NGV-Geonieuws 57

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 November 2003, jaargang 5 nr. 22

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 390 Meer inzicht in klimaat tropen tijdens ijstijd
  • 391 Geologische tijdschaal moet grondig opnieuw worden gedateerd
  • 392 Meteoor indirect dodelijk
  • 393 Atmosfeer was CO2-rijk gedurende het ProterozoÔcum
  • 394 Klimaat Zuidpool 2000 jaar voor op dat van Noordpool

    << Vorige uitgave: 56 | Volgende uitgave: 58 >>

390 Meer inzicht in klimaat tropen tijdens ijstijd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Over het klimaat in de tropen gedurende het IJstijdvak is nog veel onduidelijk. Dat komt uiteraard voor een belangrijk deel doordat er - behalve in de hooggebergten - geen sporen zijn overgebleven in de vorm van glaciale afzettingen of glaciale landschapsvormen. De beschikbare andere gegevens (meestal in de vorm van fossielen zoals pollen die inzicht geven in de vegetatie - en daarmee in het klimaat) zijn bovendien vaak weinig consistent. Daarnaast moet worden bedacht dat de tropen een zeer groot gebied omvatten, waarin uiteraard aanzienlijke variaties in het klimaat moeten zijn voorgekomen.


PREPARATIE VAN EEN STUK IJSKERN

Ook waar gegevens uit een betrekkelijk klein gebied beschikbaar zijn, wijzen die vaak op verschillende klimaten, doordat er kennelijk belangrijke lokale factoren een rol hebben gespeeld. Dat geldt bijvoorbeeld voor de hoge Andes, waar zich ook nu nog gletsjers bevinden die als het ware afstammen van grotere vergletsjeringen in de ijstijd. Dat ijs herbergt, net als het ijs op Antarctica en Groenland, een schat aan gegevens. Tot nu toe waren er analyses van twee ijskernen, die beide in de negentiger jaren werden geboord, onderzocht en beschreven. Een van die boringen vond plaats bij HuascarŠn in Peru, de andere - veel zuidelijker - bij Sajama in Bolivia. Helaas leverden deze twee boringen behoorlijk verschillende gegevens op. Een groep Franse, Braziliaanse en Zwitserse onderzoekers heeft nu gegevens gepubliceerd over een derde ijskern, afkomstig van de Nevado Illimani in Bolivia.

De nieuwe boring ligt ongeveer 1000 km ten zuidwesten van de boring bij HuascarŠn en zoín 300 km ten noordoosten van die bij Sajama. Het ligt daarom voor de hand dat de gegevens uit de nieuwe boring meer met die van Samaja dan met die van HuascarŠn overeenstemmen. Het tegendeel blijkt echter waar: de uit deze kern gedestilleerde gegevens komen sterk overeen met die van HuascarŠn. Daaruit moet de - voorlopige - conclusie worden getrokken dat de boring bij Sajama sterk door lokale factoren is beÔnvloed, en dat de twee andere boringen representatiever zijn.

De boring bij de Nevado Illimani, die plaatsvond op 6350 m hoogte, heeft ijskernen opgeleverd die de laatste 18.000 jaar beslaan. Analyse van de zuurstofisotopen in het ijs in combinatie met wisselingen in het gehalte aan stofdeeltjes, geeft aan dat het laatste deel van de laatste ijstijd in de Andes werd gekenmerkt door een bijzonder koud en nat klimaat. Dat veranderde aan het einde van de ijstijd, toen de temperatuur binnen korte tijd met 5-12 EC steeg en het ook droger werd: de neerslag zou met gemiddeld ca. 300 mm per jaar zijn afgenomen tot het huidige niveau van ca. 1500 mm per jaar (nog altijd het dubbele van Nederland).

Referenties:
  • Ramirez, E., Hoffmann, G., Taupin, J.D., Francou, B., Ribstein, P., Caillon, N., Ferron, F.A., Landais, A., Petit, J.R., Pouyaud, B., Schotterer, U., Simoes, J.C. & Stievenard, M., 2003. A new Andean deep ice core from Nevado Illimani (6350 m), Bolivia. Earth and Planetary Science Letters 212, p. 337-350.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door G. Hoffmann, Laboratoire des Sciences du Climat et de líEnvironnement, Gif sur Yvette (Frankrijk).

391 Geologische tijdschaal moet grondig opnieuw worden gedateerd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Dateringen !

Absolute dateringen in de geologie leveren nogal eens problemen op. Dat blijkt alleen uit dit elektronische tijdschrift: Geonieuws. Opmerkzame lezers maken me er soms op attent dat in mijn bijdragen de aangegeven ouderdommen van gesteenten en de bijbehorende chronostratigrafische namen (bijv. Neogeen. Kwartair, Holoceen, Preboreaal) niet altijd consistent zijn: ik zou gesteenten van een bepaalde ouderdom soms net onder, soms net boven een chronostratigrafische grens plaatsen. Dat klopt! Tenzij er zwaarwegende argumenten tegen zijn, neem ik de ouderdommen en chronostratigrafische namen over van de auteur(s) van wie ik een bijdrage behandel. Maar die auteurs kampen met hetzelfde probleem als ik: veel grenzen tussen opeenvolgende chronostratigrafische eenheden kennen uiteenlopende dateringen. Dat leidt uiteraard tot veel verwarring.

Met het oog daarop is onlangs op een bijeenkomst van paleoklimatologen en deskundigen op het gebied van massauitstervingen (twee van de belangrijkste parameters waarop in de geologie grenzen zijn getrokken), in samenspraak met dateringdeskundigen, een plan opgesteld om de datering van alle geologische grenzen (en zo mogelijk ook van andere belangrijke geologische fenomenen) grondig te herzien. Voor dat doel zouden criteria moeten worden opgesteld waaraan te dateren gesteentemonsters moeten voldoen; tevens zouden er criteria moeten worden opgesteld voor de te gebruiken dateringtechnieken en voor de daarbij te gebruiken instrumenten. Op die wijze zouden dan eindelijk reproduceerbare en onderling consistente dateringen worden verkregen.

Een dergelijke aanpak is te meer noodzakelijk omdat veel grenzen in het verleden zijn gedateerd met technieken die destijds onvoldoende 'volwassen' waren. Dat heeft in het afgelopen decennia al herhaalde malen geleid tot aanpassingen van eerdere dateringen, soms met tientallen miljoenen jaren (bijv. de uiterst belangrijke grens tussen Precambrium en Cambrium). Momenteel hangt de keuze van een datering dan ook vaak af van de persoonlijke voorkeur van een onderzoeker, of van voorschriften van de organisatie waar hij werkzaam is. Geen van beide situaties biedt ook maar enige garantie dat voor de meest correcte datering wordt gekozen!

Het nu gedane voorstel betekent niet dat op korte termijn voor eens en altijd duidelijkheid zal zijn geschapen over de ouderdom van geologische grenzen. Er moet namelijk veel werk voor worden verzet, omdat de moderne dateringtechnieken niet alleen zeer geavanceerde (en dus dure) apparatuur vereisen, maar ook veel deskundig handwerk. Er zijn nu nauwelijks of geen instituten die een dergelijk project zou aankunnen. Daarom wordt gedacht aan een internationaal netwerk van laboratoria die het werk moeten gaan uitvoeren; geschat wordt dat daarvoor zeker 15 jaar nodig zal zijn.

Referenties:
  • Clarke, T., 2003. Geologists seek to put an end to blind dates Nature 425, p. 550-551.

392 Meteoor indirect dodelijk
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Hemellichamen die door de aarde ingevangen worden leiden niet altijd tot een massauitsterving: het merendeel van het ingevangen materiaal bestaat uit kleine stofdeeltjes die in de dampkring verbranden, en dan als een kortstondige 'vallende ster' zichtbaar kunnen zijn. Slechts zelden zijn de ingevangen brokstukken zo groot dat een restant de aarde bereikt; dat zijn de meteorieten. Die zijn dan overigens wel eerder (indien het donker was) waarneembaar geweest als - vaak mooie - vallende sterren.

Een meteoriet zou natuurlijk iemand op aarde kunnen treffen en dodelijk verwonden. Voor zover bekend is dat echter nog nooit het geval geweest. Maar nu heeft een 'vallende ster' dan toch een dodelijk slachtoffer geŽist, zij het indirect.


METEOOR

Op 27 september zagen talrijke mensen in het oosten van India - met name in de staat Orissa - omstreeks half zeven in de avond een reusachtige vuurbal in de lucht. Die was zo sterk dat het leek of het gebied in een enorm groenblauw licht werd gezet. Dat duurde een aantal seconden, waarbij een krakerig geluid werd waargenomen met de kracht van donderslagen. Dat vertelden ooggetuigen aan een geoloog (B.K. Mohanty) van de Geologische Dienst van India, die poolshoogte ging nemen. Volgens hem en andere deskundigen wijzen alle verschijnselen op een meteoriet; die hypothese wordt bevestigd door de vondst van twee meteorieten op de plaats waar de vuurbal volgens berekeningen terecht zou moeten zijn gekomen.

Het schouwspel van de vuurbal was zo hevig dat diverse toeschouwers flauwvielen. Een man van 55 jaar, ook overmand door wat hij zag, moest worden meegenomen naar het ziekenhuis. Daar overleed hij twee dagen later. Inwoners van een dorpje in Orissa meldden dat fragmenten van de uiteenvallende meteoriet een huis troffen, waarbij drie van de bewoners gewond werden. De hete brokstukken zouden bovendien brand op het dak hebben veroorzaakt. Deze claim kan echter ook een poging zijn om bestaande schade op de een of andere wijze vergoed te krijgen. Volgens Ralph Harvey, een geoloog van de Case western reserve University in Cleveland, is het echter onwaarschijnlijk dat de op het dak gevallen fragmenten nog heet genoeg waren om een brand te veroorzaken.

Referenties:
  • Anonymus, 2003. Meteor raises a stir in India. In: Holden, C. (ed.): Random samples. Science 302, p. 224.

393 Atmosfeer was CO2-rijk gedurende het ProterozoÔcum
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

In de vroege aardgeschiedenis zijn met zekerheid ijstijden - waarschijnlijk ijstijdvakken - opgetreden. Dat is niet verwonderlijk; veel verwonderlijker is het, althans volgens sommige paleoklimatologen - dat er niet voortdurend een volledig verijsde aardbol was. Die visie is gebaseerd op de theorieŽn van astronomen, die ervan uitgaan dat de zon in het vroege ProterozoÔcum (2900-543 miljoen jaar geleden) en ook daarvoor, in het ArchaeÔcum (dat tot 3,9 miljard jaar teruggaat) veel minder krachtig was dan thans: ongeveer 1,4 miljard jaar geleden zou de aarde slechts 88% van de huidige hoeveelheid zonneenergie hebben ontvangen. Een dergelijk verschil is van enorme betekenis: als er geen andere factoren in het spel zouden zijn geweest, dan zou de aarde geheel bevroren zijn geweest.

Dat zou trouwens ook nu voor het overgrote deel van de aarde gelden: de temperatuur aan het aardoppervlak wordt namelijk slechts voor een minimale fractie bepaald door de warmtestroom vanuit het inwendige der aarde; de zonneinstraling is veel belangrijker. Maar ook de huidige zonneenergie zou niet genoeg zijn om de aarde grotendeels ijsvrij te houden. Als we geen atmosfeer hadden met - behalve stikstof en zuurstof - methaangas, waterdamp en vooral koolzuurgas (CO2) als belangrijke broeikasgassen, dan zou de temperatuur aan het oppervlak van onze planeet nu zoín 33 įC lager zijn dan hij in werkelijkheid is. Broeikasgassen spelen dus een uiterst grote rol bij de ijsbedekking van de aarde. Het ligt dus voor de hand om na te gaan of er in het ProterozoÔcum sprake was van broeikasgassen.

Om de aarde ijsvrij te houden bij de hoeveelheid zonneenergie die de aarde 1,4 miljard jaar geleden ontving, zou het gehalte aan CO2 in de atmosfeer echter aanzienlijk hoger moeten zijn geweest dan nu: berekeningen wijzen erop dat het CO2-gehalte ruwweg duizend keer hoger zou moeten zijn geweest dan het huidige. Dat is niet geheel onmogelijk, maar er bestond tot nu toe geen enkele goede aanwijzing voor. Zoín aanwijzing is er nu wel, dankzij het onderzoek van twee Amerikaanse onderzoekers. Zij isoleerden microfossielen (acritarchen, alle van de soort Dictyospaera delicata) met een relatief dikke organische wand uit 1,4 miljard jaar oude gesteenten in China. Van dit onloochenbaar organische materiaal (via fotosynthese gevormd met behulp van atmosferisch CO2) bepaalden ze de verhouding tussen de twee koolstofisotopen C-12 en C-13 in afzonderlijke acritarchen. Datzelfde deden ze met carbonaten uit dezelfde formatie die moeten zijn gevormd door anorganische processen. Door het verschil in de isotopenverhoudingen tussen deze twee koolstofhoudende processen te bepalen, konden ze (bij benadering) vaststellen hoeveel CO2 er destijds in de atmosfeer moet hebben gezeten. Dat zou 10-200 keer zoveel zijn geweest als nu.

Die bevinding komt goed overeen met schattingen die zijn gedaan (op basis van de kenmerken van fossiele bodems) voor gesteenten van 2750 miljoen jaar: het CO2-gehalte in de atmosfeer zou toen volgens die schattingen het honderdvoudige van het huidige niveau zijn geweest. Waarschijnlijk niet genoeg voor een niet geheel verijsde aarde (sneeuwbal aarde). Daarom lijkt het waarschijnlijk dat ook andere broeikasgassen aanwezig zijn geweest. Daarbij lijkt methaangas het meest voor de hand te liggen, maar dat gas kan na ca. 2,2 miljard jaar geleden niet meer in grote hoeveelheden in de aardatmosfeer zijn voorgekomen, want die ging toen over van een zuurstofarme in een zuurstofrijke atmosfeer; het methaangas zou dan door fotochemische processen snel in hoeveelheid zijn afgenomen.

We weten nu dat het atmosferisch CO2-gehalte in het ProterozoÔcum aanzienlijk hoger moet zijn geweest dan thans. Veel vragen blijven echter nog onbeantwoord. Hopelijk zal de nieuwe techniek het mogelijk maken om nog veel meer analyses van gesteenten van diverse ouderdom en uit uiteenlopende gebieden uit te voeren.

Referenties:
  • Kaufman, A.J. & Xiao, S., 2003. High CO2 levels in the Proterozoic atmosphere estimated from analyses of individual mixrofossils. Nature 425, p. 279-292.
  • Mojzsis, S.J., 2003. Probing early atmospheres. Nature 425, p. 249-251.

394 Klimaat Zuidpool 2000 jaar voor op dat van Noordpool
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De temperatuurfluctuaties tijdens het laatste deel van het Pleistoceen en het Holoceen (en misschien wel van het hele Pleistoceen) liepen niet overal op aarde synchroon. Zo was al enige tijd bekend dat de opwarming na de laatste ijstijd eerder begon op de Zuidpool dan op de Noordpool. Hoeveel tijdverschil daartussen zat, was echter niet geheel duidelijk, en de opvattingen daarover verschilden aanzienlijk. Dat hangt samen met de moeilijkheid om de diverse jaarlaagjes in een ijspakket nauwkeurig te dateren.

Dit probleem lijkt nu opgelost: onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld waarmee het optreden van temperatuurfluctuaties in de opeenvolgende ijslaagjes is vast te stellen. Door dat te doen in ijs van het noordelijk halfrond (gewoonlijk Groenland) en van Antarctica, kunnen zo - net als bij dendrochronologie waarbij de relatieve diktes van boomringen worden vergeleken - correleerbare niveaus va temperatuurfluctuaties in boorkernen worden vastgesteld.

Het principe waarop dit berust, is simpel. In de in het ijs ingesloten gasbelletjes (die in feite lucht op ongeveer het moment van sneeuwafzetting voorstelt) komen argon en stikstof voor. Beide bestaan uit verschillende isotopen. Wanneer de locale temperatuur binnen niet te lange tijd voldoende verandert, dan resulteert de thermische gradiŽnt in het ijs veranderingen in de isotopenverhouding (gedifferentieerde fractionering). In de luchtbelletjes komt ook methaangas voor. Dit gas, dat op wereldwijde schaal goed vermengd - dus overal in gelijke hoeveelheden - in de atmosfeer voorkomt, nam in atmosferische concentratie toe toen de 'wetlands' (drassige gebieden) zich begonnen uit te breiden (en daarbij methaan aan de atmosfeer afstonden) toen op het noordelijk halfrond de temperatuur steeg. Door enerzijds de signalen van argon en stikstof en anderzijds het methaansignaal te analyseren, kan het moment van temperatuurstijging op het zuidelijk halfrond worden vergeleken met dat op het noordelijk halfrond.

De onderzoekers gebruikten hiervoor een boorkern uit het ijs bij Vostok (Antarctica). Deze kern omvatte de laatste 108.000 jaar. Uit de analyse bleek dat de opwarming na de laatste ijstijd op Antarctica 2000 jaar eerder begon dan de vergelijkbare opwarming op het noordelijk halfrond. Waarmee het eigenlijk alleen nog maar moeilijker is geworden om een logische grens tussen Pleistoceen en Holoceen te trekken.

Referenties:
  • Caillon, N., Jouzel, J., Severinghaus, J.P., Chapellaz, J. &


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl