NGV-Geonieuws 7

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Maart 2000, jaargang 2 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 !
  • 78 Temperatuur van de aardkern berekend
  • 79 Lang gezochte primitieve vertebraten gevonden
  • 80 Nieuwe hoogleraar hydrologie aan Vrije Universiteit
  • 81 Moment van uitsterven Neanderthalers in Europa herzien
  • 82 Skelet van jonge Tyrannosaurus gevonden
  • 83 Beweging van magma binnenin aarde in kaart gebracht
  • 84 Een reusachtige vulkaan in de Tyrrheense Zee
  • 85 Sneeuwduinen op Antarctica lijken 'vastgevroren'
  • 86 Houten equivalent van 'Stonehenge' meer dan 4000 jaar oud
  • 87 Verschuivende aardschol blokkeerde opening tussen Noord- en Zuid-Amerika
  • 88 CD-ROM van geologische monumenten in Zuid-Limburg
  • 89 Afstand tussen maan en aarde neemt grillig toe, blijkt uit getijdenafzettingen
  • 90 Landijs op Antarctica smelt en groeit weer aan boven Lake Vostok

    << Vorige uitgave: 6 | Volgende uitgave: 8 >>

78 Temperatuur van de aardkern berekend
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geofysica ! Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !

De aardkern begint op zo’n grote diepte (2900 km) dat we er geen directe waarnemingen aan kunnen doen. Op basis van seismische gegevens, verkregen bij zeer zware aardbevingen, weten we dat er een vloeibare buitenkern moet zijn van zo’n 2000 km dik met daaronder een binnenkern die uit vaste stof moet bestaan. De eigenschappen van de aardkern zijn, hoe vreemd dat ook moge lijken, van groot belang voor het leven op aarde. Zo werkt de vloeibare buitenkern als een dynamo, die het aardmagnetisch veld opwekt waardoor we in hoge mate beschermd worden tegen de zonnewind. En zo staat de buitenkern ook voldoende warmte af aan de aardmantel om daarin convectiestromen op te wekken, waardoor de continentverschuiving plaatsvindt en waardoor dus de plaats waar we wonen ten opzichte van de polen wordt bepaald.

Voor een goed begrip van de factoren die een rol spelen bij de invloed die de aardkern op ons heeft, is het daarom van belang om bijv. het temperatuurverschil met de aardmantel te weten. De temperatuur van de aardkern is echter op geen enkele manier direct te meten.




Drie Engelse onderzoekers hebben nu echter een soort thermometer ontwikkeld waarmee dat wel mogelijk is. Ze hebben daartoe gebruik gemaakt van nieuwe rekenkundige ontwikkelingen op het gebied van de fysica. De door hen ontwikkelde, innovatieve techniek is bijzonder krachtig, en lijkt daarom ook toepasbaar voor geheel andere problemen dan de temperatuurbepaling die ze nu hebben uitgevoerd.

Uit tal van experimentele, fysische, petrologische en geochemische onderzoeken was al geruime tijd bekend dat de temperatuur in het onderste deel van de aardmantel zo’n 2500-3000 K moet bedragen. De grens tussen de (vaste) uit silicaten opgebouwde aardmantel en de (vloeibare) uit ijzer of ijzerhoudende aardkern keent gaat gepaard met een sprong in de dichtheid die ongeveer tweemaal zo groot is als die tussen de atmosfeer en de aardkorst. Verder is het aannemelijk dat de temperatuur op de grens tussen de vaste binnenkern en de vloeibare buitenkern overeenkomt met het smeltpunt (bij de daar heersende druk) van het kernmateriaal. Dat smeltpunt wordt mede bepaald door de 'onzuiverheden' in de kern (die, naar men op goede gronden aanneemt, voor zo’n 10% bestaat uit elementen die lichter zijn dan ijzer), waardoor het smeltpunt wordt verlaagd; daar staat tegenover dat enige zuurstof in de kern voor een smeltpuntverhoging kan zorgen.

Uitgaande van deze premissen hebben de onderzoekers een berekeningsmethode toegepast gebaseerd op moleculaire dynamica, in combinatie met een nieuw schema voor thermodynamische integratie. Daarmee berekenden ze de vrije energie van het vaste en vloeibare ijzer als functie van temperatuur en druk. Met hun berekening vinden ze een temperatuur voor het grensvlak tussen binnen- en buitenkern van 6670 ± 600 K. De door hen gevonden waarde komt goed overeen met eerder uitgevoerde experimenten, waarbij men er echter niet zeker van was dat die representatieve omstandigheden voorstelden.

Referenties:
  • Alfè, D., Gillan, M.J. & Price, G.D., 1999. The melting curve of iron at the pressures of the Earth’s core from ab initio calculations. Nature 401, p. 462-464.
  • Bukowinski, M.S.T., 1999. Taking the core temperature. Nature 401, p. 432-433.

79 Lang gezochte primitieve vertebraten gevonden
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 !

Op basis van allerlei evolutionaire overwegingen werd allang aangenomen dat de vertebraten ongeveer gelijk moesten zijn ontstaan met de vele andere groepen die plotseling, ongeveer 550 miljoen jaar geleden, bij een ware 'explosie' van leven opdoken. Die zogeheten Cambrische explosie omvatte tot nu toe echter slechts ongewervelde diergroepen. Er is lang gezocht naar vertebraten van omstreeks die tijd, maar alle speurwerk leek vergeefs. In China zijn nu echter fossiele vissen gevonden van meer dan 500 miljoen jaar oud. Deze vissen zijn veruit de oudst bekende gewervelde dieren tot nu toe (de oudste 'zekere' vertebraten dateerden tot nu toe van 430 miljoen jaar geleden; verder waren enkele vondsten van ouderdommen tot 480 miljoen jaar, maar die vertoonden slechts - vaak onduidelijke - kenmerken die met vertebraten in verband zouden kunnen worden gebracht). Over de aard van de nieuwe vondst (2 exemplaren), aangetroffen in een formatie die al langer bekend staat om zijn fraaie fossielen, bestaat weinig twijfel.

De vindplaats, bij Tsjeng-jiang, is vooral beroemd vanwege de vele fossielen waarvan ook de weke delen zijn gefossiliseerd. Er is slechts een andere formatie op aarde (de Burgess shales) waarin vergelijkbare fossielen frequent worden aangetroffen. De fossilisatie van weke delen speelt bij de herkenning van de twee gevonden exemplaren een belangrijke rol bij hun determinatie als vertebraten. Die fossilisatie was uitzonderlijk: organen die herkend konden worden betreffen zigzag verlopende spierstelsels, een relatief complexe en waarschijnlijk uit kraakbeen bestaande schedel, kieuwbogen, het hart, en ondersteuningen van de vinnen. De fossielen zijn enkele centimeters groot en lijken in veel opzichten op de larven van recente lampreien; dit zijn vissen zonder kaken, geen tanden en geen 'beenderstelsel'. Het gaat dus om primitieve vormen, waarvan de toerekening aan de vertebraten alleen kon worden gedaan op basis van de weke delen die waren gefossiliseerd.

De Chinese onderzoekers hebben op basis van de kenmerken uitgezocht waar de twee vissen in de evolutionaire ontwikkeling moeten worden geplaatst. Het gaat om twee verschillende soorten, waarvan er een dichter bij de recente lampreien lijkt te staan dan bij enige andere groep van vertebraten, terwijl de ander juist meer overeenkomst vertoont met alle andere bekende vertebraten behalve een bepaalde primitieve groep. Deze discrepantie verklaren de onderzoekers mede door gebrek aan kennis van oude fossiele vertebraten, omdat daarvan te weinig zachte weefsels zijn gefossiliseerd.

Hun uiteindelijke conclusie is dat de twee gevonden soorten al een afsplitsing zijn van de vertebraten (die dus nog eerder moeten zijn ontstaan) en dat ze inmiddels uitgestorven evolutionaire lijnen vertegenwoordigen. Het zijn dus geen voorouders van de recente vissen.

Referenties:
  • Janvier, Ph., 1999. Catching the first fish. Nature 402, p. 21-22.
  • Shu, D-G., Luo, H-L., Conway Morris, S., Zhang, X-L., Hu, S-X, Chen, L., Han, J., Zhu, M. & Chen, L-Z., 1999. Lower Cambrian vertebrates from south China. Nature 402, p. 42-46.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Twee primitieve vertebraten in China gevonden' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (13 november 1999).

80 Nieuwe hoogleraar hydrologie aan Vrije Universiteit
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Met ingang van 1 januari 2000 is Dr. Michael J. Hall (1941) benoemd tot bijzonder hoogleraar aan de Faculteit der Aardwetenschappen van de Vrije Universiteit te Amsterdam. Zijn leeropdracht is hydrologie. Prof. Hall was in Nederland reeds hoogleraar Hydrologie sinds 1992, toen hij als zodanig werd benoemd aan het International Institute for Infrastructural and Environmental Engineering van de TU Delft. Hij blijft aan de TU Delft verbonden, en bekleedt daar momenteel de functie van vice-rector. Voordat hij bij de TU Delft werkzaam was, was hij reeds hoogleraar aan de Middlesex Polytechnic. Een andere functies die hij in de universitaire wereld heeft bekleed, is die als docent Civil Engineering aan het Imperial College te Londen. Hij promoveerde daar in 1967 op het gebied van de Civiele Techniek.

Buiten de academische wereld is Hall hoofd geweest van de hydrologische afdeling van het Britse ingenieursadviesbureau Sir William Halcrow & Partners. Hij was bij dat gerenommeerde bureau onder meer verantwoordelijk voor nationale en internationale projecten op het gebied van hydrologie, klimatologie en hydrogeologie.

Zijn huidige onderzoek omvat twee hoofdrichtingen. Het eerste is hydrologische modellering; het tweede is waterbeheer, met nadruk op de hydrologische effecten die verandering in landgebruik kunnen hebben.

Referenties:
  • Persbericht Vrije Universiteit Amsterdam (pb 00.05/bv) d.d. 26-01-2000.

81 Moment van uitsterven Neanderthalers in Europa herzien
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie !

Naar de overtuiging van veel paleo-anthropologen leefden de laatste Neanderthalers in Europa omstreeks 30.000 jaar geleden in Spanje. Die zienswijze moet nu echter worden herzien, want ze blijken enkele duizenden jaren langer te hebben geleefd. En de mogelijk laatste vertegenwoordigers van deze menselijke variëteit (Homo sapiens neanderthalensis) leefden niet in Spanje, maar in centraal Europa.

Er zijn inmiddels veel plaatsen ontdekt met resten van de Neanderthalers. Hun verspreiding en hun geleidelijk verdwijnen kunnen daardoor, mede dankzij absolute ouderdomsbepalingen met behulp van koolstof-14, goed in kaart worden gebracht. Het beeld dat uit die 'kartering' tot nu toe bestond, was betrekkelijk duidelijk, en tegelijk overtuigend vanwege de logica: toen de moderne mens (Homo sapiens sapiens) zich langzaamaan vanuit Afrika en het Midden-Oosten over Europa verspreidde, werden de Neanderthalers steeds verder teruggedrongen naar de buitengewesten; Spanje leek hun laatste basis.

In de zeventiger en tachtiger jaren zijn in Kroatië echter twee grotten ontdekt met tal van resten van Neanderthalers, onder meer schedelfragmenten. Die zijn pas onlangs gedateerd, met als verrassende uitkomst dat de Neanderthalers daar zeker tot 28.000 jaar geleden moeten hebben geleefd, dus zeker tot 2000 jaar nadat ze uitgestorven waren geacht. Dit 'uitstel van executie' betekent ook dat de Neanderthalers langer dan eerder aangenomen gelijktijdig met de moderne mens hebben geleefd. Volgens de betrokken onderzoekers, Smith en Trinkhuis van de Washington University in St. Louis, betekent dit dat er een veel grotere kans is dan gedacht dat de beide variëteiten van de mens zich ook hebben gemengd. Dit is in de paleoanthropologie altijd een zeer omstreden onderwerp geweest. De archeoloog Strauss (University of New Mexico in Albuquerque) meent nu dat het niet alleen mogelijk is dat beide groepen zich genetisch hebben gemengd, maar dat er gedurende lange tijd zelfs een zeer geschakeerd patroon van culturele interactie moet hebben bestaan. Een dergelijk complex patroon, waarbij beide groepen in een min of meer geregeld contact met elkaar stonden, zou ook inhouden dat de nu algemeen aangehangen visie over het uitsterven van de Neanderthalers moet worden herzien; ze zouden dan immers niet meer door de binnentrekkende moderne mens met alle mogelijke middelen vanuit de best leefbare gebieden zijn verdreven naar minder aantrekkelijke oorden.

Deze nieuwe opvattingen worden overigens nog niet algemeen geaccepteerd op grond van de nieuwe dateringen. Zo houdt Tattersal (American Museum of Natural History in New York) vast aan de oude inzichten, waarbij hij alleen denkt aan een verschuiving in de tijd van het veronderstelde moment waarop de Neanderthalers zijn uitgestorven.

Referenties:
  • Holden, C., 1999. Modern humans had Neandertal neighbors. Science 286, p. 1079
  • Smith, F.H., Trinkaus, E., Pettitt, P.B., Karavanic, I., Paunovic, M., 1999. Direct radiocarbon dates for Vindija G1 and Velika Peƒina Late Pleistocene hominid remains. Proceedings of the National Academy of Sciences 96, p. 12281-12286.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Neanderthalers overleefden lang in Centraal Europa' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (27 november 1999).

82 Skelet van jonge Tyrannosaurus gevonden
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 !

Even ten noorden van het plaatsje Belle Fourche, in de Amerikaanse staat Zuid-Dakota, hebben wetenschappers een bijna volledig bewaard skelet ontdekt van het jong van een Tyrannosaurus rex. Het gewicht van het gevonden exemplaar bedroeg met zijn. Ca. 550 kg ongeveer een kwart van dat van een volwassen mannelijk exemplaar. Van het uiteinde van zijn bek tot het puntje van zijn staart was het ongeveer 7 m lang. Het exemplaar moet omstreeks 66 miljoen jaar geleden (kortstondig) hebben geleefd.

Van de botten is zo’n 90% teruggevonden. Deze restanten zijn inmiddels overgebracht naar een laboratorium in Texas, waar ze groot opzien bij de wetenschappers hebben gebaard. Volgens de paleontoloog Robert Bakker hebben de botten hem zo opgewonden dat hij nauwelijks aandacht voor andere zaken meer kon opbrengen.

Een van de nog vele bestaande onduidelijkheden ten aanzien van dinosauriërs die de onderzoekers aan de hand van dit skelet hopen op te lossen, is hoe de groei van deze dieren verliep. Het is in dit verband interessant dat van dit kennelijk nog zeer jonge exemplaar de kaken (als enige beenderen) al volgroeid lijken te zijn. Dat zou er volgens Bakker op kunnen wijzen dat ook de jongen hetzelfde voedsel aten als de volwassen dieren. Dat zou dan weer een aanwijzing kunnen zijn dat de jongen mee op jacht gingen, en in de prooi van hun ouders (of de groep?) deelden. In dat geval zou het voor de ouders ook niet nodig zijn geweest om speciaal voedsel voor de jongen te vergaren.

Zoals de volgroeide kaken tot dergelijke hypotheses leiden, hoopt men ook aan de hand van specifieke andere kenmerken (waarover men nu overigens nog geen enkel idee heeft) een beter inzicht te kunnen krijgen in de leefwijze van deze dieren.

Referenties:
  • Anoniem, 1999. Skelett von jungem Tyrannosaurus entdeckt. G.-O-Wissen Online / rp-online.

83 Beweging van magma binnenin aarde in kaart gebracht
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geofysica ! Klik hier voor alle artikelen over het Inwendige van de Aarde !

Nederlandse onderzoekers leveren een belangrijke bijdrage aan ons inzicht over de massabewegingen die in het binnenste der aarde plaatsvinden. Delen van de aardkorst worden, waar twee schollen op elkaar botsen, naar onderen weggedrukt, wat inhoudt dat er ook weer materiaal omhoog moet komen. Dat geldt niet alleen voor de directe omgeving van het aardoppervlak (waar vulkanisme voorkomt), maar ook voor veel diepere delen.

Twee artikelen geven hiervan een beeld. In beide gevallen gaat het om zogeheten tomografisch onderzoek; dit type onderzoek, dat voor de medische wetenschap werd ontwikkeld, maakt het mogelijk om 'binnenin' een vast lichaam te kijken door als het ware de meetapparatuur steeds op een ander dun 'schijfje' scherp te stellen (net zoals bij foto’s door de keuze van het diafragma de beelden van dichtbij of verderweg kunnen worden scherpgesteld). Door vervolgens de geanalyseerde plakjes weer 'aan elkaar vast te plakken' ontstaat een 3-D beeld.

Bij het nu gepubliceerde onderzoek naar het binnenste der aarde is seismische tomografie toegepast. Daarmee kunnen verschillen in de voortplantingssnelheid van schokgolven worden vastgesteld. Nabij het aardoppervlak worden dergelijke technieken gebruikt om de structuur in de ondergrond te bepalen aan de hand van dichtheidsverschillen die lagen van uiteenlopende samenstelling vertonen. In de aardmantel en aardkern is het gesteente veel homogener van samenstelling. Geringe dichtheidsfluctuaties - en daarmee dus verschillen in loopsnelheid van de schokgolven - berusten er vooral op temperatuurverschillen. En die hangen weer samen met plaatselijke opwellingen van heter materiaal van grotere diepte.

Jeroen Ritsema, Hendrik Jan van Heijst (Pasadena) vonden, samen met collega John Woodhouse (Oxford), dat een lage-snelheidsanomalie zich vanaf de grens tussen aardkern en aardmantel onder het zuidoostelijke deel van de Atlantische Oceaan schuin omhoog doorloopt tot in de buitenmantel onder oostelijk Afrika; ze vonden ook een lage-snelheisanomalie in de buitenmantel onder IJsland. Saskia Goes, Wim Spakman en Harmen Bijwaard (Utrecht) vonden een lage-snelheidsstructuur op een diepte van 600-2000 km onder centraal Europa. Het aardige van beide onderzoeken is dat ze tot vergelijkbare conclusies komen met betrekking tot de relatie tussen magmapluimen (zones van zo’n 100-150 km doorsnede in de ondergrond waar materiaal opstijgt dat ca. 200-300 °C heter is dan zijn omgeving), vulkanisme en grote breukpatronen. De ploeg van Ritsema meent zelfs dat de grenzen tussen de grote lithosfeerschollen (die door onderlinge beweging leiden tot continentverschuiving) mede kunnen zijn bepaald door de magmapluimen dia vanaf de grens tussen aardkern en aardmantel opstijgen. De door hen onderzochte anomalie kan bijv. goed het uiteendrijven van West- en Oost-Afrika verklaren, en daarmee de grote Oost-Afrikaanse slenk. De ploeg van Saskia Goes kan zo in Europa grote breuksystemen verklaren, waaronder de Rijndalslenk die zich onder Nederland voortzet via de Peel, en die ook verantwoordelijk is voor de aardbeving bij Roermond.

De onderzoekers gaan niet in op de vraag waarom magmapluimen juist op bepaalde plaatsen bestaan. Twee Franse onderzoeksters geven in een ander artikel aan dat die locaties mogelijk veroorzaakt worden door getijdenbewegingen in de vloeibare buitenkern. Die getijdenbewegingen zouden, net als die van de zee, worden veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de maan (en in mindere mate de zon).




 

Referenties:
  • Goes, S., Spakman, W. & Bijwaard, H., 1999. A lower mantle source for central European volcanism. Science 286, p. 1928-1931.
  • Ritter, J.R.R., 1999. Rising through Earth’s mantle. Science 286, p. 1865-1866.
  • Ritsema, J., Heijst, H.J. van & Woodhouse, J.H., 1999. Complex shear wave veolcity structure imaged beneath Africa and Iceland. Science 286, p. 1925-1928.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Tomografie ontrafelt magmabeweging in binnenste aarde' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (4 december 1999).

84 Een reusachtige vulkaan in de Tyrrheense Zee
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In de Tyrrheense Zee, ongeveer halverwege Napels en Sicilië, hebben Italiaanse onderzoekers een reusachtige onderzeese vulkaan ontdekt, die ze 'Il Marsili' hebben genoemd. De vulkaan is aan de basis ongeveer 65 km lang en 40 km breed. Dat betekent dat het gaat om de grootste vulkaan van Europa. De vulkaan bereikt een hoogte van omstreeks 3 km, maar omdat de Middellandse Zee ter plaatse zeer diep is, blijft zijn top nog altijd zo’n 500 m verwijderd van het zeeoppervlak.

De vulkaan blijkt actief, zij het in min of meer sluimerende toestand. Een grote uitbarsting is echter niet uitgesloten. Toch maken de deskundigen zich daar geen al te grote zorgen over, want de directe gevolgen zullen waarschijnlijk gering zijn. Wel grote zorgen maken ze zich over een ander verschijnsel, dat ze hebben ontdekt op de rand van de vulkaan; ze hebben daar namelijk enorme hoeveelheden materiaal gelokaliseerd die - vermoedelijk al lang geleden - van de hoofdkrater zijn losgeslagen en die zich als grote massa’s langs de vulkaanhelling hebben bewogen. Dat is waarschijnlijk gebeurd toen, bij een eruptie, de krater gedeeltelijk in elkaar stortte, zoals dat ook bij een caldeira gebeurt. Wanneer dat verschijnsel zich zou herhalen, dan zal er niet alleen een aardbeving van aanzienlijke kracht kunnen optreden, maar ook zal die 'zeebeving' een enorme vloedgolf (tsoenami) kunnen veroorzaken. Voor de nabije toeristische kusten (onder meer op de Lipariden en Sicilië, alsook bij Amalfi) zou dat een catastrofe betekenen.

De gevolgen zouden namelijk zeer goed vergelijkbaar kunnen zijn met die van de tsoenami’s die regelmatig de kusten rondom de Indische Oceaan treffen. De grootste tsoenami’s daar veroorzaken met hun tot 30 m hoge golven tot ver landinwaarts zeer grote aantallen slachtoffers en enorme economische schade. In het verleden zijn daarbij enkele malen tienduizenden doden gevallen.

Volgens de leider van de onderzoeksgroep, Marani, vormt de Tyrrheense Zee het jongste bekken binnen de Middellandse Zee en heeft het gebied dan ook nog geen geologische stabiliteit bereikt. Die opvatting wordt trouwens onderschreven door Il Marsili zelf, die zijn enorme omvang waarschijnlijk heeft opgebouwd binnen de afgelopen 2000 jaar.

Referenties:
  • Anoniem. Riesen-Vulkan im Mittelmeer entdeckt - Experten fürchten schweres Erdbeben. G.O-Wissen Online / NRZ/dpa.

85 Sneeuwduinen op Antarctica lijken 'vastgevroren'
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Zijn de gigantische sneeuwduinen op Antarctica wellicht niet het gevolg van de accumulatie van stuifsneeuw onder invloed van de wind? Dat zou hun verklaring alleen maar bemoeilijken. Toch is er kennelijk iets vreemds met deze duinen aan de hand. Dat betreft niet alleen hun merkwaardige afmetingen: ze kunnen tot honderd kilometer lang worden, terwijl ze toch maar enkele meters hoog zijn. Ze liggen vaak evenwijdig aan elkaar gerangschikt op een onderlinge afstand van 1-2 km en kunnen zo duinenvelden vormen van vele duizenden vierkante kilometers.

Deze duinen, die bij hun 'ontdekking' op satellietfoto’s in 1997 al veel opzien baarden omdat ze door onderzoekers ter plaatse nooit als zodanig waren herkend, zijn goed te zien op dergelijke foto’s. Satellietfoto’s zijn zeer geschikt om veranderingen van grote natuurlijke objecten - zoals deze megaduinen - te onderzoeken. Het was dan ook een buitenkansje toen, dankzij het einde van de koude oorlog, oude satellietopnamen ter beschikking kwamen. Die zijn bekeken door twee Amerikaanse onderzoekers, die tot een merkwaardige conclusie kwamen. Ze deden daarvan verslag op een bijeenkomst van de American Geophysical Union, die medio december in San Francisco plaatsvond. Mark Fahnestock (van de Universiteit van Maryland) en Ted Scambos (van de Universiteit van Colorado) hadden oude opnamen van spionagesatellieten uit de zestiger jaren vergeleken met recente satellietopnamen van de US National Oceanic and Atmospheric Administration en waren daarbij tot de conclusie gekomen dat de sneeuwduinen nog exact dezelfde positie innemen als in 1963.

Dat is merkwaardig, want deze lange sneeuwduinen doen - behalve wat betreft hun relatief geringe hoogte - sterk denken aan de ook soms honderden kilometers lange lengteduinen in zandwoestijnen. Daar wordt het zand door de wind tot vergelijkbare ruggen getransformeerd, maar die duinen veranderen, zij het langzaam, voortdurend van positie. Dat lijkt met de sneeuwduinen op Antarctica dus niet het geval: ze lijken vastgevroren. Dit betekent dat ze een andere ontstaanswijze moeten hebben dan woestijnduinen; de wind op Antarctica is namelijk sterk en waait vrijwel constant, en als de sneeuwduinen zich onder invloed van die wind zouden vormen, dan zouden ze zich ook bij voortgaande wind langzaam moeten verplaatsen.

Over de processen die wel verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor de genese van deze duinen, lieten de onderzoekers zich niet uit. Daarvoor moeten de sneeuwduinen eerst zelf nauwkeurig worden onderzocht. Het ligt voor de hand dat ze niet uit losse stuifsneeuw bestaan, maar dat ze uit sneeuw in enigerlei vorm bestaan, kan moeilijk worden betwijfeld. Het is niet onmogelijk dat de duinen stammen uit een periode van veel zwaardere sneeuwval dan nu, waarbij de wind de gelegenheid kreeg om duinen te vormen. Toen de sneeuwval en de wind daarna mogelijkerwijze afnamen, kreeg het sneeuwoppervlak de gelegenheid om te bevriezen, waardoor de duinen als het ware voorgoed fossiliseerden. Waarom zich, over het oude oppervlak, geen nieuwe sneeuwduinen kunnen afzetten, verklaart een dergelijke hypothese echter niet.

Referenties:
  • Tomlin, S., 1999. Vast snow dunes frozen in time. Nature 402, p. 860.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Sneeuwduinen op de zuidpool blijken onbeweeglijk te zijn' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (8 januari 2000).

86 Houten equivalent van 'Stonehenge' meer dan 4000 jaar oud
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie !

Voor de kust van Holme-next-the-Sea, in Norfolk (Groot-Brittannië), werd in 1998 een vrijwel cirkelvormige constructie ontdekt bestaande uit 55 eikenstammen die rondom een nog grotere, op z’n kop gezette, eikenstam waren opgesteld. De merkwaardige constructie deed direct denken aan een andere cirkelvormige constructie, namelijk die van Stonehenge. Vandaar dat de nieuw ontdekte constructie, waarvan het prehistorische karakter al spoedig werd vastgesteld, inmiddels meer bekend is geworden onder de naam 'Seahenge'.

Seahenge staat bloot aan getijdenwerking, en daarmee aan erosie, verrotting en andere destructieve krachten. Archeologen hebben daarom vanaf het begin aangedrongen op voortvarendheid bij het onderzoek. Tot dat onderzoek behoorde uiteraard een datering. Die is nu uitgevoerd, op basis van dendrochronologie (het inpassen van de jaarringen in een eerder vastgesteld patroon). Daartoe werden zes monsters genomen uit de stammen in de cirkel, alsook zes monsters uit de centrale stam, waarvan het begin van het wortelstelsel een soort tafel vormt. De op deze basis verkregen datering, die in principe de grootst denkbare nauwkeurigheid in datering oplevert, werd gecontroleerd met zes radiometrische ouderdomsbepalingen (op basis van het gehalte aan koolstof-14) van materiaal dat werd verwijderd uit de centrale stam, steeds 20 jaarringen uit elkaar.

Uit de dendrochronologische datering kwam een beeld van in totaal 168 opeenvolgende jaren waarbinnen zowel de centrale als de omringende bomen gegroeid waren. Vergelijking met referentiemateriaal gaf aan dat het laatste groeijaar 2050 v.Chr. moet zijn geweest. Dit betekent dus een ouderdom van iets meer dan 4000 jaar voor Seahenge. De zeer precieze radiometrische ouderdomsbepalingen gaven eveneens een laatste groeijaar aan van 2050 v.Chr., maar statistisch is die waarde niet significant; dat dat jaar lag tussen 2019 en 2454 v.Chr. is wel significant. De overeenstemming met de dendrochronologische datering maakt echter 2050 als juiste datering zeer waarschijnlijk.

De toegepaste technieken laten zelfs nog meer detailinterpretatie mogelijk. Zo zou de centrale stam volgens de onderzoekers gestorven of omgehakt moeten zijn in de periode van april tot juni 2050, terwijl de omringende bomen een jaar later gekapt zouden zijn, namelijk in de periode van april tot juni 2049 v.Chr.

De organisatie 'English Heritage' (Engels Erfgoed) onderzoekt volgens Alex Bayliss momenteel of er mogelijkheden zijn om dit prehistorische monument, dat mogelijk van evenveel betekenis is als Stonehenge, zodanig af te schermen dat weer en wind (en de zee) geen verdere afbraak tot stand zullen brengen. Gezien de moeilijke positie (in de getijdenzone) lijkt het onwaarschijnlijk dat preservatie mogelijk is zonder het monument te verplaatsen. Daarbij zouden echter weer tal van details verloren kunnen gaan.

Referenties:
  • Bayliss, A., Groves, C., McCormack, G., Baillie, M., Brown, D. & Brennand, M., 1999. Precise dating of the Norfolk timber cycle. Nature 402, p. 479.

87 Verschuivende aardschol blokkeerde opening tussen Noord- en Zuid-Amerika
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Noord- en Zuid-Amerika waren tot ongeveer 4,2 miljoen jaar geleden geheel van elkaar gescheiden door een brede oceaan. Toen schoof echter een landmassa tussen beide continenten, meegedragen op de 'rug' van de Caraïbische aardschol, die vanuit de (nu) Stille Oceaan in de richting van de (nu) Atlantische Oceaan bewoog. De meegevoerde landmassa kwam als een soort 'prop' tussen de Noord- en Zuid-Amerikaanse continenten vast te zitten, waardoor beide continenten met elkaar werden verbonden. Dat uit zich onder meer in de fossiele resten van dieren: de vroeger gescheiden soorten konden sindsdien van noord naar zuid trekken, en andersom.

Dat was echter zeker niet het belangrijkste gevolg: veel meer invloed had de nieuwe verbinding tussen de beide continenten op het patroon van oceaanstromen. Waar tevoren grote watermassa’s zich tussen beide continenten verplaatsten, was een hindernis ontstaan die de zeestromen dwong een andere route te volgen. Hoe dat gebeurde, wordt uiteengezet door de Engelse aardwetenschappers Reynolds, Frank en O’Nions. Zij reconstrueerden de veranderende routes van de zeestromen op basis van een aantal chemische elementen die op de zeebodem zijn afgezet en die tevens radiometrische datering mogelijk maken.

De onderzoekers hebben gesteentemonsters onderzocht van 8 miljoen jaar oud en jonger en hebben daarbij ontdekt dat de verhoudingen tussen de diverse isotopen van bepaalde elementen (in het bijzonder neodynium en lood) in die monsters veranderden met de tijd. De oorzaak van die veranderingen hebben ze ook ontdekt: in de loop der tijd werden verschillende kustgebieden geërodeerd, zodat in het water deels andere stoffen oplosten dan daarvoor. Zo is te traceren dat de zeestroom die eerst tussen Noord- en Zuid-Amerika door stroomde, zijn koers ongeveer 5 miljoen jaar geleden begon te verleggen, en dat er later helemaal geen water meer tussen beide continenten kon stromen.

Een belangrijk gevolg was dat het water, opgestuwd door de draaiing van de aarde, zijn weg moest zoeken om de continenten heen, en dus in koude gebieden terechtkwam. Daarmee nam het warmtetransport vanuit de tropen naar hoge breedtes sterk toe. Dat moet wereldwijd invloed op het klimaat hebben gehad. Het lijkt de onderzoekers echter onwaarschijnlijk dat deze verandering van het circulatiepatroon in de oceanen de directe oorzaak was van het IJstijdvak, dat ca. 2,5 miljoen jaar geleden begon; daarvoor is het tijdsverschil tussen de 'sluiting' van Amerika en het begin van het IJstijdvak te groot. Ze achten het echter niet uitgesloten dat deze factor wel aan de wereldwijde klimaatverandering heeft bijgedragen, en mogelijk zelfs een van de noodzakelijke voorwaarden daarvoor was. Het is in ieder geval opmerkelijk dat de isotopenverhouding van lood omstreeks 1,8 miljoen jaar geleden, toen het IJstijdvak echt goed was begonnen, drastisch veranderde.

Referenties:
  • Reynolds, B.C., Frank, M. & O’Nions, R.K., 1999. Nd- and Pb-isotope time series from Atlantic ferromanganese crusts: implications for changes in provenance and paleocirculation over the last 8 Myr. Earth and Planetary Science Letters 173, p. 381-396.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Kleine verschuiving van aardschol had wereldwijde gevolgen' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (15 januari 2000).

88 CD-ROM van geologische monumenten in Zuid-Limburg
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geomorfologie !

Tegelijk met het uitbrengen van het nieuwe kaartblad van de diepe ondergrond van Zuid-Limburg (Kaartblad XV: Sittard-Maastricht), heeft het Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen - TNO (NITG-TNO), de opvolger van de Rijks Geologische Dienst, een CD-ROM uitgebracht met daarop een aantal geologische (alsook enkele archeologische) monumenten. Het begrip 'monument' is hierbij overigens verwarrend, want van de 33 opgenomen locaties zijn er sommige beschermd (zoals de Heimansgroeve), terwijl andere geen enkele officiële status hebben.

De locaties zijn uitgekozen door de vestiging Heerlen van het NITG-TNO in samenwerking met de Stichting Kleine Landschapselementen. Bij iedere locatie is of wordt voor de bezoekers een bord geplaatst waarop beknopte geologische (of archeologische) informatie wordt gegeven, vaak vergezeld van geologische profielen en overzichtskaartjes.

Op de CD-ROM zijn van iedere locatie een topografisch kaartje met de precieze ligging, verklarende teksten, foto’s, profielen en kaarten opgenomen, die gezamenlijk een beeld moeten geven waarom het desbetreffende stukje landschap van bijzonder belang is.

De CD-ROM vraagt op de computer een aanzienlijke ruimte (ongeveer 65 Mb); hij moet op de harde schijf worden geïnstalleerd om te kunnen worden gebruikt. Dit vereist dus vrij veel geheugenruimte. Het is daarom jammer dat er per monument toch betrekkelijk weinig informatie wordt verschaft. Ook over de criteria die zijn gehanteerd bij het selecteren van locaties wordt niets vermeld. Dat doet afbreuk aan de gebruikswaarde. Niettemin zal de CD-ROM ongetwijfeld nuttig blijken voor mensen die ter plaatse iets meer van de omgeving willen zien en begrijpen. Ook voor werkstukken op scholen zal de CD-ROM een bruikbaar hulpmiddel blijken te zijn.

Onduidelijk is vooralsnog of het NITG-TNO ook voor andere gebieden een dergelijke CD-ROM zal uitbrengen. Voor het populariseren van de aardwetenschappen - en dat is geen overbodige luxe in Nederland - zou dat een welkome ontwikkeling zijn. Dan zou echter ook een korte inleiding over geologie aanwezig moeten zijn, waardoor onderlinge verbanden (en verschillen!) tussen de afzonderlijke locaties beter begrijpelijk worden.

Referenties:
  • Geen Referenties

89 Afstand tussen maan en aarde neemt grillig toe, blijkt uit getijdenafzettingen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

De afstand van de maan tot de aarde (ca. 384.000 km) is gedurende de afgelopen 300 miljoen niet of nauwelijks toegenomen. In de 300 miljoen jaar daarvoor nam die afstand echter met zo’n 13.000 km toe, en in de daaraan weer voorafgaande periode van 300 miljoen jaar met zo’n 7.000 km. Dat blijkt uit berekeningen die hebben plaatsgevonden aan de hand van afzettingen die door getijden zijn gevormd.

Getijden ontstaan door de aantrekkingskracht van zon en - vooral - maan. Door de verandering van de plaats die deze hemellichamen ten opzichte van elkaar innemen, verplaatsen grote watermassa’s in de oceanen zich ruwweg elke 12 uur heen en weer. Nabij open kusten is dat merkbaar via eb en vloed (waarbij een van de twee getijden per dag een groter tijverschil laat zien dan de andere). De eb- en vloedstromen laten op veel plaatsen afzettingen achter, waarbij - onder gunstige omstandigheden - elke vloedfase een dun laagje achterlaat. Bij springtij is zo’n laagje gewoonlijk dikker. Op die manier is in oude afzettingen te controleren of alle getijdenbewegingen ook in het sedimentpakket aanwezig zijn.

De kracht van de getijden hangt mede af van de hoogteverschillen die in de oceaanspiegel optreden onder invloed van de aantrekkingskracht van de maan. Daarom hangen die hoogteverschillen samen met de afstand tussen aarde en maan. Op basis van die overwegingen kunnen getijdenafzettingen dus inzicht verschaffen in een veranderende afstand tussen aarde en maan in de loop van de geologische geschiedenis.

Een aantal Amerikaanse onderzoekers heeft een groot aantal karakteristieken van getijden-afzettingen van verschillende ouderdom op die basis geanalyseerd, waarbij diverse rekenkundige en statistische technieken werden toegepast, onder meer een zogeheten 'discrete Fourier transform ananalyse'. Op basis daarvan konden ze de afstand tussen aarde en maan met vrij grote nauwkeurigheid bepalen voor die momenten in de aardgeschiedenis gedurende welke de onderzochte gesteenten werden gevormd.

Tot nu toe werd vrij algemeen aangenomen dat de verwijdering van de maan van de aarde steeds sneller ging. De nu gevonden gegevens suggereren echter een nogal onregelmatig verloop. Bovendien tekenen de onderzoekers aan dat in de beginperiode van het Paleozoïcum de verwijdering waarschijnlijk extra snel ging omdat de diverse continenten toen bijeendreven, waardoor de massaverdeling van de aarde gewijzigd werd. Toen de continenten zich vanaf ca. 350 miljoen jaar geleden weer begonnen op te splitsen, zou er daarentegen juist een vertraging zijn opgetreden in de verwijdering van de maan. Het eventuele verband tussen continentverschuiving en verwijderingssnelheid van de maan vereist volgens de onderzoekers nog wel veel nadere studie.

Referenties:
  • Kvale, E.P., Johnson, H.W., Sonett, Ch.P., Archer, A.W. & Zawitoski, A., 1999. Calculating lunar retreat rates using tidal rhythmites. Journal of Sedimentary Research 69, p. 1154-1168.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Getijden verraden grillige toename afstand maan - aarde' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (22 januari 2000).

90 Landijs op Antarctica smelt en groeit weer aan boven Lake Vostok
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Glaciologie !

Tot een van de nog meest ongerepte gebieden op aarde behoort Antarctica. En op dat ijzige continent bevinden zich nog veel ongereptere gebieden, namelijk onder de kilometersdikke ijskap. Een van die volstrekt ongerepte gebieden is Lake Vostok, een subglaciaal meer van ongeveer 280 km lang en 50 km breed. Met behulp van 'onderzoek op afstand' is inmiddels ook bekend dat het meer plaatselijk zo’n 600 m diep is.

Het meer doet veel onderzoekers watertanden, omdat het niet onmogelijk wordt geacht dat er zich leven bevindt (in de vorm van primitieve organismen) die zeer specifieke vormen hebben ontwikkeld, en die bovendien uit een ver verleden kunnen stammen. Een boring door de ijskap is echter opzettelijk ruim boven de ondergrens van het ijs boven het meer stopgezet, omdat men wil voorkomen dat de eventuele biosfeer van het meer door 'normale' organismen wordt verontreinigd; ook zijn er wetenschappers die zich zorgen maken over het mogelijk ontsnappen via een boorgat van organismen die ziekten zouden kunnen verspreiden waartegen de 'bovenwereld' geen immuunsysteem heeft.

Ondanks het voortijdig stoppen van de boring heeft die toch interessante gegevens opgeleverd. Zo blijken de onderste honderden (!) meters van het ijs niet uit 'normaal' landijs te bestaan, maar uit ijs dat aan het oppervlak van het meer is gevormd. Anderzijds is duidelijk dat het meer is ontstaan doordat - onder invloed van de aardwarmte - ijs van de landijskap is gesmolten. Er moet dus een uitwisseling zijn van materiaal tussen landijskap en meer.

Hoe dat in zijn werk gaat is duidelijk geworden via 25 jaar oude radarmetingen vanuit vliegtuigen, die onlangs zijn geanalyseerd met behulp van nieuwe technieken. De sluiten aan bij wat bekend was over de beweging van het ijs, dat met een snelheid van zo’n 4 m per jaar in de richting van de kust over het meer schuift. Het blijkt uit de radaropnamen dat de onderkant van het ijs afsmelt zodra het ijs boven het meer komt. Daarbij kunnen zelfs enkele honderden meters ijs afsmelten, daarbij het meer voedend met water en sediment. Op de plaats waar het ijs de overkant van het meer bereikt, groeit het aan de onderkant weer aan met net zo’n pakket als er eerder door afsmelting is verdwenen. Daardoor behouden ijs en meer elk netto hun eigen watermassa. Die balans is echter dynamisch, wat het weinig waarschijnlijk maakt dat het meer geologisch lang bestaat.

Hoe het proces van afsmelten en aangroeien in zijn werk gaat, is onduidelijk. De locale omstandigheden (een druk van zo’n 35 atmosfeer en een temperatuur van enkele graden onder nul) spelen ongetwijfeld de hoofdrol.

Referenties:
  • Jouzel, J., Petit, J.R., Souchez, R., Barkov, N.I., Liprenkov, V.Ya., Raynaud, D., Stievenard, M., Vassiliev, N.I., Verbeke, V. & Vimeux, F., 1999. More than 200 meters of lake ice above subglacial Lake Vostok, Antarctica. Science 286, p. 2138-2141.
  • Karl, D.M., Bird, D.F., Björkman, K., Houlihan, T., Shackelford, R. & Tupas, L., 1999. Microorganisms in the accreted ice of Lake Vostok, Antarctica. Science 286, p. 2144-2147.
  • Priscu, J.C., Adams, E.E., Lyons, W.B., Voytek, M.A., Mogk, D.W., Brown, R.L., McKay, Chr.P., Takacs, C.D., Welch, K.A., Wolf, C.F., Kirshtein, J.D. & Avci, R., 1999. Geomicrobiology of subglacial ice above Lake Vostok, Antarctica. Science 286, p. 2141-2144.
  • Siegert, M.J., Kwok, R., Mayer, Chr. & Hubbard, B., 2000. Water exchange between the subglacial Lake Vostok and the overlying ice sheet. Nature 403, p. 643-646.
  • Vincent, W.F., 1999. Icy life on a hidden lake. Science 286, p. 2094-2095.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl