NGV-Geonieuws 36

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Januari 2003, jaargang 5 nr. 1

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 285 Zeolieten met grotere openingen voor de olieraffinage
  • 286 Zeespiegelstijging bedreigt schorren langs Amerikaanse estuaria
  • 287 Klimaatveranderingen in noorden en zuiden vertoonden weinig verband bij einde Pleistoceen
  • 288 Datering van diatomeeŽnslik met behulp van aminozuren
  • 289 Oorsprong grootste goudvoorkomen eindelijk duidelijker

    << Vorige uitgave: 35 | Volgende uitgave: 37 >>

285 Zeolieten met grotere openingen voor de olieraffinage
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Bij de raffinage van ruwe olie wordt momenteel meer dan 40% van de omzetting gerealiseerd met behulp van katalysatoren die gebaseerd zijn op faujasiet, een mineraal uit de groep van de zeolieten. Dit mineraal vereist een uitvoerige behandeling om zijn werk bij de raffinage goed te kunnen doen, waarbij een probleem is dat de vier doorgangen die het heeft voor oliemoleculen om de katalytisch actieve gebieden te bereiken, niet breder zijn dan 0,74 nanometer. Raffinage zou gemakkelijker en efficiŽnter verlopen als die doorgangen wat breder waren, zodat ook de zwaardere oliemoleculen er gebruik van zouden kunnen maken.

Er waren tot nu toe twee zeolieten met grotere openingen bekend, maar hun 3-dimensionale structuur verhindert dat van die grotere doorgangen gebruik wordt gemaakt bij de olieraffinage. Een groep Spaanse wetenschappers heeft nu echter een synthetische zeoliet weten te fabriceren (met als voorlopige aanduiding de codenaam ITQ-21) die een 3-D poriŽnnetwerk heeft met holtes van 1,18 nanometer. Deze zeoliet blijkt volgens verwachting een hoge katalytische effectiviteit te hebben: beter tot veel beter dan die van de thans commercieel beschikbare zeolieten. Bij de raffinage van ruwe olie wordt met ITQ-21 een hogere propyleenopbrengst verkregen (en een hogere propyleenconcentratie in de gasopbrengst), terwijl in de benzinefractie het gehalte aan olefinen lager is en het octaangehalte hoger.

Het blijkt bij proeven dat ITQ-21 stabiel blijft bij stoomvorming, en dat de werkzame oppervlakte van 300 m2 per gram na calcinatie bij 720 įC in 100% stoom voor vijf uur vrijwel geheel intact blijft. Dit betekent dat deze kunstmatige zeoliet in de toekomst een belangrijke rol kan spelen bij het kraken en raffineren van ruwe olie.

Referenties:
  • Corma, A., DŪaz-CabaŮas, MartŪnez-triguero, J., Rey, F. & Rius, J., 2002. A large-cavity zeolite with wide pore windows and potential as an oil refining catalyst. Nature 418, p. 514-517.

286 Zeespiegelstijging bedreigt schorren langs Amerikaanse estuaria
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over het Milieu ! Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

De zeespiegelstijging begint steeds meer Amerikanen zorgen te baren. Niet alleen de directe omgeving van New York wordt erdoor bedreigd (zie ook NGV-Geonieuws 201), maar ook de schorren langs de twee grootste estuaria langs de Amerikaanse oostkust (die van Chesapeake Bay en die van Delaware Bay). Dat blijkt uit onderzoek van een aantal medewerkers van de Universiteit van Maryland. Zij menen dat alle schorren langs deze estuaria kunnen zijn verdwenen voor het einde van deze (nieuwe) eeuw; daarvoor is alleen nodig dat de zeespiegel net zo hard blijft stijgen als in de afgelopen tijd (een snellere stijging, zoals voorspeld door diverse klimaatmodellen, is dus niet eens nodig).




Het verloren gaan van die schorren door definitieve overstroming (nu komen schorren alleen bij springvloed en bij opstuwing van de zee onder invloed van storm onder water) zou volgens hen grote nadelige effecten hebben. Daartoe behoren de invloed op de voedselketen, de beschikbaarheid van drinkwater, en de toename van de koolzuurgasconcentratie in de atmosfeer. Dat laatste, op het eerste gezicht niet zo logische effect, is te wijten aan het feit dat de schorren een weelderige vegetatie kennen, waarin veel koolstof wordt vastgehouden, maar waarin door de relatief snelle aanslibbing ook veel planten worden begraven zodat voortdurend nieuwe planten koolzuurgas aan de atmosfeer onttrekken.

De onderzoekers zijn tot hun conclusie gekomen op basis van beelden die in 1993 zijn gemaakt met de Landsat, aangevuld met veldwerk bestudering van meer recente luchtfotoís. Met een nieuw ontwikkelde techniek kan via reflecties door het sedimentoppervlak, de vegetatie en het water een beeld worden verkregen van de algemene gesteldheid ('gezondheid') van de schorren. Het voordeel van de techniek is dat daarmee ontwikkelingen over een langere tijdsperiode kunnen worden vastgelegd, zodat de invloed van tijdelijke weersomstandigheden geen rol speelt.

Het blijkt dat de ergste achteruitgang bij Chesapeake Bay optreedt in het midden gedeelte van de oostelijke oever. Ook bij Delaware Bay blijkt het middengedeelte het minst gezond; daar is een deel van de achteruitgang echter ook te wijten aan maatregelen die het stromingspatroon moesten veranderen. In beide estuaria is nu zoín 70% van de schorren aangetast volgens de onderzoekers.

Het lijkt hen waarschijnlijk dat soortgelijke problemen ook optreden langs estuaria elders langs de Atlantische kust. Alleen al in de staten Georgia en South Carolina zijn er zoín 300.000 hectare schorren. Het grotendeels of zelfs geheel verloren gaan daarvan gedurende deze eeuw zou grote consequenties hebben.

Referenties:
  • Kearney, M.S., Rogers, A.S., Townshend, J.R.G., Rizzo, E., Stutzer, D., Stevenson, J.C. & Sundborg, K., 2002. Landsat imagery shows decline of coastal marhes in Chesapeake and Delaware Bays. Eos 83, p. 173.

Afbeelding beschikbaar gesteld door Michael Kearney

287 Klimaatveranderingen in noorden en zuiden vertoonden weinig verband bij einde Pleistoceen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Op het noordelijk halfrond traden op het einde van de laatste ijstijd (Weichselien) diverse sterke klimaatfluctuaties op (BÝlling, Oude Dryas, AllerÝd, Jonge Dryas). Op het zuidelijk halfrond was sprake van de Antarctische Koude Omslag. Nog steeds is onduidelijk of - en zo ja: hoe - de fluctuaties op het noordelijk en het zuidelijk halfrond direct met elkaar verband houden. Voor het onderzoek daarnaar wordt in veel gevallen gebruik gemaakt van de sporen die de klimaatfluctuaties hebben achtergelaten in de grote landijskappen: vooral die van Antarctica en Groenland.

Die fluctuaties tijdens een ijstijd (op een schaal van duizenden jaren) konden volgens de bestaande inzichten als volgt worden verklaard. Een koude fase (stadiaal) wordt op het noordelijk halfrond abrupt onderbroken door een opwarming (interstadiaal), waarna weer geleidelijk afkoeling optreedt totdat weer de 'normale' omstandigheden van een ijstijd zijn teruggekeerd. De laatste afkoeling verloopt daarbij zeer snel (deze plotselinge versnelde afkoelingen staan bekend als Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen), waarbij ook nog een tweede serie van afkoelingen kan optreden (Heinrich gebeurtenissen). Deze Heinrich gebeurtenissen vertonen in de ijskernen van Groenland weinig sporen, maar worden verondersteld veel invloed te hebben op de thermohaliene circulatie. Op het zuidelijk halfrond ligt de situatie heel anders: daar worden Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen voorafgegaan door een langzame opwarming die duizend jaar of langer duurt. Na de plotselinge afkoeling door een Dansgaard-Oeschger gebeurtenis zet de afkoeling zich nog langzaam verder door.

Nieuw onderzoek heeft sterke aanwijzingen opgeleverd dat de afkoeling die op het zuidelijk halfrond plaatsvond aan het begin van de Antarctische Koude Omslag niet direct volgde (zoals eerder werd aangenomen) op de abrupt optredende temperatuurstijging van de BÝlling op het noordelijk halfrond, ongeveer 14.500 jaar geleden. Met die vaststelling komt de hypothese onder druk te staan die stelt dat klimaatfluctuaties op het zuidelijk halfrond tijdens de laatste ijstijd een direct gevolg waren van veranderingen in de zogeheten thermohaliene circulatie (het circulatiepatroon van zeestromen onder invloed van warmte- en zout-verschillen in watermassaís) in het noorden van de Atlantische Oceaan.

Hiermee wordt ook een verklaring voor de diverse temperatuurfluctuaties - en voor de verschillen daarin op het noordelijk en zuidelijk halfrond - moeilijker. Waarschijnlijk leidt een verminderde intensiteit van het thermohaliene circulatiepatroon in de noordelijke Atlantische Oceaan tot een opwarming op het zuidelijk halfrond; dit kan plaatsvinden in minder dan honderd jaar.

Referenties:
  • Morgan, V., Delmotte, M., Ommen, T. van, Jouzel, J., Chappellaz, J., Woon, S., Masson-Delmotte, V. & Raynaud, D., 2002. Relative timing of deglacial climate events in Antarctica and Greenland. Science 297, p. 1862-1864.
  • Stocker, Th.F., 2002. North-South connections. Science 297, p. 1814-1815.

288 Datering van diatomeeŽnslik met behulp van aminozuren
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Absolute dateringen met behulp van radioactieve isotopen is goed mogelijk met behulp van koolstof-14 tot ouderdommen van ongeveer 50.000 jaar. Met behulp van radiometrische dateringen die berusten op het radioactieve verval van uranium tot lood, of van kalium tot argon kunnen ouderdommen van meer dan ongeveer een miljoen jaar goed worden gedateerd. Het tussenliggende interval - van ongeveer 50.000 tot 1.00.000 jaar is lange tijd zeer problematisch geweest. Voor kalkgesteenten heeft men daarvoor een methode ontwikkeld op basis van de verhouding tussen de zuurstofisotopen in het carbonaat. Voor siliciklastische gesteenten is dat echter tot nu toe een vrijwel onbetreden gebied geweest.


DIATOMEEEňN

Een groep Japanse onderzoekers van uiteenlopende achtergrond heeft nu een aanzet daartoe gegeven, althans voor sedimenten waarin kiezelwieren (diatomeeŽn) aanwezig zijn. De door hen ontwikkelde methode lijkt geschikt voor de datering van sedimenten tussen ongeveer 10.000 en 350.000 jaar oud. Hij berust op analyse van bepaalde onderdelen van de aminozuren van de diatomeeŽn. Daarbij doet zich wel het probleem voor dat niet iedere diatomeeŽnsoort bij gelijke analyse gelijke resultaten geeft, en dat het in praktijk niet mogelijk is om voldoende aminozuren van ťťn bepaalde soort te verzamelen, omdat het onderscheid van de soorten vaak moeilijk is. Daarom hebben de Japanners een methode ontwikkeld die uitgaat van een 'bulk'analyse van een groot aantal diatomeeŽn, waarbij het gevonden resultaat dus de waarde geeft voor de diatomeeŽninhoud in zijn totaliteit. Experimenten hiermee werden uitgevoerd op basis van monsters uit boorkernen die afkomstig waren van 50į N.B. 165į OL en van 40į N.B. 165 įOL (Stille Oceaan).

Om de resultaten van hun analyses te kunnen toetsen hebben de onderzoekers dezelfde monsters ook gedateerd met de klassieke koolstof-14 methode (voor jonge sedimenten), en met behulp van paleomagnetische gegevens (voor oudere sedimenten). Die toetsingen hebben ze uitgevoerd op twee typen modelberekeningen, om na te gaan welke van de onderzoekers opgestelde modellen voor de 'aminozuurouderdom' het beste overeenkwam met de klassieke dateringsmethoden. Daarbij bleek de op basis van een van de modellen berekende ouderdommen boven een bepaalde ouderdom sterk af te wijken van klassiek verkregen dateringen, maar met behulp van een ander model (dat zij het 'parabolische model' noemen) bleken zeer goede uitkomsten te worden verkregen.

Referenties:
  • Harada, N., Kondo, T., Fukuma, K., Uchida, M., Nakamura, T., Iwai, M., Murayama, M., Sugawara, T. & Kusakabe, M., 2002. Is amino acid chronology applicable to the estimation of the geological age of siliceous sediments? Earth and Planetary Science Letters 198, p. 257-266.

Afbeelding uit archief EcoMare en bewerkt door Gijs van der Paauw. Zie Waddenzee.nl

289 Oorsprong grootste goudvoorkomen eindelijk duidelijker
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

Veruit het grootste goudvoorkomen ter wereld bevindt zich in Zuid-Afrika. Het gaat om conglomeraten van 2,89-2,76 miljard jaar oud. In de afgelopen 120 jaar is hieruit zoín 40% (ca. 48.000 ton) van al het gewonnen goud gehaald, en aangenomen wordt dat het voorkomen - hoewel naar het lijkt over zijn hoogtepunt heen, nog steeds zoín 35% van alle goudreserves bevat. Uiteraard heeft dit goudvoorkomen veel onderzoek aangewakkerd, maar over het ontstaan van dit enorme goudvoorkomen was eigenlijk nooit overeenstemming ontstaan. De twee belangrijkste hypotheses waren het ontstaan als een sedimentaire placer, en het ontstaan vanuit hydrothermale oplossingen.

Een groep aardwetenschappers uit verschillende landen lijkt nu klaarheid te hebben gebracht. Ze vonden namelijk dat zowel het goud als de afgeronde pyrietfragmenten in het conglomeraat kleine verontreinigingen bevatten met de elementen rhenium en osmium. Vanwege de verhouding daartussen (alsmede vanwege de verhouding tussen twee osmium-isotopen: Os-187 en Os-188) kan de ouderdom van dat goud en dat pyriet worden berekend als 3,03 miljard jaar (" 20 miljoen jaar). Dat betekent dus dat zowel het goud als het pyriet 100-300 miljoen jaar ouder zijn dan het conglomeraat waarin ze voorkomen. Het kan dus niet anders of het zijn deeltjes die uit een ouder gesteente zijn geŽrodeerd, door rivieren vervoerd en in een bekken geconcentreerd als placer.

Dat dit niet aan de hand van de gouddeeltjes kon worden vastgesteld, is uiteraard te wijten aan de lange geologische geschiedenis die het gesteente sinds zijn ontstaan heeft meegemaakt. Daardoor was het klastische karakter van het goud niet duidelijk meer waar te nemen; van de afgeronde pyriet was dat duidelijker, maar uiteraard had het pyriet in principe klastisch kunnen zijn en het goud hydrothermaal. Dat eenzelfde ouderdom voor het goud en het pyriet is vastgesteld, maakt de conclusie van een ontstaan van het goudvoorkomen als placer nog ondubbelzinniger: kennelijk is destijds een gebied geŽrodeerd waarin beide in het gesteente voorkwamen.

De hoge goudconcentratie in het conglomeraat en het grote volume ervan zijn ook te verklaren uit een vergelijking met soortgelijke voorkomens van jongere datum. Daaruit blijkt dat de hoeveelheid goud die in de loop der geologische tijd vanuit de mantel is vrijgekomen, min of meer exponentieel met de tijd afneemt. Het voorkomen is dus mede zo rijk aan goud vanwege zijn relatief zeer hoge ouderdom. Daarboven heeft het herhaaldelijk omwerken van eerder gevormde gesteenten geleid tot een steeds verdere verhoging van de concentratie van het goud; door een gelukkige samenloop van omstandigheden is dit goudrijke pakket nooit ten prooi gevallen aan vernietiging door erosie, ook al omdat het geen gebergtevorming heeft doorgemaakt.

Tenslotte maakt het voorkomen van het pyriet (maar ook van mineralen zoals uraniniet) in deze afzettingen - die aan het aardoppervlak werden gevormd - duidelijk dat er geen oxiderende omstandigheden hebben geheerst. Ten tijde van de vorming moet de atmosfeer dus nog (vrijwel) zuurstofloos zijn geweest.

Referenties:
  • Frimmel, H.E., 2002. Genesis of the worldís largest gold deposits. Science 297, p. 1815-1817.
  • Kirk, J., Ruiz, J., Chesley, J., Walshe, J. & England, G., 2002. A major Archean, gold- and crust-forming event in the Kaapvaal Craton, South Africa. Science 297, p. 1856-1858.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl