NGV-Geonieuws 128

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 736 Zeer oude stromatolieten blijken gevormd door microorganismen
• 737 Ook Jura kende veel aardmagnetische ompolingen
• 738 Fossiele baleinwalvis had schrikwekkende tanden
• 739 Veld van inslagkraters in de Sahara veroorzaakt door gelijktijdige meteorieten
• 740 Fossielen in barnsteen suggereren gelijke biodiversiteit als nu in het Mioceen van het westelijk Amazonegebied

  << Vorige uitgave: 127 | Volgende uitgave: 129 >>

736 Zeer oude stromatolieten blijken gevormd door microorganismen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Tot de oudste signalen van levende organismen op aarde behoren stromatolieten. Dat zijn een soort onregelmatig gelaagde kalkafzettingen (soms met kegelvormige structuren), die recent zijn ontstaan doordat microorganismen zorgden voor chemische neerslag. Het blijkt echter mogelijk om stromatolieten experimenteel te laten ontstaan door chemische reacties, zonder tussenkomst van microorganismen. Daarom staat de biogene oorsprong van zeer oude stromatolieten vrijwel altijd ter discussie.


Laagvlak met stromatolieten, lijkend op een eierdoos

Dat gold ook voor de stromatolieten die voorkomen in de 3,43 miljard jaar oude Strelley Pool Chert, die deel uitmaakt van het Pilbara Craton in Australië. Deze stromatolieten zijn de afgelopen jaren nauwkeurig onderzocht, en de conclusie is dat ze niet verklaard kunnen worden als er geen levende organismen aan het werk zijn geweest.


Dwarsdoorsnede door een 'eierdoos-stromatoliet' met (boven) reconstructie van de oorspronkelijke vorm

Het Australisch/Canadese onderzoeksteam onderzocht gedurende enkele jaren een 10 km lange sectie van de stromatolieten, waarbij bleek dat het in feite ging om een soort rifsysteem, dat enkele opvallende karakteristieken gemeen heeft met huidige vormen. Van diep naar ondiep water gaande neemt namelijk het aantal stromatolieten toe, waarbij ook de vormenrijkdom toeneemt, en de structuren meer complex worden. Dit is een 'klassieke' reactie van levensvormen bij ondieper wordend water.


Dwarsdoorsnede en laagvlak (onder) door stromatolieten die een soort ruggen vormen (zie reconstructie).

Interessant is ook dat de gesteenten van het Pilbara Craton eerst worden gekenmerkt door hydrothermale en vulkanische afzettingen die bij relatief hoge temperaturen werden gevormd, waarna het milieu ondiep-marien werd; toen verschenen de stromatolieten. Later kwam er een nieuwe periode van hydrothermale en vulkanische afzettenen, waarin de stromatolieten verdwenen. Het vroege leven dat in de vorm van stromatolieten is bewaard, had dus bepaalde milieuomstandigheden nodig.


Dwarsdoorsnede door een stromatoliet met 'klassieke' golvende vorm

Binnen het gunstige milieu waarin de stromatolieten konden ontstaan, bestonden ook weer submilieus. Daarin kwamen verschillende vormen van stromatolieten tot ontwikkeling; de onderzoekers vonden zeven verschillende typen. Sommige lijken op omgekeerde kegels, vergelijkbaar met de kartonnen platen waarop eieren worden vervoerd. Veel van de structuren zijn zo steil, dat ze niet mechanisch kunnen zijn opgebouwd, bijv. door stromen of golven: de hellingshoek is veel groter dan de maximale hoek die onder water nog stabiel is. Alleen een opbouw door levende organismen kan dergelijke vormen verklaren.


Onderzoekleidster Abigail Allwood

Referenties:

• Allwood, A.C., Walter, M.R., Kamber, B.S., Marshall, C.P. & Burch, I.W., 2006. Stromatolite reef from the Early Archaean era of Australia. Nature 441, p. 714-718.
  
• Awramik, S.M., 2006. Respect for stromatolites. Nature 441, p. 700-701.
  
• Stokstad, E., 2006. Ancient 'reef' stirs debate over early signs of life in Australian rocks. Science 312, p. 1457.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Abby Allwood, Department of Earth and Planetary Sciences, Macquarie University, Sydney, NSW 2109 (Australië), en door Macquarie University.

737 Ook Jura kende veel aardmagnetische ompolingen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

In de loop van de geologische geschiedenis zijn er vaak ompolingen opgetreden, d.w.z. dat de magnetische noord- en zuidpool van plaats verwisselden. Hoe dat gebeurde, is nog steeds niet goed bekend, en evenmin is bekend of er in alle tijdvakken dergelijke ompolingen zijn opgetreden, maar dat dat vanaf het Mesozoïcum regelmatig gebeurde staat onomstotelijk vast. Het duidelijkst blijkt dat uit de opbouw van de oceanische korst. Waar midoceanische ruggen aanwezig zijn, komt via onderzees vulkanisme magma naar boven, dat naar weerszijden van de midoceanische rug uitvloeit. Sommige (magnetische) mineralen in dat gesteente richten zich volgens het dan aanwezige aardmagnetische veld. Op basis van die mineralen in boormonsters kan dus de positie van magnetische noord- en zuidpool tijdens de vorming worden bepaald.


Tracé's (in geel) die met de magnetometer werden onderzocht.

Het in de midoceanische ruggen opstijgende magma leidt ter plaatse niet tot een steeds dikkere oceanische korst, want door de beweging van de lithosfeerschollen naar de continenten toe (waar ze gewoonlijk in een subductieproces onder schuiven) ontstaat er bij de midoceanische ruggen steeds weer nieuwe ruimte voor uitvloeiend magma. Wanneer het aardmagnetisch veld omkeert, dan krijgen de magnetische mineralen in de nieuwe vulkanische gesteenten dus een gerichtheid die precies tegengesteld is aan die van de naburige (iets meer in de richting van het continent verschoven) gesteenten. Het gevolg is dat er, na verloop van tijd, aan weerszijden van - en evenwijdig aan - de midoceanische ruggen 'banden' van gesteenten ontstaan met afwisselend gerichte magnetische mineralen.

De voortgetrokken side-scan sonar met de zilver- kleurige magnetometer

Drie van de onderzoekers: v.l.n.r. Bill Sager, Sang-Mook Lee en Maurice Tivey

Het opsporen van die banden is in principe eenvoudig, maar hoe ouder de gesteenten zijn, hoe moeilijker dat in praktijk wordt. Dat komt deels doordat sedimentatie in de oceaan zorgt dat er een steeds dikker sedimentpakket op de vulkanische oceaanbodem komt te liggen naarmate die ouder wordt (en dus dichter bij het continent ligt), maar nog meer omdat er in de loop van de tijd processen optreden die de oorspronkelijke gerichtheid van de magnetische mineralen veranderen. Het oorspronkelijke 'aardmagnetische signaal' neemt daardoor steeds meer in kracht af.


De gevonden magnetische anomalieën. Reproductie met toestemming van Geology

Bovenstaande oorzaken zijn er de reden van dat in de oceaanbodem uit het Jura (zo'n beetje de oudste nog - deels - aanwezige oceaanbodem omdat oudere gesteenten inmiddels door subductie niet meer aanwezig zijn) de aardmagnetische signalen zo zwak zijn dat ze niet meer herkenbaar waren. Er is op basis van onderzoek van de oceanische korst (vooral in de Stille Oceaan) dan ook lang gedacht dat er in het Jura geen of zeer weinig aardmagnetische ompolingen plaatsvonden 'Pacific Jurassic quiet zone'). Dat was echter in tegenspraak met bevindingen die gebaseerd waren op gesteenten op de continenten, die aangeven dat er toen juist veel omkeringen plaatsvonden (maar dat het aardmagnetisch veld toen zwak was).


Nieuw onderzoek in de Stille Oceaan, waarin boorgegevens werden gecombineerd met gegevens die werden verkregen door een magnetometer vlak boven de oceaanbodem te verslepen, heeft hierin nu duidelijkheid gebracht. Het blijkt dat er in de 'Pacific Jurassic quiet zone' wel degelijk ompolingen aanwezig zijn. De oudste die uit boorkernen kon worden vastgesteld dateert van 170 miljoen jaar geleden. Omstreeks 167 en 160 miljoen jaar geleden waren ompolingen zelfs zeer frequent: ongeveer 10 per miljoen jaar. Tussen 155 en 162 miljoen jaar blijkt de intensiteit van het aardmagnetisch veld af te nemen; tussen 167 en 170 miljoen jaar geleden was het veld juist sterk. Voor perioden waarin het aardmagnetisch veld zwak was, kan niet altijd worden vastgesteld of er ompolingen optraden.

Referenties:

• Tivey, M.A., Sager, W.W., Lee, S.-M. & Tominaga, M., 2006. Origin of the Pacific Jurassic quiet zone. Geology 34, p. 789-792.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Maurice Tivey, Department of Geology and Geophysics, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA 02543 (Verenigde Staten van Amerika).

738 Fossiele baleinwalvis had schrikwekkende tanden Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Walvisen kunnen worden onderverdeeld in tandwalvissen en baleinwalvissen. Het onderscheid lijkt eenvoudig, maar nu is er een fossiele walvis gevonden die alle kenmerken van een baleinwalvis heeft, maar die toch tanden had in plaats van baleinen. Deze vondst werpt een heel nieuw licht op de evolutie van de walvissen.


De schedel van Janjucetus hunderi met grote tanden en extreem
grote oogkassen (foto R. Start; Museum van Victoria)

Het nieuw ontdekte fossiel, dat in Australië werd gevonden en dat ca. 25 miljoen jaar oud is, is Janjucetus hunderi genoemd. De geslachtsnaam is afgeleid van de vindplaats (Jan Juck) en het Latijnse woord voor walvis (cetus); de soortnaam is een eerbewijs aan de vinder van het holotype, Staumn Hunder.

De schedel van Janjucetus is ongeveer 46 cm lang, waaruit kan worden afgeleid dat het dier ca. 3,5 m lang moet zijn geweest. Ondanks deze relatief geringe lengte (de blauwe vinvis, ook een baleinwalvis, kan zo'n 30 m lang worden) moet het - gezien zijn schrikwekkende - tanden die tot zo'n 3,5 cm lang waren een roofdier zijn geweest; haaien en andere vissen waren waarschijnlijk zijn voornaamste voedsel. Uit het gebit blijkt dat Janjucetus waarschijnlijk geen hele vissen naar binnen werkte, maar grote stukken vlees uit zijn prooi scheurde en die naar binnen werkte.


Reconstructie van Janjucetus hunderi

De vondst van dit merkwaardige dier geeft aan dat de eerste baleinwalvissen verrassend sterk verschilden van hun huidige nazaten, zowel in voorkomen als in leefwijze. Kennelijk zijn er binnen de walvissen eerst verschillen opgetreden tussen de twee groepen die nu tand- en baleinwalvissen vormen, maar zonder dat baleinen al tot ontwikkeling waren gekomen. De groep van de baleinwalvissen (Mysticeti) moeten dus pas nu hun afscheiding van de tandwalvissen hun eetpatroon hebben aangepast (ze eten nu voornamelijk plankton), waarvoor de ontwikkeling van baleinen gunstig was.

Er hebben bij de baleinwalvissen ook nog andere bijzondere evolutionaire ontwikkelingen plaatsgevonden. Zo had Janjucetus extreem grote ogen in verhouding tot zijn lichaam, wat er op wijst dat hij onder water een zeer goed gezichtsvermogen heeft gehad, wat uiteraard weer nuttig was bij de jacht. De ogen van de huidige baleinwalvissen zijn verhoudingsgewijs veel kleiner; bij het vergaren van hun voedsel (plankton) hebben ze ook geen bijzonder ontwikkeld gezichtsvermogen meer nodig. Uit de schedel blijkt verder dat het dier geen ultrasone geluiden kon voortbrengen, zoals sommige dolfijnen en walvissen nu wel kunnen.

Referenties:

• Fitzgerald, E.M.G., 2006. A bizarre new toothed mysticete (Cetacea) from Australia and the early evolution of baleen whales. Proceedings of the Royal Society B, doi:10.1098/rspb.2006.3664, 9 pp.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Erich Fitzgerald, School of Geosciences, Monash University, Clayton (Australië).

739 Veld van inslagkraters in de Sahara veroorzaakt door gelijktijdige meteorieten Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Krater GKCF13, met een doorsnede van 950 m en een ringwal van 20-80 m hoog

Met behulp van satellietbeelden heeft een internationaal onderzoeksteam meer dan duizend kratervormige depressies ontdekt, merendeels onder het zand, in de woestijn van West-Egypte. Het gebied, dat zo'n 40.000 km² beslaat, ligt ten oosten van het Gilf Kebir Plateau. De wanden van de structuren zijn rond of ellipsvormig, soms echter onregelmatig. De depressies zijn tot 80 m diep en zijn 20 m tot 2,5 km in doorsnede. De meeste van deze structuren komen in groepjes voor, soms elkaar gedeeltelijk overlappend. Ook komen soms kleine structuren voor binnen grotere. Veel van de structuren zien er nog compleet uit, al vertonen ze verschillende erosiestadia.


Deel van het onderzochte gebied. De onderzochte structuren zijn aangeduid
met de letters GKCF en een nummer

Het was enige tijd niet duidelijk hoe de kratervormige structuren zijn ontstaan. Een van de theorieën was dat het gaat om plaatsen waar hydrothermaal water is ontsnapt, maar diverse waarnemingen zijn daarmee niet in overeenstemming. Omdat sommige kraters niet met zand zijn bedekt, konden de onderzoekers 13 van deze structuren in detail (en enkele andere minder volledig) bestuderen. Hun conclusie is dat het waarschijnlijk gaat om inslagkraters. Dat blijkt onder meer uit het voorkomen van breccies, vlakke breuken en breuksystemen die tot in elkaar geschoven kegels leiden (zogeheten 'shatter cones'). Het grote aantal kraters moet zijn veroorzaakt doordat een meteoriet in de lucht ontplofte in diverse brokstukken, die later ook weer uiteenvielen. Daarmee valt het geclusterde karakter van veel van de structuren te verklaren.


Breccies uit de ringwal van (met de klok mee) kraters CFK48, -13, -01, -13, -49, en -02

Die verklaring gaat echter niet helemaal op, want de manier waarop de 13 onderzochte kraters verspreid liggen, geeft aan dat ze niet alle afkomstig kunnen zijn van een enkele meteoriet. De onderzoekers komen daarom tot de conclusie dat minimaal twee, maar waarschijnlijk meer, meteorieten vrijwel gelijktijdig in de aardatmosfeer in stukken zijn gebroken. Daarmee valt ook beter de grote omvang van het kraterveld te verklaren: van de tot nu toe bekende velden van inslagkraters (nog geen 10) is geen enkele groter dan zo'n 60 km².


Shatter cones uit de ringwal van (met de klok mee) kraters GKCF13, -03, -01 en -02

Referenties:

• Paillou, Ph., Reynard, B., Malézieux, J.-M., Dejax, J., Heggy, E., Rochette, P., Reimold, W.U., Michel, P., Baratoux, D., Razin, Ph. & Colin, J.-P., 2006. An extended field of crater-shaped structures in the Gilf Kebir region, Egypt: observations and hypotheses about their origin. Journal of African Earth Sciences 46, p. 281-299.

Foto's © (Ph. Paillou/Elsevier) welwillend ter beschikking gesteld door Philippe Paillou, Observatoire Aquitain des Sciences de l'Univers, Floirac (Frankrijk).

740 Fossielen in barnsteen suggereren gelijke biodiversiteit als nu in het Mioceen van het westelijk Amazonegebied Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Er is nog steeds weinig bekend over het westelijk Amazonegebied in het geologische verleden. Dat hangt in sterke mate samen met de ontoegankelijkheid van het regenwoud, waarbij tropische verwering ook nog eens de interpretatie van de schaarse ontsluitingen bemoeilijkt. Als gevolg daarvan is het bijv. moeilijk om de biodiversiteit in het geologische verleden te vergelijken met die van nu.

Onderzoeker John Flynn verzamelt stukjes barnsteen uit een bruinkoollaag (foto POA)

Stuk door bruinkool vuile barnsteen met diverse fossielen (foto POA)

De vondst van stukjes barnsteen in een bruinkoollaag van 15 miljoen jaar oud (Midden Mioceen) in Peru is daarom van groot wetenschappelijk belang. Een internationaal team van onderzoekers verzamelde drie grote en 25 kleinere stukjes barnsteen met fossielen in een ontsluiting langs de Amazone in het noordoosten van Peru. Er waren in dezelfde omgeving wel eerder stukjes barnsteen gevonden, maar die bevatten geen fossielen. Merkwaardig genoeg is de opname van fossielen in hars (dat later tot barnsteen verhardt) in Zuid-Amerika veel minder gewoon dan in Europa: uit de laatste 65 miljoen jaar zijn slechts drie stukjes fossielhoudende barnsteen uit Zuid-Amerika bekend, alle uit het oostelijk deel.


Vrouwelijke vlieg (buikzijde) van 1,2 mm (foto FDD)

De nu gevonden barnsteen bevat een uitgebreid assortiment aan fossielen. Veel van de soorten (en misschien ook de geslachten) zijn nieuw, maar uiteraard is wel vast te stellen om wat voor fossielen het gaat. Dat betreft onder meer insecten, spinnen, schimmels, bacteriën, en meer dan 30 soorten planten, deels vertegenwoordigd in de vorm van pollen. Deze opmerkelijke diversiteit wijst, in combinatie met hun ecologische specialisaties, op een tropisch regenwoud als leefgebied. Het is dan ook waarschijnlijk dat er vanaf ten minste het midden Mioceen tot nu in het westelijk deel van het Amazonegebied onafgebroken een tropisch regenwoud heeft bestaan.

Mijt (buikzijde) van 0,2 mm (foto DDF)

Mijt (rugzijde) van 0,2 mm, vastgekleefd aan een draad spinrag; zie ook de spinragdruppel (foto DDF)

De vondst betekent dat er voor het eerst iets bekend geworden is over fossielen zonder uit- of inwendig skelet uit het Mioceen van het gebied. Ook de barnsteen zelf heeft karakteristieken die iets over het milieu van de harsproducerende plant zegt. Dat moet een boom met brede bladeren zijn geweest, die groeide in de vochtige ondergroei van het regenwoud. Ook de fossielen zeggen in enkele gevallen iets. Zo moeten sommige van de ingesloten arthropoden parasitaire bijen of wespen zijn geweest; de twee vliegen moeten in een vochtig milieu hebben geleefd en zijn verwant aan vliegen die nu worden gevonden in de buurt van wegrottende planten of dieren; bepaalde kevers hebben waarschijnlijk geleefd temidden van algen, schimmels of mossen; er zijn minstens drie soorten mijten of teken aanwezig; twee insecten moeten op de grond hebben geleefd, en één van de insecten moet larven hebben gehad die in water tot ontwikkeling kwamen.

Referenties:

• Antoine, P.-O., Franceschi, D. de, Flynn, J.J., Nel, A., Baby, P., Benammi, M., Calderón, Y., Espurt, N., Goswami, A. & Salas-Gismondi, R., 2006. Amber from western Amazonia reveals neotropical diversity during the middle Miocene. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103, p. 13595-13600.

Foto's (Pierre-Olivier Antoine, POA, and Dario de Franceschi, DDF) welwillend ter beschikking gesteld door Pierre-Olivier Antoine, Institut des Sciences de la Terre, Toulouse (Frankrijk).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl