NGV-Geonieuws 75

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 480 Vervellen duurt al 500 miljoen jaar
• 481 Precolumbiaanse muurverf verhaalt over vroeger aardmagnetisme
• 482 Alpen lijden onder hete zomer
• 483 Boomringen verraden extreem koude jaren in Siberië
• 484 Raadselachtige yardangs op Mars

  << Vorige uitgave: 74 | Volgende uitgave: 76 >>

480 Vervellen duurt al 500 miljoen jaar Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Het werd algemeen aangenomen, maar niemand wist zeker of arthropoden (geleedpotigen zoals kreeften) ook in het verre geologische verleden vervelden om zo in een ruimere omhulling verder te kunnen groeien. Nu is het duidelijk geworden: al 505 miljoen jaar geleden waren er dieren die vervelden. De eer van het oudste vervellende exemplaar komt toe aan een trilobiet, Marrella splendens, gevonden in de Burgess shale van British Columbia (Canada), die dateert van het Midden-Cambrium. Het dier is net half (met zijn kop - inclusief antennes) uit zijn oude pantser gekropen. Omdat Marrella splendens een vroege ontwikkeling binnen de arthropoden vertegenwoordigt, moet vervellen dus ook al vroeg in de evolutie van de arthropoden begonnen zijn.


Het vervellende exemplaar van Marrella splendens

Al eerder waren er in het jongere Cambrium fossielen aangetroffen waarvan sommige onderzoekers beweerden dat ze in een positie waren gefossiliseerd die wijst op vervelling. In een aantal andere gevallen waren goed gefossiliseerde harde delen van trilobieten gevonden vlak naast minder goed gefossiliseerde delen die werden geïnterpreteerd als een nieuw 'vel' dat gezeten zou hebben om het dier dat net uit het goed gefossiliseerde oude vel was gekropen. Meer aanwijzingen waren er echter niet. Voor het oudere Cambrium is dat niet merkwaardig, want van een hard buitenpantser dat gemakkelijk kon fossiliseren, was toen nog geen sprake: ook het 'pantservel' van de vroege trilobieten bestond waarschijnlijk uit zacht weefsel. Daarom zijn uit het Vroeg-Cambrium betrekkelijk weinig goede vindplaatsen van trilobieten bekend. Toen ze eenmaal een hard pantser hadden ontwikkeld, fossiliseerden ze gemakkelijk. Waarschijnlijk bestaat zelfs een groot deel van de gevonden trilobieten uit bij het vervellingproces verlaten oude pantsers!

Dat er nu niettemin een vervellend exemplaar van een trilobiet uit het Midden-Cambrium is aangetroffen, is dan ook te danken aan een bijzondere situatie. De Burgess Shale staat erom bekend dat er veel dieren met uitsluitend weke delen goed in zijn gefossiliseerd. Bovendien is Marrella splendens de meest voorkomende arthropode uit de Burgess Shale: er zijn al meer dan 25.000 exemplaren uit verzameld. Dat het oudste vervellende fossiel dus juist van deze soort is, en juist uit deze formatie komt, is niet zo verwonderlijk. Toch is de vondst niet vanzelfsprekend, want het proces van vervellen duurde waarschijnlijk slechts enkele minuten; dat het dier juist in die korte tijd in een situatie raakte die fossilisatie mogelijk maakte, is dan ook een bijzonder toeval.

Referenties:

• García-Bellido, D.C. & Collins, D.H., 2004. Moulting arthropod caught in the act. Nature 429, p. 40.

481 Precolumbiaanse muurverf verhaalt over vroeger aardmagnetisme Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De veranderingen in het aardmagnetisch veld, zoals die in centraal Amerika plaatsvonden in Precolumbiaanse tijd, zijn door een team van onderzoekers uit Mexico, Italië en de Verenigde Staten op een wel heel uitzonderlijke wijze geanalyseerd. Ze ontdekten dat bepaalde soorten rode muurverf die destijds werden gebruikt, de magnetische mineralen hematiet en magnetiet bevatten. Het onderzoek, dat werd uitgevoerd onder leiding van Avto Goguitchaichvili (Geofysisch Instituut van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico) wijst uit dat die magnetische deeltjes in de muurverf zich richten volgens het toenmalige aardmagnetisch veld gedurende de tijd waarin de verf opdroogde. In de opgedroogde verf bleven de eenmaal volgens de aardmagnetische veldlijnen gerichte hematietkorrels hun positie behouden (remanent magnetisme).


Ruïnes van een Precolumbiaanse stad in Mexico

De onderzoekers analyseerden een kleine dertig monsters van muurverf uit vier steden in Mexico. De oudste onderzochte monsters dateren van omstreeks het jaar 200 n.Chr., de jongste van ca. 1200 n.Chr. Al deze monsters bleken remanent magnetisme te vertonen.

De gegevens die de onderzoekers zo over het aardmagnetisch veld van destijds verkregen, zijn op zichzelf niet zo schokkend. Toch is hun vondst van groot belang, want rode verf - waarbij ijzerhoudende mineralen vaak voor de kleur zorgden - zijn vrijwel wereldwijd al in prehistorische tijden gebruikt, zij het niet altijd in de vorm van een opdrogende verf. Daarmee kan verf een welkome aanvulling gaan vormen op de huidige mogelijkheden om het aardmagnetisch veld van de laatste honderden tot duizenden jaren te reconstrueren. Die mogelijkheden waren tot nu toe vrij beperkt, en bestonden vooral uit onderzoek van uitvloeiinggesteenten (zoals basalt).

In een commentaar op het artikel wordt benadruk dat de vondst ook archeologisch van belang kan zijn. Met behulp van deze methode kan in principe voor ieder gebied het verloop in de tijd van het aardmagnetisch veld worden gereconstrueerd. Is dat eenmaal gedaan, dan kan in principe analyse van het aardmagnetisch veld via deze methode een datering van verf (en dus ruwweg van gebouwen) opleveren. Een dergelijke dateringsmethode zou veel goedkoper zijn dan de radiometrische bepalingen die daarvoor momenteel noodzakelijk zijn.

Referenties:

• Ball, Ph., 2004. Magnetic murals in central America. Nature 430, p. 31.
  
• Goguitchaichvili, A., Soler, A.M., Zanella, E., Chiari, G., Lanza, R., Urrutia-Fucugauchi, J. & Gonzalez, T., 2004. Pre-Columbian maural paintings from Mesoamerica as geomagnetic field recorders. Geophysical Research Letters 31 (12), doi 10.129/2004GL020065.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Guy van Houtte (www.photogallery.nu).

482 Alpen lijden onder hete zomer Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Met een beetje overdrijving zou je kunnen zeggen dat de Alpen ten onder gaan aan het broeikaseffect. Zo erg is het niet, maar de warme zomer van 2003 heeft de Alpen als gebergte geen goed gedaan. Gezien de hitte van de huidige zomer zal het er ook niet snel beter op worden.


Ook de Matterhorn lijdt onder de warme zomers

In de zomer van 2003 zijn er in de Alpen, net als in andere gebergten zoals de Dolomieten, opvallend veel grote rotsblokken naar beneden gevallen. Daarbij zijn talrijke slachtoffers gevallen. De oorzaak ligt, volgens een team onderzoekers van de Universiteit van Zürich in het afnemen van het gebied met een permanent bevroren bodem (permafrost). En dat hangt uiteraard weer samen met de temperatuur.

De permafrost is in de bergen zit, net als in Antarctica en in het hoge noorden, tot diep in de grond doorgedrongen. Waar eeuwige sneeuw ligt (of waar het ijs van een gletsjer of een landijskap de bodem bedekt), blijft de grond het hele jaar bevroren. Buiten dat gebied met 'eeuwige' sneeuw of ijs ontdooit zomers, als de temperatuur voldoende stijgt, het bovenste gedeelte van de permafrost, om later in het jaar, wanneer het weer kouder wordt, weer te bevriezen. Ruwweg ligt de grens tussen dit jaarlijks ontdooiende gebied en het gebied waar ook ‘s zomers de grond permanent bevroren blijft, in de zone waar de luchttemperatuur tussen de rotsen tot boven de 1,5 °C onder het vriespunt stijgt. In 2003, toen de zomer zeer warm was, lag deze grens dus aanzienlijk hoger dan normaal.

Volgens de onderzoekers kan het ijs in de bodem beschouwd worden als een soort bindmiddel, dat de afzonderlijke - vaak door spleten en scheuren van elkaar gescheiden - rotsblokken aan het oppervlak van de bergen aan elkaar 'lijmt'. Bij dooi vervalt dus het onderlinge verband tussen de rotsblokken die dan, als hun zwaartepunt niet boven andere stenen ligt, vanzelf omlaag storten. Ook regen kan net voldoende zijn om dergelijke blokken, vaak via een dun vliesje van modder, aan het glijden te brengen. Zo worden bij inkrimping van het gebied waarin de bodem permanent bevroren blijft, steeds meer rotsblokken blootgesteld aan krachten die er uiteindelijk toe leiden dat ze omlaag storten, vaak met tragische gevolgen.

De leider van het onderzoek, Stephan Gruber, baseert zijn uitspraken op een model dat hij heeft opgesteld en verfijnd aan de hand van metingen die twee meter diep in rotswanden zijn gedaan op hoogtes tussen 2600 en 4500 m. Uit die metingen blijkt dat de dooi in 2003 gemiddeld tot zo’n halve meter dieper in het gesteente plaatsvond dan in de voorafgaande decennia. De Alpen vallen dus sneller uiteen door de hoge zomertemperaturen.

Referenties:

• Gruber, S., Hoelzle, M. & Haeberli, W., 2004. Permafrost thaw and destabilization of Alpine rock walls in the hot summer of 2003. Geophysical Research Letters 31, doi 10.129/2004GL020051.

483 Boomringen verraden extreem koude jaren in Siberië Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Niet alleen de winters, ook de zomers kunnen in Siberië zeer koud zijn. Dat blijkt uit onderzoek van drie Russische ecologen. Zij onderzochten de groeiringen in de Siberische jeneverbes (Juniperus sibirica) en de Siberische larix (Larix sibirica) van levende en dode exemplaren op de boomgrens in NW Siberië. Die boomgrens werd soms bepaald door de hoogte (in de noordelijke Oeral), soms door de geografische breedte (op het Yamal schiereiland).

Vorstring in Pinus sibericus Micrograph © Dee Breger, Drexel University

Juniperus sibirica

Bij plotselinge extreme kou gedurende het groeiseizoen zijn de gevolgen terug te vinden in de groeiringen. Zo kunnen er door ongewone omstandigheden zogeheten vorstringen en lichtringen ontstaan, die een duidelijk van de omringende groeiringen afwijkend patroon vertonen. Volgens de onderzoekers biedt analyse van dergelijke afwijkende patronen een goede mogelijkheid om kortstondige extreme weercondities in het verleden te reconstrueren. Ze slaagden erin om dat te doen voor de afgelopen 1260 jaar. Voor Siberië is dat van belang omdat er, in tegenstelling tot bijv. West-Europa waar veel gebeurtenissen mondeling of schriftelijk zijn overgeleverd, geen klimaatgegevens bestaan over de periode dat er nog geen meetapparatuur was opgesteld.

Vorstringen in coniferen zijn ondermeer herkenbaar aan slecht verhoute, 'kruimelige' (gedeformeerde) en in elkaar gedrukte cellen met afwijkend ontwikkelde tracheeën. Uit experimenten en veldwaarnemingen is gebleken dat ze ontstaan wanneer de luchttemperatuur gedurende de tijd dat de boom uitdijt (dus tijdens de tweede helft van het groeiseizoen), tot onder het vriespunt daalt. Lichtringen bevatten cellen met onvolledig ontwikkelde (dus dunne) wanden. Ze ontstaan wanneer een groeiseizoen ongunstige omstandigheden kent, bijvoorbeeld wanneer de zomer (opnieuw: vooral het tweede deel van de zomer) kort duurt en koel is.

Op basis van het onderzoek naar dergelijke afwijkingen werd vastgesteld dat zowel op de 'hoge' als op de 'noordelijke' boomgrens zeer koude zomers optraden in de jaren 801, 1109, 1259, 1278, 1466, 1601 en 1783. Voor een deel vallen die jaren samen met van elders bekende koude intervallen; die zijn bekend van 800-801, 1109, 1258-1259, 1453, 1466, 1585, 1601, 1783, 1884, 1912 en 1992 (hierbij moet rekening worden gehouden dat de seizoenen op het noordelijk en zuidelijk halfrond een half jaar verschillen!). De overeenkomst is treffend, wat erop wijst dat de nu toegepaste methode betrouwbare uitkomsten oplevert. De wereldwijd gelijk optredende 'koudegolven' zijn volgens de onderzoekers naar alle waarschijnlijkheid het gevolg van belangrijke vulkanische uitbarstingen. In het geval van 'afwijkende' koudeintervallen moeten regionale factoren een rol hebben gespeeld.

Referenties:

• Hantemirov, R.M., Gorlanova, L.A. & Shiyatov, S.G., 2004. Extreme temperature events in summer in northwest Siberia since AD 472 inferred from tree rings. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 209, p. 155-164.

De foto van Juniperus sibirica werd welwillend ter beschikking gesteld door Oleg Kosterin (www.nsu.ru/community/nature/photos/kosterin/plants/plant1/plant1.htm). De foto van de vorstring werd welwillend ter beschikking gesteld door Dee Breger, Department of Materials Science, Drexel University, Philadelphia, PA (Verenigde Staten van Amerika).

484 Raadselachtige yardangs op Mars Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Steeds meer foto’s van Mars vertonen geologische verschijnselen die we ook van de aarde kennen. De ESE Mars Express heeft onlangs, tijdens zijn 143e omloop om de rode planeet, een landschap gefotografeerd dat yardangs vertoont. Yardangs zijn erosieve structuren met een langgerekte vorm die ontstaan doordat de wind langdurig in dezelfde richting waait, daarbij zand van de bodem opneemt, en zo als een soort zandstraler het landschap beeldhouwt. De zo ontstane parallel aan elkaar lopende ruggen en geulen staan in de geomorfologie bekend als yardangs.


Yardangs op Mars nabij Mons Olympus

De Mars Express fotografeerde de langgerekte ruggen en geulen met een resolutie van 20 m per pixel, met behulp van een hogeresolutie stereocamera. Het gefotografeerde landschap bevindt zich op 6° N.B. en 220° O.L., in de nabijheid van Mons Olympus. Behalve de ruggen en geulen vertoont de foto ook een drie 'plateaus' (een op de voorgrond, twee rechtsboven) waarop de wind geen vat lijkt te hebben gehad. Waarschijnlijk is dat een gevolg van plaatselijk resistenter gesteente, dat langer weestand kan bieden aan de schurende werking van de wind. Elk van deze drie 'plateaus' heeft, om een indruk van de schaal te geven, een oppervlakte van ca. 150 km².


De raadselachtige gebogen yardangs

Er zijn ook foto’s waarop de 'windbanen' een plotselinge kromming vertonen. Het beeld dat daardoor ontstaat lijkt op dat van een strand waarop een serie auto’s achter elkaar eenzelfde bocht over het droge zand heeft genomen. Voor die gekromde banen is nog geen goede verklaring gevonden. Mogelijk werd de wind door relatief geringe obstakels gedwongen om een andere weg te zoeken. In plaats van raadselachtige Marskanalen hebben we nu dus te maken met (nog) raadselachtige Mars-yardangs.

Referenties:

• Anonymus, 2004. 'Yardangs' on Mars. ESA Mars Express, 2004-08-06, 1 pp.

Foto’s: ESA.
(http://www.esa.int/SPECIALS/Mars_Express/SEMN6GV4QWD_0.html).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl