NGV-Geonieuws 9

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Oktober 2000, jaargang 2 nr. 3

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

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 103 Enorme geode gevonden in Spanje
  • 104 Edelgassen in grondwater zijn indicatie voor paleotemperaturen
  • 105 Dampen uit travertijn maakten priesteressen van het orakel van Delphi 'high'
  • 106 Zuurstofisotopenverhouding in sulfaten spot met theorie
  • 107 Slag voor creationisten
  • 108 Chondrules ontstaan onder extreme omstandigheden
  • 109 Nieuw kenniscentrum aardwetenschappen
  • 110 Inslagkrater gevonden met diameter van 120 km
  • 111 Elektromagnetisch veld bij vulkaanuitbarsting wordt gemeten
  • 112 Hydrologie van het tropisch regenwoud
  • 113 Oudste leven mogelijk ontstaan in vulkanen
  • 114 Massaal uitsterven op grens Krijt/Tertiair veroorzaakt door Deccan-vulkanisme
  • 115 'Missing link' tussen lagere en hogere primaten mogelijk gevonden

    << Vorige uitgave: 8 | Volgende uitgave: 10 >>

103 Enorme geode gevonden in Spanje
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Mineralen !

De Spaanse geoloog Javier García-Guinea, verbonden aan het Rijksmuseum voor Natuurwetenschappen in Madrid, heeft een geode van uitzonderlijke afmetingen gevonden. De vondst werd medio juni officieel bekend gemaakt nadat er geruchten over rondgingen binnen kringen van amateur-mineralenverzamelaars.

De geode werd aangetroffen in een verlaten zilvermijn langs de Spaanse noordoostkust. Hij is zo groot dat er tegelijk enkele mensen in kunnen plaatsnemen: de langste as is ongeveer 8 meter, en de hoogte ervan 1,7 meter. De wanden zijn bezet met fraai gevormde gipskristallen die tot ongeveer een halve meter lang zijn.

Volgens deskundigen werd de geode zo’n zesmiljoen jaar geleden gevormd omdat de Middellandse Zee - vanwege het destijds heersende zeer warme klimaat - aan sterke verdamping blootstond, waardoor delen van de zee droogvielen. In de zouten die toen neersloegen konden zich geodes ontwikkelen, maar een zo groot exemplaar is nog nooit eerder aangetroffen.

Wat er met de geode gaat gebeuren, staat nog niet vast. De toegang tot de mijn waarin hij is aangetroffen is voorlopig afgesloten om te voorkomen dat souvenirjagers het exemplaar beschadigen. Het verplaatsen van de geode naar een museum zou niet alleen zeer kostbaar zijn, maar ook een groot risico op beschadiging betekenen. Het is daarom niet uitgesloten dat het exemplaar tezijnertijd op zijn huidige plaats bezichtigd zal kunnen worden.

Referenties:
  • Holden, C., 2000. Brobdingnagian crystals. Science 288, p. 2127.

104 Edelgassen in grondwater zijn indicatie voor paleotemperaturen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over (Paleo)Klimaat !

De temperatuur gedurende het geologische verleden (paleotemperatuur) kan goed worden ingeschat door gebruik te maken van edelgassen die in het grondwater zijn. Dat was weliswaar al eerder bekend, maar de uitkomsten waren tot nu toe erg onnauwkeurig. Dat kwam doordat een deel van de in het grondwater opgeloste edelgassen daarin is opgenomen in de vorm van 'excess air', een hoeveelheid gassen die niet afhankelijk is van de temperatuur en waarvan de herkomst tot nu toe niet goed was verklaard (de overige edelgassen in grondwater zijn afkomstig van hetzij het natuurlijk verval van radioactieve isotopen, hetzij van oplossing in evenwicht met de heersende temperatuur). Zwitserse onderzoekers hebben nu een nieuw model ontwikkeld. De 'truc' die ze daarbij uithalen, is dat ze rekening houden met de 'excess air', en dat ze dat doen op basis van een model dat ze hebben ontwikkeld om de hoeveelheid van die gassen te bepalen. Het model berust op de veronderstelling dat excess air in het grondwater van quasi-verzadigde bodems ontstaat, en dat de hoeveelheid afhangt van het evenwicht tussen de hoeveelheid water en de daarin opgenomen lucht.

De Zwitsers hebben hun model op een aantal bekende situaties toegepast. Daarbij bleek de uitkomst goed overeen te stemmen met paleotemperaturen die op andere wijzen waren vastgesteld. Het nieuwe model is daarom volgens de onderzoekers voldoende betrouwbaar om te dienen als 'scheidsrechter' in gevallen waar andere methoden tot uiteenlopende conclusies komen. Zo is er een fel omstreden hypothese dat de temperatuur gedurende het laatste 'hoogtepunt' van de laatste ijstijd in het tropische deel van Amerika - in het bijzonder Brazilië - zo’n 5 °C lager was dan thans (diverse andere benaderingsmethoden geven een daling aan van 2 °C of nog minder). Het nieuwe model geeft aan dat er inderdaad een dergelijke temperatuurdaling in dat gebied optrad, en dat die daling zelfs nog groter was op middelbare breedte.

Dat er geen sprake is van lokale factoren die de uitkomst beïnvloeden, blijkt uit een vergelijkbare analyse van edelgassen uit grondwater van Oman. Daar werd een temperatuurdaling van 6,5 °C gevonden. Dat stemt redelijk goed overeen met een daling van 5,3 °C die met andere methoden was vastgesteld voor Namibië.

De onderzoekers zijn dermate overtuigd van de juistheid van hun model, dat ze menen dat hun 'thermometer' zelfs gebruikt zou kunnen worden voor het 'ijken' van andere methoden om paleotemperaturen vast te stellen. Ze denken daarbij speciaal aan de veelgebruikte zuurstof-18 thermometer die voor watervoerende pakketten wordt gebruikt.

Referenties:
  • Aeschbach-Hertig, W., Peeters, F., Beyerle, U. & Kipfer, R., 2000. Palaeotemperature reconstruction from noble gases in ground water taking into account equilibrium with entrapped air. Nature 405, p. 1040-1044.

105 Dampen uit travertijn maakten priesteressen van het orakel van Delphi 'high'
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Archeologie !

Tussen 1400 en 380 v. Chr. deed het orakel van Delphi tal van voorspellingen. Die zijn nog steeds beroemd. Destijds hechtte men grote waarde aan de orakelspreuken. Zo raadpleegde de Griekse regering het orakel altijd wanneer een besluit moest worden genomen over het al dan niet beginnen van een oorlog. Een van meest bekende voorspellingen van het orakel is volgens overlevering dat Oedipus zijn vader zou vermoorden en met zijn moeder zou trouwen. Hetgeen - ook alweer volgens de overlevering - inderdaad gebeurde.

De priesteressen van het aan Apollo gewijde Griekse heiligdom deden uitspraken die vaak juist waren - of achteraf juist leken. De waarheid is wat dat betreft moeilijk te achterhalen, maar waarschijnlijk was het laatste het geval. Onderzoek wijst namelijk uit dat de voorspellingen van de priesteressen nogal onduidelijk moeten zijn geweest, en waarschijnlijk pas achteraf van toepassing zijn verklaard op bepaalde situaties, net zoals de kwatrijnen van Nostradamus.

De geoloog Jelle de Boer, van de Weslyan Universiteit in Connecticut (Verenigde Staten), heeft met een aantal archeologen en een chemicus onderzoek uitgevoerd naar de dampen die de priesteressen volgens verslagen van tijdgenoten inhaleerden. Die dampen waren niet afkomstig van vulkanische activiteit, maar kwamen vrij uit travertijn, een soort kalksteen die ontstaat door chemische neerslag wanneer met kalk verzadigd water uit de diepte onder druk opstijgt en aan het aardoppervlak naar buiten treedt, waarbij de overdruk verdwijnt en de oplosbaarheid van kalk wordt verminderd. Zo ontstaan steeds nieuwe laagjes travertijn, een gesteente dat nu vaak wordt gebruikt voor vensterbanken en dergelijke.

Monsters van het travertijn uit Delphi blijken luchtbelletjes te bevatten; die lucht komt door het poreuze karakter van het gesteente langzaam vrij. Chemische analyse van die luchtbelletjes toonde aan dat daarin hoge concentraties voorkomen van etheen, ethaan en methaan, alle drie gasvormige koolwaterstoffen. Etheen zorgt ervoor dat de zuurstof die via het bloed naar de hersenen wordt getransporteerd deels chemisch wordt gebonden. Daardoor wordt men bij het inademen van kleine hoeveelheden 'high', en raakt men bij grotere hoeveelheden buiten bewustzijn. Daarom wordt dit gas ook bij narcose toegepast. Ethaan en methaan hebben invloed op de hersenen.


TRAVERTIJN




Volgens de aan het onderzoek deelnemende archeoloog John Hale van de Universiteit van Kentucky is hiermee de uitwerking verklaard van wat de Grieken destijds 'de adem van de goden' noemden. De priesteressen moeten onduidelijk zijn geweest in hun uitspraken; door training zijn zij waarschijnlijk in staat geweest om voorspellingen te doen die - zeker achteraf - op verschillende wijzen konden worden geïnterpreteerd. Zo kon het orakel duizend jaar lang een reputatie opbouwen bij voorspellingen voor particulieren en overheid.

Referenties:
  • Leake, J. & Dennis, G., 2000. Delphi’s oracles were high on gas. Sunday Times (30-7-2000).

106 Zuurstofisotopenverhouding in sulfaten spot met theorie
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Amerikaanse onderzoekers hebben twee afzettingen van sulfaten gevonden waarin de verhouding tussen twee zuurstofisotopen een tot nu toe ongekend patroon laat zien. Ze concluderen daaruit dat er in de aardatmosfeer processen optreden die tot nu toe niet bekend waren.

In de aardatmosfeer komen O-18, O-17 en O-16 in ongeveer constante verhoudingen voor, maar er treden door fysische, chemische en biologische processen variaties in op. Daarbij verandert de verhouding tussen O-16 en O-18 altijd ongeveer tweemaal zo sterk als de verhouding tussen O-18 en O-17 (D 17O = d 17O-0,52d 18O). Deze verhouding is vast gegeven dat in (bijna) alle gesteenten (voor zover gevormd onder atmosferische omstandigheden) eveneens wordt teruggevonden. De paar gesteenten waarin O-17 in 'te grote' hoeveelheden ten opzichte van O-18 voorkomt, zijn alle meteorieten (die worden geacht een andere isotopenverhouding in hun gebied van oorsprong te weerspiegelen) of dateren van meer dan 3,7 miljard jaar geleden, toen de aarde nog een reducerende atmosfeer bezat.

De twee pakketten aardse gesteenten van veel jongere datum waarin onderzoekers nu een afwijkende isotopenfractionering hebben aangetroffen, zijn een sulfaatrijk bodemprofiel in de centrale Namib-woestijn, en lagen van vulkanische as in Noord-Amerika. De waarde van D17O loopt hierin zelfs op tot +0,46%. Dat lijkt misschien niet zoveel, maar het is genoeg om een schok teweeg te brengen, want de tot nu toe gevonden afwijkingen van bovenvermelde relatie bedragen nooit meer dan -0,004±0,005%. De onderzoekers achten het mogelijk dat de gevonden anomalie een gevolg is van oxidatie van de zwavel in de atmosfeer (vooral onder invloed van een hoog ozongehalte), waardoor een soort mengsel van zuurstofisotopen zou zijn ontstaan dat deels de isotopenverhouding in de aardatmosfeer weerspiegelt, deels de verhouding in het inwendige der aarde.

De implicaties van de ontdekking zijn groot. De waarde van D17O in sulfaten uit vulkanische as zou namelijk kunnen worden gebruikt om het ozongehalte in de vroegere aardatmosfeer (bij benadering) te bepalen, evenals de biochemische zwavelcyclus in woestijnen (waar atmosferische zwavel een groot aandeel in het totale zwavelaanbod vertegenwoordigt). Daarmee zou een belangrijke uitbreiding van onze kennis van de vroegere aardatmosfeermogelijk worden, want die berust momenteel voornamelijk op de analyse van luchtbelletjes die in de ijspakketten van Antarctica en Groenland zitten opgesloten. De ouderdom daarvan bedraagt echter niet meer dan maximaal 400.000 jaar. Met de nieuwe methode zou een veel groter deel van de geschiedenis van de aardatmosfeer kunnen worden achterhaald.

Referenties:
  • Bao, H., Thiemens, M.H., Farquhar, J., Campbell, D.A., Lee, C. C.-W., Heine, K. & Loope, D.B., 2000. Anomalous D17O compositions in massive sulphate deposits on the Earth. Nature 406, p. 176-178.
  • Clayton, R.N., 2000. Rock signature from the sky. Nature 406, p. 137-137.

107 Slag voor creationisten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie !

In de Verenigde Staten (maar ook in sommige andere landen, zoals Australië) woedt al jarenlang een heftige strijd tussen mensen die verdedigen dat de huidige planten en dieren (en dus ook de mens) het gevolg zijn van een langdurige evolutie, en mensen die aannemen dat de planten- en dierenwereld in een klap door God geschapen is. Deze laatste groep mensen, die veelal als 'Creationisten' worden aangeduid, hebben vooral in de Verenigde Staten veel voor elkaar gekregen. Zo is in veel staten het onderwijs verplicht gesteld om de scheppingstheorie als gelijkwaardig aan de evolutietheorie te behandelen. In een aantal staten is zelfs de evolutietheorie uit het onderwijs geschrapt. Dat was onder meer het geval in Kansas.

Begin augustus hebben de Creationisten in Kansas echter een zware slag te verduren gehad. Drie van de vier leden van de Onderwijsraad die aan de wieg stonden van de afschaffing van onderwijs in de evolutietheorie in hun staat, zijn namelijk bij nieuwe voorverkiezingen verslagen door hun tegenstanders. Daarmee lijkt de weg geëffend naar het terugdraaien van de resolutie die in augustus vorig jaar leidde tot verwijdering van de evolutietheorie uit het onderwijs; die resolutie werd destijds namelijk met een krappe meerderheid (6-4) aangenomen.

Een en ander betekent dat ook de evolutieleer weer kan worden onderwezen. Dat geldt ook voor geologische gegevens met betrekking tot de aarde, alsook voor het ontstaan van het heelal tijdens een 'oerknal' ('big bang'). Daarmee wordt voorkomen dat generaties kinderen zouden kunnen opgroeien die nooit onderwezen zouden zijn in de uitkomsten van de natuurwetenschappen.

De uitslag van de verkiezingen is met groot gejuich ontvangen. 'De stemmen van gematigdheid en redelijkheid hebben gesproken', zei John Staver hierover. Hij is directeur van het Centrum voor Wetenschappelijk Onderwijs van de Staatsuniversiteit van Kansas.

Referenties:
  • Helmuth, L., 2000. Antievolution Board almost extinct. Science 289, p. 859

108 Chondrules ontstaan onder extreme omstandigheden
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De geochemische en petrologische karakteristieken van chondrules wijzen, in combinatie met experimenten, op een aantal ontstaanswijzen, echter steeds onder extreme omstandigheden. Chondrules zijn brokjes materie van minder dan een millimeter in doorsnede, waarmee de aarde voortdurend vanuit de ruimte wordt 'gebombardeerd'. In boorkernen van de diepzeebodem, waar de sedimentatie zeer langzaam gaat, worden chondrules regelmatig gevonden. Het zijn gewoonlijk bolvormige, verglaasde objecten. Er bestaan tal van soorten, maar ze blijken veel eigenschappen gemeen te hebben.


AL RAIS CR2 CHONDRIET DIE CHONDRULES EN MATRIX LAAT ZIEN

Een opvallende karakteristiek is dat de zuurstof in de mineralen waaruit chondrules bestaan, niet gefractioneerd is op basis van de diverse isotopen (wat normaliter gebeurt onder invloed van hun - geringe - massaverschillen). Hieruit wordt afgeleid dat ze in stofwolken in de ruimte moeten zijn ontstaan. Hun typische bolvorm geeft aan dat ze gevormd moeten zijn vanuit een vloeibare massa; door afkoeling ontstond hieruit deels een glazige massa, deels konden zich ook relatief grote kristalletjes met hun karakteristieke kristalvormen ontwikkelen. De opsmelting van het materiaal waaruit ze zijn ontstaan kan echter niet totaal zijn geweest, want de aard van de aanwezige mineralen geeft (experimenteel) aan dat er vaste kernen moeten zijn geweest waaromheen het materiaal begon uit te kristalliseren; ook zijn er in chondrules vaste restanten (relicten) gevonden van ouder vast materiaal.

Dat de afkoeling van de massa waaruit zich chondrules vormden geologisch gezien snel moet zijn verlopen, is aannemelijk op basis van het voorkomen van gezoneerde grote kristallen en anomalieën in de isotopenverhoudingen van sommige elementen; de resultaten van dynamische kristallisatie-experimenten zijn hiermee in overeenstemming.

Op basis van het voorkomen van 'pakketjes' chondrules die gezamenlijk worden omgeven door jonger materiaal, wordt - evenals op basis van het voorkomen van een soort ringvorming in bepaalde chondrules - afgeleid dat ze na hun afkoeling veelal ook weer opnieuw zijn verhit. Deze nieuwe fase van verhitting was niet altijd en overal even intensief, maar moet over grote gebieden van het binnenste deel van ons zonnestelsel hebben plaatsgevonden, op z’n minst voor gedurende de tijd die nodig waas voor de daar aanwezige gaswolken om af te koelen van ca. 900 K tot minder dan 600 K .Kleine ijzerhoudende chondrules vertonen karakteristieken die aangeven dat ze niet allemaal in gebieden met een hoge temperatuur in de nabijheid van de zon zijn ontstaan. In zulke gevallen moeten andere mechanismen te hulp worden geroepen om hun ontstaan te verklaren. Daarbij wordt gedacht aan ontladingen ('bliksem') tussen de diverse gaswolken, maar ook aan andere processen zoals dynamische schokgolven door de gassen, en verhitting onder invloed van sterke straling.

Referenties:
  • Rubin, A.E., 2000. Petrologic, geochemical and experimental constraints on models of chondrule formation. Earth-Science Reviews 50, p. 3-27

Afbeelding uit: http://research.amnh.org/earthplan/research/chondrul.html

109 Nieuw kenniscentrum aardwetenschappen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Op 19 juni is een nieuw Nederlands aardwetenschappelijk centrum opgericht: het Kenniscentrum voor Geowetenschappelijk Onderzoek TNO/VUA. Het instituut is bedoeld om te komen tot een bundeling van de kennis bij de Vrije Universiteit en bij TNO-NITG (het vroegere Instituut voor Toegepaste Geowetenchappen - TNO). Ook de Nederlandse Onderzoekschool Sedimentaire Geologie uit Utrecht en het Interuniversitair Centrum voor Geo-ecologisch onderzoek zullen in het kenniscentrum deelnemen.

Het nieuwe centrum kan worden beschouwd als de formele voortzetting van de reeds bestaande samenwerking tussen de VU en TNO-NITG die bestaat binnen het onderzoeksprogramma NEESDI (Netherlands Environmental Earth Systems Dynamics Initiative). Het centrum zal deze samenwerking uitbouwen om te komen tot een verdere integratie van fundamenteel en toegepast aardwetenschappelijk onderzoek in ons land. Een belangrijke uiteindelijke doelstelling is om te komen tot een beter begrip van de Nederlandse ondergrond en de daarin voorkomende hulpbronnen. Die zouden dan beter beheerd en benut kunnen worden.

De Vrije Universiteit en TNO-NITG hebben voor het centrum een bedrag vrijgemaakt van zevenmiljoen gulden ten behoeve van de eerste vier jaar. Met dat geld kunnen niet alleen zeven assistenten in opleiding een volledig promotie-onderzoek uitvoeren, maar ook zullen enkele lopende onderzoeksprojecten gedeeltelijk bij het nieuwe kenniscentrum worden ondergebracht. Er zijn vijf 'speerpunten' vastgesteld voor het toekomstige onderzoek: (1) geïntegreerde bekkenstudies en 3-D modellering, (2) grondwaterstroming in sedimentaire bekkens, (3) neotektoniek en de evolutie van kustvlaktes in geodynamisch perspectief, (4) de op processen gebaseerde modellering van deltasystemen in kustvlaktes, en (5) het onderzoek van vroegere milieus wat betreft hun geologische processen en hun ecologie.

Het kenniscentrum is niet uitsluitend op onderzoek gericht. Er zullen ook cursus- en trainingsprogramma’s worden verzorgd, waarbij wetenschappers hun vakkennis aan elkaar kunnen overdragen.

Referenties:
  • Vrije Universiteit Amsterdam, 15 juni 2000. VU Amsterdam en TNO-NITG bundelen krachten in nieuw Kenniscentrum Aardwetenschappen. Persbericht pb 00.44/AS, 2 pp.

110 Inslagkrater gevonden met diameter van 120 km
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Ten oosten van Hamlin Pool, in het Carnarvon-Bekken (West-Australië), ligt begraven onder een pakket meerafzettingen uit het Krijt (in het centrum ook uit het Vroeg-Jura) een ringvormige structuur. Die is nu herkend als een inslagkrater. De argumenten voor deze interpretatie door Australische geologen uit Perth en Canberra zijn: (1) een kern van waarschijnlijk minder dan 25 km in doorsnede waarin het onderliggende granietachtige gesteente is opgeheven; (2) deformatie-structuren in het kwarts van dit gesteente die ontstaan moeten zijn door een schokgolf; (3) verglaasde veldspaatkristallen; (4) aders van pseudotachyliet; (5) een ingezakte ringvormige zone met een ongeveer 70 m dikke laag van klasten van sterk uiteenlopende grootte, die wordt bedekt door een pakket meer-afzettingen.

De diameter van de totale structuur is ongeveer 120 km, zoals kon worden vastgesteld door zwaartekrachtsmetingen, magnetisch onderzoek, en analyse van het afwateringspatroon aan het aardoppervlak. Deze structuur kan het beste worden omschreven als een cirkelvormige breuk, die dwars door de regionale tektonische noord/zuid-richting heenbreekt.

De onderzoekers hebben aangetoond dat het granietachtige complex in het centrum op een diepte begint van 171 m. Dat is minimaal 1800 hoger dan de ligging in de directe omgeving, waar de diepteligging is vastgesteld met zwaartekrachtsgegevens.

De aders van pseudotachyliet zijn sterk verrijkt met aluminium, calcium, magnesium, nikkel, kobalt, chroom, vanadium en zwavel; ze zijn daarentegen arm aan kalium en silicium. Volgens de onderzoekers wijst dit op een chemische fractionering die moet zijn gevolgd op een situatie waarin door een zeer heftige schok een grote massa gesteente verdampte.

Het tijdstip van de inslag moet voor (of in) het Vroeg-Jura geplaatst worden, omdat sedimenten van die ouderdom de structuur bedekken. Hij moet echter na het Perm hebben plaatsgevonden, omdat stukken Perm (die kennelijk bij de inslag waren losgeslagen) in de meerafzettingen van het Vroeg-Jura gevonden zijn. Ook fragmenten van oudere Paleozoïsche gesteenten werden overigens veelvuldig aangetroffen. Op basis van structuren in het mineraal apatiet zou de inslag 280-250 miljoen jaar geleden (ruwweg op de grens tussen Perm en Trias) kunnen hebben plaatsgevonden. Omdat er in de meer-afzettingen echter geen fossielen uit het Laat-Trias voorkomen, lijkt het weer onwaarschijnlijk dat de inslag voor het einde van het Trias plaatsvond.

Referenties:
  • Mory, A.J., Iasky, R.P., Glikson, A.Y., Pirajno, F., 2000. Woodleigh, Carnarvon Basin, Western Australia: a new 120 km diameter impact structure. Earth and Planetary Science Letters 177, p. 119-128.

111 Elektromagnetisch veld bij vulkaanuitbarsting wordt gemeten
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Geofysica ! Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

In de directe omgeving van vulkanen wordt tijdens hun erupties vaak bliksem waargenomen. Op grond daarvan is al eerder vastgesteld dat een vulkaanuitbarsting (waarschijnlijk meestal) gepaard gaat met elektromagnetische verschijnselen. Dat heeft geofysici van de Universiteit van Würzburg op het idee gebracht om actieve vulkanen te bewaken met een nieuwe techniek, die gebaseerd is op de waarneming van elektromagnetische velden.

Om een en ander goed te kunnen doen is natuurlijk inzicht nodig in het hoe en waarom van die velden bij een vulkanische uitbarsting. Volgens Dr. Ralf Büttner, die als fysicus aan de universiteit is verbonden, ontstaan de elektrische ladingen bij een eruptie direct uit de hitte van het magma. Daarbij is van belang hoe groot de oppervlakte is waarover het magma aan de lucht wordt blootgesteld; hoe fijner her magma verdeeld raakt wanneer het als snel stollende vulkanische bommen en as wordt uitgestoten, des te heftiger is - als gevolg van het bijbehorende elektromagnetische veld - de uitbarsting. Omgekeerd kan ook naderhand, door bestudering van de grootte van de uitgestoten deeltjes, een redelijke benadering gemaakt worden van de intensiteit van de uitbarsting.

Door het opbouwen van steeds nieuwe magma-oppervlakken wordt volgens Dr. Büttner het elektrostatische evenwicht verstoord. Naarmate het opstijgende magma sneller expandeert en in fijnere stukken breekt, ontstaan op de afzonderlijke stukken sterker verschillende ladingen, waardoor een elektrisch veld wordt opgewekt.

Op basis hiervan hebben medewerkers van het Natuurkundig-Vulkanologisch Laboratorium van de universiteit een nieuw type meetapparatuur vervaardigd. Daarmee is het mogelijk om de diverse relevante processen kwantitatief vast te leggen. De apparatuur wordt momenteel nog geijkt; ook kunnen er volgens de betrokkenen nog enkele verbeteringen in worden aangebracht. De bedoeling is dat hij vervolgens bij de Stromboli, een actieve vulkaan in Zuid-Italië, in praktijk zal worden beproefd.

Referenties:
  • G.O.-Wissen Online, 2000. Wenn Magma Blitze erzeugt. Persbericht Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg (2000-02-09).

112 Hydrologie van het tropisch regenwoud
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Op 7 september vond aan de Vrije Universiteit een promotie plaats op basis van zowel praktijk- als modelmatig onderzoek van de hydrologie van een stuk tropisch regenwoud in Costa Rica. Het belang van het proefschrift stijgt uit boven het gebied zelf, want het onderzoeksterrein is representatief voor grote delen van het regenwoud.


TROPISCH REGENWOUD

De kwaliteit van zowel de bodem als het water van het tropisch regenwoud is de laatste decennia in grote gebieden sterk achteruit gegaan door de doorgaande exploitatie t.b.v. tropisch hardhout. Deze activiteit is in veel gevallen gepaard gegaan met ontbossing, hetgeen - vanwege de dunne bodem - vaak heeft geleid tot een sterke achteruitgang van de vruchtbaarheid vanwege het wegspoelen van de bodem. Bovendien hebben de activiteiten bijgedragen aan de vervuiling van bodem en water, terwijl er ter plaatse juist meer schoon water nodig is vanwege de toestroom van mensen die bij de exploitatie op enigerlei wijze zijn betrokken (of betrokken proberen te raken). Daarnaast lijkt het erop of wereldwijde veranderingen van het klimaat momenteel leiden tot een verminderde neerslag in de regenwouden, gekoppeld aan een toenemende mate van blootstelling aan zware stormen.

Het onderzoek probeert die factoren in hun totaliteit en hun onderlinge samenhang te bezien voor het stroomgebied van de Bisley. Daartoe zijn neerslag, neerslaginterceptie, verdamping en (snelle) afvoer door oppervlaktestromen gemeten; ook zijn de hoge verliezen aan neerslag door interceptie gemodelleerd. De resultaten van de processtudies zijn verwerkt in een model, dat vervolgens is getoetst.

Het blijkt dat veel van de neerslag verloren gaat (de neerslaginterceptie) door directe verdamping vanaf het natte bladerdak. Die uitkomst is verrassend, omdat tevoren werd aangenomen dat deze interceptie vooral een gevolg was van de bergingscapaciteit van het bladerdak. Verder is aangetoond dat de neerslag die de grond bereikt, zich via grote poriën in de toplaag een weg baant naar de rivier. Omdat de toplaag erg gevoelig blijkt voor erosie en compactie, hebben bodemverstoringen grote invloed op de afvoer van water, vooral tijdens zware regenbuien.

Een interessante conclusie van het proefschrift is dat de simpele weergave man het tropisch regenwoud in een beperkt aantal parameters, zoals dat onder meer gebeurt in 'global circulation models' (die worden gebruikt om de gevolgen van het veranderende klimaat te voorspellen) geen recht doet aan de complexe processen die zich in het regenwoud aandienen.

Referenties:
  • Schellekens, J., 2000. Hydrological processes in a humid tropical rain forest: a combined experimental and modelling approach. Proefschrift Vrije Universiteit Amsterdam.

113 Oudste leven mogelijk ontstaan in vulkanen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

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

Over het ontstaan van het leven op aarde bestaan nog steeds diverse hypotheses. Ook het milieu waarin het leven zou zijn ontstaan, is nog niet met zekerheid ontkend. Theorieën variëren van ondiepe zeeën tot diepe meren, en van beschutte rotsholten tot onderzeese vulkanen. Een heel nieuwe hypothese is opgesteld door geologen van de Washington Universiteit in St. Louis (Verenigde Staten). Volgens hen is het eerste leven ontstaan in de lucht!

Uiteraard gaat het toch om een speciale situatie, en wel om dichte stofwolken die bij vulkaanuitbarstingen de lucht in werden geblazen. Volgens de onderzoekers bestaan er in de langzaam afkoelende stofwolken ideale omstandigheden voor het ontstaan van eenvoudige koolwaterstoffen, de bouwstenen van levende organismen.
Een team onder leiding van Professor Everett Shock heeft de samenstelling en het temperatuurverloop in dergelijke stofwolken geanalyseerd, alsmede in lava uit negen verschillende gebieden op aarde. Daarbij bleek dat een temperatuur van 150-300 °C, in combinatie met een hoge concentratie van verbindingen tussen zwavel en ijzer, ideaal te zijn voor het ontstaan van de koolwaterstoffen. Wanneer microscopisch kleine kristalletjes van zulk materiaal in contact komen met vulkanische gassen zoals methaan, waterstof en waterdamp, dan vormen ze kristallisatiekernen voor veel grote moleculen van koolwaterstofverbindingen.

Het blijkt dat er zelfs eiwitachtige moleculen kunnen worden gevormd. De energie die voor de samenstelling van dergelijke moleculen nodig is, wordt geleverd door de elektrochemische reacties die plaatsvinden aan het oppervlak van ijzerhoudende deeltjes zoals magnetiet. Ook de elektrische ontladingen (soms in de vorm van bliksemflitsen) die bij vulkanische uitbarstingen vaak optreden, kunnen bijdragen aan de energie die nodig is voor het ontstaan van de eiwitten.

Het is interessant dat de nieuwe hypothese in sommige opzichten een grote overeenkomst vertoont met de wereldberoemd geworden proeven die de Amerikaanse scheikundige Stanley Miller bijna 50 jaar geleden deed. Daarbij liet hij eenvoudige organische moleculen ontstaan door in een afgesloten kolf met ammoniak, methaan en waterdamp (als benadering van de aardse oeratmosfeer) ontladingen op te wekken, en door de stoffen ook aan ultraviolet licht bloot te stellen. Miller meende echter dat het leven ontstaan zou zijn in kleine meertjes of waterplassen. Die opvatting delen de onderzoekers uit St. Louis niet, die 'hun' milieu veel gunstiger vinden.

De omstandigheden in vulkanische stofwolken die viermiljard jaar geleden mogelijk voor het ontstaan van het leven zorgden, komen ook nu nog voor. Onderzoekers hebben inderdaad vastgesteld dat bij de vulkaan Kilauea (Hawaiï) ook nu nog vulkanische verbindingen worden gevormd. Dat daaruit leven zal ontstaan, is echter weinig waarschijnlijk, vanwege de zuurstofrijke atmosfeer die de aarde nu heeft, waardoor dergelijke moleculen nu snel worden afgebroken. In de begintijd van de aarde was de atmosfeer echter reducerend, zodat verdere ontwikkeling van de moleculen een goede kans kreeg.

Referenties:
  • G.O.-Wissen Online, 2000. Erste Lebewesen entstanden aus Vulkanen. Persbericht Austria (2000-04-04).

114 Massaal uitsterven op grens Krijt/Tertiair veroorzaakt door Deccan-vulkanisme
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Vulkanologie !

Omstreeks 65 miljoen jaar geleden vloeiden enorme massa’s magma via spleetvulkanen naar buiten in India. Het ging om gigantische hoeveelheden: bijna tweemiljoen kubieke kilometer. In het desbetreffende gebied, dat nu bekend staat als het Deccan-plateau en dat zo’n 750.000 km2 beslaat, bereikt het tot basalt gestolde magma diktes van soms enkele kilometers. Er waren tal van geologische aanwijzingen dat dit catastrofale proces geologisch gezien in korte tijd moet hebben plaatsgevonden, maar precieze gegevens daarover waren niet beschikbaar. Dateringen (vooral met argon-isotopen) leverde te onnauwkeurige cijfers op, mogelijk mede door de uiteenlopende procedures die in de verschillende laboratoria worden gehanteerd (bijv. bij het vrijmaken van argonhoudende mineralen).

Een groep Franse onderzoekers heeft nu gedetailleerd een verticale sectie door het belangrijkste lavalichaam bemonsterd, en de monsters aan standaardprocedures onderworpen. Het blijkt dat vooral het type mineraal dat wordt gebruikt voor de ouderdomsbepalingen van invloed op de uitkomst is, waarschijnlijk omdat het vluchtige edelgas argon iets gemakkelijker uit het ene kristalrooster kan ontsnappen dan uit het andere. Door uit te gaan van 1 mineraal (in dit geval een veldspaat, plagioklaas) kwamen de cijfers zeer goed met elkaar overeen. De onderzoekers vonden zo een ouderdom die varieerde van 65,4 (± 0,7) miljoen jaar voor vijf lavapakketten aan de onderkant van het lavapakket tot 65,2 (± 0,4) miljoen jaar voor een intrusie net onder de top. Ze concluderen daaruit dat tenminste 1800 van de 2500 m basalt ter plaatse binnen 1 miljoen jaar moet zijn uitgevloeid (en waarschijnlijk binnen een nog veel kortere tijd).

De datering geeft ook aan dat de uitvloeiing vrijwel op de grens Krijt/Tertiair plaatsvond. Gezien het effect dat dit catastrofale vulkanisme op de atmosfeer moet hebben gehad, is het waarschijnlijk dat de voedselketen op aarde in zeer sterke mate werd onderbroken. Dat zou ongetwijfeld tot het massaal uitsterven van soorten hebben geleid. Op die grens trad inderdaad een rampzalig massaal uitsterven op (onder meer van de dinosauriërs), maar die werd tot nu toe toegeschreven aan de inslag van een enorme meteoriet. De nieuwe gegevens wijzen erop dat die inslag niet de voornaamste reden voor het uitsterven is geweest. Dat geldt overigens ook op tal van andere belangrijke geologische grenzen, waar veelvuldig sterke vulkanische activiteit plaatsvond.

Referenties:
  • Hofmann, C., Feraud, G. & Courtillot, V., 2000. 40AR/39AR dating of mineral separates and whole rocks from the Western Ghats lava pile: further constraints on duration and age of the Deccan traps. Earth and Planetary Science Letters 180, p. 13-27.

115 'Missing link' tussen lagere en hogere primaten mogelijk 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 !

In China hebben paleontologen van de Universiteit van Noord Illinois (Verenigde Staten) 45 miljoen jaar voetbeentjes gevonden van een aapachtig wezen (Eosimias), waarvan tot nu toe alleen tanden en kaakfragmenten bekend waren. Tot nu toe werd op basis van de karakteristieken van deze fossiele resten gedacht dat het ging om een halfaap. Op basis van de anatomische kenmerken van de voetbeentjes is een duidelijker beeld van de trede op de evolutionaire ladder te bepalen. Volgens de paleontoloog Dan Gebo zou het gaan om de nog niet eerder gevonden evolutionaire schakel tussen lagere primaten (halfapen) en de hogere primaten (apen en mens).

Eosimias leefde in bomen en had de grootte van een muis. Tot nu toe had niemand daar een bijzondere betekenis aan gehecht, maar dat de schakel tussen de lagere en de hogere primaten zo klein was, verbaast veel paleontologen. Aan de nieuwe vondst zitten nog meer verbazingwekkende aspecten. Zo had men op basis van de huidige opvattingen over de evolutie van de primaten (en dus ook de afstamming van de mens) altijd gedacht dat deze 'missing link' in Afrika zou worden gevonden. Een ander onverwachte gegeven is de ouderdom van de vondst: 45 miljoen jaar; dat is veel ouder dan tot nu toe werd aangenomen voor de splitsing tussen de lagere en de hogere primaten.

De botten werden ontdekt in een kalksteengroeve ruim 150 km ten westen van Sjanghai en bijna 600 km ten zuidoosten van Beijing, langs de Gele Rivier.

Referenties:
  • Gebo, D.L., Dagosto, M., Beard, K. Chr., Qui, T. & Wang, J., 2000. The oldest known anthropoid and the early evolution of higher primates. Nature 404, p. 276-278.


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl