NGV-Geonieuws 67

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 440 Commerciële winning gashydraten komt naderbij
• 441 Ongewoon risico voor geologen door arsenicum
• 442 Aardverschuivingen bedreigen cultureel erfgoed van Rome
• 443 Temperatuur steeg op Antarctica 8 °C sinds hoogtepunt laatste ijstijd
• 444 Oudste fossiel van luchtinademend dier

  << Vorige uitgave: 66 | Volgende uitgave: 68 >>

440 Commerciële winning gashydraten komt naderbij Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Gashydraten (ijsachtige kristallijne massa’s van methaan met kristalwater) vormen enorme voorraden fossiele brandstoffen. Schattingen lopen op tot een energie-inhoud die het dubbele is van alle andere fossiele brandstoffen (steenkool, aardolie, aardgas) samen; Gerald Dickens (Rice University in Texas) schat de totale hoeveelheid op ruwweg 10.000-40.000 triljoen kubieke meter. Gashydraten worden daarom beschouwd als een mogelijk belangrijke toekomstige bron van energie, maar de winning ervan is moeilijk. Dat hangt deels samen met hun wijze van voorkomen (in de zeebodem en in zeer kwetsbare permafrostgebieden), deels met het feit dat gashydraten gemakkelijk uiteen kunnen vallen (wat tot explosieve situaties aanleiding kan geven) en ook gemakkelijk kunnen ontbranden. Winning is daarom zeer moeilijk.


GASHYDRAAD (GEELBRUIN) OP 550 M DIEPTE IN DE GOLF VAN MEXICO MET KOKERWORMEN (LAMELLIBRACHIA SP.), SCHELPJES (BATHYMODOLUS SP.) EN KLEINE KREEFTACHTIGEN

Niettemin is er inmiddels een grote stap voorwaarts gezet. Al in 2002 kon in het hoge noorden van Canada een 'eeuwige vlam' worden ontstoken op een 'gasveld' van gashydraat. Deze proefwinning wijst uit dat winning onder gecontroleerde omstandigheden mogelijk is; tenminste wanneer het allemaal meezit. Dit betekent overigens niet dat er nu een vrijwel onoverzienbare hoeveelheid energie voor het oprapen ligt, want veel gashydraten komen voor in 'losse plukjes' die economische winning waarschijnlijk altijd zullen uitsluiten. Andere voorkomens liggen in gebieden waar winning technisch vooralsnog niet goed mogelijk is; en weer andere voorkomens kunnen met de momenteel beschikbare technologie niet worden gewonnen zonder onaanvaardbaar grote risico’s op het gebied van de veiligheid. Voorlopig ziet het er dan ook naar uit dat slechts een minieme fractie (hooguit een paar procent) van de gigantische massa gashydraten zal kunnen worden gewonnen. Maar zelfs 1% (overeenkomend met ongeveer dezelfde hoeveelheid energie als alle huidige aardgasreserves bij elkaar) omvat toch nog zoveel dat daarmee het dreigende energietekort veel minder nijpend lijkt te worden.

Wanneer gashydraat uit de diepte naar het aardoppervlak wordt gebracht, leidt de verminderende druk tot het vrijkomen van methaangas. Bij de geslaagde proefboring bleek dat het gashydraat zelf zo permeabel was, dat het vrijkomende gas gemakkelijk door de boorschacht omhoog kon komen. Bovendien lijken in de meeste grotere voorkomens van gashydraten veel scheuren voor te komen, wat de migratie van het gas vergemakkelijkt (net als bij scheuren in een oliehoudend gesteente). Het succes van de proefboring was mede hieraan te danken. Hoe belangrijk deze mijlpaal op weg naar grootschalige commerciële winning ook is, er moet nog een lange weg gegaan worden, want er treden nog verschijnselen op die niet goed worden begrepen. Zo viel bijvoorbeeld bij de proefwinning plotseling de gasdruk weg, zonder duidelijke oorzaak.

Daarbij moet worden bedacht dat de proefboring werd uitgevoerd in een zeer rijk gashydraatveld; op een diepte tussen 890 en 1106 m komen tenminste tien zandlagen voor die rijk zijn aan gashydraat. Deze lagen zijn elk zo’n 10 m dik, en gashydraat vult 80-90% van de poriënruimte. Zulke goede voorkomens zijn ongetwijfeld zeer dun gezaaid. Toch heeft de succesvolle boring grote verwachtingen gewekt. Mogelijk zal winning in gunstige gebieden al over 10-15 jaar mogelijk zijn. Dat is veel eerder dan voor de proefboring werd verwacht.

Referenties:

• Kerr, R.A., 2004. Gas hydrate resource: smaller but sooner. science 303, p. 946-947.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Ian R. MacDonald, Texas A&M University, Corpus Christi (Verenigde Staten).

441 Ongewoon risico voor geologen door arsenicum Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Arsenicum is vergiftig, dat weet langzamerhand iedereen. Het komt van nature voor in tal van gesteenten, soms in zo’n grote hoeveelheid dat uitloging van die gesteenten door regenwater kan leiden tot grondwater dat bij gebruik als drinkwater gezondheidsproblemen kan opleveren. Maar in datzelfde grondwater kunnen nog tal van andere gevaarlijke stoffen zitten. Dat is vaak reden (en in Nederland gebeurd dat altijd) om als drinkwater opgepompt grondwater op dergelijke stoffen te controleren. Hetzelfde geldt uiteraard voor oppervlaktewater dat als drinkwater wordt gebruikt.


HET MINERAAL REALGAR (ARSEENSULFIDE)

In 1992 kreeg een team van de Britse Geologische Dienst opdracht om bronwater in Bangladesh te onderzoeken. Daar werden tal van nieuwe waterputten geslagen om veiliger water voor de locale inwoners te krijgen. Omdat het oppervlaktewater in het desbetreffende gebied vaak verontreinigd is met ongezuiverd rioolwater en met een heel scala van bacteriën, moest het onderzoeksteam volgens de opdracht daarop controleren.

Dat gebeurde ook, maar er werden geen andere analyses uitgevoerd, omdat dat niet in de opdracht stond. De relatief hoge concentratie aan arsenicum werd dan ook niet ontdekt en dus ook niet gerapporteerd. Omdat er geen onaanvaardbare vervuiling aanwezig was van de typen waar wel naar werd gezocht, werd het water als drinkwater geschikt bevonden.

In 1995 begonnen dorpelingen vergiftigingsverschijnselen te vertonen. Deskundigen realiseerden zich al snel dat dat door het drinkwater moest komen. Toen werd het hoge gehalte aan arsenicum in het water ontdekt. De dorpelingen waren woedend, en stelden de Britse geologen aansprakelijk. Omdat er geen voor beide partijen aanvaardbare oplossing werd gevonden, begonnen de dorpelingen een proces tegen de Geologische Dienst, wegens nalatigheid. Dat proces diende in Londen, waar David Lynn (directeur wetenschap en innovatie van de Natural Environment Research Council, waaronder de Britse Geologische Dienst valt) verklaarde dat er geen opdracht was gegeven om naar stoffen zoals arsenicum te zoeken, en dat er destijds ook geen enkele aanleiding was om aan te nemen dat ter plaatse arsenicum of andere giftige stoffen in het water zouden voorkomen. De rechtbank was het daarmee kennelijk eens, want besloot tot vrijspraak.

Daarmee is het gevaar voor de Geologische Dienst en de betrokken geologen echter nog niet geheel geweken, want de advocaten van de dorpelingen overwegen om in hoger beroep te gaan. Zo is arsenicum voor geologen een stof met reële risico’s.

Referenties:

• Anonymus, 2004. UK geologists cleared over arsenic poisening. Nature 428, p. 9.

Foto: Carnegie-Mellon Institute.

442 Aardverschuivingen bedreigen cultureel erfgoed van Rome Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Vlakbij Rome blijken in historische tijden aardverschuivingen te zijn voorgekomen. Dat is in lijnrechte tegenspraak met de veronderstellingen tot nu toe. Het gaat om zogeheten horizontaalverschuivingen, d.w.z. bewegingen van de aardkorst waarbij twee delen zich ten opzichte van elkaar horizontaal verplaatsen. Deze bevinding baart zorgen voor de stabiliteit van de vele oude Romeinse bouwwerken in en rondom Rome.


DE DOOR EEN AARDVERSCHUIVING VERBOGEN ROMEINSE 'WATERLEIDING'

Vier Italiaanse onderzoekers vonden verschijnselen die op de verschuivingen wijzen tijdens onderzoek langs de Via Tiburtina. Deze weg van Rome naar Tibur (het huidige Tivoli) is op ongeveer 20 km ten ONO van Rome recent archeologisch onderzocht, waarbij een ondergronds watertoevoerkanaal en een begraafplaats werden ontdekt. Deze stammen uit de tweede en derde eeuw n.Chr. en zijn plaatselijk bedekt door een afzetting van travertijn die uit de vierde eeuw n.Chr. dateert. Het blijkt dat de 'waterleiding' door horizontaalverschuivingen is gedeformeerd, wat niet overal het geval is bij de travertijn. Dit betekent dat de verschuiving omstreeks de derde eeuw na Christus moet hebben plaatsgevonden. Overigens is elders de travertijn wel door breuken aangetast. Op basis van de geologische en archeologische context kan de ouderdom van deze breuken op 44.000-13.000 jaar worden gesteld.

Nu is voor het eerst dus vastgesteld dat in de directe omgeving van Rome verschuivingen ook zijn opgetreden in historische tijden. Eigenlijk is het merkwaardig dat eerder werd aangenomen dat het gebied rondom Rome tektonisch rustig is, want de Tyrrheense Zee waaraan de stad ligt is een gebied waar tal van breuklijnen etc. samenkomen. Diverse vulkanen zijn er bovendien langdurig actief geweest: ongeveer 20 km zuidelijker zijn in de vulkanische heuvels van Albia explosieve uitbarstingen opgetreden. Dat gebeurde vanaf omstreeks 560.000 tot 355.000 jaar geleden, waarna tussen 300.000 en 250.000 jaar geleden rustiger vulkanisme voorkwam. Ook daarna zijn nog uitbarstingen opgetreden, en het is dan ook eigenlijk merkwaardig dat deze vulkanen (waarvan de activiteit samenhangt met breuk- en reksystemen in de aardkorst) als 'dood' werden beschouwd, terwijl het - zeker achteraf - veel meer voor de hand lag om ze als 'slapend' te beschouwen.

Het was geen aardbeving (met als gevolg een breuk) die de deformatie van de waterleiding veroorzaakte; een meer geleidelijke verschuiving van de twee breukschollen langs elkaar heeft geleid tot een soort S-bocht. Door de constructie van de waterleiding, in combinatie met het feit dat hij zat ingebed in de grond, is het kanaal daardoor in feite goed intact gebleven (afgezien van de genoemde S-bocht). Zou het om bovengrondse bouwwerken zijn gegaan, dan zouden die echter volledig ontzet zijn geweest en waarschijnlijk sterk zijn beschadigd. De onderzoekers merken dan ook op dat de kennelijk nog optredende bewegingen van de aardkorst risico’s met zich meebrengen, zowel voor de bevolking als voor bouwwerken. Ze besluiten hun betoog met de opmerking dat de Eeuwige Stad - geologisch gesproken - dan ook nog niet toe is aan eeuwige rust.

Referenties:

• Marra, F., Montone, P., Pirro, M. & Boschi, E., 2004. Evidence of active tectonics on a Roman aqueduct system (II-III century A.D.) near Rome, Italy. Journal of Structural Geology 26, p. 679-690.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'eeuwige stad Rome wordt toch bedreigd door aardverschuivingen' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (3 april 2004).

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Fabrizio Marra, Instituto Nazionale di Geofisica e Violcanologia, Rome (Italië).

443 Temperatuur steeg op Antarctica 8 °C sinds hoogtepunt laatste ijstijd Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Er zijn in de loop der tijd diverse methoden ontwikkeld om temperaturen in het geologische verleden te reconstrueren. Soms geven die verschillende methoden vergelijkbare uitkomsten; dan mag worden aangenomen dat die uitkomst redelijk betrouwbaar is. In andere gevallen kunnen de verschillende methoden echter behoorlijk uiteenlopende waarden opleveren. Dan moet dus worden uitgezocht of in dat specifieke geval de ene methode betrouwbaarder is dan de andere.


ANTARCTICA

Een geologisch interessante vraag is hoe het temperatuurverloop in centraal Antarctica is geweest. De twee methoden waarmee men heeft geprobeerd dat te reconstrueren, hebben echter sterk uiteenlopende resultaten opgeleverd. Het gaat daarbij om enerzijds een reconstructie op basis van de verhouding tussen waterstofisotopen, anderzijds om een bepaling van de verticale warmtegradiënt in het landijs.

De eerste methode is erop gebaseerd dat, wanneer zeewater verdampt, er verhoudingsgewijs een minimale fractie water met normale waterstof meer verdampt dan water met 'zwaar waterstof' (deuterium); in landijs zit daarom iets minder zwaar waterstof dan in zeewater. Naarmate er meer verdampt zeewater wordt vastgelegd in de vorm van landijs, verandert de verhouding tussen de isotopen steeds meer. Bij de tweede methode meet men de temperatuur van de ijskap (in boorgaten), omdat de temperatuur in het ijs enerzijds afhangt van de luchttemperatuur aan het ijsoppervlak, anderzijds van de van onderen toegevoerde geothermische warmte: wanneer die laatste factor constant blijft, hangt de temperatuur in het ijs dus direct samen met de luchttemperatuur. Verandert de luchttemperatuur, dan past het ijs zijn temperatuur geleidelijk aan. Omdat uit experimenten bekend is hoe snel dat gaat, kan zo worden berekend wat de luchttemperatuur op een bepaald moment in het verleden moet zijn geweest.

De deuteriummethode wijst op een toename van de temperatuur, sinds het zogeheten Last Glacial Maximum, van ca. 8 °C; de methode waarbij de temperatuur van het ijs in een boorgat wordt gemeten, wijst echter op een stijging van 15 °C. Een team van Zwitserse en Franse onderzoekers heeft nu een derde methode toegepast, waarbij de eigenschappen van in het ijs opgesloten luchtbelletjes zijn geanalyseerd. Die belletjes komen van lucht die eerder in de sneeuw is binnengedrongen; de lucht komt dus iets dieper dan het sneeuwoppervlak en de luchtbelletjes zijn dus iets jonger dan het omringende ijs. Dit 'leeftijdsverschil' is afhankelijk van de temperatuur en van de snelheid waarmee het sneeuw/ijspakket aangroeit. Via een nogal ingewikkelde methode (die hier niet van belang is) komen de onderzoekers tot de conclusie dat de temperatuurstijging sinds het Last Glacial Maximum ongeveer 8 °C moet zijn geweest, en dat de deuteriummethode in dit geval dus betrouwbaarder resultaten geeft dan de boorgattemperatuurmethode.

Referenties:

• Blunier, Th., Schwander, J., Chappellaz, J., Parrenin, F. & Barnola, J.M., 2004. What was the surface temperature in central Antarctica during the last glacial maximum? Earth and Planetary Science Letters 218, p. 379-388.

Animatiefoto: Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.

444 Oudste fossiel van luchtinademend dier Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Niet iedere vondst van een opzienbarend fossiel is het gevolg van langdurig en kostbaar onderzoek door goedbetaalde professionals. Het kan ook simpeler, zoals bewezen door de vondst van een onooglijke miljoenpoot in het Midden-Siluur van Schotland. Nader onderzoek door een specialist wijst uit dat het gaat om het eerste landdier waarbij structuren zijn aangetroffen dat het lucht inademde. Die ontdekking vereiste inderdaad specialistische kennis, maar het fossiel was gevonden door een buschauffeur, die in zijn vrije tijd aan geologie doet en die ook fossielen verzamelt.


ARCHIDESMUS MACNICOLI, EEN VAN MILJOENPOTEN GEVONDEN IN DE COWIE-FORMATIE

Deze buschauffeur, Mike Newman, is overigens niet zomaar een van de talrijke leken die fossielen verzamelen. Hij studeerde geologie aan de universiteit van Aberdeen (Schotland), maar trouwde voordat hij zijn studie had afgerond; daarna werd hij buschauffeur om de kost te verdienen. Maar hij bleef - zoals zovelen die ooit aardwetenschappen studeerden - in de ban van deze discipline, en hij bleef fossielen verzamelen en bewerken. Om dat op niveau te kunnen doen, blijft hij zelfs congressen bezoeken. Kennelijk steekt hij daar veel van op, want niet alleen heeft hij enkele publicaties in vaktijdschriften op zijn naam staan, maar ook besefte hij terdege dat de vondsten van enkele miljoenpoten die hij had gedaan in de Cowie-Formatie bij het Schotse Cowie Harbour de aandacht van een specialist verdienden. Die specialist vond hij in Heather Wilson, die werkte op de afdeling Entomologie (insectenkunde) van de Universiteit van Maryland (inmiddels werkt ze op de afdeling Geologie en Geofysica van de bekende Yale University); Newman had haar ontmoet op een van de congressen waaraan hij deelnam.

Heather Wilson onderzocht de door Mike Newman aangeleverde fossiele miljoenpoten samen met Lyall Anderson, die verbonden is aan de afdeling Geologie en Dierkunde van het National Museum of Scotland in Edinburgh. Samen vonden ze dat er bij het aangeleverde materiaal enkele nieuwe soorten zaten; bij een van die soorten ontdekten ze microscopisch kleine luchtgaatjes die het dier in staat stelden om op het land te leven en daar lucht in te ademen. Er is geen ouder dier bekend dat hiertoe in staat was (zelfs planten begonnen het land pas in het Devoon echt te veroveren).

Wilson en Anderson hebben hun erkentelijkheid jegens Mike Newman duidelijk tot uitdrukking willen brengen. Daarom vernoemden ze de nieuwe soort Pneumodesmus newmani naar hem. Het is zeker niet uitgesloten dat de vindplaats nog meer interessant fossiel materiaal zal opleveren, maar of dat op korte termijn zal gebeuren is nog maar zeer de vraag: de locatie is slechts twee uur per dag toegankelijk (bij eb), en bovendien heeft Mike Newman inmiddels een nieuw onderwerp voor zijn jacht op fossielen gevonden: lampreien uit het Laat-Devoon.

Referenties:

• Wilson, H.M. & Anderson, L.I., 2004. Morphology and taxonomy of Paleozoic millipedes (Diplopoda: Chilognastha: Archipolypoda) from Scotland. Journal of Paleontology 78, p. 169-184.

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl