NGV-Geonieuws 73

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Juli 2004, jaargang 6 nr. 14

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 470 Het oudste tweezijdig symmetrische diertje - of niet?
  • 471 Het ontstaan van de maan gesimuleerd
  • 472 Opaal uit planten kan vroeger milieu helpen reconstrueren
  • 473 Temperaturen varieerden sterk met de seizoenen gedurende het Eemien
  • 474 Riffen in Golf van Aqaba werden vernietigd door grote aardbeving

    << Vorige uitgave: 72 | Volgende uitgave: 74 >>

470 Het oudste tweezijdig symmetrische diertje - of niet?
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 !

Tweezijdige symmetrie zoals die nu bij de meeste hogere dieren bestaat, is een niet direct voor de hand liggende eigenschap. Bij veel primitieve - en ook bij veel van de oudste - dieren is sprake van een min of meer radiale symmetrie. Met de ontwikkeling van tweezijdige symmetrie werden immers tal van aanpassingen noodzakelijk, zowel inwendig (bijv. een spijsverteringskanaal) als uitwendig (een onder- en een bovenkant, of een voor- en een achterkant, of een linker- en een rechterkant; vaak een combinatie hiervan).


VERNANIMALCULA GUIZHOUENA IN DUNNE DOORSNEDE

De oudst bekende dieren met een tweezijdige symmetrie behoren tot de zogeheten Ediacara-fauna, een nog steeds raadselachtige fauna die op diverse plaatsen ter wereld is aangetroffen in gesteenten van de laatste 20-30 miljoen jaar voor de overgang van het Precambrium naar het Cambrium (543 miljoen jaar geleden). Overigens had biochemisch onderzoek van Metazoa al uitgewezen dat de ontwikkeling naar tweezijdige symmetrie tussen 600 miljoen jaar geleden en het begin van het Cambrium moet hebben plaatsgevonden.

Nu zijn structuren ontdekt in de Doushantuo Formatie (China), die van 580-600 miljoen jaar geleden dateren en die een zekere mate van tweezijdigheid vertonen. Het Chinees/Amerikaanse team van onderzoekers stelt dat het gaat om een diertje, dat ze Vernanimalcula guizhouena hebben gedoopt. Het gaat om een diertje dat ongeveer 1/5 mm groot was; het zou het bewijs leveren dat tweezijdige symmetrie niet noodzakelijkerwijs aan betrekkelijk complexe levensvormen is gebonden.

Lang niet iedereen is er echter nog van overtuigd dat het om een diertje gaat; volgens sommigen gaat het om holtes die met gelaagde korsten zijn opgevuld. Ook de sceptici sluiten overigens niet uit dat het in dat geval zou gaan om holten die zijn ontstaan door het wegrotten van organisme. Ze menen echter dat de 'laagjes' kenmerkend zijn voor diagenetische nieuwvorming. De Chinese en Amerikaanse onderzoekers voeren daarentegen juist aan dat de onderscheiden laagjes respectievelijk opper-, middel- en onderhuid vertegenwoordigen. Ze onderscheiden in sommige exemplaren ook een mond en een spijsverteringskanaal, evenals depressies in de (volgens hen oorspronkelijke zachte) buitenwand waarin een soort tastorganen zouden zijn vastgehecht. Ze voeren verder aan dat ze een aantal exemplaren hebben aangetroffen die er allemaal hetzelfde uitzien; dat pleit voor een biogene oorsprong.

Het laatste woord is hier vast niet over gezegd. Maar zeker is dat een biologische oorsprong niet onwaarschijnlijk is, want de formatie waarin deze structuren zijn aangetroffen zijn beroemd vanwege de prachtig bewaard gebleven microscopische kleine sponzen, en van embryo’s.

Referenties:
  • Chen, J.-Y., Bottjer, D.J., Oliveri, P., Dornbos, S.Q., Gao, F., Ruffins, S., Chi, H., Li, C.-W. & Davidson, E.H., 2004. Small bilatarian fossils from 40-55 million years before the Cambrian. Science Express (3 June 2004), 10 pp.
  • Stokstad, E., 2004. Controversial fossil could shed light on early animals’ blueprint. Science 304, p. 1425.

Foto Jun-Yuan Chen.

471 Het ontstaan van de maan gesimuleerd
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !

Over het ontstaan van de maan zijn tal van hypotheses opgesteld, maar in de laatste dertig jaar wordt algemeen aangenomen dat de maan ontstond doordat een zeer grote meteoriet de aarde schampte. De Leidse hoogleraar geologie, Escher, die deze hypothese al vroeg verdedigde - maar daarin aanvankelijk vrijwel alleen stond - lijkt nu volledig gelijk te krijgen.






ONTWIKKELINGSFASEN VAN DE MAAN, NA EEN SCHAMPENDE BOTSING VAN EEN METEORIET MET DE AARDE. BLAUWE DEELTJES ONTSNAPPEN, RODE DEELTJES VALLEN (TERUG) OP AARDE, EN GROENE EN GELE DEELTJES VORMEN BROKSTUKKEN WAARUIT DE MAAN ONTSTAAT

Hoe een 'schampschot' uitwerkt, hangt af van een groot aantal variabelen, zoals de hoek waaronder de meteoriet de aarde raakt, de snelheid waarmee dat gebeurt, en de grootte van de meteoriet. In 1986 werd een dergelijke situatie al eens gesimuleerd, maar de vlucht van de uit de botsing resulterende brokstukken was zo complex dat de toenmalige middelen de simulatie moesten beperken tot ca. 3000 brokstukken, veel te weinig om een betrouwbaar beeld te krijgen. Een Amerikaanse onderzoekster heeft dat nu overgedaan, waarbij ze - dankzij de veel krachtigere computers van nu - de vlucht van 120.000 stukken kon simuleren. Bovendien gebruikte ze een betere formule die het gedrag beschrijft van materiaal dat aan extreme temperatuur en druk wordt blootgesteld, zoals dat bij de botsing het geval moet zijn geweest. Dat gedrag bepaalt in sterke mate welke baan de desbetreffende brokstukken volgen.

Het is van belang om te weten welke brokstukken naar de aarde (terug)vielen en welke uiteindelijk in een baan om de aarde terechtkwamen waar ze uiteindelijk tot de maan samenklonterden, want alleen op die manier is de samenstelling van de maan te begrijpen. De maan heeft namelijk een veel lager ijzergehalte dan de aarde en dan meteorieten uit het begin van ons zonnestelsel. Eerder werd aangenomen dat het ijzertekort op de maan te danken zou zijn aan het feit dat vooral aardmantel zou zijn weggeslagen, maar nu we maanmateriaal hebben kunnen onderzoeken, valt dat niet meer vol te houden. Bovendien blijken basaltuitvloeiingen op de maan rijker aan ijzer dan basalten op aarde.

Nu ziet het ernaar uit. Met deze en vergelijkbare gegevens valt de geochemie van de maan goed te verklaren.

Door een aantal parameters te variëren kon Canup uitzoeken welke omstandigheden leidden tot een resultaat dat het beste met de werkelijkheid overeenstemt. Daarbij vond ze dat de maan voor ca. 80% is opgebouwd uit het buitenste materiaal van de inslaande bolide (die ongeveer 1-14% van de massa van de aarde moet hebben gehad en die een ijzerrijke kern en een ijzerarme buitenzijde had). De hoek waaronder de bolide moet zijn ingeslagen heeft 42-50° bedragen (als een loodrechte inslag op 0° wordt gesteld) en de botsing moet hebben plaatsgevonden met een snelheid van minder dan 4 km per seconde. Dit gebeurde al vroeg in het bestaan van de aarde: die was toen waarschijnlijk pas voor zo’n 95% van zijn uiteindelijke massa samengeklonterd.

Referenties:
  • Canup, R.M., 2004. Simulations of a late lunar-forming impact. Icarus 168, p. 433-456.
  • Palme, H., 2004. The giant impact formation of the moon. Science 304, p. 977-979.

Illustraties welwillend ter beschikking gesteld door Robin Canup, Southwest Research Institute, Department of Space Studies, Boulder, Colorado (Verenigde Staten).

472 Opaal uit planten kan vroeger milieu helpen reconstrueren
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Veel vaatplanten bevatten fytolieten. Dat zijn microscopisch kleine (1-150 micron) deeltjes van opaal, die ontstaan als silicium - in de vorm van een zuur - met het grondwater door een plant wordt opgezogen, en daar neerslaat in ruimten binnen en tussen de afzonderlijke cellen. Daardoor geven fytolieten, zij het in sterk wisselende nauwkeurigheid, een beeld van de vorm van de cel waarin of waaromheen ze zijn gevormd. Daarnaast kunnen opaaldeeltjes waarvan de vorm niet samenhangt met die van de 'moedercel' neerslaan in daartoe gespecialiseerde cellen. Beide typen fytolieten vertonen kenmerken die, ook weer in verschillende mate, afhangen van de soort plant. Als de planten afsterven, komen de opaaldeeltjes in de bodem terecht; ze vormen in principe - net als pollen - een weergave van de regionale vegetatie.


FYTOLIET VAN EEN PALM UIT HET EOCEEN

Dit betekent dat fytolieten ook kunnen worden gebruikt voor de reconstructie van veranderingen in de flora. Waar pollen niet (meer) aanwezig zijn (bijv. doordat ze in een zandige bodem zijn geoxideerd) of waar pollen nauwelijks bruikbaar zijn (bijv. bij grassen, waar de pollen van de verschillende soorten nauwelijks van elkaar zijn te onderscheiden), daar kunnen fytolieten dus een bruikbaar alternatief vormen.

Een gebied dat voor zulk onderzoek in aanmerking komt, is de 'Great Plains' van Noord-Amerika, die vooral bestaan uit grasachtige gebieden. Dat was ook al zo in het Tertiair, toen de grassen voor het eerst in de aard-geschiedenis zorgden voor een vegetatie die grote gebieden volledig bedekte. Een Zweedse onderzoekster is op basis van fytolieten nagegaan hoe de door grassen gedomineerde flora van de Great Plains in NW Nebraska zich vanaf het laat Eoceen tot het vroeg Mioceen ontwikkelde.

De meest interessante bevinding was dat de resultaten van de analyse van de fytolieten sterk bleek te worden bepaald door de toegepaste analysetechniek.De normaliter toegepaste methode geeft aan dat van laat Eoceen tot vroeg Oligoceen een relatief dichte begroeiing bestond van bamboeachtige grassoorten, houtige en grasachtige dicotylen, en palmen; tussen het Laat-Oligoceen en het vroeg Mioceen veranderde de begroeiing in de 'moderne' open grasvlakte met uiteenlopende soorten gras. Een meer specifieke analysetechniek wijst daarentegen al op open grasvlaktes vanaf het laat Eoceen.

Dergelijke verschillen in uitkomsten zijn uiteraard weinig bevredigend. De onderzoekster heeft daarom ook uitgezocht waaraan die verschillen te wijten zijn. Die blijken vooral te wijten aan het al dan niet in de analyse opnemen van fytolieten groter dan 50 micron, en aan het al dan niet toepassen van gegevens uit een grote referentiecollectie van fytolieten. De conclusie is dan ook dat fytolieten een zeer bruikbaar hulpmiddel kunnen zijn voor reconstructies van vegetatieveranderingen, maar dat het noodzakelijk is om eerst, op basis van gestructureerd onderzoek, na te gaan welke analysetechnieken wel, en welke niet betrouwbaar zijn.

Referenties:
  • Strömberg, C.A.E., 2004. Using phytolith assemblages to reconstruct the origin and spread of grass-dominated habitats in the Great Plains of North America during the late Eocene to early Miocene. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 207, p. 239-175.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Caroline Strömberg, Department of Palaeobotany, Swedish Museum of Natural History, Stockholm (Zweden).

473 Temperaturen varieerden sterk met de seizoenen gedurende het Eemien
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Tussen de laatste ijstijd (Weichselien) en de grote ijstijd waarin het landijs ook half Nederland bedekte (Saalien) was er een interglaciaal (het Eemien) waarin de temperaturen hoger waren dan thans. Als gevolg daarvan waren grotere delen van de ijskappen op (vooral) Antarctica en Groenland afgesmolten, waardoor ook de zeespiegel enkele meters hoger stond dan nu het geval is.


BLOK VAN KORAALRIF UIT HET EEMIEN BIJ AQABA

Over de precieze temperatuur en het temperatuurverloop gedurende het jaar is nog veel onduidelijk. Omdat de baan van de aarde om de zon destijds (het interglaciaal duurde in het Midden Oosten van 124.000 tot 119.000 jaar geleden) iets anders was dan nu, werd aangenomen dat de temperatuur-verschillen tussen de diverse seizoenen op het noordelijk halfrond toen groter waren dan momenteel. Duitse en Jordaanse onderzoekers hebben daarvoor nu ook bewijs gevonden, althans voor het noordelijke deel van de Rode Zee. Ze onderzochten daar koralen uit het Eemien (gedateerd als 122.000 jaar oud), uit het Laat Holoceen (gedateerd als 2900 jaar oud), en uit de tegenwoordige tijd. De koralen uit het Eemien kwamen voor een deel uit een kanaal dat uitgegraven is in een recent rifplateau bij Aqaba, voor een ander deel uit nu boven de zeespiegel liggende mariene terrassen. De recente en laat-Holocene koralen kwamen uit de kustwateren van de Rode Zee.

De onderzochte koralen tonen duidelijke jaarringen die voor 98-99% bestaan uit aragoniet. Daaruit valt op te maken dat ze niet na hun afsterven zodanig zijn veranderd dat de isotopenverhoudingen van de zuurstof en de koolstof niet meer kunnen dienen als betrouwbare maatstaf voor de temperatuur van destijds. Uit de opbouw van de koralen kan de groei per maand worden gereconstrueerd. Door de temperatuur per maand te bepalen, kregen de onderzoekers een beeld van de temperatuurfluctuaties per seizoen.

Uit de analyses blijkt dat de laat Holocene koralen groeiden bij een regionale temperatuur van het oppervlaktewater die met de seizoenen op en neerging, met een verschil tussen hoogste en laagste temperatuur van 5,2 °C; dat is dezelfde waarde die tegenwoordig wordt gemeten, en die ook blijkt uit de onderzochte recente koralen. Voor het Eemien bedraagt het verschil echter 8,4 °C, wat betekent dat toen de temperatuurverschillen (van het oppervlaktewater in zee) tussen de diverse seizoenen inderdaad veel sterker fluctueerde dan thans. De onderzoekers geven daarvoor ook een verklaring via een gekoppeld oceaan/atmosfeer-model. De warmere zomers werden veroorzaakt door een ruimtelijk homogene opwarming van continentale gebieden op middelbare breedte, waar de zonne-instraling groter was dan nu. De lagere wintertemperatuur was niet alleen een gevolg van juist verminderde zonneinstraling, maar ook van de zogeheten Noord-Atlantische Oscillatie: het verschijnsel dat het klimaat in het Noord-Atlantische gebied periodiek fluctueert wat betreft de wintertemperatuur en de neerslag.

Referenties:
  • Felis, Th., Lohmann, G., Kuhnert, H., Lorenz, S.J., Scholz, D., Pätzold, J., Al-Rousan, S.A. & Al-Moghrabi, S.M., 2004. Increased seasonality in Middle East temperatures during the last interglacial period. Nature 429, p. 164-168.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Thomas Felis, Fachbereich Geowissenschaften, Universität Bremen, Bremen (Duitsland).

474 Riffen in Golf van Aqaba werden vernietigd door grote aardbeving
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Het noordelijke deel van de Golf van Aqaba (de NO uitloper van de Rode Zee, bij Eilat) ligt in een tektonisch sterk actief gebied. De Zee staat bekend om zijn fraaie koraalriffen, en er zijn tal van terrassen van dergelijke riffen die de vroegere tektonische activiteit weerspiegelen. Laat-Pleistocene terrassen zijn ontstaan door opheffing langs de zuidkust van het Sinaï schiereiland en in het noordoosten, bij Aqaba en Cherif. Deze terrassen wijzen op een langdurige, zij het geringe, opheffing van deze gebieden. In het noodwesten van de Golf van Aqaba zijn de Pleistocene riffen echter niet ontsloten; daar is sprake geweest van een - eveneens - geringe daling, waardoor de riffen van toen nu dieper onder water liggen.


DROOGGEVALLEN RIF BIJ AQABA

Langs de hele golf zijn, merkwaardig genoeg, Holocene riffen te vinden die iets (minder dan een meter) boven het huidige zeeniveau liggen. Dit kan niet aan tektoniek worden toegeschreven, maar moet een gevolg zijn van een zeespiegeldaling. Regionale gegevens wijzen erop dat de zeespiegel ter plaatse 6500-4500 jaar geleden zijn hoogste punt bereikte, en sindsdien geleidelijk naar zijn huidige stand is gedaald. Toch komt er een 'begraven' laat-Holoceen, perfect bewaard gebleven, rif voor onder een vier meter dik pakket van voornamelijk zanden en grovere fragmenten van de nabije heuvels; iets verder ligt een rif van gelijke ouderdom op 4 m diepte onder zeespiegel, op de bovenkant waarvan resten te vinden zijn van een toenmalige nederzetting.

De staat van het 'begraven rif' is veel beter dan normaal bij fossiele riffen het geval is. Dat wijst op een extreem snelle bedekking met sediment, terwijl het koraal nog leefde. Daarvoor is een catastrofale gebeurtenis nodig. De aard daarvan werd onderzocht via boringen en het graven van een grote put in het begraven rif. Daarbij bleek dat het rif iets minder dan 2300 jaar geleden plotseling door een aardbeving 60 cm moet zijn gezakt, waarna het vrijwel direct met sediment werd overdekt.


HET VERDRONKEN RIF

Bij het 'verdronken rif' blijkt de top blootgesteld te zijn geweest aan lichte abrasie. Op dit abrasievlak bevinden zich de genoemde resten van nederzettingen. De abrasie is dus het gevolg geweest van opheffing tot boven zeeniveau. Onderzoek wijst op de volgende serie gebeurtenissen: (1) de ontwikkeling van een kustrif dat tot ca. 5000 jaar geleden gelijke tred houdt met de zeespiegelstijging na de laatste ijstijd; (2) laterale uitbreiding van het rif tot ca. 2400 jaar geleden, bij een iets dalende zeespiegel waardoor de bovenste centimeters van het rif afsterven; (3) 2400 jaar geleden bewoning op het drooggevallen rif; (4) zeer snelle daling van zo’n 4 m (waarschijnlijk door een aardbeving, meer dan 2000 jaar geleden) van het rifoppervlak tot onder zeeniveau; (5) nieuwe koraalgroei.

De ontwikkelingen van zowel het 'begraven' als het 'verdronken' rif leiden tot een totaalbeeld dat aangeeft dat het gebied 2300 jaar geleden werd getroffen door een zware aardbeving, waarbij lokaal delen van het rif enkele meters daalden. Een aardbeving als oorzaak van de plotselinge - uit de daling resulterende - dood van de riffen is ook aannemelijk door het voorkomen van een laag met grote keien in het sediment dat direct op het begraven rif rust. Deze keien kunnen daar eigenlijk alleen terecht zijn gekomen door een tsoenami (vloedgolf), zoals die vaak ontstaat bij een zeebeving.

Referenties:
  • Shaked, Y., Agnon, A., Lazar, B., Marco, S., Avner, U. & Stein, M., 2004. Large earthquakes kill coral reefs at the north-west Gulf of Aqaba. Terra Nova 16, p. 133-138.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Yonathan Shaked, Institute of Marine and Coastal Sciences, Ruthers University, New Brunswick (Verenigde Staten) , die zijn onderzoek uitvoerde toen hij was verbonden aan de Universiteit van Jeruzalem (Israel).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl