NGV-Geonieuws 76

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 485 Amoebensoorten bijna 100.000.000 jaar onveranderd
• 486 In 1886 brandde de Ionische Zee
• 487 Siderietvoorkomen bewijst vroege CO₂-rijke atmosfeer
• 488 Bestuiving van waterlelie vond in Krijt al net zo plaats als nu
• 489 Asfaltstromen op 3 km onder zeeniveau

  << Vorige uitgave: 75 | Volgende uitgave: 77 >>

485 Amoebensoorten bijna 100.000.000 jaar onveranderd Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Fossiele amoeben (eencellige organismen die bijna geheel uit water bestaan) zijn al bekend uit het Precambrium, maar ze worden slechts zelden gevonden, behalve in afzettingen uit het Kwartair. De oudere amoeben komen vooral uit mariene afzettingen, en hun betekenis voor de vroegere ecosystemen op het land is dan ook nauwelijks bekend. Een team onderzoekers uit Jena heeft nu een groot aantal amoeben geanalyseerd uit barnsteen uit het Cenomanien (vroegste Laat-Krijt, 99-93 miljoen jaar geleden) van Schliersee (Zuid-Duitsland). Van deze barnsteen bezit de universiteit duizenden kleine stukjes. Het onderzoek heeft tot enkele interessante resultaten geleid.

Minuscuul stukje hars (0,07 mm³) met vier amoebensoorten

Phryganella paradoxa (exemplaren ca. 25 micron in doorsnede)

Het blijkt dat de barnsteen buitengewoon rijk is aan gefossiliseerde microorganismen. Zo bevat het een grote hoeveelheid verschillende zoetwaterrhizopoden (Gymnamoebia en Testacealobosia). De gevonden exemplaren blijken niet te onderscheiden van thans nog levende soorten, hetgeen inhoudt dat deze evolutionair zijn blijven stilstaan. Het gaat daarbij om de soorten Centropyxis delicatula, Centropyxis hirsuta, Phryganella acropodia en Phryganella paradoxa. Van de aangetroffen ruim 230 exemplaren behoorden er ruim 200 tot de laatste soort. Deze exemplaren komen niet willekeurig verspreid voor: zo bleek één barnsteenmonster zo’n 200 exemplaren van P. paradoxa te bevatten, terwijl een ander monster van slechts 0,07 mm³ alle vier soorten bleek te herbergen.

Uit deze vondsten blijkt dat ook amoeben goed in hars kunnen worden opgenomen en de omzetting van hars tot barnsteen kunnen 'overleven'. De onderzoekers hebben geprobeerd uit te vinden hoe dat in zijn werk gaat, door dit proces experimenteel na te bootsen. Dit bleek bepaald niet altijd mee te vallen maar levende protozoa met een schaaltje bleken wel goed in het hars van een aantal bomen (o.a. Pinus) te kunnen worden opgenomen. Daarbij kunnen ook de zachte delen goed bewaard blijven.

De onderzochte barnsteen ontstond uit hars van bomen in een (sub)tropisch, (sub)humide kustgebied. Daarin moeten of kleine poelen hebben bestaan waarin de amoeben leefden, of er moeten holtes in de bomen zijn geweest of - wat de onderzoekers waarschijnlijker vinden - tussen hun wortels, waarin zich plasjes water konden verzamelen. Die plasjes moeten ten minste enkele dagen of weken hebben bestaan.

Referenties:

• Schmidt, A.R., Schönborn, W. & Schäfer, U., 2004. Diverse fossil amoebae in German Mesozoic amber. Palaeontology 47, p. 185-197.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Alexander Schmidt, Institut für Ökologie, Friedrich-Schiller-Universität, Jena (Duitsland).

486 In 1886 brandde de Ionische Zee Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De kapitein van het stoomschip 'La Valette', L. Aquilina, zag in 1886 water branden, of op zijn minst roken, toen hij op de Ionische Zee voer. Hij rapporteert daarover (in vertaling): 'Op de 27e dezer, om 11.30 uur ‘s nachts, voelde ik, me bevindende op 36°18' N.B. en 21°32' O.L., ofwel op 50 mijl WZW van Kaap Matapan, een plotselinge, zeer sterke schok die het schip deed trillen, in het bijzonder de machines, gedurende ongeveer 11 seconden. Het schip voer met een snelheid van 10 knopen per uur, en raakte door het schudden uit koers. Nadat het schudden was afgelopen, kwam alles weer in orde. Om middernacht zag ik, in WNW richting, op 36°17' N.B. en 21°27' O.L. rechts van ons zoiets als een zwarte rookwolk die, in de vorm van een kegel, loodrecht aan de horizon opsteeg, en die met tussenpozen een rode kleur kreeg. Het was intussen volstrekt kalm weer, met bij tussenpozen zware zeegang vanuit het westen. Om vier uur in de ochtend van de 28e, toen het schip zich op 36°12' N.B. en 20°43' O.L. bevond, begon de wind uit het NW te waaien, waardoor de horizon wat helderder werd. Om 10 uur ‘s ochtends rapporteerde de wacht op de brug me dat hij in zee diverse strepen met een donkergele kleur had gezien die ongeveer een kwart mijl lang waren, een N-Z richting hadden, en er als ondiepten uitzagen. De zeegang vanuit het W was nog steeds heftig, bij heel weinig wind. Omdat het schip een lading vee, dat erg onder de grote hitte leed, vervoerde, kon ik geen tijd verliezen door de diepte van de hiervoor genoemde strepen te meten; daarom probeerde ik om ze te vermijden.


Moddervulkanen op de Middellandse-Zee-Rug

Deze merkwaardige waarneming bleek achteraf samen te vallen met een sterke aardbeving die zich op 27 augustus 1886 omstreeks 23.30 uur in het zuidwestelijke deel van de Peloponnesus voordeed en die 40-60 seconden duurde. Het epicentrum lag in zee volgens een toenmalige verslaggever van het persbureau Reuter, en inderdaad zijn er seismische vloedgolven (tsoenami’s) gerapporteerd. Verder trad er na de aardbeving enige tijd een uitzonderlijke hitte op. Ook werden rook, een vurige gloed en vlammen waargenomen.

Tussen die twee gebeurtenissen is nu een verband gelegd. Er blijken, rekening houdend met alle waarnemingen, slechts twee mogelijke verklaringen voor de verschijnselen te zijn. De eerste is de uitbarsting van een onderzeese vulkaan. Een dergelijke vulkaan is bij bathymetrisch onderzoek echter niet gevonden, en de geologische context ter plaatse is ook niet gunstig voor vulkanisme. De tweede verklaring betreft het ontsnappen van methaangas uit moddervulkanen op de zeebodem. De Middellandse-Zee-Rug ter plaatse kent inderdaad een aantal grote moddervulkanen, waaruit methaangas vrijkomt: in een geval ruim een miljoen m³ per jaar, in een ander geval zelfs bijna 30 miljoen m³. Bekend is dat dergelijk gas tot zelfontbranding kan overgaan, waarbij vlammen kilometers hoog kunnen worden. Volgens de nu uitgevoerde analyse zou de aardbeving een grote uitbarsting van een moddervulkaan hebben veroorzaakt, waarna het gas in brand vloog. Alle verschijnselen passen zo in een duidelijke context. Het moet er werkelijk naar hebben uitgezien dat de Ionische Zee in brand stond.

Referenties:

• Aquilina, L., 1886. Report made by the Master of the s.s. “La Valette” to the Superintendent of the Ports, Malta, furnishing certain particulars in connection with the earthquake which occurred on August 27. Nature 34, p. 497.
  
• Hieke, W., 2004. The August 27, 1886 earthquake in Messenia (Peloponnesus) and reported flames over the Ionian Sea - a Mediterranean Ridge gas escape event? Marine Geology 207, p. 259-165.

Foto Ifremer.

487 Siderietvoorkomen bewijst vroege CO2-rijke atmosfeer Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Algemeen wordt aangenomen dat de aardatmosfeer tot ca. 2,2 miljard jaar geleden slechts een geringe hoeveelheid koolzuurgas (CO₂) bevatte. Dat er toen toch vloeibaar water was (er waren oceanen) ondanks het feit dat de zonnewarmte toen veel geringer was dan nu, moet dus aan een ander broeikasgas worden toegeschreven. Dat zou dan methaangas moeten zijn geweest. Het geringe gehalte aan CO₂ in de vroege aardatmosfeer leidt men af uit het gebrek aan het mineraal sideriet (FeCO₃) in bodems die ouder zijn dan 2,2 miljard jaar. Uit thermodynamische berekeningen kan men afleiden dat bodemvorming zonder dat sideriet ontstaat alleen kan plaatsvinden bij een zodanig lage CO₂-concentratie, dat destijds de oceanen (bij gebrek aan voldoende zonnewarmte) bevroren zouden moeten zijn geweest.


Massief siderietpakket van 2,75 miljart jaar oud in Zuid-Ontario (Canada)

Volgens enkele Japanse onderzoekers is de situatie minder eenvoudig, en duidt de afwezigheid van sideriet in bodems niet noodzakelijkerwijs op een lage CO₂-concentratie in de atmosfeer. Volgens hen spelen de zuurstofconcentratie in de atmosfeer en de zuurgraad van de bodem een belangrijker rol. Bij voldoende doorluchting zouden dan eerder driewaardige ijzermineralen zoals goethiet in de bodem worden gevormd dan tweewaardige zoals sideriet. Sideriet werd juist gedurende de gehele aardgeschiedenis gevormd op plaatsen waar weinig zuurstof beschikbaar was, zoals in zuurstofarme zeeën, waar anaërobe bacteriën zorgden voor een overmaat aan waterstof.

De onderzoekers beschrijven rijke siderietvoorkomens van 1,8 miljard jaar oud, waarin de verhouding tussen de koolstofisotopen uitwijst dat de CO₂-concentratie in de atmosfeer toen zo’n 100 maal hoger moet zijn geweest dan thans. Zowel de oceanen als de neerslag moeten toen ook zuurder zijn geweest dan nu het geval is. Op basis hiervan stellen de onderzoekers dat een hoge methaanconcentratie in de aardatmosfeer destijds niet nodig was om de aanwezigheid van vloeibaar water te verklaren, maar dat het gehalte aan CO₂ daartoe ruim voldoende was.

Referenties:

• Lyons, T.W., 2004. Warm debate on early climate. Nature 429, p. 359-360.
  
• Ohmoto, H., Watanabe, Y. & Kumazawa, K., 2004. Evidence from massive siderite beds for a CO₂-rich atmosphere before ~1.8 billion years ago. Nature 429, p. 395-399.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Hiroshi Ohmoto, Department of Geosciences, Pennsylvanian State University, University Park, PA (Verenigde Staten van Amerika).

488 Bestuiving van waterlelie vond in Krijt al net zo plaats als nu Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Waterlelies (Nymphaeales) kwamen al in het Turoon (93-88 miljoen jaar geleden, Laat-Krijt) voor en bloeiden toen ook. Dat blijkt uit enkele fossiele exemplaren van een nieuwe soort, Microvictoria svitkoana, die in een oude kleigroeve in New Jersey (Verenigde Staten) werden aangetroffen. Het gaat om de oudst bekende bloemen van waterlelies, die - hoewel kleiner - zo veel specifieke overeenkomsten vertonen met de bloemen van recente vertegenwoordigers (zoals Victoria - vooral voorkomend in het Amazonegebied en bekend vanwege zijn reusachtige drijvende bladeren - en Euryale) dat daaruit kan worden afgeleid dat de bestuiving van deze waterlelies in het Krijt op net zo’n bijzondere wijze moet hebben plaatsgevonden als thans het geval is. De gevonden bloemen van Microvictoria zijn tot in detail bewaard gebleven doordat ze in houtskool werden omgezet.

Bovenste helft van de bloemknop Microvictoria svitkoana

Reconstructie van Microvictoria svitkoana door Michael Rothman

De anatomische gelijkenis tussen de bloemen van Microvictoria met Victoria is treffend. Het gaat om vrijwel alle onderdelen van de bloem, zoals de spiraalvormig geplaatste bloembladeren die naar buiten toe groter worden, gegroefde stampers met driehoekige uiteinden, en een gelijk aantal meeldraden met identieke vorm en plaats. De verschillen tussen beide bloemen betreffen alleen detailpunten. De gelijkenis tussen de organen die een rol spelen bij de voortplanting is zo groot, dat de bestuiving op identieke wijze moet hebben plaatsgevonden, door vrijwel identieke dieren. Dat zijn, in het geval van Victoria en Euryale, bepaalde keversoorten. Uiteraard moeten de betrokken kevers in het geval van Microvictoria natuurlijk wel kleiner zijn geweest dan bij Victoria.

Het bestuivingproces bij Victoria is goed bekend. De kevers worden, waarschijnlijk door de geur, aangetrokken door de bloem, en kruipen door de opening die wordt vrijgelaten door naar binnen gebogen bloembladen, naar binnen. Eenmaal in de bloemkamer kunnen de kevers door de positie van de bloembladen niet meer naar buiten. Ze worden daardoor gedwongen enige tijd in de bloem te verblijven. Daar is overigens voedsel in de vorm van speciale onderdelen van de bloem voor ze beschikbaar. Victoria bloeit kort: in de tweede nacht gaat de bloem volledig open en kan de kever ontsnappen. Doordat de meeldraden zich vanuit de zijkanten naar binnen buigen, moet de kever daar tussendoor, waarbij hij vol met stuifmeel raakt; dat stuifmeel kan hij, bij een volgend bezoek aan een bloem van Victoria, daar weer op de stampers achterlaten. Eenzelfde geraffineerd bestuivingproces moet dus al in het Krijt bij Microvictoria hebben plaatsgevonden.

Referenties:

• Gandolfo, M.A., Nixon, K.C. & Crepet, W.L., 2004. Cretaceous flowers of Nymphaeaceae and implications for complex insect entrapment pollination mechanisms in early angiosperms. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States 101, p. 8056-8060.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Jennifer Svitko, Department of Plant Biology, Cornell University, Ithaca, N.Y. (Verenigde Staten van Amerika)

De Golf van Mexico herbergt grote olie- en gasvelden. Een van de redenen daarvan is dat grote zoutpakketten aanwezig zijn, die het ontsnappen (door migratie omhoog) van de koolwaterstoffen in het geologische verleden verhinderden. Dat zout is zelf echter niet stabiel, maar vormt - door zijn plastische karakter onder druk en door zijn relatief geringe massa - zoutdiapieren. Langs de randen van deze diapieren komen - vaak kleine - olievoorkomens voor, waaruit wel olie kan wegsijpelen. In sommige gevallen is dat een zo dikke olie dat van asfalt gesproken kan worden. Dat asfalt blijkt, op een wijze vergelijkbaar met een lavastroom, in het zuiden van de Golf van Mexico te zijn uitgestroomd en daar een gebied van ongeveer een vierkante kilometer te bedekken.


Verse asfaltstroom met pahoehoeachtige structuur


Schelpen (Calyptogena) en krabben aan de rand van een geërodeerde asfaltstroom

Het asfalt moet bij het uitstromen, op ca. 3 km diepte, warmer zijn geweest dan het zeewater, en bij het verlies van zijn warmte geleidelijk zijn gestold. Dat levert dezelfde structuren op als bij lavastromen, zoals blokkige aa’s en touwachtige pahoehoes. De individuele asfaltstromen zijn niet bijzonder groot (vaak hebben ze een breedte in de orde van grootte van 10 m), maar samen bedekken ze toch een aanzienlijke oppervlakte.

Hoewel een asfaltbodem niet bijster geschikt lijkt als woonplaats voor organismen, zijn er toch tal van diersoorten op aangetroffen. Zo komen er veel buiswormen voor, die zich met hun achtereind ingraven in de zeebodem vlak naast het asfalt, of in spleten in het asfalt. Ze zitten zo stevig verankerd, zo stevig zelfs dat hele kolonies zijn aangetroffen die kennelijk door een volgende asfaltstroom werden verrast en zo in het asfalt werden 'ingemetseld' . Het gaat daarbij vooral om het geslacht Lamellibrachia. Dit geslacht moet niet worden verward met de Lamellibranchiata, tweekleppige schelpdieren, die ook ter plaatse - soms in groten getale - worden aangetroffen; dat betreft onder meer de geslachten Calyptogena, Bathymodiolus en Solemya. Verder worden er geleedpotigen aangetroffen zoals de krab Mundidopsis en de garnaal Alvinocaris. Ook zeelelies (crinoïden) en zachte koralen zijn vastgehecht aan het asfalt aangetroffen.

Het voorkomen van de asfaltpakketten verschilt wat dikte, uitbreiding en vorm betreft sterk van de asfaltstromen die bekend zijn van weglekkend natuurlijk asfalt in kustgebieden en op de continentale helling.. Kennelijk is er sprake van een uitzonderlijk voorkomen, hetgeen ook de merkwaardige combinatie van bewoners verklaart. Het ziet er naar uit dat de 'erupties' van asfalt vrij heftig waren, en daardoor destabiliserend werkten op de voorkomens van gashydraat in de zeebodem ter plaatse. Het heftige uiteenvallen van die gashydraten (in water en methaangas) heeft waarschijnlijk bijgedragen aan de breukvorming die is opgetreden, en aan het ontstaan van modderstromen die langs de onderzeese hellingen omlaag gleden.

Referenties:

• MacDonald, I.R., Bohrmann, G., Escober, E., Abegg, F., Blanchon, P., Blinova, V., Brückmann, W., Drews, M., Eisenhauer, A., Han, X., Heeschen, K., Meier, F., Mortera, C., Naeher, T., Orcutt, B., Bernard, B., Brooks, J. & De Faragó, M., 2004. Asphalt volcanism and chemosynthetic life in the Campeche Knolls, Gulf of Mexico. Science 304, p. 999-1002.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Ian MacDonald, Physical and Life Sciences Department, Texas A&M University, Corpus Christi, TX (Verenigde Staten van Amerika)

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl