NGV-Geonieuws 51

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Augustus 2003, jaargang 5 nr. 16

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 360 Het jaar 1600 was zuur en koud door vulkanische uitbarsting
  • 361 Mogelijk geen aardkorst nabij rug in Noordelijke IJszee
  • 362 Voorkomen niet altijd beter dan genezen
  • 363 Diepzeemangaanknol groeide volgens klimatologische cycli uit IJstijdvak
  • 364 Unieke sporen van 'Frogzilla' bedreigd

    << Vorige uitgave: 50 | Volgende uitgave: 52 >>

360 Het jaar 1600 was zuur en koud door vulkanische uitbarsting
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het jaar 1600 was een zuur jaar: niet alleen voor de Spanjaarden die de slag bij Nieuwpoort verloren, maar voor grote delen van de wereld. In dat jaar vond namelijk een eruptie plaats van de Huaynaputina, een vulkaan in het Andesgebergte (Peru); de eruptie duurde enkele weken. De sporen van die uitbarsting zijn teruggevonden in ijslaagjes in de ijskap op Groenland, waarin as van die uitbarsting bewaard is gebleven. Op basis daarvan was eerder geschat dat bij de uitbarsting 16-32 miljoen ton zwavel was vrijgekomen. Een nieuwe studie geeft aan dat het om bijna het dubbele moet zijn gegaan: 26-55 miljoen ton zwavel.


DRIE KLEINE KRATERS VAN DE HUAYNAPUTINA

Franse onderzoekers komen tot die conclusie op basis van een petrologisch onderzoek, waaruit blijkt dat de samenstelling van het uitgestoten materiaal sterk overeenkwam met dat van de eruptie van de Pinatubo (1991): iets meer kalium en iets minder calcium. Weliswaar was het eerdere chemische onderzoek (van de in het ijs terechtgekomen asdeeltjes) juist uitgevoerd, maar de betrokken deeltjes representeren vooral het fijnste materiaal, dat tot in de stratosfeer opsteeg en van daaruit weer op aarde terecht kwam. Bij de eruptie, waarbij in totaal zoín 12-25 miljard ton magma werd uitgebraakt, werd niet alleen fijn materiaal uitgestoten, maar stolden uit de lavastromen ook uitvloeiinggesteenten met een wat andere (zuurdere) samenstelling.

Deze bevinding maakt een eind aan een vraag die al eerder opgeworpen was, namelijk of de vulkanische uitbarsting verantwoordelijk kan worden gehouden voor de aanzienlijke temperatuurdaling die in 1600 begon: op het hele noordelijk halfrond daalde de gemiddelde temperatuur toen met 0,8 įC, zoals uit de groeiringen van bomen valt op te maken. Met de vorige schattingen van de zwaveluitstoot kon die temperatuurdaling niet geheel verklaard worden, maar met de nu berekende hoeveelheid kan dat wel.

De onderzoekers maken bovendien aannemelijk dat hun petrologische aanpak het mogelijk maakt om de uitstoot van zwavel in de atmosfeer als gevolg van vulkanische erupties te berekenen op basis van de gesteenten die bij de eruptie werden gevormd. Dat maakt het ook mogelijk om een verband te leggen tussen grote vulkanische uitbarstingen in het verleden en vroegere klimaatfluctuaties. Tot nu toe kon dat alleen (maar, zoals nu blijkt, met een tamelijk grote onnauwkeurigheid) op basis van in ijskappen terechtgekomen concentraties van vulkanische as. Dat betekent dat dergelijke eruptiegerelateerde klimaatfluctuaties ook kunnen worden berekend voor een verleden dat veel verder teruggaat in het geologische verleden van de aarde dan de huidige ijskappen.

Referenties:
  • Costa, F., Scaillet, B. & Gourgaud, A., 2003. Massive atmospheric sulfur loading of the AD 1600 Huaynaputina eruption and implications for petrologic sulfur estimates. Geophysical Research Letters 30 (2), p. 40-1 - 40-4 (DOI 10.1029/2002GL016402).

Afbeelding uit http://www.brest.ird.fr/geodyn/Peru_Huayna.html

361 Mogelijk geen aardkorst nabij rug in Noordelijke IJszee
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Er bestaan nabij de Gakkel-Rug in de Noordelijke IJszee mogelijk plaatsen waar geheel geen aardkorst aanwezig. Dat is een van de verrassende bevindingen van onderzoek dat is uitgevoerd aan boord van twee ijsbrekers die voor wetenschappelijk onderzoek waren uitgerust in het kader van de Arctic Mid-Ocean Ridge Expedition (AMORE). Dat er mogelijk plaatsen zijn waar de aardmantel in feite de zeebodem vormt, bleek uit gesteentemonsters die werden opgedregd: die hadden vaak de samenstelling van de aardmantel. Daarentegen waren monsters met een basaltische samenstelling - zoals te verwachten op een aangroeiende oceaanbodem - plaatselijk juist zeer schaars.

De Gakkel-Rug is een van de midoceanische ruggen waar door opstuwing van magma nieuwe (basaltische) aardkorst wordt gevormd. Deze rug bleek niet helemaal 'dood', zoals door sommige onderzoekers werd verondersteld. Wel blijkt de activiteit bij deze rug relatief gering: bij geen enkele midoceanische rug gaat de zijdelingse aangroei van aardkorst (0,3-1,0 cm per jaar aan beide zijden) zo langzaam; de gemiddelde aangroeisnelheid bedraagt ca. 6 cm/jaar. De aangroeisnelheid is van belang omdat daarmee enkele andere eigenschappen samenhangen, waaronder de opbouw van de oceanische korst alsmede de aard en verspreiding van onderzeese heetwaterbronnen.

Onderzoekers hadden op basis van onder meer deze gegevens voorspeld dat het via de rug uitgestoten volume magma nog verder zou afnemen, omdat bij voortgaande uitbreiding naar het oosten het materiaal zou moeten opwellen uit een zone waar een relatief koud 'deksel' op de aardmantel ligt, waardoorheen weinig magma naar boven kan 'ontsnappen'. Ook verwachtten de onderzoekers dat er weinig hydrothermale activiteit zou zijn, en al bijna helemaal niet waar de laterale aangroei van de oceaanbodem extreem langzaam plaatsvindt. Beide aannames bleken onjuist. Zo blijkt dat de toevoer van vers magma uit het binnenste der aarde weliswaar zeer gering is in het centrale deel van de rug, maar dat er zowel verder naar het oosten als verder naar het westen sprake is van 'robuuste' opwellingen. Ten aanzien van de hydrothermale activiteit was de verrassing nog groter: die behoort tot de heftigste van alle tot nu toe onderzochte midoceanische ruggen. De onderzoekers vermoeden nu dat dit een gevolg is van de sterk lokaal geconcentreerde vulkanische structuren, waar activiteit ook langdurig kan aanhouden.

Nog niet duidelijk is waarom de Gakkel-Rug zulke uitzonderlijke kenmerken vertoont. Waarschijnlijk hangen die samen met de merkwaardige positie van de rug. Die ligt op ongeveer 5 km onder zeeniveau, het dubbele van de gemiddelde waarde. Dat betekent (uit het oogpunt van stabiliteit) dat de aardkorst ter plaatse ongewoon dun moet zijn; dat zou een gevolg kunnen zijn van enerzijds relatief lage temperaturen in de aardmantel en anderzijds de onregelmatige en soms extreem langzame aangroei van nieuwe korst.

Referenties:
  • Jokat, W., Ritzmann, O., Schmidt-Aursch, M.C., Drachev-S., Gauger, S. & Snow, J., 2003. Geophysical evidence for reduced melt production on the Arctic ultraslow Gakkel mid-ocean ridge. Nature 423, p. 962-965.
  • Klein, E.M., 2003. Spread thin in the Arctic. Nature 423, p. 932-933.
  • Michael, P.J., Langmuir, C.H., Dick, H.J.B., Snow, J.E., Goldstein, S.L., Graham, D.W., Lehnert, K., Kurras, G., Jokat, W., MŁhe, R. & Edmonds, H.N., 2003. Magmatic and amagmatic seafloor generation at the ultraslow-spreading Gakkel ridge, Arctic Ocean. Nature 423, p. 956-961.

N.B.: een iets afwijkende vorm van dit bericht werd onder de - volstrekt onjuiste - titel 'Mid-oceanische rug in IJszee heeft mogelijk geen aardkorst' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (28 juni 2003).

362 Voorkomen niet altijd beter dan genezen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De schade die aardbevingen veroorzaken kan grotendeels worden voorkomen door specifieke constructies van gebouwen, maar deze manier van preventie kan aanzienlijk duurder uitvallen dan de schade die zonder dergelijke maatregelen zou optreden. Tot die conclusie komen Amerikaanse deskundigen die zich bogen over dit probleem voor de Amerikaanse stad Memphis. De Federale Amerikaanse overheid oefent al jaren druk uit op Memphis om gebouwen op dezelfde wijze te bouwen als in het frequent door aardschokken geteisterde CaliforniŽ gebeurt, maar Memphis heeft tot nu toe die druk weten te weerstaan.


SCHADE OP HET UNION SQUARE IN SAN FRANCISCO 1906

De reden dat de overheid druk uitoefent is dat er een seismisch actieve zone (de New Madrid zone) over delen van Tennessee, Kentucky, Missouri, Arkansas, Illinois, Mississippi en Indiana loopt; Memphis is de belangrijkste stad in die zone. De aardbevingsgevoeligheid van deze zone is echter heel anders dan die van CaliforniŽ: de optredende verschuivingen zijn klein en als regel niet eens merkbaar. Toch treden er wel degelijk grotere aardbevingen op, zoals in 1811 en 1812. Volgens schattingen van seismologen is de kans op een dergelijke aardbeving (of een kleinere die schade zou kunnen aanrichten) eens in de 500 jaar. De kans op een aardbeving is voor Memphis dan ook veel kleiner dan voor CaliforniŽ, maar bovendien zal (statistisch gezien) de schade in Memphis ook veel lager uitvallen (de kans dat er in Memphis dodelijke slachtoffers zouden vallen is bovendien zeer gering).

De onderzoekers verbazen zich erover dat de door de overheid gepropageerde regels voor nieuwbouw, IBC2000 (zoals voor CaliforniŽ voorgeschreven), niet aan een kosten/batenanalyse zijn onderworpen. Ze schatten dat de gemiddelde jaarlijkse schade aan gebouwen in Memphis als gevolg van aardbevingen zoín 17 miljoen dollar bedraagt; dat zou door toepassing van IBC2000 tot de helft worden teruggebracht. Maar het gaat bij de nieuwbouw in Memphis jaarlijks om een bedrag van circa 2 miljard dollar, welke post met ca. 10% (200 miljoen dollar) zou stijgen bij toepassing van IBC2000.

Toepassing van de regels zou op lange termijn dus meer dan twintigmaal zoveel kosten als wanneer de regels niet zouden worden toegepast. Dit nog afgezien van eventuele (relatief nog duurdere) aanpassing van belangrijke bestaande gebouwen.

Gebrek aan goede kosten/batenanalyses blijft volgens de onderzoekers vaak ten onrechte achterwege wanneer de politiek de veiligheid met preventieve maatregelen wil verhogen. Nederland kent daarvan ook een voorbeeld. Volgens sommige berekeningen zouden alle inwoners van Nederland die door een overstroming zouden worden bedreigd, indien er geen Deltawerken zouden zijn uitgevoerd, voor de kosten van dat enorme project kunnen zijn voorzien van een zeewaardig jacht.

Referenties:
  • Stein, S., Tomasello, J. & Newman, A., 2003. Should Memphis build for Californiaís earthquakes? Eos (AGU) 2003-05-13, p. 177, 184-185.

Afbeelding met toestemming uit: http://www.vibrationdata.com/earthquakes/sanfrancisco1906.htm

363 Diepzeemangaanknol groeide volgens klimatologische cycli uit IJstijdvak
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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


DE ONDERZOCHTE MANGAANKNOL

Een opgedregde mangaanknol van 5194 m diep in de Stille Oceaan blijkt 'groeiringen' te vertonen die cycli van ca. 100.000, 40.000 en 21.000 jaar: dezelfde cycli die verantwoordelijk zijn voor de grote temperatuurfluctuaties (inclusief afwisseling van ijstijden en interglacialen) in het IJstijdvak. Deze temperatuurfluctuaties zijn toe te schrijven aan astronomische factoren (veranderingen in de ellipticiteit van de aardbaan = excentriciteit; scheefstelling van de aardas ten opzichte van de aardbaan om de zon = obliquiteit; tolbeweging van de aardas = precessie). Dergelijke astronomische factoren blijken dus ook duidelijk invloed te hebben op de groei van mangaanknollen.

De Chinese en Duitse onderzoekers die het onderzoek uitvoerden, bekeken de knol onder meer microscopisch, waarbij bleek dat de aangroeiringen in feite bestaan uit meer of minder dikke laagjes die gelijke structuren vertonen als sommige gesteenten die door algen zijn opgebouwd (stromatolieten). Het buitenste laagje dat ze onderzochten was 1,3 mm dik; het werd (zoals uit radiometrische dateringen bleek) gevormd in 271.000 jaar (de aangroeisnelheid van de gehele knol werd bepaald op 4,5 mm per miljoen jaar). In dit laagje komen vier soorten cycli voor: laminae (15-18 micron dik), groepen laminae (58-67 micron), zones met groepen laminae (185-206 micron) en banden met laminaezones (402-454 micron).

Via (lijn) scanning elektron microscopie (SEM) werd de chemische opbouw bepaald op 200-2661 micron diep in de knol. Daarmee konden schommelingen in de omstandigheden ter plaatse worden bepaald. Ook werd op 200-1220 micron diep spectraalanalyse uitgevoerd, waaruit bleek dat er geen significante veranderingen optraden in het gehalte aan aluminium, mangaan en ijzer, evenmin als in de verhouding tussen ijzer en mangaan; desondanks werden ook hier duidelijke cycli aangetroffen. Combinatie van de gegevens over de aangroeisnelheid en de cycli, toont aan dat de cycli prachtig samenvallen met de astronomische cycli die we goed uit de ijstijden kennen. Het gaat om cycli van ca. 95.000 jaar (excentriciteit), 41.500 jaar (obliquiteit) en 24.000 jaar (precessie), alsmede om een cyclus van 14.000 jaar die nog niet goed is verklaard.

De met astronomische parameters verband houdende cycliciteit van de mangaanknol wordt door de onderzoekers in verband gebracht met veranderingen die de temperatuurfluctuaties bewerkstelligen in het patroon van oceanische stromingen, vooral met die van het zuurstofrijke Antarctisch Bodemwater. Veranderingen in zuurstofgehalte, stroomsnelheid, concentraties van opgeloste metalen, sedimentatiesnelheid en activiteit van microorganismen zijn van grote invloed op de groeipatronen van stromatolieten. Deze factoren variŽren naar bekend met de afwisseling van glacialen en interglacialen, dus waarschijnlijk ook met geringere klimaatfluctuaties. Op deze wijze zouden astronomische factoren dus, via het oceanische circulatiepatroon, de aangroeisnelheid van mangaanknollen op de diepzeebodem beÔnvloeden.

Referenties:
  • Han, X., Jin, X., Yang, S., Fietzke, J. & Eisenhauer, A., 2003. Rhythmic growth of Pacific ferromanganese nodules and their Milankovitch climatic origin. Earth and Planetary Science Letters 211, p. 143-157.

N.B.: een iets afwijkende vorm van dit bericht werd onder de titel 'Aangroei diepzeemangaanknol volgt klimaatfluctuaties' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap en Onderwijs' van NRC Handelsblad (12 juli 2003).

Afbeelding welwillend ter beschikking gesteld door Xiqiu Han (Key Laboratory of Submarine Geosciences, State Oceanic Administration, Hangzhou, China).

364 Unieke sporen van 'Frogzilla' bedreigd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De uitgeputte Union Chapel Mine in de Amerikaanse staat Alabama, waar steenkool in dagbouw werd gewonnen, moet worden opgevuld. Dat hebben woordvoerders van de Alabama Surface Mining Commission tenminste opgedragen aan de eigenaar van de mijn. De Commissie beroept zich daarbij op wetgeving van de federale overheid.

Er is echter van wetenschappelijke zijde bezwaar tegen dit besluit aangetekend, omdat daardoor bijzondere sporen verloren zouden gaan voor onderzoek. Het gaat daarbij om de sporen die nog deels onbekende reptielen en amfibieŽn zoín 310 miljoen jaar geleden achterlieten. Bij elkaar gaat het om meer dan 1200 sporen, waarvan er ťťn afkomstig is van een nog niet bekend alligatorachtig schepsel dat inmiddels de koosnaam 'Frogzilla' heeft gekregen.


SPOOR VAN 'FROGZILLA'

Naar de sporen wordt veel onderzoek verricht. De dreigende afdekking van de kolige laag waarin de sporen voorkomen (de gestelde termijn was 30 dagen) heeft ertoe geleid dat tal van paleontologen protest hebben aangetekend tegen wat zij beschouwen als de praktische vernietiging van wat ze 'de belangrijkste verzameling diersporen ter wereld uit het Westfalien' noemen. De onderzoekers stellen dat de vaak zeer goed bewaard gebleven sporen het inzicht kunnen verdiepen in de wijze waarop zij zich voortbewogen.

Referenties:
  • Bourne, C. et al., 2003. Filling of Alabama coal mine endangers key fossil field. USA Today 2003-07-31, p. 6D.

Afbeelding gemaakt door T. Prescott Atkinson en geplaatst met toestemming van Ronald J. Buta
Zie ook Pennsylvanian Footprints in the Black Warrior Basin of Alabama.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl