NGV-Geonieuws 85

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


15 Januari 2005, jaargang 7 nr. 2

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 526 Fresco’s uit Bronstijd tonen tafoni
  • 527 Zwavel uit onderzeese schoorstenen zorgt voor speciaal ecosysteem
  • 528 Banded Iron Formation van 3,8 miljard jaar oud blijkt wel sedimentair
  • 529 Noordelijke IJszee was zeer warm tijdens het Laat-Krijt
  • 530 Algenbloei was direct dodelijk in Eoceen

    << Vorige uitgave: 84 | Volgende uitgave: 86 >>

526 Fresco’s uit Bronstijd tonen tafoni
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Tafoni (enkelvoud: tafone) zijn verweringsverschijnselen in de vorm van uithollingen van gesteenten, die daardoor soms de vorm krijgen van een brekende golf. Ze komen relatief veel voor rondom de Middellandse Zee. Hun ontstaan is nog niet helemaal duidelijk (er is zelfs niet bekend of menselijke activiteiten hun vorming bevorderen of belemmeren), maar hun vaak spectaculaire vorm heeft al vroeg de aandacht van de lokale bevolking getrokken. Dat blijkt ondermeer uit archeologische vondsten, in de vorm van tekeningen.


Reusachtige Tafone op het Griekse eiland Tinos

Tot de meest opvallende vondsten behoren fresco’s die werden aangetroffen in de prehistorische nederzetting Akrotiri, op het Griekse eiland Thera, een van de overblijfselen van het veel grotere eiland dat ooit werd gevormd door de vulkaan Santorini. In een van de kamers (aangeduid als delta-2:Δ-2) in de nederzetting zijn fresco’s aangetroffen waarvan er een bekend staat als het 'Fresco met de lelies' of het 'Voorjaarsfresco'. Deze fresco’s dateren uit het tweede millennium voor Christus, wat hen plaatst in de Bronstijd. Dit fresco toont een rotsachtig landschap waarin tafoni te zien zijn in diverse stadia van ontwikkeling. Het gaat waarschijnlijk om de oudste afbeelding ter wereld van dit verweringsverschijnsel.


Het fresco in kamer Δ-2 van Acrotiri, met afbeeldingen van Tafoni

De goede conservering van het fresco is te danken aan zijn langdurige bedekking onder een dikke puimsteenlaag. Die puimsteenlaag werd gevormd tijdens de catastrofale uitbarsting (in 1628 of 1627 v.Chr.) van de vulkaan die een eiland vormde waarvan Thera nu nog een overblijfsel is (met deze uitbarsting hangen de bijbelse zeven plagen van Egypte waarschijnlijk samen, en ook de ondergang van de Minoïsche beschaving op Kreta wordt hieraan wel toegeschreven). Akrotiri werd in 1967 ontdekt door de archeoloog Marinatos en is sindsdien het centrum van veel onderzoek, onder meer op geochronologisch gebied.

Het fresco in kamer Δ-2 toont onder meer zeven zwaluwen, die tussen rode lelies in een rotsachtig landschap vliegen. Er zijn inmiddels al biologische studies aan verricht, maar er was nog geen eerder geomorfologisch onderzoek aan gedaan. Omdat zowel de zwaluwen als de lelies redelijk natuurgetrouw zijn geschilderd (al lijken de lelies meer op een rode - onbekende - variant van de in Griekenland voorkomende witte lelie, Lilium candidum, dan op de enige rode lelie die nu uit Griekenland bekend is, Lilium chalcedonicum), mag worden aangenomen dat dat ook voor het landschap geldt. De schilders hebben dus in het landschap al verschillende stadia van tafoni-ontwikkeling onderkend. Dat dergelijke goedontwikkelde tafoni destijds al voorkwamen (toen van enige bevolkingsdruk nog geen sprake was), lijkt erop te wijzen dat menselijke activiteit geen wezenlijke invloed uitoefent op de ontwikkeling van tafoni. Daarmee hebben de schilders uit de Bronstijd een huidig geomorfologisch vraagstuk opgelost.

Referenties:
  • Hejl, E., 2005. A pictorial study of tafoni development from the 2nd millennium BC. Geomorphology 64, p. 87-95.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Ewald Hejl, Institut für Geologie und Paläontologie, Universität Salzburg, Salzburg (Oostenrijk).

527 Zwavel uit onderzeese schoorstenen zorgt voor speciaal ecosysteem
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Op de zeebodem komen plaatselijk heetwaterbronnen voor. Ze zijn vooral bekend van midoceanische ruggen en andere locaties in de diepzee, waar inmiddels veel onderzoek is verricht. Daarbij zijn merkwaardige, vaak soortenrijke ecosystemen ontdekt. Veel minder is bekend van dergelijke bronnen uit ondiepe zeeën. Een team onderzoekers uit Taiwan en Singapore heeft nu een dergelijk ecosysteem onderzocht voor de kust van het eiland Kueishan (121°57' O.L.; 24°50' N.B.).


Een van de gele 'schoorstenen' die gassen en zwaveldeeltjes uitbraken

De onderzeese heetwaterbronnen zijn, net als dergelijke bronnen op het land, gekenmerkt door de snelle chemische neerslag van opgeloste stoffen. Op het land gebeurt dat vooral in zijwaartse richting (bijv. in de vorm van travertijnterrassen), maar onder water worden er door die chemische neerslag een soort voortdurend opwaarts aangroeiende schoorstenen door gevormd, in het Engels bekend als 'hydrothermal vents'.


Grote hoeveelheden krabben (Xenograpsus testudinatus) in de holtes tussen de zwavelafzettingen

Dergelijke schoorstenen blijken zich niet alleen in de diepzee te vormen, maar ook in de minder dan 200 m diepe zee die nu is onderzocht. Bij Kueishan worden ze 2-6 m hoog. De 9 tot nu toe hier gevonden schoorstenen stoten zeer zuur, zwavelrijk water uit (pH = 1,75-4,60), evenals gassen (vooral kooldioxide, stikstof, zuurstof, zwaveldioxide en zwavelwaterstof), bij een temperatuur van 65-116 °C. Meestal zorgen hoge zwavelconcentraties voor een ecosysteem waarin zwavelreducerende bacteriën overheersen, maar dat blijkt bij Kueishan niet het geval. In plaats daarvan komen er vooral twee krabben voor van hetzelfde geslacht: Xenograpsus novaeinsularis en - in veel grotere aantallen - X. testudinatus. Van hun leefmilieu is nauwelijks iets bekend, en van de eerste soort is zelfs niet bekend wat hij eet.

X. testudinatus komt in ongekende aantallen (gemiddeld 364 exemplaren per vierkante meter!) voor. Door de nu uitgevoerde waarnemingen is duidelijk geworden hoe al deze exemplaren aan hun voedsel komen. In de periode tussen eb en vloed zwermen deze dieren, die zich bij de aanwezigheid van getijdenstromen schuilhouden in holtes tussen de zwavelafzettingen, uit en stropen een paar vierkante meter af op zoek naar voedsel. Dat blijkt (zoals uit studie van de maaginhoud bleek) ruimschoots aanwezig in de vorm van (afgestorven en naar de bodem gezonken) zooplankton.

Het blijkt dat tijdens deze perioden het zwavelrijke water uit de schoorstenen vrijwel loodrecht opstijgt, en zo grote hoeveelheden zwaveldeeltjes in het oppervlaktewater brengt. De hoge zwavelconcentratie in het water - soms zichtbaar als een gelige wolk - blijkt direct dodelijk voor het 'getroffen' zooplankton, dat afsterft en bezinkt. Dat proces vertoont letterlijk gelijkenis met het vallen van sneeuw. Zodra de getijstromen weer actief worden, stijgt de pluim uit de schoorsteen niet langer op naar de oppervlakte; er wordt dan dus geen zooplankton (vnl. copepoden) gedood, en de 'sneeuw' van dode organismen stopt. De krabben trekken zich dan weer snel terug in hun schuilplaatsen. Het is een mooi voorbeeld van een geologisch proces dat tot een uitzonderlijk ecosysteem leidt met van nergens anders bekende methoden van voedselvergaring.

Referenties:
  • Jeng, M.-S., Ng, N.K. & Ng, P.K.L., 2004. Hydrothermal vent crabs feast on sea 'snow'. Nature 432, p. 969.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Ng Ngan Kee, Department of Biological Sciences, National University of Singapore, (Singapore).

528 Banded Iron Formation van 3,8 miljard jaar oud blijkt wel sedimentair
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Sedimentologie !

De claim dat er restanten van leven zijn gevonden in de minimaal 3,8 miljard jaar oude 'banded iron formation' (BIF) op het eiland Akilia, voor de kust van Groenland, blijft bestreden worden, maar blijft ook verdedigd worden. Een van de problemen is dat de formatie in de loop van de geologische geschiedenis blootgesteld is geweest aan hoge temperatuur en druk, waardoor veel van de oorspronkelijke kenmerken zijn verdwenen, terwijl het gesteente daardoor ook nog andere karakteristieken heeft gekregen. Zo heeft de formatie volgens sommige onderzoekers zelfs niet eens een sedimentaire oorsprong, en kan de aangetroffen koolstof (waarvan het bestaan door sommige onderzoekers ook al in twijfel wordt getrokken) nooit een organische herkomst hebben.


Banded Iron Formation (BIF) op Akilia

Nieuw onderzoek door een Amerikaans/Frans team lijkt nu althans het sedimentaire karakter van het gesteentepakket te bevestigen. De onderzoekers kwamen tot deze conclusie op basis van isotopenanalyse van het ijzer dat in deze formatie zo rijkelijk voorhanden is in bepaalde lagen die afwisselen met ijzerarme lagen (hieraan dankt dit type gesteente zijn naam). In stollingsgesteenten (en dus ook in metamorfe gesteenten die uit stollingsgesteenten zijn ontstaan) ligt de verhouding tussen 'zwaar' en 'licht' ijzer steeds tussen nauwe grenzen. In afzettingsgesteenten (en dus ook in metamorfe gesteenten die daaruit zijn ontstaan) kan die verhouding anders zijn; de reden is dat de karakteristieken van sedimenten worden bepaald door de verwering van het moedergesteente, het transport van de geërodeerde deeltjes, de blootstelling an aan grondwater na afzetting, de invloed van het klimaat en tal van andere processen.

In de BIF’s op Akilia en bij Innersuartuut blijkt de verhouding tussen de ijzerisotopen significant af te wijken van wat bekend is van stollingsgesteenten wereldwijd. Daarentegen vertoont de verhouding grote overeenkomst met een type afzetting waarvan de vormingswijze goed bekend is. Het gaat daarbij om gesteenten die ontstaan door de chemische neerslag van tweewaardig ijzeroxide dat afkomstig is van onderzeese heetwaterbronnen, en dat na de uitstoot uit die bronnen is getransporteerd en geoxideerd. Belangwekkend daarbij is dat de opgetreden oxidatie niet afwijkt van wat bekend is over de processen die optreden wanneer bacteriën onder niet-oxiderende omstandigheden hun energie ontlenen aan fotosynthese. Hierbij moet worden bedacht dat fotosynthese onder nietoxiderende omstandigheden al bekend is uit de vroege aardgeschiedenis. De fotosynthese zoals we die nu kennen (in een zuurstofrijke atmosfeer) ontwikkelde zich pas later op aarde. De onderzoekers durven echter niet de conclusie te trekken dat de verhouding van de ijzerisotopen 'dus' bewijst dat er bij de vorming van de BIFs ook organismen actief waren. Wel durven ze te stellen dat de isotopenverhouding een bewijs is voor een sedimentaire oorsprong van de omstreden gesteenten, zodat claims over organische restanten niet bij voorbaat onjuist kunnen worden verklaard.

Referenties:
  • Dauphas, N., Zuilen, M. van, Wadhwa, M., Davis, A.M., Marty, B. & Janney, Ph.E., 2004. Clues from Fe isotope variations on the origin of Early Archean BIFs from Greenland. Science 306, p. 2077-2080.

Foto van Mark van Zuilen (Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques, CNRS, Vandoeuvre-lès-Nancy (Frankrijk), welwillend ter beschikking gesteld door Nicolas Dauphas (Department of Geophysical Sciences, University of Chicago, Chicago (Verenigde Staten van Amerika).

529 Noordelijke IJszee was zeer warm tijdens het Laat-Krijt
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

Het Laat-Krijt werd gekenmerkt door een warm klimaat. Om de dynamica van dat klimaat goed te kunnen begrijpen, is het nodig om (ook) inzicht te hebben in de temperatuur op de polen. Voor het noordpoolgebied is dat tot nu toe niet goed mogelijk geweest, omdat de bron voor die informatie - de sedimenten van de Noordelijke IJszee - gewoonlijk ontoegankelijk zijn omdat de zee met een laag ijs is bedekt. In 1970 bleek het echter mogelijk om, vanaf een grote ijsschots, een boorkern op te halen die onverhard sediment uit het Laat-Krijt bevatte. Het sediment was rijk aan organisch materiaal.


Mariene Crenarchaeota (rode puntjes), die bepaling van paleotemperaturen van zeewater mogelijk maken (de groene puntjes zijn bacteriën)

Dergelijk sediment wordt, voor een reconstructie van de toenmalige temperatuur, gewoonlijk onderzocht op de verhouding van de zuurstofisotopen in kalkschaaltjes. Dat bleek in dit geval onmogelijk omdat er geen kalk in het sediment aanwezig was. De onderzoekers (waarvan de laatste 3 werkzaam zijn op het NIOZ in Den Burg) hebben daarom een nieuwe methode moeten ontwikkelen. Ze slaagden daarin - na pogingen die meer dan twintig jaar duurden - met een methode die gebaseerd is op de analyse van vetten uit de membranen in Crenarchaeota, een groep organismen (te beschouwen als oerbacteriën) die deel uitmaken van plankton.

De Crenarchaeota leven in de oppervlaktewateren; ze passen de chemische structuur van de vetten in hun celwanden aan de watertemperatuur aan. Omgekeerd kan uit analyse van die structuur dus de temperatuur van het oppervlaktewater worden gereconstrueerd. In dit geval gaat dat om de temperatuur van het water boven de Alfa-Rug, een verhoging (de kern werd op 1850 m diepte genomen) in de Noordelijke IJszee (op ongeveer 85° N.B.) ten noorden van Groenland.

Uit het onderzoek blijkt dat het oppervlaktewater van de Noordelijke IJszee 70 miljoen jaar geleden een temperatuur moet hebben gehad van zo’n 15 °C. Omstreeks 93 miljoen jaar geleden (Midden-Krijt) zou dat zelfs ca. 20 °C kunnen zijn geweest, een temperatuur zoals die nu in de Middellandse Zee optreedt, en die - uiteraard - ver ligt boven de waarde die nu kan worden vastgesteld onder het ijs van de Noordelijke IJszee. Een dergelijk hoge waarde is des te opmerkelijker omdat het gaat om een polair gebied dat destijds natuurlijk, net als nu, voor de helft van het jaar nauwelijks of geen zonlicht ontvangt.

De hoge temperatuur kan dan ook alleen worden verklaard door een broeikaseffect, zoals dat overigens al veel langer voor het Laat-Krijt werd aangenomen. Het broeikaseffect zou een gevolg zijn geweest van een hoge concentratie van CO (koolzuurgas) in de atmosfeer. Daarbij doet zich overigens wel een probleem voor. In een commentaar schrijft Christoffer Poulsen, een geoloog van de Universiteit van Michigan, dat de huidige klimaatmodellen in feite tekort schieten. De CO2-concentratie in de atmosfeer zou volgens die modellen ongeveer 7100 ppm moeten hebben bedragen om het oppervlaktewater nabij de polen tot 15 °C op te warmen; dat is 20 keer de huidige concentratie en 3-6 keer hoger dan tot nu toe voor het Krijt werd aangenomen.

Referenties:
  • Jenkyns, H.C., Forster, A., Schouten, S. & Sinninghe Damsté, J.S., 2004. High temperatures in the Late Cretaceous Arctic Ocean. Nature 432, p. 888-892. Poulsen, Chr., 2004. A balmy Arctic. Nature 432, p. 814-815.

Foto van Ed DeLong, Department of Civil and Environmental Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambrisge, MA (Verenigde Staten van Amerika), welwillend ter beschikking gesteld door Stefan Schouten, Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee, Den Burg (Nederland).

530 Algenbloei was direct dodelijk in Eoceen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Weinig geologische vindplaatsen brengen het tot een plaatsje op de 'World Heritage Site' van UNESCO, maar een groeve bij Darmstadt heeft die status al geruime tijd bereikt. In de groeve werden vroeger oliehoudende schalies gewonnen die 47 miljoen jaar geleden, in het Eoceen, werden gevormd in een meer. De afzettingen uit dat meer zijn beroemd geworden doordat er talrijke fossiele van zoogdieren en andere hoogontwikkelde diergroepen in voorkomen, die in het algemeen zeer goed bewaard zijn gebleven.

Het merkwaardige van deze fossielen is dat er, naast planten, zoveel verschillende soorten dieren voorkomen, onder meer zoogdieren (waaronder primitieve paarden ter grootte van een hond, egelachtigen en vleermuizen), vogels en kevers. Er is vroeger geopperd dat de dieren bevangen werden door giftige dampen die uit het meer opstegen, maar dat is moeilijk verklaarbaar bij vogels en vleermuizen: die hadden in principe gemakkelijk aan de dampen kunnen ontkomen.


Fossiel exemplaar van een egelachtige: Pholidocerus hassiacus

Onderzoekers van de universiteit van Bonn zijn nu met een heel andere verklaring gekomen. Ze merkten op dat er bij de slachtoffers onder de paarden (Propalaeotherium) opvallend veel (5 van de 50) drachtige merries waren. Ook zijn er vijf paren van schildpadden (Allaeochelis crassescultata) gevonden in een positie die erop wijst dat ze4 ze bezig waren te paren. Dit alles wijst er volgens de onderzoekers op dat de dood vooral optrad in de vroege zomer, en ook heel plotseling moet hebben toegeslagen.


Twee exemplaren van de schildpad Allaeochelys crassescultata, mogelijk overleden tijdens het paren

De afzettingen van het meer bestaan uit afwisselende lagen van olierijke mudstones en kalksteenlagen die deels door algen werden gevormd. Die 'algenlagen' lijken te zijn ontstaan door het plotseling in grote massa’s optreden van blauwalgen (cyanobacteriën). Deze organismen zijn nu bijna constant in kleine hoeveelheden aanwezig in meren en plassen, maar kunnen zich plotseling sterk vermenigvuldigen, vooral wanneer er veel stikstof in het water aanwezig is. Daarbij scheiden ze gifstoffen af die in het water terechtkomen, en die zo dodelijk zijn dat dieren die van dat water drinken, vrijwel direct dood neervallen. De onderzoekers vermoeden dat dat het geval is geweest in het Eocene meer van Messel. Vleermuizen en vogels drinken vaak terwijl ze over het water scheren, en konden daardoor niet ontkomen. De dieren die langs de oever hun dorst lesten, hadden ook geen kans meer om te ontkomen.

Referenties:
  • Koenigswald, W. von, Braun, A. & Pfeiffer, Th., 2004. Cyanobacteria and seasional death: a new taphonomic model for the Eocene Messel Lake, Paläontologische Zeitschrift 78, p. 417-424.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Wighart von Koenigswald, Institut für Paläontologie der Universität Bonn, Bonn (Duitsland).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl