NGV-Geonieuws 70

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Juni 2004, jaargang 6 nr. 11

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 455 Kussenlava van 3,5 miljard jaar oud zou oudste sporen van leven bevatten
  • 456 Japanse vulkaan stoot langdurig gigantisch veel SO2 uit
  • 457 Vreemde positie van diepste punt op aarde verklaard
  • 458 Laaglandkusten wijken terug maar houden zelfde profiel bij zeespiegelstijging
  • 459 Ompolingen van aardmagnetisch veld vinden niet overal even snel plaats

    << Vorige uitgave: 69 | Volgende uitgave: 71 >>

455 Kussenlava van 3,5 miljard jaar oud zou oudste sporen van leven bevatten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Iedere keer dat onderzoekers stellen sporen van extreem oud leven te hebben gevonden, zijn er critici die de biologische oorsprong van de gevonden sporen ontkennen. Dat is ook weer het geval nu er, in kussenlava’s van 3,48 miljard jaar oud, structuren zijn ontdekt die door microorganismen zouden zijn veroorzaakt. Alleen al het voorkomen in lava lijkt een sterk argument tegen een organische oorsprong. De gevonden structuren, een soort onregelmatige buisjes van enkele duizendsten millimeters in doorsnede en een lengte tot maximaal 1/20 mm, hebben echter een bijzonder kenmerk: identieke structuren worden ook gevonden in kussenlava’s die nu in de diepzee worden gevormd, en waarvan vaststaat dat ze een organische oorsprong hebben. De oude gesteenten waarin nu dergelijke structuren zijn aangetroffen bestaan uit lava’s die onder vergelijkbare omstandigheden zijn gevormd.


DOOR MICROORGANISMEN ONTSTANE BUISACHTIGE STRUCTUREN IN KUSSENLAVA

Nog niet eerder zijn gesteenten van zo’n hoge ouderdom aangetroffen met sporen van leven; de oudst bekende dateerden tot nu toe van 3,45 miljard jaar geleden, en ook daarvan staat de organische oorsprong van de gevonden structuren (stromatoliet-achtige golvingen die zouden zijn ontstaan door de activiteit van cyanobacteriën). De ouderdom van dergelijke oude sporen van leven zijn bijzonder, omdat ze stammen van niet veel meer dan zo’n 250 miljoen jaar na het een periode waarin de aarde door een extreem zwaar bombardement van grotere en kleinere meteorieten werd getroffen. Er is berekend dat er destijds zoveel ruimtemateriaal op aarde terechtkwam dat dat genoeg was om de hele aarde met een laag van een meter dikte te bedekken. Zo regelmatig was dat uiteraard niet, maar de inslagen waren toen gewelddadig genoeg om de aardkorst, voor zover die toen mogelijk al bestond, geheel te doen opsmelten. Daarbij moet al het leven op aarde zijn vernietigd. Relatief kort (250 miljoen jaar) na die catastrofale gebeurtenis zou er dus alweer leven op aarde zijn geweest.

De vraag is natuurlijk op de gelijkenis van de 3,48 miljard jaar oude structuren met recente buisjes die door microorganismen worden veroorzaakt, ook als bewijs voor leven mag dienen. De onderzoekers maken dat erg waarschijnlijk, vanwege een aantal opvallende overeenkomsten. Zo bevatten de buisjes die recente organismen in het glasachtige materiaal van de kussenlava’s maken (ze worden verondersteld dat te doen door het glas te eten om daar essentiële voedingsstoffen zoals ijzer en fosfor uit te halen) organische restanten, waarbij de koolstof bestaat uit relatief veel lichte isotopen. In de oude kussenlava’s blijken de buisjes vergelijkbare organische verbindingen te bevatten, en eveneens relatief veel lichte koolstof.

Niet iedereen is nog overtuigd. Zo zijn er onderzoekers van soortgelijke structuren die menen dat chemische reacties - mogelijk een gevolg van de ontbinding van organische verbindingen die niet noodzakelijkerwijs door microorganismen hoeven te zijn gevormd - de buisjes en de verbindingen daarin kunnen hebben veroorzaakt. Daar staat dan echter wel tegenover dat laboratoriumproeven hebben aangetoond dat microorganismen zich inderdaad in zulk materiaal een weg kan eten. Maar daar staat dan weer tegenover dat de zo gevormde putjes zelfs na jaren nog steeds heel ondiep zijn. Zo valt er voorlopig nog heel wat te discussiëren over deze mogelijk toch oudste sporen van leven op aarde.

Referenties:
  • Furnes, H. Banerjee, N.R., Muehlenbachs, K., Staudigel, H. & Wit, M. de, 2004. Early life recorded in Archean pillow lavas. Science 304, p. 578-581.
  • Kerr, R.A., 503. New biomarker proposed for earliest life on Earth. Science 304, p. 503.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Harald Furnes en Neil Banerjee, beiden Department of Earth Science, University of Bergen, Bergen (Noorwegen).

456 Japanse vulkaan stoot langdurig gigantisch veel SO2 uit
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In slechts een paar jaar heeft een vulkaan op het Japanse eiland Miyakejima net zoveel SO2 (zwaveldioxide) uitgestoten als de totale uitstoot van Nederland in zo’n 70 jaar. De vulkaan, die eerder 'normaal' actief was, kende medio augustus 2000 een explosieve uitbarsting, waarbij zoveel materiaal werd uitgestoten dat de top in de daaronder ontstane holte stortte. De zo gevormde instortingskrater (caldera) heeft een doorsnede van 1,6 km. Sinds de vorming van deze caldera worden door de vulkaan ongekende hoeveelheden zwaveldioxide uitgestoten, samen met andere gassen. Daarentegen stroomt er nauwelijks meer lava uit de vulkaan.


GROTE ROOKPLUIM BOVEN DE MIYAKEJIMA

De SO2-uitstoot werd regelmatig met een spectrometer vanuit een helikopter gemeten. Daarbij bleek dat op termijnen van uren en dagen aanzienlijke schommelingen in de uitstoot optraden, maar dat de fluctuaties op termijnen van weken gering waren. Wel nam eerst de uitstoot sterk toe, om daarna weer geleidelijk af te nemen; sinds eind 2002 is de uitstoot vrijwel constant, en nog steeds aanzienlijk.

Zowel absoluut als relatief zijn de uitgestoten hoeveelheden ongekend groot voor een dergelijke lange periode. Wel stootte de Pinatubo in 1991 een vergelijkbare hoeveelheid uit, maar dat gebeurde bij een relatief korte, catastrofale uitbarsting, en de gevolgen daarvan hebben het klimaat wereldwijd meer dan tien jaar lang duidelijk beïnvloed. Bij een meer geleidelijke emissie, zoals in het geval van de Miyakejima, is het effect uiteraard veel moeilijker nauwkeurig vast te stellen. Het precieze effect is bovendien niet goed te onderscheiden van dat van andere werkende vulkanen.

In december 2000 werd een maximale SO2-uitstoot bereikt; die bedroeg (gemiddeld over de maand) 54 miljoen kg per dag. Dat staat gelijk aan tweemaal de SO2-uitstoot van alle andere werkende vulkanen op aarde samen; per vijf dagen werd ook meer uitgestoten dan door Nederland in een heel jaar (260 miljoen kg, waarvan ca. 75 miljoen kg door raffinaderijen, 73 miljoen kg door elektriciteitscentrales en 65 miljoen kg door de overige industrieën samen). Daarna volgde een afname tot 7 miljoen kg per dag eind 2002; daarin is sindsdien nauwelijks verandering opgetreden. Bij elkaar was de uitstoot van de vulkaan inmiddels zo’n 18 miljard kg SO2.

Deze ongekende zwaveluitstoot is volgens de onderzoekers een gevolg van het feit dat de vulkaan na zijn explosieve uitbarsting in 2002 een iets grotere kraterpijp (waardoor het magma kan opstijgen) heeft gekregen dan gewoon is. Het opwaartse transport van magma in zo’n kraterpijp (waarvan de wanden het stroperige magma sterk afremmen) neemt toe met de vierde macht van de straal van deze doorgang; de relatief grote straal van 800 m maakt transport dus goed mogelijk. Het magma koelde na de uitbarsting echter snel sterk af, waardoor er nauwelijks uitvloeiing van magma meer kon plaatsvinden. Wel had de instorting gezorgd voor een groot aantal breukvlakken in dat magma. Via die nauwe spleten, die door de grootte van de kraterpijp ook zeer talrijk zijn, kan zoveel SO2-houdend gas uit de onder de vulkaan gelegen magmahaard ontsnappen, dat de gigantische uitstoot kan optreden.

Referenties:
  • Kazahaya, K., Shinohara, H., Uto, K., Odai, M., Nakahori, Y., Mori, H., Iino, H., Miyashita, M. & Hirabayashi, J., 2004. Gigantic SO2 emission from Miyakejima volcano, Japan, caused by caldera collapse. Geology 32, p. 425-428.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Japanse vulkaan stoot langdurig gigantisch veel SO2 uit' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (8 mei 2004).

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Kohei Kazahaya, Institute of Advanced Science and Technology, Geological Survey of Japan, Ibaraki (Japan).

457 Vreemde positie van diepste punt op aarde verklaard
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het diepste punt van de vaste aarde ligt, niet zo verbazingwekkend, in een diepzeetrog: de Marianentrog. Merkwaardig genoeg ligt het diepste punt van deze trog echter niet min of meer in het midden van deze trog, maar in het meest zuidelijke uiteinde. Dit 10.920 m diepste punt (Challenger Deep, genoemd naar de Britse onderzoeksduikboot Challenger II die in 1951 de Marianentrog onderzocht) ligt in de buurt van het eiland Guam, en ligt betrekkelijk dicht bij het hoogste punt op aarde, de Mount Everest (8848 m). Zowel het hoogste als het laagste punt op aarde hebben hun ontstaan te danken aan de schollentektoniek: de Mount Everest doordat de Himalaya’s zijn opgestuwd onder invloed van de kracht die werd (en nog steeds wordt) uitgeoefend door de noordwaartse beweging van India tegen het zuiden van Azië, en de Marianentrog doordat daar de Pacifische schol onder de Filippijnsezeeschol wegduikt en daarbij materiaal van de bovenliggende schol mee omlaag trekt.


HET DIEPSTE EN HET HOOGSTE PUNT OP AARDE

Tot nu toe werd aangenomen dat de diepte van diepzeetroggen vooral afhangt van de lengte en ouderdom van de betrokken (wegduikende) lithosfeerschol, alsmede van de snelheid waarmee dat wegduiken (subductie) plaatsvindt: hoe ouder en langer het desbetreffende stuk aardschol, en hoe sneller de subductie, des te dieper de trog. Bij het Challenger Deep is de wegduikende schol echter betrekkelijk kort, en de subductie verloopt er relatief langzaam. Voor de extreme diepte ter plaatse moet dus een andere verklaring bestaan.


HET VERSCHIL IN CONTACT TUSSEN DE TWEE BOTSENDE LITHOSFEERSCHOLLEN IN HET CENTRUM (a) EN IN HET ZUIDEN (b) VAN DE MARIANENTROG



Volgens een Israëlische en een Amerikaanse onderzoeker moet de verklaring worden gezocht in de aard van het contact tussen de twee botsende schollen, en in de mogelijkheid van de wegduikende schol om diep in de visceuze aardmantel door te dringen. Relatief smalle en flexibele stukken aardschol kunnen volgens de onderzoekers veel gemakkelijk dan een bredere massa snel naar beneden worden omgebogen. Met een dergelijke vorm kan een dergelijk stuk lithosfeerschol veel gemakkelijker diep in de aardmantel doordringen (zoals een spade gemakkelijk loodrecht in de grond kan worden gestoken) dan een massa die eerst een langdurig contact met de bovenliggende schol houdt en dan pas wordt gedwongen (om via een scherpe hoek) steil omlaag te duiken. In dit laatste geval is de naar beneden gerichte 'sleuring' ter hoogte van de diepzeetrog immers veel geringer. Bij het Challenger Deep duikt de Pacifische schol inderdaad al direct bij de trog naar beneden, terwijl meer noordelijk in de Marianentrog de wegduikende schol veel langer een bijna horizontale positie houdt en dus veel minder meewerkt aan verdieping van de trog.

Referenties:
  • Gvirtzman, Z. & Stern, R.J., 2004. Bathymetry of Mariana trench-arc system and formation of the Challenger Deep as a consequence of weak plate coupling. tectonics 23 (doi:10.1029/2003TC001581), 15 pp.

Tekening welwillend ter beschikking gesteld door Zohar Gvirtzman, Geological Survey of Israel, Jeruzalem (Israel).

458 Laaglandkusten wijken terug maar houden zelfde profiel bij zeespiegelstijging
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Slechts op enkele plaatsen (bijv. waar veel materiaal door een rivier in zee wordt gebracht) staat de huidige kustlijn niet onder druk. Op de meeste plaatsen vindt erosie plaats, of het nu gaat om steile rotskusten of om laaglandkusten. Steile rotskusten staan eigenlijk altijd bloot aan erosie, maar bij laaglandkusten is dat meestal het gevolg van een stijgende zeespiegel. En daarmee hebben we nu volgens de meeste onderzoekers te maken. In dichtbewoonde gebieden, waar de bevolkingsconcentratie vaak juist in de kuststrook het grootst is, is dat een gevaarlijke ontwikkeling. Er dreigt immers woongebied verloren te gaan. Dat is soms - zoals in Nederland - reden voor regelmatige zandsuppletie, maar het is uitermate twijfelachtig of dat bij een doorgaande zeespiegelstijging financieel en technisch ook op langere termijn mogelijk zal blijven.


DOOR GOLFWERKING AFGEKALFD STRAND
INZET: DAARDOOR INGESTORT HUIS. FOTO NASA

Langs minder welvarende en/of nauwelijks bewoonde laaglandkusten is zandsuppletie (of welke andere vorm van kustbescherming dan ook) niet mogelijk. Daar wint uiteindelijk de erosie het van de mens. Hoe daarmee het best kan worden omgegaan, is uiteraard van groot belang. Daarvoor is het echter noodzakelijk om uit te gaan van scenario’s waarin de effecten van voortgaande zeespiegelstijging zijn verwerkt. Die effecten hangen ten nauwste samen met twee factoren, n.l. de omvang van de zeespiegelstijging en de uitwerking daarvan op de kustlijn.

De zichtbare erosie van laaglandkusten die bestaan uit onverharde sedimenten vindt vooral plaats tijdens storm. Minder goed zichtbaar zijn de effecten die pas op langere termijn zichtbaar worden; daarbij gaat het vooral om een combinatie van de aanvoer van zand vanuit zee, de geografische context van het betrokken gebied, en de relatieve zeespiegelverandering (het land kan immers ook dalen of worden opgeheven). Door deze factoren is de terugwijking van de kust onregelmatig, maar gemiddeld over langere tijd bedraagt die nu op de meeste plaatsen in de orde van 30 cm tot 1 m per jaar. Het kan uiteraard veel meer zijn: in North Carolina (Verenigde Staten) waar de kust zeer geleidelijk helt, zou een stijging van het zeeniveau met 1 cm al een terugwijking van 20-100 m bedragen!

Bij een dergelijk grote mogelijke verandering van de kustlijn is het de vraag of er geen 'onverwachte' veranderingen kunnen optreden tijdens het voortgaande proces van erosie en overstroming. Veel is daarover niet bekend, maar paleogeografisch onderzoek van Holocene kusten wijst wel uit dat strandwallen kunnen worden gevormd die tijdelijk bescherming bieden; daarentegen kunnen ook die strandwallen weer worden opgeruimd, waarna versnelde erosie zal optreden.

Recent onderzoek wijst erop dat - gemeten over langere termijn - al deze factoren zodanig worden uitgemiddeld dat het uiteindelijke effect gelijk zal zijn aan het effect dat zou ontstaan als wanneer de kust geleidelijk zou worden teruggedrongen door een langzaam voortschrijdende zeespiegelstijging. Daarbij zal het profiel voor de kust (d.w.z. de licht gekromde lijn van de zeebodem vanaf de kust tot ver in zee) niet wezenlijk veranderen ten opzichte van de huidige situatie. Bij een regelmatige kustopbouw zal dus ook de kust als zodanig vrijwel onveranderd blijver, zij het landinwaarts verplaatst. Planologen zouden daarmee nu al rekening moeten houden.

Referenties:
  • Pilkey, O.H. & Cooper, J.A., 2004. Society and sea level rise. Science 303, p. 1781-1782.

459 Ompolingen van aardmagnetisch veld vinden niet overal even snel plaats
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Oceanografie !

De ompolingen van het aardmagnetisch veld worden nog steeds slecht begrepen, en het raadsel lijkt alleen maar groter te worden. Er zijn inmiddels honderden van dergelijke ompolingen uit de aardgeschiedenis bekend, de laatste van omstreeks 790.000 jaar geleden. Wanneer er weer een ompoling zal plaatsvinden, is niet bekend, want het verschijnsel lijkt zich zeer onregelmatig voor te doen: de dichtst bijeen liggende ompolingen hebben een tussenliggende tijd van 20.000-30.000 jaar, maar het lijkt ook te zijn voorgekomen dat er gedurende 50 miljoen jaar geen ompoling plaatsvond.


ANATOMIE VAN EEN OMPOLING

Ook over het precieze proces dat de ompolingen veroorzaakt bestaat nog veel onduidelijkheid, evenals over de tijd die nodig is om een volledige ompoling te doen plaatsvinden. Van dat laatste aspect is nu iets meer duidelijk geworden, door de analyse die Brad Clement (van Florida International University) heeft uitgevoerd aan de hand van een aantal zorgvuldig gekozen boorkernen van de diepzeebodem. Wat vooral door die analyse duidelijker is geworden, is dat het nu nog onduidelijker is hoe lang het ompolingsproces duurt. Dat komt niet doordat de diverse toegepaste analysetechnieken verschillende resultaten opleverden (de uitkomsten waren redelijk gelijk), maar doordat ze verschillende waarden opleverden (voor dezelfde ompoling) als sedimenten werden onderzocht die op verschillende breedtegraden waren afgezet!

Dit kan alleen worden verklaard doordat de aarde geen zuivere dipool is: dan zouden immers bij een ompoling de noord- en zuidpool precies tegelijk van plaats wisselen, waar de meting ook wordt verricht. Inderdaad is bekend dat het huidige aardmagnetische veld kan worden opgesplitst in delen met een dipool-karakter en andere delen die geen dipoolkarakter hebben. De waarde en de richting van het aardmagnetisch veld op een willekeurig punt op aarde zijn daarom in feite een optelsom van beide situaties. Omdat de invloed van beide delen van plaats tot plaats verandert, heeft dat ook invloed op de snelheid waarmee de ompoling zich op een bepaalde plaats voltrekt. Zo vond Clement dat de laatste ompoling aan de evenaar ongeveer 2000 jaar in beslag nam, terwijl die tijdsduur langer werd naarmate de locatie van afzetting verder van de evenaar aflag (op 40° N.B. en 40° Z.B. was dat bijv. 10.000 jaar). Voor drie andere ompolingen (waarvan minder gegevens beschikbaar waren) vond Clement vergelijkbare waarden. Dat maakt het zeer onwaarschijnlijk dat hier toeval in het spel is.

Referenties:
  • Clement, B.M., 2004. Dependence of the duration of geomagnetic polarity reversals on site latitude. Nature 428, p. 637-640.
  • Merrill, R.T., 2004. Time of reversal. Nature 428, p. 608-609.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl