NGV-Geonieuws 109

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 641 Dinokeutels hebben opzienbarende inhoud
• 642 In Carboon liep schorpioen rond van ruim anderhalve meter lang
• 643 De 9 minuten durende explosieve uitbarsting van de Stromboli
• 644 Minuscuul fossiel kiesje wijst op landbrug over Atlantische Oceaan in Krijt
• 645 Een 'woud' van door hete bronnen gevormde silicakegels

  << Vorige uitgave: 108 | Volgende uitgave: 110 >>

641 Dinokeutels hebben opzienbarende inhoud Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Fossiele keutels (coprolieten) van dinosauriërs die 71-65 miljoen jaar geleden in centraal India leefden, werpen een geheel nieuw licht op de ontwikkeling van het plantendek op aarde, en daarmee ook op grazers. In de coprolieten vonden onderzoekers namelijk tal van 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 een meer of minder nauwkeurig beeld van de vorm van de cel waarin of waaromheen ze zijn gevormd. Zo konden de onderzoekers vaststellen dat het bij een deel van de aangetroffen fytolieten ging om gras dat in de magen van de dino’s terecht moet zijn gekomen. Dat leidt haast onontkoombaar tot de conclusie dat gras deel uitmaakte van hun menu.


Coprolieten van titanosauriërs

Dat is opzienbarend, want de tot nu toe oudst bekende grassen dateerden van ongeveer 56 miljoen jaar geleden (grens Paleoceen/Eoceen), dus uit het Tertiair. Grassen worden algemeen beschouwd als de eerste plantensoorten die in staat waren om een dicht plantendek op een bodem te vormen, wat grote gevolgen heeft voor enerzijds de erosiesnelheid (die door een plantendek aanzienlijk wordt verminderd), anderzijds voor de verwering (bodemvorming) die erdoor wordt versneld. Daarom werd aangenomen dat in het Tertiair deze geologisch belangrijke processen zodanig veranderden dat hun invloed op het aardoppervlak wezenlijk anders werd. Nu blijkt dus dat grassen - en daarmee mogelijk ook een dicht plantendek - al in het Mesozoïcum voorkwamen. Daarbij komt dat de in de coprolieten gevonden fytolieten zo verschillend zijn, dan eruit moet worden geconcludeerd dat er al een evolutie binnen de grassen moet hebben plaatsgevonden, en dat de grassen als zodanig dus nog eerder dan 71-65 miljoen jaar geleden moeten zijn ontstaan.


Grasfytoliet (Jainium pidurensis) uit de onderzochte dinocoprolieten

De coprolieten met de grasfytolieten geven ook nieuw inzicht in de wisselwerking die planten en planteters op elkaar hebben. Hoewel de onderzochte coprolieten van de titanosauriërs aangeven dat ze ook andere planten aten, is het tegelijk duidelijk dat gras een substantieel deel moet hebben uitgemaakt van hun dagelijks menu. Dat betekent dat er uitgestrekte grasgebieden aanwezig moeten zijn geweest. Op basis van die conclusie mag worden verwacht dat zich destijds ook al andere grazers hadden ontwikkeld. Wanneer de eerste grazers ontstonden, is uiteraard nog onduidelijk, maar er waren al zoogdieren bekend van Gondwanaland die beschikten over tanden die tot nu toe niet goed begrepen werden, maar die inderdaad zouden kunnen wijzen op grazen.

Referenties:

• Piperno, D.R. & Sues, H.D., 2005. Dinosaurs dined on gras. Science 310, p. 1126-1128.
  
• Prasad, V., Strömberg, C.A.E., Alimohammadian, H. & Sahni, A., 2005. Dinosaur coprolites and the early evolution of grasses and grazers. Science 310, p. 1177-1180.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Caroline Strömberg, Departments of Palaeobotany and Palaeozoology, Swedish Museum of Natural History, Stockholm (Zweden).

642 In Carboon liep schorpioen rond van ruim anderhalve meter lang Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In Schotland is, in Vroeg-Carbonische gesteenten van ca. 330 miljoen jaar geleden, het spoor gevonden dat een dier heeft achtergelaten. Het bijzondere van het spoor is dat er veel details uit zijn af te lezen. Zo moet het gaan om een arthropode (geleedpotig dier) die op zes poten liep, en dat met zijn staart over de bodem schuurde. Sporen van arthropoden zijn vaker gevonden, maar het gaat in dit geval om een uitzonderlijk groot dier: het moet ca. 1,6 m lang zijn geweest en ongeveer een meter breed. Daarmee gaat het waarschijnlijk om het grootste fossiele spoor van een arthropode dat ooit is aangetroffen.


Het spoor van de schorpioen (hamer met zwarte steel op gele laag onderaan is 30 cm)

Een ander bijzonder aspect is dat de afzetting waarin het spoor is aangetroffen, niet in zee maar op het land is gevormd. Daarmee is het gelijk ook het eerste spoor van een dergelijk organisme dat aantoont dat deze reusachtige dieren al (tijdelijk) op het land konden verblijven in een periode dat de eerste tetrapoden nog maar net begonnen waren met hun overstap uit zee naar het land.


Reconstructie (rechteraanzicht) van de schorpioen

Het spoor is zo duidelijk dat kan worden vastgesteld dat het om een schorpioen ging. Zelf het geslacht (genus) kan worden bepaald: het gaat om een soort van het geslacht Hibbertopterus, een geslacht dat behoorde tot de Eurypterida (waterschorpioenen). Die determinatie was mogelijk omdat er uit de desbetreffende gesteenten weliswaar ook diverse andere groepen arthropoden bekend zijn, maar alleen de eurypteriden kunnen een dergelijk spoor hebben achtergelaten. Van Hibbertopterus zijn al sinds 1831 diverse fossiele fragmenten bekend uit het Schotse Onder-Carboon. Daarbij is interessant dat de grootte van het dier, zoals die uit het spoor kan worden afgeleid, overeenstemt met sommige fragmenten van het koppantser, dat 65 cm breed moet zijn geweest.

Het spoor, dat werd aangetroffen (in feite als een opvulling) aan de onderzijde van een hellend laagpakket, is 6 m lang en 90-98 cm breed. Het vertoont, naast het sleepspoor van de staart, de indrukken van drie paar poten die een ongelijke lengte hadden. De 'voetstappen' liggen gemiddeld 27 cm uit elkaar, wat aangeeft dat het dier zich (op het land) uiterst langzaam voortbewoog. Dat kon het dier zich waarschijnlijk ook permitteren omdat er nog weinig of geen landdieren tot ontwikkeling waren gekomen die met succes op een dier van dergelijke afmetingen zouden kunnen jagen.

Referenties:

• Whyte, M.A., 2005. A gigantic fossil arthropod trackway. Nature 438, p. 576.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Martin Whyte, Department of Geography, University of Sheffield, Sheffield (Engeland).

643 De 9 minuten durende explosieve uitbarsting van de Stromboli Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Op 28 december 2002 begon uit de Stromboli weer lava te stromen; dat duurde tot 22 juli 2003. De uitbarsting was, zoals gewoonlijk, onregelmatig. Op 5 april 2003 vond er een explosieve eruptie plaats die zowel kort als krachtig was. Deze zogeheten paroxysmale uitbarsting duurde slechts 9 minuten, maar de uitbarsting was zo heftig dat die geldt als een van de meest explosieve erupties van de afgelopen 100 jaar. De gebeurtenissen voor, tijdens en na deze uitbarsting zijn rechtstreeks - gedeeltelijk vanuit een helikopter - waargenomen, en tegelijk werden meetgegevens verzameld. Dat heeft geleid tot een gedetailleerde reconstructie van de explosieve eruptie.

De explosieve uitbarsting op 5 april 2003

Eruptie van de Stromboli later in 2003

Een maand voor de explosieve uitbarsting begon de uitstoot van as toe te nemen; ook begon de temperatuur op de bodems van de kraters op de top van de Stromboli te stijgen. Ook nog in maart kon worden vastgesteld dat zogeheten juveniele (d.w.z. pas uit het magma vrijgekomen) bestanddelen in de uitgestoten asdeeltjes in hoeveelheid geleidelijk toenamen. Daaruit kan worden afgeleid dat het magma in de kraterpijp langzaam steeg. De openingen waaruit hete gassen ontsnapten uit de bodem van de kraters op de top van de Stromboli werden soms afgesloten. Dat kwam steeds vaker voor, totdat deze krateropeningen vrijwel voortdurend waren geblokkeerd. De oorzaak daarvan was dat in de lucht uitgestoten materiaal deels op de binnenzijden van de kraters terugviel; die hellingen werden daardoor steeds steiler, waardoor af en toe afstortingen plaatsvonden. Dit bleef zo totdat de paroxysmale uitbarsting plaatsvond.

Drie minuten voordat de grote uitbarsting plaatsvond, steeg de temperatuur in een van de drie kraters op de top aanzienlijk; tegelijk werd de rookpluim uit deze krater veel dichter. Uit deze krater begon 32 seconden voor de grote uitbarsting roodgekleurde as te spuiten. Vervolgens trad een gigantische explosie op die het toevoerkanaal opende. Dat gebeurde explosief omdat de druk zich gedurende drie maanden onder de prop van afgestort hellingmateriaal steeds verder had opgebouwd. Overigens speelde waarschijnlijk ook een rol dat het opstijgende magma in contact kwam met een watervoerende laag, waardoor het in die laag ‘opgesloten’ water plotseling in stoom werd omgezet. De paroxysmale uitbarsting ging gepaard met een sterke schokgolf die om 07h13’37” door een seismisch netwerk werd geregistreerd.


Lavafontein van de Stromboli

Bij deze uitbarsting kwam eerst materiaal vrij uit krater 1; dit werd 15 seconden later gevolgd door krater 3, die ongeveer 100 m verderop ligt. De snelheid waarmee vulkanisch materiaal de lucht in werd geschoten bedroeg aanvankelijk zo’n 80 m/s (ca. 290 km/uur), maar liep daarna nog op toen de pluimen uit beide kraters zich vermengden. De rookpluim steeg op tot een hoogte van een kilometer boven de top van de vulkaan, en explosieve uitbarstingen gingen door bij krater 3.

Bij deze uitbarstingen kwamen op een gegeven ogenblik blokken met een grootte tot 4 m terecht in het dorpje Ginostra aan, waardoor twee huizen werden verwoest. Dat luidde tegelijk het einde in: de kracht van de eruptie nam weer af, waardoor de oorspronkelijke - min of meer stabiele - situatie met rustig uitvloeiend magma weer werd hersteld. In de hierop volgende maanden kwamen nog wel enkele grote uitbarstingen voor, mar die waren veel minder heftig dan de uitbarsting van 5 april.

Referenties:

• Calvari, S., Spampinato, L. & Lodato, L., 2005. The 5 April 2003 vulcanian paroxysmal explosion at Stromboli volcano (Italy) from field observations and thermal data. Journal of Volcanology and Geothermal Research 149, p. 160-175.

Foto van de uitbarsting op 5 april 2003 welwillend ter beschikking gesteld door Sonia Calvari, Instituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Catania, Catania (Italië).

644 Minuscuul fossiel kiesje wijst op landbrug over Atlantische Oceaan in Krijt Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In het Krijt van ENCI kalksteengroeve bij Maastricht is door twee amateurfossielenverzamelaars, Roland Meuris en Frans Smet, een kiesje ontdekt dat, ondanks zijn minuscule afmetingen (1,85 bij 1,36 mm), grote gevolgen kan hebben voor het beeld dat we hebben van het Laat-Krijt. Het gaat namelijk om een rechterbovenkies van een opossumachtig zoogdiertje. De opossum is een buideldier, en tot nu toe waren er uit Europa geen buideldieren uit het Mesozoïcum bekend.


Opnamen van het tandje met een elektronenmicroscoop

De vondst bekent dat buideldieren al minstens 10 miljoen jaar eerder Europa hebben bereikt dan tot nu toe werd aangenomen. Dat zou vanuit Amerika gebeurd moeten zijn (de opossumachtige buideldieren ontstonden naar alle waarschijnlijkheid in de loop van het Krijt in Noord-Amerika), grotendeels via een landbrug. Dit betekent dat er al veel eerder een dergelijke landbrug geweest moet zijn; daarmee ontstaat een nieuw beeld van de paleogeografie van het Laat-Krijt. Een landbrug in de tijd dat het diertje geleefd heeft (66,1 miljoen jaar geleden) is overigens zeker niet uitgesloten, want de zeespiegel stond toen zeer laag. In het noorden (boven 70° N.B.) zou de zogeheten Thule route grotendeels boven water gelegen kunnen hebben. Die route loopt via de eilanden van noordoost Canada, via Baffin Island, Groenland, de Farøer Eilanden en Groot-Brittannië naar het Europese vasteland. Waarschijnlijk was die route niet geheel drooggevallen, maar waren de te overbruggen afstanden door zee wel overkomelijk.

Dit nieuwe paleogeografische beeld berust uiteraard volledig op de interpretatie van het kiesje als afkomstig van een buideldier. Daarbij moet in aanmerking worden genomen dat zoogdiertanden en -kiezen steeds meer gebruikt worden voor paleontologische en stratigrafische onderzoeken. De plaatsing van de uitsteeksels op het kauwvlak, de hoogte ervan, de onderlinge hoogteverschillen en de vorm en ligging van de 'vlakte' tussen de uitsteeksels zijn namelijk heel karakteristiek, waardoor het mogelijk is om zelfs op basis van één tand of kies de soort vast te stellen.

Reconstructie van Maastrichtidelphys meurismeti door Hans Brinkerink (Vista Natura, Baarn)

De mogelijke oversteekroute tussen Noord-Amerika en Europa op het einde van het Krijt

Op basis van het gevonden tandje is het dan ook mogelijk om vast te stellen dat het gaat om een opossumachtig diertje dat een nieuwe soort (en een nieuw geslacht) vertegenwoordigt. Het is Maastrichtidelphys meurismeti genoemd (het Maastrichtse buideldier van Meuris en Smet). Dit dier heeft ongetwijfeld op het land geleefd. Dat het kiesje in mariene afzettingen gevonden is, doet daar niets aan af: het is ongetwijfeld als hetzij kiesje hetzij (deel van een) kadaver via een rivier naar zee getransporteerd.

Referenties:

• Martin, J.E., Case, J.A., Jagt, J.M.W., Schulp, A.S. & Mulder, E.W.A., 2005. A new European marsupial indicates a Late Cretaceous high-latitude transatlantic dispersal route. Journal of Mammalian Evolution 12.

Figuren: Natuur Historisch Museum Maastricht.

645 Een 'woud' van door hete bronnen gevormde silicakegels Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Nabij Anhembi (Zuidoost-Brazilië) komen in een gebied van nog geen anderhalve vierkante kilometer meer dan 4500 kegelvormige structuren voor die grotendeels zijn opgebouwd uit silica. Deze kegels, die tot 2 m hoog voorkomen, hebben geologen tot nu toe voor raadsels gesteld, maar nauwkeurige veldwaarnemingen en laboratoriumanalyses hebben nu een verklaring gegeven: het gaat om kegels die ontstonden door chemische neerslag van (voornamelijk) silica rondom hete bronnen die gedurende het Laat-Perm aanwezig waren op de bodem van een binnenzee.

Een 'woud' van kegels afgezet door hete bronnen

Doorsnede door een kegel met holle kern en vezelachtige structuur in top

De kegels hebben in het algemeen steile zijkanten, een afgeronde top en zijn 0,2-4 (gemiddeld 0,85 m) in doorsnede. Ze moeten oorspronkelijk vlakke oppervlakken hebben gehad (door verwering zijn die nu vaak onregelmatig), met daarop wel afgeplatte, tot maximaal 2 cm dikke bobbels. Ze komen vaak met een aantal (meestal niet meer dan vier) kegels dicht bij elkaar voor, waardoor ze nu een onregelmatig grondoppervlak veroorzaken, dat vergelijkbaar moet zijn met de bodem waarop ze tot stand kwamen.

De kegels bestaan voor meer dan 98% uit SiO₂, grotendeels in de vorm van grijze vuursteen (variëteit chert), waarin overvloedige vezelachtige structuren voorkomen, en met inwendig open ruimten die gedeeltelijk zijn opgevuld met trosvormige vuursteen en met in alle richtingen uitstralende grove kwartskristallen. Microkristallijne kwarts overheerst, maar oorspronkelijke holtes zijn - al dan niet deels - opgevuld met chalcedoon met een draderige structuur, en met gewoon kristallijne kwarts.

Een omgevallen kegel toont een concentrische dwarsdoorsnede

Bovenaanzicht van een door erosie deels afgetopte kegel

Door verwering, erosie en gedeeltelijke instorting zijn veel van de kegels als het ware onthoofd. In extreme gevallen leidt dat tot restanten die uit niet veel meer bestaan dan een massieve, concentrisch opgebouwde ring. Die vormt het onderste deel van wat oorspronkelijk een kegel was met een wand die tot 50 cm dik kon zijn en met een centrale holte die gewoonlijk door de hele kegel aanwezig was; in enkele gevallen is de top gesloten, maar boven de holte vertonen de kegels dan een vezelige structuur in verticale richting.

Onder de kegels bevindt zich een vuursteenlaag met gelijke samenstelling. De sedimenten die hieronder aanwezig zijn, zijn tot een diepte van ongeveer een halve meter verkiezeld. Ook enkele lagen die oorspronkelijk bestonden uit kalksteen en die ook fossiele schelpen bevatten, zijn verkiezeld. In de kegels komen echter noch kalksteenfragmenten, noch fossielresten voor.

De vorm van de structuren doet wat denken aan stromatolieten, en zo zijn ze vroeger ook geïnterpreteerd. Microscopische analyse toont echter duidelijk aan dat het niet om stromatolieten kan gaan. Om dezelfde reden kunnen het ook geen fossiele termietenheuvels zijn (waarmee de vorm eveneens gelijkenis vertoont). Door insecten gevormde heuvels (zoals mierenhopen) en zoutdiapieren zijn eveneens uitgesloten. Gezien de paleogeografie van het gebied waarin deze structuren werden gevormd, en de mineralogische samenstelling kunnen het ook geen vulkanische 'diepzeeschoorstenen' (black smokers) zijn: het gaat om structuren die in ondiep water zijn gevormd. Samenstelling, textuur en vorm komen echter wel overeen met de afzettingen die bekend zijn van hete bronnen op het land en in ondiep water, onder meer van een diepte van 15 m in Yellowstone Lake (Wyoming). Een probleem voor deze verklaring vormt nog de warmte die nodig is voor hete bronnen: uit het Laat-Perm is geen nabij vulkanisme bekend; de dichtstbijzijnde actieve vulkanen waren bijna 2000 km verwijderd van de vindplaats van de kegels.

Referenties:

• Yamamoto, J.K., Fairchild, Th.R., Boggiani, P.C., Montanheiro, T.J., De Araújo, C.C., Kiyohara, P.K., De Matos, S.L. & Soares, P.C., 2005. A record of Permian subaqueous vent activity in southeastern Brazil. Nature 438, p. 205-207.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Jorge Yamamoto, Institute of Geosciences, University of São Paulo, São Paulo (Brazilië).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl