NGV-Geonieuws 54

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Oktober 2003, jaargang 5 nr. 19

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 375 Ruzie over waarschuwingssysteem voor uitbarsting Vesuvius
  • 376 Stalagmiet maakt cycliciteit van klimaatfluctuaties duidelijk
  • 377 Doden in Pompeļ niet alleen door asregen, maar ook door modderstromen
  • 378 Ook massauitsterving in Midden-Devoon mogelijk gevolg van inslag
  • 379 DNA in bodem blijft honderdduizenden jaren herkenbaar

    << Vorige uitgave: 53 | Volgende uitgave: 55 >>

375 Ruzie over waarschuwingssysteem voor uitbarsting Vesuvius
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Natuurrampen komen als regel onverwacht. Met moderne technieken wordt het echter steeds vaker mogelijk om tijdig te waarschuwen. Zo kunnen orkanen in een vroegtijdig stadium via satellieten worden getraceerd, hun waarschijnlijke route en hun snelheid kunnen met modellen redelijk goed worden voorspeld, en bewoners van bedreigde gebieden kunnen dan tijdig worden gealarmeerd en eventueel geėvacueerd. Ook bij dreigende vulkanische uitbarstingen zouden veel mensenlevens kunnen worden gered door tijdige evacuatie, maar een waterdicht systeem om uitbarstingen te voorspellen, bestaat nog niet. Er wordt overigens wel al langdurig aan gewerkt, en dat tekent hoe moeilijk deze materie is.


VESUVIUS

Het is natuurlijk niet verwonderlijk dat er aan onderzoek op dit terrein veel aandacht wordt besteed in een land als Italiė. De Vesuvius heeft al de nodige rampen veroorzaakt, en ligt dicht genoeg bij Napels om ook die stad zwaar te treffen. Dat is niet onmogelijk, want het gaat bij de Vesuvius niet om een langzaam leeglopen van een lavameer of magmahaard, maar om een druk die langzaam maar zeker zover oploopt dat er geen houden meer aan is. Dan volgt een explosieve ontlading, waarbij een oververhitte kolom van vulkanische bommen, as en gassen wel 20 km hoog de atmosfeer in wordt geblazen. Binnen enkele uren daalt een wolk van gassen en stof weer terug, waarbij die wolk van de vulkaanhelling kan afglijden met snelheden tot wel 240 km per uur. Muren van 3 m dik kunnen zo“n wolk niet tegenhouden. Voor de 600.000 mensen die aan de voet van de vulkaan leven, is dat een voortdurende dreiging. Voor mensen die verder weg wonen, bijv. in Napels, is het gevaar anders, maar daarmee nog niet minder: bij de uitbarsting regent het in een groot gebied stenen en as, tot wel 500 kg per vierkante meter. Daartegen is geen dak bestand, en bewoners kunnen dan ook slechts kiezen tussen levend binnenshuis begraven worden, of buiten omkomen door neervallende stenen, een modderstroom of een gloedwolk.

Er bestaat al 158 jaar een 'Vesuvius Observatorium'. Het is het eerste vulkanologische waarnemingsstation op aarde. Van een aanvankelijk lokaal instituut is het in de laatste tijd niet alleen een internationaal onderzoekscentrum geworden, maar ook een soort testgebied op het gebied van maatregelen in verband met vulkanische risico“s voor stedelijk gebied. Technieken en modellen die, vaak in internationaal verband, in dit centrum ontwikkeld werden, worden nu wereldwijd gebruikt. Ook zijn ideeėn ontwikkeld over hoe mensen uit moeten worden geėvacueerd als een nieuwe uitbarsting van de Vesuvius dreigt.

Deze laatste activiteit heeft echter tot aanzienlijke meningsverschillen geleid. Deels omdat het volgens sommige deskundigen onmogelijk is om een uitbarsting van e Vesuvius zo lang vooraf te voorspellen dat tijdige evacuatie van grote aantallen mensen mogelijk is, deels omdat de nadruk op de Vesuvius niet bij iedereen goed valt. Zo vormt de vulkaan Campi Flegrei een grotere bedreiging voor Napels. De spanningen zijn hoog in de loop der tijd steeds hoger opgelopen. Dat leidde al in 1994 tot de instelling van een nationale commissie (van vulkanologen en politici ...). De plannen van de commissie ondervonden ook al stormen van kritiek, en leidden tot het vertrek, in 2001, van de toenmalige directrice van het observatorium, Lucia Civetta. Haar visie, dat het observatorium de Vesuvius inmiddels zo goed begreep dat er – tijdig voor een evacuatie – signalen van een naderende uitbarsting zouden worden herkend, werd haar fataal. Een goed alternatief wordt overigens niet geboden: aan de bevolking wordt vooral voorlichting gegeven. Maar de ruzie duurt voort, en ook een voorgelichte bevolking heeft weinig aan die kennis als er niet tijdig een advies tot evacuatie wordt gegeven bij een op handen zijnde uitbarsting van de Vesuvius, of de Campi Flegrei.

Referenties:
  • Bohannon, J., 2003. Living in the shadow of Vesuvius. Science 299, p. 2020-2022.

Afbeelding uit: http://www.ukdetectornet.co.uk/article.php?article_id=28

376 Stalagmiet maakt cycliciteit van klimaatfluctuaties duidelijk
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Gedurende de laatste ijstijd, het Weichselien, kwamen minstens 24 aanzienlijke en abrupte klimaatfluctuaties voor, die een cycliciteit vertonen van enkele duizenden jaren. Deze plotselinge klimaatfluctuaties, die bekend zijn uit diverse boorkernen (zowel in ijskappen als in diepzeesedimenten), staan bekend als Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen. Hoewel hun voorkomen bijzonder regelmatig is in de boorkernen, is nooit duidelijk geweest of er ook buiten het traject van het laatste deel van het Weichselien werkelijk sprake was van cycliciteit. De reden voor die onduidelijkheid is simpel: voor het grootste deel van het Weichselien zijn geen goede dateringmogelijkheden voor ijs- of diepzeekernen. Absolute datering via C-14 reikt namelijk onvoldoende ver, en het tellen van jaarlaagjes in ijs- of diepzeepakketten is zo onnauwkeurig dat deze methode voor het grootste deel van het Weichselien een zo grote foutenmarge geeft dat weinig van een datering overblijft.

Bij de Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen gaat het om wezenlijke fluctuaties: in diverse gevallen om temperatuurveranderingen van meer dan 10 °C. Daarin komen de gegevens uit

de zogeheten GRIP en GISP boringen in de ijskap op Groenland volledig overeen met die uit boringen in de Middellandse Zee en het noorden van de Atlantische Oceaan. Zulke fluctuaties moeten ook merkbare effecten hebben gehad op het continent. Daarvan is echter weinig bekend, mede omdat vegetatieveranderingen (die via pollenonderzoek kunnen worden gereconstrueerd) tijd vergen en sterk van lokale omstandigheden afhangen.

Franse en Engelse onderzoekers hebben nu echter een duidelijk bewijs gevonden dat de Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen ook op het Europese continent invloed hadden, althans op bijna 200 km landinwaarts van de Atlantische Oceaan. In Zuidwest-Frankrijk onderzochten ze een stalagmiet uit een grot bij Villars. Door de geleidelijke opbouw van zo“n stalagmiet zijn de omstandigheden gedurende de opbouw te volgen. Bovendien bleek de stalagmiet genoeg sporen van uranium te bevatten om een absolute radiometrische datering van de verschillende laagjes te krijgen op basis van de daarin aanwezige verhouding van de isotopen uranium-234 en thorium-230. Hieruit bleek dat de stalagmiet werd opgebouwd tussen 83.000 en 32.000 jaar geleden.

De afzonderlijke laagjes van de stalagmiet leenden zich voor analyse van de verhouding tussen de koolstofisotopen C-12 en C-13, alsook van de verhouding tussen de zuurstofisotopen O-16 en O-18. Op basis van deze twee verhoudingen in de vele opeenvolgende laagjes van de stalagmiet konden de onderzoekers tal van klimatologische ontwikkelingen reconstrueren. Zo konden onder meer de Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen in dit traject worden teruggevonden. Verder geeft de analyse van de verhouding tussen de zuurstofisotopen onder meer aan – door vergelijking met soortgelijke gegevens uit een grot in Israėl – dat het niet gaat om lokale variaties maar om klimaatfluctuaties op wereldschaal. De analyse van de verhouding tussen de koolstofisotopen geeft onder meer aan dat er in West-Europa vele drastische en snelle vegetatieveranderingen zijn opgetreden, wat zonder enige twijfel zijn weerslag heeft gehad op de evolutie van de mens en zijn geografische verspreiding. Een interessante bevinding in dit kader is dat in Zuidwest-Frankrijk een extreem koud klimaat moet hebben geheerst tijdens een relatief lange periode (67.400-61.200 jaar geleden). Wellicht de wetenschappelijk meest belangrijke conclusie van het onderzoek is echter dat de Dansgaard-Oeschger gebeurtenissen ook in het niet meer via C-14 dateerbare traject van het Weichselien (althans tot 83.000 jaar geleden) een cycliciteit vertonen die overeenkomt met die uit het laatste deel van die ijstijd.

Referenties:
  • Genty, D., Blamart, D., Ouahdi, R., Gilmour, M., Baker, A., Jouyel, J. & Van-Exter, S., 2003. Precise dating of Dansgaard-Oeschger climate oscillations in western Europe from stalagmite data. Nature 421, p. 833-837

377 Doden in Pompeļ niet alleen door asregen, maar ook door modderstromen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In het jaar 79 na Christus vond er een catastrofale uitbarsting plaats van de Vesuvius. De Romeinse badplaats Pompeļ werd door een dikke aslaag bedekt en veel mensen kwamen om. Over deze ramp is veel bekend door een verslag van Plinius de Jongere. Het blijkt nu echter dat er meer aan de hand is geweest dan een heftige 'regen' van as.


POMPEĻ

De uitbarsting van de Vesuvius begon op 24 augustus 79 om ongeveer 1 uur 's middags. Met explosief geweld werden fragmenten de lucht in geslingerd, samen met grote hoeveelheden stoom. De stoom was een gevolg van het stijgende, zeer hete magma, dat in contact kwam met grondwater, en mogelijk ook met water dat in de krater een kratermeer vormde. Deze explosie werd direct gevolgd door de uitstoot tot wel 20 km hoog van gassen die uit het magma vrijkwamen. Met deze kolom werden ook veel deeltjes (vulkanische as, met soms grotere fragmenten, de zogeheten vulkanische bommen) de lucht in geblazen. Het gevolg was dat een groot, ovaal gebied hoofdzakelijk ten zuiden van de vulkaan (vanwege de toen heersende wind) met een dik pakket puimsteenachtige as en bommen werd bedekt. Bij Pompeļ was deze laag bijna drie meter dik. Die laag werd in twee dagen tijd - in twee afzonderlijke fasen - gevormd.

Tijdens al deze fasen vond er op tal van plaatsen - en vaak herhaaldelijk - nog een ander proces plaats, en ook Pompeļ werd daardoor getroffen. Het gaat om een soort modderstromen die op de helling van de Vesuvius (en andere glooiende terreinen) konden ontstaan doordat de grote hoeveelheden uitgestoten waterdamp in de hogere luchtlagen afkoelden, en zorgden voor regenval. Daardoor raakte de bodem met verse as op veel plaatsen waterverzadigd, en begon te glijden. Zo ontstonden tal van modderstromen; die waren niet gevaarlijk door een hoge temperatuur (het ging vrijwel alleen om afgekoelde as en regenwater), maar wel doordat ze snel omlaag kwamen en zo’n kracht hadden dat ze bijna alles wat ze tegenkomen verwoestten. Pompeļ werd waarschijnlijk door vier modderstromen getroffen. Ze vormen nu 1-3 m dikke, compacte lagen. Hier staken aan het eind van de uitbarsting alleen nog enkele hoge openbare gebouwen bovenuit.

Alle fasen van de uitbarsting maakten slachtoffers in Pompeļ, waarvan er meer dan duizend zijn gevonden. Van de goed herkenbare lichamen zaten er 394 in de aslaag van 24 augustus en 650 in de as en de modderstromen van 25 augustus. Het betrekkelijk geringe aantal slachtoffers in de eerste aslaag wijst erop dat de meeste inwoners van de stad erin geslaagd moeten zijn tijdig een goed heenkomen te zoeken. De slachtoffers die op 25 augustus vielen, vielen bijna allen ten prooi aan de eerste modderstroom, die kennelijk volstrekt onverwachts kwam. Toch is het enkelen kennelijk gelukt om aan die eerste modderstroom te ontkomen, want enkele slachtoffers zijn niet in de eerste laag van dit type aangetroffen, maar in de volgende, soortgelijke laag. De houding van sommige lichamen wijst er zelfs op dat ze krampachtige pogingen hebben ondernomen om hoofd en borst vrij te houden toen de tweede modderstroom hen overspoelde.

Referenties:
  • Luongo, G., Perrotta, A., Scarpati, C., De Carolis, E., Patricelli, G. & Ciarallo, A., 2003. Impact of the AD 79 explosive eruption on Pompeii, II. Causes of death of the inhabitants inferred by stratigraphic analysis and areal distribution of the human casualties. Journal of Volcanology and Geothermal Research 126, p. 169-200.

N.B.: Een iets andere versie van deze bijdrage werd onder de titel 'Pompeļanen kwamen in 79 om door aslaag en door modderstroom' gepubliceerd in het wetenschapskarn van NRC Handelsblad van 6 september 2003

Afbeelding welwillend ter beschikking gesteld door Claudio Scarpati, Dipartimento di Geofysica e Vulcanologia, Universitą Federico II di Napoli, Napels (Italiė).

378 Ook massauitsterving in Midden-Devoon mogelijk gevolg van inslag
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Omstreeks 380 miljoen jaar geleden (op de grens tussen het Eifelien en het Givetien) stierf zo“n 40% van alle geslachten van in zee levende dieren plotseling uit. Dit staat bekend als de Kacįk/otomari gebeurtenis. De oorzaak hiervan was tot nu toe niet bekend. Er zijn nu echter duidelijke aanwijzingen gevonden voor een inslag ten tijde van deze gebeurtenis. Dat duidt niet per definitie op een oorzakelijk verband. Want van de meer dan honderd gedocumenteerde inslagkraters weten we slechts van één (de Chixculub-krater die op de grens Krijt/Tertiair werd gevormd) dat er met vrijwel 100% zekerheid een oorzakelijk verband bestaat tussen de inslag en een massauitsterving.

Het blijkt echter dat op de grens van Eifelien en Givetien (E/G-grens) tal van verschijnselen optreden die alleen goed verklaard kunnen worden met behulp van een inslag die zulke grote gevolgen had dat het voor de hand ligt dat er ook een grote (negatieve) invloed moet zijn geweest op het toenmalige leven. Dat betreft onder meer het wereldwijd voorkomen van hoge concentraties van kwartskorrels die een grote schok hebben ondergaan, het plotseling optreden van abnormale concentraties van nikkel, chroom, arsenicum en kobalt, en een (relatief) grote verandering (9‰) in de verhouding tussen de koolstofisotopen C-12 en C-13. Bovendien vonden de onderzoekers bij Jebel Mech Irdane (Marokko) op deze grens kleine bolletjes die typerend zijn voor inslagen, doordat ze bestaan uit materiaal dat in de atmosfeer is gecondenseerd uit materiaal van de aardkorst dat bij een grote inslag verdampt (soms in combinatie met materiaal uit de eveneens al dan niet geheel verdampte bolide) en vervolgens in de atmosfeer geleidelijk afkoelt.

Deze microbolletjes, die in grootte variėren van 10-150 micron (0,01-0,15 mm) en die dezelfde karakteristieken vertonen als soortgelijke bolletjes die op de K/T-grens voorkomen, zijn afwezig onder de grens en zijn op 5 m boven de grens ook niet meer aanwezig. De bolletjes zijn verweerd en vertonen veelal de hierboven genoemde hoge metaalconcentraties die kenmerkend is voor inslagen.

De plotselinge verandering in de verhouding tussen de koolstofisotopen in de onderzochte sectie in Marokko wijst op zeer plotseling dramatisch veranderde omstandigheden. Deze verandering in de koolstofisotopenverhouding blijkt op de E/G-grens ook op te treden in Australiė, wat op een wereldwijd effect wijst. De oorzaak van deze plotselinge wereldwijde verandering staat (nog?) niet vast. Maar de onderzoekers denken aan een combinatie van factoren zoals een ineenstorting van het mariene ecosysteem (waardoor de C-13 concentratie daalt) en het vrijkomen en dissociėren van gashydraten (waardoor de C-12 concentratie stijgt).

Referenties:
  • Ellwood, B.B., Benoist, S.L., El Hassani, A., Wheeler, Chr. & Crick, R.E., 2003. Impact ejecta layer from the Mid-Devonian: possible connection to global mass extinctions. Science 300, p. 1734-1737.

379 DNA in bodem blijft honderdduizenden jaren herkenbaar
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 !


DNA MODEL DUBBELE HELIX

De nauwkeurige reconstructie van ecosystemen in op zijn minst de laatste paar honderdduizend jaar lijkt een stuk dichterbij te komen. Tot nu moesten uit boorkernen fossielen (veelal pollen, maar ook miniscule fragmenten van dieren zoals muizentandjes) worden verzameld. Met moderne hulpmiddelen blijkt het echter ook mogelijk om DNA uit de afzettingen te isoleren. Door dat DNA te vergelijken met het DNA van soorten die op een 'normale' wijze zijn gefossiliseerd (waar dan ook ter wereld) en gedetermineerd, kan worden vastgesteld welke soorten op de onderzoekslocatie hebben geleefd. Omdat slechts een klein deel van alle organismen geheel of gedeeltelijk fossiliseert, kan soortbepaling op basis van DNA veel aanvullende informatie bieden over het vroegere milieu. Al eerder is voor dit doel DNA gebruikt, maar dat gebeurde dan steeds met DNA dat afkomstig was uit verder niet determineerbare restanten (bijv. weefsels) van organismen. Nieuw is dat nu zelfs dergelijke restanten niet meer nodig zijn.

Een internationaal team van onderzoekers heeft dit aangetoond door DNA-analyses toe te passen op sedimenten (in Siberiė) waarin het organische materiaal vanwege permafrost goed geconserveerd is gebleven, maar ook op sedimenten uit een gematigd klimaat (een grot in Nieuw-Zeeland).

De vijf boorkernen uit de permafrost in Siberiė omvatten sedimenten van 400.000 tot 10.000 jaar oud. Uit deze kernen werd DNA geļsoleerd dat kon worden toegeschreven aan 19 taxa van planten, alsmede aan enkele grote zoogdieren, waaronder de mammoet, de bizon en het paard. De analyses wijzen op een aantal dramatische veranderingen in de diversiteit en de samenstelling van de flora en fauna. De grotsedimenten uit Nieuw-Zeeland leverden DNA op dat kan worden toegeschreven aan 2 soorten moa“s en aan 29 taxa van planten die karakteristiek waren voor het milieu in de tijd dat Nieuw-Zeeland nog niet door de mens was gekoloniseerd.

Hoe belangrijk deze nieuwe vorm van werken is, blijkt alleen al uit de zes permafrostmonsters van het eind van het Weichselien. Het desbetreffende gebied (Beringia) werd tot nu toe op basis van pollenonderzoek veelal verondersteld om gedurende het zogeheten Last Glacial Maxium (22.000-16.000 jaar geleden) een nauwelijks begroeide poolwoestijn te zijn geweest, zeker zonder gevarieerde megafauna. Nu blijkt het gebied toen een door kruidachtige planten gedomineerd redelijk begroeide streek te zijn geweest met bisons, paarden, muskusossen en mammoeten. Verrassend is ook de bevinding dat ter plaatse de verhouding tussen grassen en struikachtige gewassen gedurende het Pleistoceen steeds verder afnam, welke ontwikkeling zich in het Holoceen versneld voortzette.

De onderzoekers stellen dan ook dat het zinvol is om na te gaan of routinematig onderzoek naar DNA van planten en vertebraten ook in andere typen sedimenten mogelijk is; én of het mogelijk is om daarmee stratigrafische correlaties te maken. Dat zou volgens hen belangrijke consequenties kunnen hebben voor ons inzicht in paleoecologische, archeologische en paleontologische ontwikkelingen.

Referenties:
  • Willerslev, E., Hansen, A.J., Binladen, J., Brand, T.B., Gilbert, M.Th.P., Shapiro, B., Bunce, M., Wiuf, C., Gilichinsky, D.A. & Cooper, A., 2003. Diverse plant and animal genetic records from Holocene and Pleistocene sediments. Science 300, p. 791-795.

Afbeelding uit: http://www.mediaspin.com/anim.html


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl