NGV-Geonieuws 2

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Maart 1999, jaargang 1 nr. 2

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 17 De coelacanth bereikte de Comoren vanuit Sulawesi
  • 18 Zee was vroeger veel zouter
  • 19 ReuzendinosauriŰrs waren zeer snel volwassen
  • 20 Vloeistofinsluitsels van drie miljard jaar oud bevatten olie
  • 21 Boek over de geschiedenis van de aardwetenschappen in Suriname
  • 22 Discussie laait op: is het dierlijk leven 1,1 miljard jaar oud?
  • 23 Zure uitstoot van vulkaan tast milieu op Java minder ernstig aan dan menselijke activiteiten
  • 24 Niveau van Titicaca-meer fluctueerde sterk in Holoceen
  • 25 Andere stand van aardas mogelijk oorzaak van vergletsjering van de tropen gedurende het vroege Precambrium
  • 26 Laatste interglaciaal vertoonde sterke fluctuaties in temperatuur en neerslag
  • 27 Enorme subglaciale vloedgolf aan einde van Jonge Dryas
  • 28 Discussie over oudste dierlijk leven blijft doorgaan

    << Vorige uitgave: 1 | Volgende uitgave: 3 >>

17 De coelacanth bereikte de Comoren vanuit Sulawesi
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

Tot de meest bekende 'levende fossielen' behoort de coelacanth (Latimeria chalumnae), een tot de kwastvinnigen behorende vis. Deze vis, waarvan momenteel een prachtig exemplaar is tentoongesteld in het Nationaal Natuurhistorisch Museum Naturalis te Leiden, werd beschouwd als reeds tientallen miljoenen jaren uitgestorven.

In 1938 werd echter een exemplaar opgevist bij de Comoren. Onderzoek sindsdien heeft aangetoond dat daar, op een diepte van enkele tientallen tot enkele honderden meters, een gemeenschap van ongeveer 250 exemplaren voorkomt. Vanwege zijn ogenschijnlijk geringe mogelijkheid om grote afstanden af te leggen, en vanwege de uiterst kleine populatie, werd lang gevreesd dat deze soort op afzienbare termijn 'echt' zou uitsterven. De vreugde was daarom groot toen op 30 juli van dit jaar een nieuwe populatie werd ontdekt. Dat gebeurde in de zee ten noorden van Sulawesi (het vroegere Celebes), op zo'n 10.000 km van de Comoren. Direct rees de vraag of het, gezien de grote afstand en de geringe beweeglijkheid van de coelacanth, wel kon gaan om dezelfde soort. Daarnaar wordt nu DNA-onderzoek uitgevoerd, maar de betrokken onderzoekers gaan er op grond van de morfologische kenmerken van uit dat het hooguit om een andere variŰteit gaat, niet om een andere soort.


COELACANTH, HET LEVENDE FOSSIEL

De grote afstand tussen de twee vindplaatsen leek aanvankelijk onverklaarbaar: de gelukkige ontdekkers waren van mening - op basis van het beschikbare materiaal m.b.t. oceaanstromen - dat er geen stromen zijn waarvan de coelacanth gebruik kan hebben gemaakt. Dat maakte het raadsel van deze toch al raadselachtige vis alleen maar groter. Korte tijd later bleek echter dat er wel degelijk zeestromen bestaan waarvan de vis gebruik kan hebben gemaakt. Het gaat daarbij om een ondiepe (tot 400 m) tak van de Mindanao-stroom, die vanuit het noorden van de Stille Oceaan via de Sulawesi-Zee en de Straat van Makassar, de Flores-Zee en de Banda-Zee uitmondt in de Indische Oceaan uitmondt. In de Indische Oceaan kan deze watermassa, die door zijn relatief geringe zoutgehalte nabij het wateroppervlak geconcentreerd blijft, zich met de Zuidequatoriale Stroom verder westwaarts laten meevoeren en zo uiteindelijk ook de Comoren bereikten Dat zou inhouden dat de leefgemeenschap in de Sulawesi-Zee ouder is dan die bij de Comoren. De onderzoeker acht het ook niet uitgesloten dat naspeuringen langs deze 'trekroute' nog meer populaties van de coelacanth zullen opleveren.

Referenties:
  • Erdmann, M.V., Caldwell, R.L. & Moosa, M.K., 1998. Indonesian 'king of the sea' discovered. Nature 395, p.335Forey, P., 1998. A home from home for coelacanths. Nature 395, p. 319-320.
  • Gordon, A.L., 1998. Coelacanth populations may go with the flow.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Levend fossiel dreef van Sulawesi naar de Comoren' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (31 oktober 1998).

18 Zee was vroeger veel zouter
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie !

Zeewater is zout omdat er met het zoete rivierwater relatief zeer geringe hoeveelheden zout worden meegevoerd. Dat zout is, vooral in opgeloste vorm, afkomstig van verweerde gesteenten in het stroomgebied van de betrokken rivier. Omdat de verwering altijd doorgaat, en omdat er altijd water naar zee blijft stromen, neemt de hoeveelheid zout in zee dus steeds toe. Dat geldt ook voor het water; de zee loopt echter niet over, want er verdampt, op langere termijn gezien, ongeveer evenveel zeewater als er via rivieren en neerslag in terechtkomt. Wanneer zeewater verdampt, blijft het zout vrijwel geheel achter. Het lijkt dus logisch dat het zoutgehalte in de loop van de geologische geschiedenis steeds verder is toegenomen.

Die hypothese, die vrij algemeen wordt aangehangen, staat op losse schroeven nu blijkt dat de oceanen omstreeks het Midden-Proterozo´cum (ruwweg 1-2,5 miljard jaar geleden) zo'n anderhalf- tot tweemaal zo zout lijken te zijn geweest als de huidige. Het merendeel van de zoutionen in zee bestaat uit natrium en chloor (die samen keukenzout vormen, NaCl). Het chloor in de vroege oceanen moet grotendeels afkomstig zijn geweest van vulkanische uitbarstingen, waarbij veel zoutzuur (HCl) vrijkwam. Het natrium moet door uitloging van verweerde gesteenten in zee terecht zijn gekomen. In de loop van de geschiedenis zijn er op tal van momenten en op tal van plaatsen grote hoeveelheden zout in zee neergeslagen, bijv. door verdamping van water in ondiepe zeeŰn (zoals nu nog in onder meer de Dode Zee gebeurt). Veel van die zoutafzettingen zijn later door andere gesteenten bedekt, maar ooit moeten ze deel van het in zee voorkomende zout hebben uitgemaakt. Zouden al die 'begraven' zoutvoorkomens weer in zee oplossen, dan zou het zoutgehalte in zeewater met ca. 30% toenemen. Daarnaast bevat al het grondwater bij elkaar nog eens zoveel zout dat, als dat ook in zee terecht zou komen, het zoutgehalte zelfs ongeveer zou verdubbelen.

Volgens een geoloog van Arizona State University was het zoutgehalte in het begin van de aardgeschiedenis inderdaad zo hoog. Hij leidt dat onder meer af uit modellen waarin de vorming van continenten is verwerkt (toen er nog geen continenten waren, kon daar uiteraard ook geen steenzout worden 'begraven'. Tussen 3,2 en 2 miljard jaar geleden nam het zoutgehalte in zee geleidelijk af, op het eind zo vlug dat binnen zo'n 100 miljoen jaar de helft van alle bekende zoutvoorkomens werd gevormd. Pas in de laatste 1 miljard jaar (misschien zelfs halfmiljard jaar) bereikte het zoutgehalte in zee waarden die vergelijkbaar zijn met nu (ca. 3,5%). Dat verklaart volgens hem mede waarom het leven op aarde zich aanvankelijk zo langzaam ontwikkelde: de vroege evolutie vond geheel in zee plaats en het leven op aarde lijkt nauwelijks bestand tegen een hoger zoutgehalte dan zo'n 5% (op enkele extreme levensvormen na, die mogelijk dus afstammelingen zijn van het eerste, in zeer zout water ontwikkelde, leven).

Referenties:
  • Knauth, L.P., 1998. Salinity history of the Earth's early ocean. Nature 395, p. 554-555.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Oceanen hadden vroeger een hoger zoutgehalte' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (7 november 1998).

19 ReuzendinosauriŰrs waren zeer snel volwassen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

In het algemeen geldt dat een dier sneller volwassen wordt naarmate hij kleiner is. Die regel lijkt echter niet op te gaan voor een van de grootste dieren die ooit heeft geleefd, de Apatosaurus (beter bekend onder de vroeger vaak gebruikte naam Brontosaurus. Deze dinosauriŰr, die ongeveer 150 miljoen jaar geleden in Noord-Amerika leefde, kon ongeveer 30 m groot worden. Er wordt wel verondersteld - maar daarvoor zijn geen harde bewijzen - dat hij enkele honderden jaren oud kon worden.


BRONTOSAURUS

Hoe lang zou een jonge, net uit het ei gekropen, Apatosaurus erover doen om volwassen te worden? Veel paleontologen zijn er altijd vanuit gegaan dat het wel een eeuw zou duren voordat een dergelijk dier - met zijn gewicht van tientallen tonnen - zijn volle wasdom zou hebben bereikt. Maar op een in oktober gehouden bijeenkomst van de Society of Vertebrate Paleontology werd beargumenteerd dat het mogelijk maar zo'n tien jaar zal hebben geduurd. Die nieuwe visie berust op microscopische analyse van botfragmenten van individuen van deze soort die verschillende stadia van groei representeren. Botmateriaal uit de schouderbladen blijkt namelijk regelmatige, concentrische afwisselingen te vertonen in de dichtheid van 'gangetjes' die verondersteld worden samen te hangen met de liggen van aderen tegen het bot aan. Ze lijken precies op soortgelijke structuren die bij bepaalde nog levende diergroepen voorkomen, onder meer bij zeeschildpadden. Daar gaat het om 'jaarringen', en er lijkt geen goede reden om te veronderstellen dat het bij de beenderen van de Apatosaurus anders was.

Het blijkt dat deze dieren vier tot vijf van dergelijke 'jaaringen; vertonen als ze half zo groot zijn als volwassen exemplaren, en dat er bij volwassen dieren 8-11 van dergelijke ringen te vinden zijn. Dat zou er dus op wijzen dat de volledige groei in ca. 10 jaar plaatsvond. Op zich is dat niet uitzonderlijk, want het komt neer op een aangroei van botweefsel met 1 cm per ca. 100 dagen. Dat is dezelfde groeisnelheid als bij eenden, waarbij echter wel moet worden aangetekend dat de apatosauriŰrs die groei wel veel langer volhielden.

Gedurende de discussies over deze bevindingen bleek dat er veel redenen geweest kunnen zijn voor zo'n snelle groei: kleine jongen blijven immers erg kwetsbaar in de voortdurende, dichte nabijheid van een 30-ton zware moeder; en onvolgroeide dieren zijn een gemakkelijke prooi voor carnivoren. Een lange 'jeugd' zou er daarom gemakkelijk toe kunnen leiden dat onvoldoende jongen een leeftijd bereiken waarop ze zich kunnen reproduceren. De snelle groei was dus, in deze visie, een noodzakelijke voorwaarde om de soort in stand te kunnen houden.

Referenties:
  • Stokstad, E., 1998. Young dinos grew up fast. Science 282, p. 603-604.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Jaarringen bewijzen: jonge dino's groeiden als kool' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (7 november 1998).

20 Vloeistofinsluitsels van drie miljard jaar oud bevatten olie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Aardolie bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen die, over geologisch lange perioden niet bijzonder stabiel zijn. Bij sterk verhoogde temperatuur en druk (zoals die ontstaan wanneer een oliebevattend gesteente diep begraven wordt onder jongere pakketten) wordt de olie namelijk afgebroken. Bijna alle exploiteerbare olievoorkomens betreffen dan ook gesteenten die niet ouder zijn dan het Devoon. Daarbij komt dat olie ontstaat door omzetting van organisch materiaal; en hoe verder we teruggaan in de aardgeschiedenis, hoe primitiever dat leven was en hoe minder kans dat daarvan ook aanzienlijke restanten bewaard zijn gebleven. Het kwam daarom als een grote verrassing toen Australische onderzoekers meldden olie te hebben aangetroffen van miljarden jaren oud.

Het gaat daarbij niet om winbare hoeveelheden, maar om minuscule vondsten, waarbij de olie deel uitmaakt van vloeistofinsluitsels in oude gesteenten. Volgens de analyses gaat het voornamelijk om twee typen: insluitsels van water plus vloeibaar kooldioxide plus olie, en om insluitsels van voornamelijk water plus olie. Doordat de olie in deze vorm werd beschermd tegen invloeden van buitenaf, kon het overleven zonder dat er kennelijk veel aan zijn eigenschappen veranderde. Die eigenschappen zijn overigens nog slechts zeer ten dele bekend, want de grootte van de insluitsels is niet meer dan enkele microns.

De gesteenten waarin de vondsten werden gedaan komen van diverse plaatsen in Zuid-Afrika en Canada. De ouderdom van de jongste onderzochte pakketten bedraagt ca. tweemiljard jaar, die van de oudste driemiljard jaar. Omdat de desbetreffende gesteenten al - relatief gezien - snel aan verhoogde temperatuur en druk werden blootgesteld, moeten de insluitsels al in een vroegtijdig stadium van de buitenwereld zijn ge´soleerd. Dat zulke insluitsels in maar liefst vijf gesteenteformaties zijn aangetroffen, en in zulke uiteenlopende gebieden, geeft aan dat het niet gaat om een uitzonderlijke situatie. De onderzoekers concluderen dan ook dat de zeeŰn van destijds - waarin de gesteenten werden gevormd door bezinking van zand- en slibdeeltjes waartussen zich de resten van gestorven organismen ophoopten - waarschijnlijk net zo'n grote productie van biomassa hadden als tegenwoordig. Dat zou betekenen dat het leven op aarde in zeer korte tijd leidde tot een enorm aantal individuen. In hoeverre dat vroege leven ook divers was, is nog nauwelijks duidelijk. De onderzoekers hopen dat nadere analyse van de olierestanten ook daarover meer helderheid zal verschaffen.

Referenties:
  • Dutkiewicz, A., Rasmussen, B. & Buick, R., 1998. Oil preserved in fluid inclusions in Archaean sandstones. Nature 395, p. 885-888.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Aardolie van driemiljard jaar in vloeistofinsluitsels' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (14 november 1998).

21 Boek over de geschiedenis van de aardwetenschappen in Suriname
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Edita, de uitgeverij van de Koninklijke Akademie van Wetenschappen (KNAW) en het Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen (NITG-TNO) hebben samen een boek uitgebracht over de geschiedenis van de aardwetenschappen in Suriname. Bij de uitreiking van de eerste exemplaren memoreerde Prof. Dr. E. Den Tex, die als voorzitter van de KNAW-commissie voor de geschiedenis van de aardwetenschappen nauw bij de totstandkoming was betrokken, dat het gaat om een boek waaraan ca. 16 jaar is gewerkt. Het vele speur- en graafwerk in allerlei archieven bracht in die tijd zowel auteurs als redacteuren veelvuldig tot wanhoop, en velen haakten dan ook in de loop der tijd af.
Gelukkig konden hun plaatsen steeds weer door nieuwe enthousiastelingen worden ingenomen.

Het boek bestaat uit drie onderdelen. In het eerste gedeelte wordt de ontwikkeling beschreven van de diverse disciplines, waarbij - uiteraard - de nadruk valt op het onderzoek van het Precambrium. Het tweede deel gaat in op de exploratie en exploitatie van delfstoffen; natuurlijk krijgt bauxiet hier de meeste aandacht, maar goud, olie en gas, en zelfs diamant komen ook ruimschoots aan hun trekken. En eindelijk is er dan eens een boek dat ook de nodige aandacht besteed aan minder exotische delfstoffen, zoals zand, grind, klei, hardsteen, etc. In het derde onderdeel van het boek wordt de geschiedenis beschreven van de drie grote diensten die Suriname op aardwetenschappelijk gebied heeft: de Geologische en Mijnbouwkundige Dient, de Dienst Bodemkartering, en het Centraal Bureau Luchtkartering. Het boek wordt afgesloten met een ontzagwekkende bibliografie 30 bladzijden.

Interessant is ook een grote uitvouwkaart (in kleurendruk), die (met toestemming) is overgenomen uit de Planatlas van Suriname, die in 1988 werd gepubliceerd door de Stichting Planbureau Suriname en de Organisatie van Amerikaanse Staten. Deze kaart (schaal 1:500.000) geeft zowel een schematisch overzicht van de geologie als van de diverse minerale hulpbronnen.

Het fraai uitgevoerde (gebonden) boek is geheel geschreven en geredigeerd door mensen die zelf in Suriname veldwerk hebben verricht. Hun betrokkenheid bij dit werk komtin het boek duidelijk tot uiting; het mooiste voorbeeld hiervan is wellicht de ietwat anekdotische bijdrage van een der redacteuren, de nu 82-jarige Dr. D.R. de Vletter, die beschrijft hoe hij als jong geoloog in 1946 een tocht naar het binnenland over de Lawa maakte in een kano die uit een uitgeholde boomstam was gemaakt. Die eerste bijdrage (na een voorwoord en een inleiding) doet al direct naar meer verlangen. Zoals Dr. H.E. Rondeel zich afvroeg, die aan het boek een bespreking wijdde in de nieuwsbrief (november 1998)van KNGMG en ALW: 'Nog voor de feestdagen aanschaffen?'.

Referenties:
  • Wong, Th.E., Vletter, D.R. de, Krook, L., Zonneveld, J.I.S. & Loon, A.J. van (eds.), 1998. The history of earth sciences in Suriname. Edita KNAW / NITG-TNO, 479 pp.

22 Discussie laait op: is het dierlijk leven 1,1 miljard jaar oud?
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De afsplitsing van het dierenrijk uit het plantenrijk vond lang geleden plaats. Tot vorig jaar meende men dat het eerste dierlijke leven een kleine 600 miljoen jaar geleden tot ontwikkeling kwam, aan het eind van het Precambrium. Eerder dit jaar werd die grens al enkele tientallen miljoenen jaren naar achteren geschoven, maar nu lijkt ons beeld van de evolutie op een wel zeer dramatische wijze te moeten worden herzien. In India zijn namelijk structuren ontdekt die, ook volgens de op dit gebied als de grote specialist bekend staande Duitse hoogleraar Seilacher, niet anders kunnen worden verklaard dan als sporen van wormachtige organismen. De gesteenten waarin deze structuren voorkomen zouden 1,1 miljard jaar oud zijn, wat impliceert dat deze 'wormen' bijna tweemaal zo lang geleden hebben geleefd als tot nu toe werd beschouwd als het begin van het dierenrijk. Al eerder was op grond van de vergelijking van het DNA van verschillende diergroepen verondersteld dat het dierlijke leven ouder moest zijn dan bekend, maar dat het mogelijk nu zo ver in de aardgeschiedenis teruggaat, komt voor de deskundigen toch als een enorme verrassing.

De structuren waarom het gaat, zijn gevonden in centraal India. Ze komen daarvoor in zandstenen, waar ze evenwijdig aan het laagoppervlak 'kronkelen', op dezelfde wijze waarop wormsporen nu soms op een modderige bodem zichtbaar zijn. Het gaat dus niet om gefossiliseerde resten van organismen zelf, maar om hun sporen. Niet alle paleontologen zijn er dan ook volledig van overtuigd dat de structuren door (macroscopische!) dieren zijn achtergelaten; daar staat tegenover dat niemand een betere verklaring heeft voor de structuren, en dat soortgelijke structuren die voorkomen in jongere gesteenten (frequent vanaf het Onder-Devoon, zo'n 400 miljoen jaar geleden) algemeen als kruipsporen worden erkend.

De structuren moeten volgens de onderzoekers zijn veroorzaakt door een wormachtig organisme, met de dikte van een drinkrietje, dat enkele millimeters onder het sedimentoppervlak rondkroop op de bodem van een ondiepe zee. Het bewoog zich voort via peristaltische samentrekkingen, net zoals wormen nu doen. Zijn positie even onder het bodemoppervlak wijst er volgens de onderzoekers op dat het organisme zich voedde met de vergane, onderste resten van algenmatten die op de zeebodem waren gevormd. De relatief gecompliceerde vorm van voortbeweging betekent dat het organisme al redelijk ver was geŰvolueerd; dat zou impliceren dat de oorsprong van het dierenrijk nog veel verder terug in de tijd moet worden gezocht.

Maar is dat werkelijk zo? Binnen drie weken na publicatie van bovenstaande gegevens kwamen er diverse reacties los die toch weer twijfel wekken aan de ouderdom van de sporen (als het al sporen zijn). Het blijkt namelijk dat vrijwel gelijktijdig, door de Indiase paleontoloog Azmi, in gesteenten die iets liggen boven de sporen-bevattende gesteenten die als 1,1 miljard jaar zijn gedateerd (bij tientallen radiometrische onderzoeken die alle tot dezelfde uitkomst luidden) schelpjes zijn aangetroffen. Die schelpjes zijn bekend uit andere formaties, waarvan de ouderdom 540 miljoen jaar is. Er is geen enkele aanwijzing dat er een groot geologisch hiaat zit tussen het pakket met de sporen en het pakket met de schelpjes.

Voor deze tegenstrijdige uitkomsten zijn een aantal mogelijke oorzaken aan te wijzen. Er kan wel degelijk sprake zijn van een groot hiaat, ook al is dat niet herkenbaar (maar daarmee wordt de betrouwbaarheid van karteringen in Precambrische gesteenten wel erg ondermijnd); het kan zijn dat de schelpjes ook 1,1 miljard jaar oud zijn (maar dat lijkt op basis van evolutionaire snelheden, zoals ook vastgesteld met DNA-vergelijkingen, vrijwel onmogelijk; en het kan zijn dat de radiometrische dateringen van 1,1 miljard jaar weliswaar correct zijn, maar dat die zijn uitgevoerd op minerale deeltjes die zelf veel ouder zijn dan het gesteente waarin ze nu voorkomen (maar het zou wel erg toevallig zijn als al die 'oude' korrels dan precies dezelfde ouderdom zouden hebben).

De discussie zal nog wel enige tijd doorgaan, want de eerste levensvormen zijn niet alleen wetenschappelijk van belang, maar trekken ook buiten de paleontologische wereld veel belangstelling. En zulke belangstelling betekent vaak dat er extra geld voor onderzoek ter beschikking komt. Wat dat betreft lijken de betrokkenen er eerder baat bij te hebben om de controverse nog lang te laten voortduren, dan om spoedig tot een algemeen aanvaarde conclusie te komen.

Referenties:
  • Azmi, R.J., 1998. Fossil discoveries in India. Science 282, p. 627.
  • Kerr, R.A., 1998. Tracks of billion-year-old animals? Science 282, p. 19, 21.
  • Kerr, R.A., 1998. Fossils challenge age of billion-year-old animals. Science 282, p. 601-602.
  • Seilacher, A., Bose, P.K. & PflŘger, F., 1998. Triploblastic animals more than 1 billion years ago: trace fossil evidence from India. Science 282, p. 80-83.

23 Zure uitstoot van vulkaan tast milieu op Java minder ernstig aan dan menselijke activiteiten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Java kent talrijke vulkanen. De Patuha, in het westen van het eiland, is een slapende vulkaan met een kratermeer waarin zich vloeistoffen bevinden die ontstaan door interactie van neerslag en gassen die opstijgen uit het onderliggende, langzaam afkoelende magma. Het water in het kratermeer is extreem zuur, met een hoge concentratie van veel elementen, waaronder potentieel toxische (aluminium, ijzer, arsenicum, borium en diverse zware metalen).

In de directe omgeving van de vulkaan ontspringen stroompjes die afwateren in de rivier de Citarum. Dat water bevat opgeloste stoffen die overeenkomen met die uit het kratermeer. Dit impliceert dat de vulkaan een milieuvervuilend effect heeft dat zich uitstrekt in stroomafwaartse richting van de vulkaan. Hoe dit gebeurt en in welke mate, is vastgelegd in het proefschrift van T. Sriwana, die op 9 november in Utrecht promoveerde.

De vulkaan stoot per jaar minimaal 6000 ton zwavel, 9000 ton chloride en 50 ton fluor uit, vooral in de vorm van SO2-, H2S-, HF- en HCl-houdende gassen. Door condensatie ontstaan uit deze gassen sterke zuren, die deel leiden tot de neerslag van zuivere zwavel en van zwavelhoudende mineralen. Die neerslag hangt samen met de concentratie zuur in het meer, die voornamelijk afhangt van de regenval (die sterk varieert per seizoen). Het weglekkende water, dat zich verder verspreidt naar de Citarum, heeft dan ook een wisselende zuurgraad. De bovenloop van de Ciwidey, een zijrivier van de Citarum, is sterk met zuren en diverse elementen verontreinigd, maar wordt niettemin gebruikt voor irrigatie van de landbouwgronden. Pas op ongeveer 30 km van de bron zijn de concentraties van de vervuilende bestanddelen, door vermenging met andere waterstromen, niet hoger meer dan het natuurlijke achtergrondniveau.

Sriwana heeft hij ook aandacht besteed aan vervuilende activiteiten van de mens als 'storende' factor bij de natuurlijke ontwikkeling, vooral aan de hand van sulfaat- en chlorideconcentraties. Uit dat onderzoek blijkt dat de stroomafwaartse toename van vervuilende elementen in de Citarum voor het overgrote deel is toe te schrijven aan menselijk handelen (industriŰle lozingen, afvalstort, kunstmest uit landbouwgebieden, huishoudelijk afval). De Patuha en een andere vulkaan (de Tangkubanparahu) brengen via de zijrivieren jaarlijks weliswaar zuren in de Citarum, maar de jaarlijks ongeveer 141.000 ton sulfaat die door de rivier wordt getransporteerd is maar voor 5,7% van vulkanogene oorsprong en de 77.000 ton chloride voor 7,0%. Hoewel de vulkanen dus in absolute zin veel bijdragen aan de slechte waterkwaliteit, moet de voornaamste schuld worden toegekend aan onzorgvuldig menselijk handelen.

Referenties:
  • Sriwana, T., 1998. Volcanogenic pollution - element accumulation and dispersal around Patuha volcano and Ciwidery River, West Java, Indonesia. Proefschrift Univ. Utrecht, 175 blz.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Menselijk handelen is vervuilender dan vulkanische activiteit' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (28 november 1998).

24 Niveau van Titicaca-meer fluctueerde sterk in Holoceen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Het hoogste bevaarbare meer ter wereld is het Titicaca-meer in Bolivia, op 3812 m hoogte. Het beslaat een oppervlakte van 8340 km2 (ongeveer een kwart van Nederland) en is plaatselijk tot 280 m diep. Deze uitzonderlijke omstandigheden leiden tot processen die weinig op aarde voorkomen; zo wordt de zonnestraling weinig door de atmosfeer geremd, waardoor de verdamping hoog is. Aangenomen wordt dat de waterstand vooral op peil blijft via regenwater; er stromen namelijk geen rivieren van enige betekenis in het meer uit.

Men heeft lang gedacht dat de neerslag de verdamping niet kan bijhouden en dat het waterniveau dus langzaam moet zakken. Dat zou ook verklaren waarom de belangrijkste ru´nes (van de vroegere stad Tiahuanaco, die zijn bloeitijd kende tussen 500 en 1000 n.Chr.) niet aan het meer liggen, maar zo'n 16 km landinwaarts. Dit beeld moet echter worden herzien op basis van onderzoek van een aantal Boliviaanse en Franse geologen. Zij onderzochten zes boorkernen uit lagen van 8000 jaar oud tot recent, waarbij zij de ontwikkeling van het meer gedurende die periode reconstrueerden op basis van de ostracodensoorten die zij in die boorkernen aantroffen. Ostracoden zijn goede indicatoren voor veranderingen in hun leefmilieu.

Het blijkt dat het Titicaca-meer, dat in feite bestaat uit drie met elkaar verbonden bekkens, omstreeks 8000 jaar geleden een enorme hoeveelheid water te verwerken kreeg die tot een sterke stijging van het waterniveau leidde. Het niveau bleef daarna zo'n 4100 jaar, met kleine fluctuaties, gelijk, maar steeg toen binnen korte tijd opnieuw zeer sterk. Opnieuw volgde toen een periode waarin het wateroppervlak nauwelijks veranderde, totdat zo'n 730 jaar geleden opnieuw een stijging optrad, waarbij het huidige niveau werd bereikt. Dit gebeurde dus nadat de stad Tiahuanaco zijn bloeitijd al enkele honderden jaren voorbij was. De stad kan dus tijdens zijn bloeitijd nooit aan de oevers van het meer hebben gelegen.

Uit de reconstructie van de geschiedenis van het meer komen ook geen andere gegevens naar voren die een verklaring kunnen geven voor de - nu raadselachtig geworden - positie van de vroegere stad. De ostracoden geven weliswaar aan dat er enkele - korte - perioden van grote droogte zijn geweest, maar die zijn zeker niet van belang geweest voor de stad toen die op zijn hoogtepunt was. De belangrijkste traden namelijk op omstreeks 3350 en 350 voor Christus. Deze bevindingen komen overeen met gegevens die elders in Zuid-Amerika, vooral op basis van stuifmeelkorrels, zijn verkregen.

Referenties:
  • Mourguiart, Ph., CorrŔge, T., Wirrmann, D., Argollo, J., Montenegro, M.E., Pourchet, M. & Carbonel, P., 1998. Holocene palaeohydrology of Lake Titicaca estimated from an ostracod-based transfer function. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 143, p. 51-72.

25 Andere stand van aardas mogelijk oorzaak van vergletsjering van de tropen gedurende het vroege Precambrium
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Grote delen van de aarde zijn gedurende het Pleistoceen een of meer bedekt geweest door een ijskap. Dat gold in het bijzonder voor Antarctica en het noorden van Europa en AziŰ, hoewel ook elders grote vergletsjeringen optraden. In essentie waren het echter de gebieden rondom beide polen die met grote ijsmassa's werden bedekt. Dat hangt uiteraard samen met het feit dat de poolgebieden relatief weinig zonnewarmte ontvangen.

In het geologische verleden is dat wellicht anders geweest. Er is al eerder vastgesteld dat in vroegere ijstijden ook gebieden op lage breedte waren vergletsjerd, zodat het beeld kon ontstaan van een volledig vergletsjerde aarde. Volgens een hypothese van twee (Amerikaanse en Australische) geologen kunnen de vergletsjeringen op lage breedte die plaatsvonden tijdens het Palaeoproterozo´cum (2,4-2,2 miljard jaar geleden) en het Neoproterozo´cum (820-550 miljoen jaar geleden), ook worden verklaard door een andere stand van de aardas. De tropen zouden toen mogelijk het koudste deel van de aarde zijn geweest, als gevolg van het feit dat de hoek tussen de aardas en de baan van de aarde om de zon (ecliptica) toen geen 23,5░ bedroeg zoals tegenwoordig, maar meer dan 54░.

Een dergelijke hypothese vereist natuurlijk ook de beschrijving van een mechanisme waardoor de grootte van genoemde hoek kan veranderen. Daarbij is het in feite, op basis van de nu bekende gegevens, niet eens van belang of die hoek in de loop der tijd groter kan worden, maar wel of hij kan afnemen. Daarin voorzien de opstellers van de nieuwe hypothese inderdaad. Volgens hen kan die hoek zelfs binnen een tijdsbestek van minder dan 100 miljoen jaar inderdaad van 54░ tot 23,5░ zijn afgenomen. De belangrijkste voorwaarde daarvoor is volgens hen dat de continenten gedurende die tijd zodanig over de aardbol lagen gesitueerd dat grote landijskappen op beide polen konden worden gevormd; gedurende het Pleistoceen was dat niet het geval (het Noordpoolgebied bestond vrijwel geheel uit zee), maar gedurende lange tijd was dat anders. De huidige stand van de aardas zou volgens de onderzoekers zeker reeds 430 miljoen jaar geleden zijn bereikt, nadat de hoek van de aardas met de ecliptica waarschijnlijk gedurende een zeer lange tijd in het Precambrium zo'n 49░ had bedragen.

Interessant is in dit kader ook dat de onderzoekers aandacht besteden aan het systeem aarde/maan, waarvan steeds meer bewijzen beschikbaar komen dat het gaat om een echte eenheid. De onderzoekers stellen vast dat de maanbaan een hoek van 5░ maakt met de ecliptica. Deze hoek is volgens hen alleen goed te verklaren als een uitvloeisel van de verandering van de astronomische karakteristieken met betrekking tot de bewegingen van het aarde/maan-systeem gedurende de geologische geschiedenis.

Referenties:
  • Bills, B.G., 1998. An oblique view of climate. Nature 396, p. 405.
  • Williams, D.M., Kasting, J.F. & Frakes, L.A., 1998. Low-latitude glaciation and rapid changes in the Earth's obliquity explained by obliquity-oblateness feedback. Nature 396, p. 453-455.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Tropen vergletsjerd door andere stand van aardas' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (12 december 1998).

26 Laatste interglaciaal vertoonde sterke fluctuaties in temperatuur en neerslag
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Volgens bijna alle deskundigen leven we momenteel in een betrekkelijk warme fase (interglaciaal) tussen twee ijstijden (glacialen) in; alleen de vraag wanneer de volgende ijstijd komt staat nog ter discussie. Daarbij vormt menselijke activiteit een complicerende factor, vanwege zijn invloed (bijv. via de uitstoot van broeikasgassen) op het klimaat. Iedere verandering in het klimaat wordt dan ook aangegrepen voor discussies over de noodzaak om in te grijpen in het menselijk handelen, of juist over het natuurlijke karakter van die fluctuaties.

Daarbij gaan beleidsmakers gewoonlijk volstrekt voorbij aan wat er bekend is over het vorige interglaciaal (het Eemien), dat ongeveer 10.000 jaar duurde. Fluctuaties in temperatuur en neerslag gedurende het Eemien kunnen onder meer uit de vegetatiegeschiedenis worden gereconstrueerd, en die vegetatie kan weer worden gereconstrueerd met behulp van stuifmeel. Een uitgebreid onderzoek in Polen en Frankrijk heeft zo interessante gegevens opgeleverd. Daarbij hebben de onderzoekers onderzocht hoe de jaarlijkse neerslag zich ontwikkelde, en hoe de gemiddelde temperatuur van de koudste maand fluctueerde.

Het blijkt dat de wintertemperatuur het hoogst was gedurende de eerste 3000 jaar van het Eemien. Binnen die tijd steeg de januaritemperatuur van -16 ░C bij de overgang van het Saalien (de voorafgaande ijstijd) tot boven het vriespunt, en na 3500 jaar zelfs tot +4 ░C (met statistisch niet significante uitschieters tot +8 ░C). De jaarlijkse hoeveelheid neerslag nam in de eerste 3000 jaar toe van ca. 400 tot ca. 800 mm (een verdubbeling!) en in de volgende 1000 jaar tot 700-1000 mm. De vegetatie veranderde door deze ontwikkelingen drastisch en ging bestaan uit loofbossen waarin eiken (Quercus) en hazelaars (Corylus) domineerden. Daarna daalde de wintertemperatuur binnen 1500 jaar met maar liefst 6-10 ░C, en de neerslag nam weer af tot 500-700 mm per jaar, zodat tussen 4000 en 5000 jaar na het begin van het Eemien bossen van haagbeuken (Carpinus) zich wijd konden verbreiden. In de laatste 5000 jaar van het interglaciaal varieerde de wintertemperatuur veel minder sterk, namelijk met zo'n 2-4 ░C, waarbij regionaal grotere verschillen optraden dan daarvoor. Gemiddeld was de januaritemperatuur in deze fase zo'n 2-3 ░C, terwijl de jaarlijkse hoeveelheid neerslag sterk afnam, tot 200-300 mm per jaar.

Het belang van dergelijk onderzoek is dat er uit blijkt dat, over grote gebieden, sterke temperatuur- en neerslagfluctuaties kennelijk gewoon zijn onder omstandigheden die goed met onze tijd zijn te vergelijken. In het vorige interglaciaal deden zich zelfs snellere temperatuurveranderingen voor dan tegenwoordig; dat betekent uiteraard niet dat de huidige temperatuurstijging niet aan menselijke activiteit is toe te schrijven, maar het is er zeker geen bewijs voor. Hetzelfde geldt voor de hoeveelheid neerslag; hoezeer we momenteel ook gebukt gaan onder uitzonderlijke hoeveelheden, ook in het geologische verleden kwamen dergelijke perioden veelvuldig voor.

Referenties:
  • Cheddadi, R., Mamakowa, K., Guiot, J., Beaulieu, J.-L de, Reille, M., Andrieu, V., Granoszewski, W. & Peyron, O., 1998. Was the climate of the Eemian stable? A quantitative climate reconstruction from seven European pollen records. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 143, p. 73-85.

27 Enorme subglaciale vloedgolf aan einde van Jonge Dryas
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het laatste deel (de zogeheten Jonge Dryas) van de laatste ijstijd werd gekenmerkt door zeer lage temperaturen. Op het einde van de Jonge Dryas vond een zeer snelle temperatuurstijging plaats. Onder meer in Zweden uitte die zich in een snel terugtrekken van het ijsfront; de snelheid waarmee die terugtrekking plaatsvond, is redelijk goed bekend door het tellen van 'jaarringen' in de vorm van gegradeerde laagjes (warven) in de talloze meren die voor het ijsfront ontstonden. Het water in die meren was voor een groot deel afkomstig het gletsjerijs dat, onder invloed van de temperatuurstijging, in grote hoeveelheden afsmolt. Dat smeltwater werd vooral via subglaciale tunnels naar het gebied ten zuiden van de ijsmassa afgevoerd.

Op 26 november promoveerde in Stockholm de Kwartairgeoloog Amir Mokhtari Fard, die een studie wijdde aan deze afvoer van smeltwater via subglaciale tunnels, in de periode van enkele honderden jaren voor het einde van de laatste ijstijd tot enkele honderden jaren daarna. Op basis van onderzoek in eskers (de langgerekte ruggen die ontstonden door afzetting in subglaciale tunnels, maar vooral in de directe omgeving van de plaats waar die tunnels uit het ijs tevoorschijn kwamen) ging hij na hoe deze subglaciale drainagepatronen zich gedroegen tijdens - en hoe ze reageerden op - de snel stijgende temperatuur (het werd binnen deze, geologisch gezien korte, periode enkele graden celcius warmer).

Bij dit onderzoek stuitte Mokhtari Fard op diverse grindige afzettingen waarvan hij het ontstaan verklaarde via een zogeheten j÷kulhlaup, een plotseling optredende grote watervloed die veroorzaakt wordt doordat ergens het water uit een meer in korte tijd vrijkomt. Meestal is dat het gevolg van het doorbreken van een eerder gevormde ijsdam, meestal een dam die een meer boven op een landijsmassa heeft doen ontstaan. In de door Mokhtari Fard onderzochte gevallen ging het echter om meren die zich hadden gevormd op het contact tussen het ijs en de uit oude gesteenten bestaande ondergrond, waarbij die meren als onderdeel van het hele subglaciale afwateringssysteem kunnen worden beschouwd.

Een van de j÷kulhlaups zou zijn ontstaan doordat plotseling het water vrijkwam uit een laaggelegen gebied dat nu het Mńlaren-meer vormt. Dit gebied omvat zo'n 1100 km2 en heeft tijdens de onderzochte periode waarschijnlijk een groot subglaciaal meer gevormd. Daaruit zou volgens de berekeningen die tijdens de promotie-zitting werden gemaakt, binnen een dag - mogelijk korter - zo'n 25 miljard m3 water zijn vrijgekomen. Deze massa is waarschijnlijk via enkele (ongeveer 5) subglaciale tunnels zuidwaarts gestroomd. Alleen al door de overdracht van de warmte van dit water (net boven het vriespunt) aan de wanden van de ijstunnels werd hierbij het bestaande subglaciale drainagepatroon sterk aangetast. Overigens vond de onderzoeker ook elders aanwijzingen dat de subglaciale tunnels, net als rivieren, in de loop van de tijd van plaats veranderen.

Referenties:
  • Loon, A.J. van, 1998. Hoe abrupt was 'abrupt' in het geologisch verleden? Grondboor & Hamer 52, p. 158-161
  • Mokhtari Fard, A., 1998. Rapid deglaciation and ice sheet retreat in the Stockholm area, Sweden - a sedimentological perspective. Quaternaria Stockholm University A-4,.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Subglaciaal meer van 1100 km2 liep plotseling leeg' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (19 december 1998).

28 Discussie over oudste dierlijk leven blijft doorgaan
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Reeds eerder in deze rubriek werd bericht over de discussie die was ontstaan naar aanleiding van waarschijnlijk door dierlijke organismen veroorzaakte structuren in gesteenten waaraan men een ouderdom van 1,1 miljard jaar toeschreef. Die ouderdom werd echter weer in twijfel getrokken na de claim van de Indiase paleontoloog Azmi, dat hij - in een pakket vlak boven de lagen met de kruipsporen - met een elektronenmicroscoop minuscule schelpjes had gevonden die bekend zijn uit gesteenten van zo'n 540 miljoen jaar oud. Met die vondst werd ook de ouderdom van de 'oudste sporen van dierlijke organismen' onzeker. Ook de vondst van die schelpjes werd echter weer ter discussie gesteld: volgens sommige onderzoekers die de SEM-foto's bekeken, ging het niet om schelpjes maar om - inderdaad regelmatige - structuren die door vooralsnog onbekende processen (bij het prepareren?) waren veroorzaakt.

De paleontoloog Sinha, directeur van een paleobotanisch instituut in Lucknow verklaarde daarentegen weer dat Azmi wel degelijk schelpjes had gevonden, zoals hem en enkele andere collega's was gebleken na bestudering van de SEM-foto's. Het begin van het leven blijft altijd intrigeren; dat geldt dus ook voor deze toch al omstreden sporen en schelpjes. Geen wonder dus dat ook binnen de geologische wereld zelf de nodige aandacht aan de discussie wordt besteed.

Dat gebeurde onder meer ook op een bijeenkomst van de Geological Society of America (GSA), die eind oktober plaatsvond. Op die bijeenkomst werd een zitting aan deze controversiŰle materie gewijd. Butterfield, een paleontoloog van de University of Cambridge, meldde daar dat Azmi hem had bezocht en hem monsters ter bestudering had overhandigd. Hij onderzocht die monsters, en kwam tot de conclusie dat het geen fossielen zijn. Op (zwart/witte) SEM-foto's kun je ze er inderdaad mee verwarren, volgens hem, maar bij bestudering onder een gewone microscoop, die het mogelijk maakt om een object van verschillende kanten te belichten en te bekijken, blijkt al snel dat het om niet-organische structuren gaat. Volgens Butterfield gaat het om regelmatige, trapvormige structuren die samenhangen met de gelaagdheid binnen het gesteente en die veroorzaakt zijn gedurende de behandeling van het gesteentemonster met zuren. Twee andere paleontologen uit Cambridge, Morris en Jensen, delen het standpunt van Butterfield; gedrieŰn maakten ze daarvan ook gewag in Science. Een paleontoloog uit Oxford, Martin Brasier (die eerder van mening was dat het om fossielen ging), deelt nu hun mening. Azmir geeft zijn standpunt echter nog niet op.

De discussie over de 'schelpjes' dreigt de controverse over de kruipsporen en hun ouderdom wat te overschaduwen. Op de GSA-bijeenkomst werd duidelijk getwijfeld of het ging om echte sporen. Die twijfel hebben ook Morris, Jensen en Butterfield. Dat het dierlijke leven minimaal zo'n 1,1 miljard oud zou zijn, en dan ook reeds zo ver zou zijn ontwikkeld, werd dan ook door lang niet iedereen op de GSA-bijeenkomst aannemelijk geacht.

Referenties:
  • Kerr, R.A., 1998. Earliest animals old once more? Science 282, p. 1020.
  • Morris, S.C., Jensen, S. & Butterfield, N.J., 1998. Fossil discoveries in India: continued. Science 282, p. 1265.


Copyright ę NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl