tal van grotere en kleinere bevingen, voor een belangrijk deel ten NW en N van Chengdu, maar met een tweede concentratie nabij Yingyou. Daar bevinden zich, in een lijn die ruwweg N-Z loopt, enkele epicentra langs de rand van een gebergte met de naam Longmen Shan.


De ravage door ingestorte gebouwen is enorm

Dat in deze zone relatief veel aardbevingen optreden is te wijten aan hetzelfde geologische proces waardoor de Himalaya's nog steeds verder worden opgeheven: de voortgaande beweging van de aardschol met India, die per jaar zo'n 5 cm noordwaarts beweegt en daarbij grote spanningsvelden in ZO Azië veroorzaakt. Daarbij zijn ook de op de satellietopname zichtbare gebergten opgedrukt; het gebied rondom het Longmen Shan Gebergte lijkt zeer gevoelig voor tektonische bewegingen die zorgen voor drukontlasting.

Referenties:
  • Anonymus, 2008. Earthquake near Chengdu, China. Natural Hzards: http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/shownh.php3?img_id=14833.

Satellietfoto: NASA.

929 Zonneactiviteit wijst op komende afkoeling
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Langzamerhand beginnen ook de media te beseffen dat het International Panel on Climate Change (IPPC) met zijn alarmerende berichten over een wereldwijde temperatuurstijging niet de wijsheid in pacht heeft, en dat - ondanks claims van het IPCC - er geen sprake van is dat de overgrote meerderheid van wetenschappers de opvattingen van het IPCC steunt. Dat er geen sprake is van opwarming in de laatste tien jaar, wordt door het IPCC genegeerd. Een presentatie door David Archibald op de klimaatconferentie in maart werd helaas ook door de media genegeerd. Omdat er ook vanuit de lezers van Geonieuws regelmatig vragen komen waarom ik zo vaak kritische geluiden laat horen over de voorspellingen van het IPCC, geef ik daarom de presentatie van Archibald hier kort weer.


De temperatuur op het noordelijk halfrond nam
in de afgelopen 30 jaar nauwelijks toe, op
het zuidelijk halfrond helemaal niet


De oppervlakte van het zeeijs is alleen het
afgelopen jaar toegenomen; al zo'n 10 jaar
is de omvang echter - met fluctuaties - gelijk


Archibald heeft uitvoerig de temperatuurfluctuaties over kortere en langere perioden vergeleken met de zonneactiviteit. Hij vindt daarbij een sterke correlatie, maar hij vindt eveneens dat veel 'algemeen aanvaarde waarheden’ helemaal geen waarheden zijn. Zo blijkt er in de afgelopen decennia, in tegenstelling tot wat algemeen gedacht wordt, nauwelijks een temperatuurstijging te zijn opgetreden op het noordelijk halfrond, en op het zuidelijk halfrond is dat al helemaal niet het geval. Iets dergelijks geldt voor de oppervlakte van het zeeijs in de Noordelijke IJszee en rond Antarctica. Hoewel daarover alarmerende berichten de ronde doen, is de oppervlakte van dat ijs al jarenlang constant. In 2007 begon de omvang af te nemen, maar vanaf 2007 is de omvang weer tot het 'normale' niveau toegenomen, zoals uit satellietbeelden duidelijk is vast te stellen.


Het is nu duidelijk kouder dan in de Middeleeuwen


Ook ten opzichte van het hele Holoceen is het
nu niet bijzonder warm


In de afgelopen 350 jaar is de gemiddelde temperatuur op aarde - met grote fluctuaties - bijna een graad toegenomen. De fluctuaties zijn echter dermate groot dat het huidige niveau - dat inderdaad hoger is dan het gemiddelde van de afgelopen eeuwen - niet uitzonderlijk is. Daarbij moet bedacht worden dat het zo'n 1000 jaar geleden (in de Middeleeuwen) zo’n 2 °C warmer was dan nu; en toen was er nog geen sprake van een industriële revolutie of een hoge bevolkingsdichtheid. Ook als we verder teruggaan in de tijd, tot het einde van de laatste ijstijd, dan zien we dat het huidige temperatuurniveau bepaald niet hoog is: het ligt zelfs duidelijk onder het gemiddelde van de laatste 9000 jaar.


De zonneactiviteit vertoont aanzienlijke fluctuaties


Relatie tussen de gemiddelde jaarlijkse temperatuur
in De Bilt en lengte van de zonnecyclus


Een en ander hangt volgens Archibald onbetwistbaar samen met de zonneactiviteit. De zon vertoont cycli in activiteit van gemiddeld zo'n 11 jaar, maar de activiteit is niet in alle cycli gelijk. Cycli 4 en 5 vertoonden bijvoorbeeld duidelijke minima en gingen gepaard met lage temperaturen. Momenteel loopt cyclus 24 ten einde, en ook nu zien we bij de laatste cycli een afname in zonneactiviteit. Bovendien bestaat er een verband tussen de lengte van de cycli en de gemiddelde jaartemperatuur. Deze relatie is bijvoorbeeld heel duidelijk voor De Bilt, maar het KNMI lijkt daar weinig of geen rekening mee te houden bij de voorspellingen van de klimaatontwikkeling.


Temperatuur in het verleden en verwachte temperatuur
in de toekomst.


De meningen over de invloed van CO2 op de
temperatuur lopen sterk uiteen; het IPCC hanteert
waarden die ver uitstijgen boven alle andere hypotheses


De vraag is natuurlijk wat het door Archibald nog eens ten overvloede gedocumenteerde verband tussen zonneactiviteit en temperatuur betekent voor de toekomst. Op basis van analyse van vroegere tendensen in zowel de lengte als de sterkte van opeenvolgende zonnecycli komt hij tot de conclusie dat we nu een hoogtepunt moeten zijn gepasseerd (dat klopt met de feiten: in de afgelopen 10 jaar is nauwelijks of geen sprake meer van temperatuurstijging, waarschijnlijk zelfs van een - nog minimale - temperatuurdaling) en dat de temperatuur tot omstreeks 2030 verder zal dalen (met in totaal ongeveer 1 °C) om daarna weer licht toe te nemen.
Hoe is dat alles te rijmen met de nog steeds wereldwijd toenemende uitstoot van het broeikasgas CO2? Ook daar prikt Archibald een luchtballon door. Het mag dan waar zijn dat CO2 een broeikasgas is, maar dat effect is zeer beperkt: zoveel geringer dan het verband tussen temperatuur en zonneactiviteit dat het laatstgenoemde verband overheerst. Daarbij moet worden aangetekend dat tal van onderzoekers modellen hebben opgesteld om de gevoeligheid van het klimaat voor door de mensen uitgestoten CO2 te bepalen. Hoewel ze hun modellen uitkomsten geven waarbij de grootste gevoeligheid zo'n tweemaal groter is dan de geringste gevoeligheid, zitten al die onderzoekers in feite op één lijn. Alleen het IPCC komt tot heel andere conclusies. Zelfs hun laagste uitkomst is tweemaal zo hoog als de hoogste uitkomst van de andere onderzoekers, en hun hoogste raming is zelfs zesmaal zo groot. Toch pretendeert het IPCC als enige de waarheid te kennen. Zoals de soldaat in een compagnie die meent dat alleen hij goed loopt, en dat al zijn medesoldaten uit de pas lopen.

Referenties:
  • Archibald, D., 2008. Solar cycle 24: implications for the United States. Presentation at the International Conference on Climate Change (2008-03).

930 Extreem lange groeven op (oude) onderzeese helling
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

In gesteenten van de grens tussen Precambrium en Cambrium in India komen groeven voor die tot zowel de langste als de breedste in hun soort moeten worden gerekend. Groeven worden veroorzaakt wanneer een hard voorwerp over een harde of zachte ondergrond beweegt. Een bekend voorbeeld zijn de groeven (striae) die aan de onderkant van een gletsjer meegevoerde stenen uitschuren in het onderliggende gesteentemateriaal; ook stenen die in het gletsjerijs zelf tegen elkaar bewegen kunnen dergelijke kenmerkende striae vertonen.


De locatie bij Udaipur waar de structuren werden gevonden

In het geval van de groeven die in de Phe Formatie bij Udaipur worden gevonden, kan het echter niet om dergelijke groeven gaan. De geologische context wijst uit dat er sprake moet zijn geweest van een modderstroom die onderzees van een helling afstroomde. Dat die modderstroom groeven kon uitschuren, moet worden geweten aan stenen of gedeeltelijk gelithificeerde brokstukken van de helling zelf die door de modderstroom werden meegevoerd. Vanwege hun gewicht werden ze direct over de bodem vervoerd, waarbij ze de groeven uitschuurden. Direct bewijs daarvoor hebben de onderzoekers niet, maar uit andere locaties zijn vergelijkbare (maar veel kleinere) groeven bekend uit gesteenten die onder vergelijkbare omstandigheden werden gevormd; in enkele schaarse gevallen werd aan het eind van die groeven nog het materiaal gevonden dat voor de vorming van de groeven verantwoordelijk moet zijn geweest.


Ook zogeheten flute casts, veroorzaakt door kleine draaikolkjes zijn in grote aantallen aanwezig

De groeven (veelal aangeduid met de Engelse term 'groove casts’) in de Phe Formatie zijn uitzonderlijk groot: ze zijn tot 4 m breed, 20 cm diep en 35 m lang (en de oorspronkelijke groeven moeten nog langer zijn geweest). Ze lopen volstrekt recht, wat er op wijst dat de modderstroom een exact rechte weg omlaag moet hebben gevolgd. Dat kan alleen wanneer er sprake was van een duidelijke hellingshoek. Bij een relatief steile helling kan de snelheid van een onderzeese modderstroom aanzienlijk worden, en de erosieve kracht ook. Dat verklaart waarom grote, harde voorwerpen konden worden meegesleurd. Die voorwerpen moeten haast wel steenbrokken zijn geweest, want ten tijde van de modderstroom waren er nog nauwelijks of geen organismen (planten of dieren) van enige afmeting die over harde bestanddelen beschikten.


De langgerekte groeven lopen exact evenwijdig aan elkaar

De grote snelheid waarmee de modderstroom zich verplaatste, leidde tot een turbulente massa waarin zich boven de bodem kleine draaikolkjes ontwikkelden. Die schuurden holletjes in de modderige bodem uit, maar door de snelheid van de modderstroom werden ook de draaikolkjes over de bodem verplaatst. Dat leidde tot karakteristieke structuren die als flute casts bekend staan. Zowel deze flute casts als de groove casts zijn als een soort uitstulpingen aan de onderzijde van talrijke lagen in de formatie te vinden.


De groeven hebben enorme afmetingen

Een interessante bijkomstigheid van de structuren is dat uit de flute casts de hellingsrichting kan worden afgeleid. Die was naar het noorden, wat betekent dat materiaal vanuit het zuiden werd aangevoerd. Dat is precies tegengesteld aan wat eerder voor de herkomst van sedimenten in dit gebied werd aangenomen.

Referenties:
  • Draganits, E., Schlaf, J., Grasemann, B., Argles, T., 2008. Giant submarine landslide grooves in the Neoproterozoic-Lower Cambrian Phe Formation, northwest Himalaya: mechanisms of formation and palaeogeographic implications. Sedimentary Geology 205, p. 126-141.

Foto's uit het aangehaalde artikel.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl