NGV-Geonieuws 96

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 581 Ouderdom aardolie kan nu radiometrisch worden bepaald
• 582 Stranding van potvissen mogelijk gevolg van hoge zonneactiviteit
• 583 Biologische diversiteit in geologisch verleden vertoonde cycli
• 584 Onderzeese vulkaan herbergt snelgroeiende nieuwe vulkaan en 'palingstad'
• 585 Stalagmiet toont verband aan tussen moesson en zonneactiviteit

  << Vorige uitgave: 95 | Volgende uitgave: 97 >>

581 Ouderdom aardolie kan nu radiometrisch worden bepaald Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De speurtocht naar aardolie wordt steeds lastiger: om nieuwe olievelden te vinden is steeds meer inzicht nodig in de ontstaanswijze en in de processen die bij de vorming van die velden een rol spelen. Een van die processen is de migratie van olie uit het oliemoedergesteente naar het reservoirgesteente. Wanneer die migratie optrad, was gewoonlijk niet vast te stellen. Daarmee kon ook de vraag uit welk gesteente de olie oorspronkelijk afkomstig was, gewoonlijk niet worden beantwoord. Een nieuwe aanpak van dit probleem door twee jonge medewerkers van de Universiteit van Alberta, David Selby en Robert Creaser, maakt het nu mogelijk om het tijdstip van migratie vast te stellen.


Mijn in de Athabasca Teerzanden

In de aardkorst komen de elementen rhenium (Re) en osmium (Os) in uiterst geringe hoeveelheden voor. Ze worden echter in een iets hogere concentratie opgenomen in organische verbindingen wanneer die worden afgezet in een sterk reducerend milieu dat rijk is aan organisch materiaal. De verhouding tussen de isotopen Re-187 en Os-188 verandert in de loop der tijd, door de verschillende halfwaardetijden van deze isotopen. Tegelijkertijd verandert de verhouding tussen de isotopen Os-187 en Os-188. Door beide verhoudingen te bepalen kan de ouderdom van het bemonsterde materiaal worden vastgesteld, waarmee ook de oorspronkelijke verhouding tussen de isotopen Os-187 en Os-188 kan worden vastgesteld. Die verhouding geeft aan wanneer het bemonsterde materiaal voor het laatst mobiel was. Zo wordt dus het tijdstip van migratie (van bijv, aardolie) gedateerd.


Boorkernen uit meersedimenten met veel koolwaterstoffen

De onderzoekers hebben een dergelijke analyse uitgevoerd voor de teerzanden in Canada, die extreem grote hoeveelheden koolwaterstoffen (in de vorm van zeer dikke olie) bevatten. Ze komen tot de conclusie dat de 'teer' in deze zogeheten Athabasca tarsands 112 (plus of min 5,3) miljoen jaar geleden moet zijn ontstaan. Deze ouderdom is veel hoger dan tot nu toe werd aangenomen (ca. 60 miljoen jaar). Ook konden ze vaststellen dat de koolwaterstoffen uit eenzelfde moedergesteente afkomstig zijn (het zou gaan om een moedergesteente van ca. 200 miljoen jaar oud); ook dat is in tegenstelling tot de talrijke bronnen die tot nu toe werden aangenomen.

De nieuwe dateringsmethode is niet alleen van groot commercieel belang omdat iedere extra informatie kan bijdragen aan minder (kostbare) proefboringen, maar ook van wetenschappelijk belang, omdat oliemigratie iets vertelt over de toestand van de bovenste aardkorst.

Referenties:

• Schaefer, B.F., 2005. When do rocks become oil? Science 308, p. 1267-1268.
  
• Selby, D. & Creaser, R.A., 2005. Direct radiometric dating of hydrocarbon deposits using rhenium-osmium isotopes. Science 308, p. 1293-1295.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door David Selby, Department of Earth and Atmospheric Science, University of Alberta, Edmonton (Canada).

582 Stranding van potvissen mogelijk gevolg van hoge zonneactiviteit Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Gedurende de laatste tientallen jaren zijn er steeds meer mannelijke potvissen (Physeter macrocephalus) op de kusten rondom de Noordzee gestrand. De oorzaak is niet echt duidelijk; menselijke activiteit (in de vorm van verontreinigingen en/of geluidsoverlast) worden er vaak mee in verband gebracht. Een andere hypothese is dat de uitbreiding van het aantal potvissen sinds de jacht erop werd gestaakt, een groter aantal strandingen tot logisch gevolg heeft. Aan natuurlijke oorzaken wordt gewoonlijk weinig aandacht besteed, hoewel strandingen van potvissen al sinds mensenheugenis voorkomen.


Een gestrande potvis bij Thornham

Het feit dat potvissen (en sommige andere walvisachtigen) meer lijken te stranden dan andere dieren, kan verschillende oorzaken hebben. Bekend is dat potvissen grote afstanden door de oceanen afleggen, vaak volgens duidelijk vooraf bepaalde routes. Hoe ze hun plaats bepalen, is niet duidelijk, maar het lijkt waarschijnlijk dat ze zich - net als trekvogels - oriënteren aan de hand van het aardmagnetisch veld. En juist dat aardmagnetisch veld is niet stabiel: zonnestraling (met zijn veranderlijke flux van geïoniseerde deeltjes) kan het aardmagnetisch veld beïnvloeden, in het bijzonder gedurende geomagnetische stormen.


Zonnevlekken in 2003

De energieflux van de zon verandert periodiek, onder meer via de bekende 11-jarige cyclus die verband houdt met de zonneactiviteit (zoals vast te stellen aan de zonnevlekken). De cyclus is niet erg precies, en varieert - volgens waarnemingen gedurende drie eeuwen - tussen de 8 en de 17 jaar. Korte cycli worden gekenmerkt door een relatief grote energieflux, lange door een geringe flux. Al eerder werd vastgesteld dat gedurende een periode met relatief weinig zonneactiviteit (1780-1910) weinig potvissen langs de Noordzee strandden. Twee Duitse onderzoekers zijn nu nagegaan of een dergelijke relatie ook voor de hele door geschreven bronnen gedekte periode van 1712 tot 2003 geldt.

Bij deze analyse bleek dat 72 van de vastgelegde strandingen (74%) plaatsvond tijdens zonnecycli die korter duurden dan 11 jaar (en waarin dus een relatief hoge zonneflux bestond). De relatie die hieruit kan worden opgemaakt is echter niet geheel helder, omdat de gemiddelde lengte van de desbetreffende 'korte' cycli 10,4 jaar bedroeg. Het is daarom ook interessant dat is onderzocht gedurende welke zonnecycli geen strandingen plaatsvonden. Slechts in twee van de zestien 'korte' cycli bleek dat het geval (12,5%), terwijl in 55% van de 'lange' cycli wel strandingen plaatsvonden. Wanneer op deze getallen statistiek wordt toegelaten (chikwadraattest) dan blijkt er inderdaad een significant verband te bestaan tussen de zonneactiviteit en het aantal gestrande potvissen.

De vraag is natuurlijk wel of de uitgangsgegevens (291 jaar van waarnemingen, 27 zonnecycli en 97 strandingen) een ondubbelzinnig bewijs leveren. Het lijkt er echter op dat zo’n verband bestaat. Daarmee is overigens nog niet precies duidelijk op welke wijze verhoogde zonneactiviteit de potvissen misleidt bij hun navigatie.

Referenties:

• Vanselow, K.H. & Ricklefs, K., 2005. Are solar activity and sperm whale Physeter macrocephalus strandings around the North Sea related? Journal of Sea Research 53, p. 319-327.

Foto van de gestrande potvis: Richard Saunders.

583 Biologische diversiteit in geologisch verleden vertoonde cycli Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De verscheidenheid aan soorten (biodiversiteit) vertoonde in het geologische verleden van de aarde grote verschillen. Toen, vanaf 542 miljoen jaar geleden (het Fanerozoïcum), plotseling grote hoeveelheden soorten ontstonden met harde bestanddelen, werden er zoveel exemplaren gefossiliseerd dat de vondsten van deze fossielen een representatief beeld opleveren van de biodiversiteit en de fluctuaties daarin.


Ontwikkeling van biodiversiteit op lange termijn (542 miljoen jaar) toont cycli van 62 miljoen jaar

Vrijwel alle aandacht is tot nu toe uitgegaan naar de plotselinge afname van biodiversiteit die plaatsvond tijdens de vijf grote en de talrijkere kleinere momenten van massauitsterving. Veel minder aandacht is er geweest voor de ontwikkeling van de biodiversiteit gedurende het hele Fanerozoïcum. Daardoor is een uiterst merkwaardig verschijnsel tot nu toe aan de aandacht ontsnapt. En het waren twee natuurkundigen (Robbert Rohde en Richard Muller) die zichzelf meer als analytici van gegevens beschouwen dan als praktijkgeoriënteerde mensen, die dit fenomeen ontdekten: het gaat om cycliciteit in de biodiversiteit.


Ontwikkeling van biodiversiteit op kortere termijn (taxa die minder dan 45 miljoen jaar bestonden). De cycli van 62 miljoen jaar zijn aangegeven in de verticale grijze en witte balken

Op basis van bestaande verzamelingen van gegevens over het eerste en laatste optreden van 36.380 geslachten van in zee levende dieren, analyseerden zij (en dat kostte hun 20 jaar!) per geologisch tijdvak de biodiversiteit. De keuze voor geslachten (en juist niet soorten of klassen) werd gedaan omdat geslachten (in tegenstelling tot soorten) weinig worden herzien, omdat het aantal soorten haast onwerkbaar groot is, en omdat de analyse van klassen (die immers vaak grote aantallen geslachten omvatten) te weinig detail zou opleveren. De onderzoekers vonden bij hun analyse dat de biodiversiteit - zoals dus blijkend uit het aantal geslachten - varieerde volgens een cyclus van 62 miljoen jaar. Het optreden van massauitstervingen doet aan dat beeld niets af, maar past er juist in. Het gaat bovendien niet om een min of meer duidelijke cyclus maar om een cycliciteit die statistisch in hoge mate significant is.

De cyclus blijkt niet alleen te bestaan wanneer alle geslachten worden geanalyseerd, maar is zelfs nog duidelijker wanneer de analyse wordt beperkt tot geslachten die minder dan 45 miljoen jaar op aarde bestonden. Dit is overigens niet verrassend, want naarmate een geslacht langer bestaat, ontwikkelen zich als regel meer soorten. En hoe meer soorten er zijn, hoe meer sommige daarvan zijn aangepast aan uiteenlopende milieus en omstandigheden. Bij het optreden van calamiteiten is de kans dat bepaalde soorten de nieuwe situatie aankunnen dus groter voor geslachten die lang bestaan, dan voor geslachten met een korte geschiedenis.

Geen enkele ontwikkeling in de natuur is volledig regelmatig. Dat geldt ook voor de cycli van 62 miljoen jaar. Dat er kleine schommelingen in die waarde optreden, lijkt alleen maar logisch. Minder begrijpelijk is dat die cycliciteit voor de afgelopen 150 miljoen jaar lijkt te ontbreken. Een verklaring daarvoor lijkt nog moeilijker dan voor de cycliciteit zelf. Voor de cycliciteit van 62 miljoen jaar lijken astronomische oorzaken niet voorhanden. Het zou kunnen zijn dat er een zekere cycliciteit bestaat in het voorkomen (de uitgestrektheid) van voor biodiversiteit gunstige milieus zoals het continentaal plat (in verband met continentverschuiving?), maar dat is vooralsnog pure speculatie. Mogelijk spelen biologische factoren een rol, maar 62 miljoen jaar is vanuit biologisch oogpunt wel een heel lange tijd. Een aannemelijke verklaring voor de gevonden cycliciteit zal daarom nog heel wat werk vragen.

Tenslotte is het aardig om erop te wijzen dat de biodiversiteit nog nooit zo groot is geweest als nu. Vooral in de laatste 150 miljoen jaar is hij exponentieel gestegen. Nu is hij zo’n viermaal groter dan gedurende de eerste 400 miljoen jaar van het Fanerozoïcum!

Referenties:

• Kirchner, W.J. & Weil, A., 2005. Fossils make waves. Nature 434, p. 147-148.
  
• Rohde, R.A. & Muller, R.A., 2005. Cycles in fossil diversity. Nature 434, p. 208-210.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Robert Rohde, Department of Physics, University of California, Berkeley, CA (Verenigde Staten van Amerika).

584 Onderzeese vulkaan herbergt snelgroeiende nieuwe vulkaan en 'palingstad' Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Tijdens een onderzoekstocht die was bedoeld om de hot spot (een plaats waar abnormaal veel aardwarmte omhoog komt ) bij Samoa te onderzoeken, is een nieuwe onderzeese vulkaan ontdekt. Vier jaar geleden bestond die nog niet. Het bijzondere van de nieuwe vulkaan, die nu ongeveer 300 meter hoog is en die per dag ongeveer 20 cm groter wordt, is dat hij binnen een andere vulkaan ligt. Die andere vulkaan is de Vailulu’u, die een kleine 4200 km ten zuidwesten van Hawaii ligt, en die ruim 4 km boven de zeebodem uitsteekt (maar waarvan de top nog zo’n 600 m onder zeeniveau ligt). De Vailulu’u heeft aan zijn basis een doorsnede van 21 km, en is vroeger bij een explosieve uitbarsting ingestort. De daarbij gevormde caldera heeft een doorsnede van ruim anderhalve kilometer.


De Vailulu'u herbergt in zijn caldera de nieuwe vulkaan (Nafanua), die per dag 20 cm groeit

In deze caldera komt nu een nieuwe vulkaan tot ontwikkeling. Hij is 'Nafanua' genoemd, naar de oorlogsgodin van Samoa. Er zijn nauwelijks andere voorbeelden bekend van een onderzeese vulkaan die nog in een opbouwfase verkeert. Omdat de Nafanua dus een unieke kans biedt om een zeldzaam verschijnsel te bestuderen, besloten ze om een kijkje te gaan nemen met een voor onderzoek uitgeruste duikboot (de Pisces V), in feite een bol met een diameter van iets meer dan zeven meter, die een goede 2000 m diep kan duiken. De onderzeeboot wordt beheerd door het Hawaii Undersea Research Laboratory.


De leefgemeenschap rond de Nafanua wordt gedomineerd door palingen

Er viel in eerste instantie niet zo veel te zien, want het water dat de kegel van de Nafanua omringt is bijzonder troebel vanwege de hydrothermale activiteit, en vanwege de vulkanische 'mist' die via de talrijke spleten en gaten in de zeebodem naar boven komt. Het zicht voor de mensen in de duikboot was daardoor niet veel meer dan zo’n drie meter. Toch konden ze, toen ze dichtbij genoeg gekomen waren, het een en ander waarnemen. Zo blijkt de Nafanua grotendeels bedekt met een geelachtige blubber, die wordt geproduceerd door concentraties van microorganismen die hun energie ontlenen aan de chemische energie van het hydrothermale systeem. Deze microorganismen dienen op hun beurt weer als voedsel voor grotere dieren. Het meest opvallend was echter de extreem hoge concentratie aan palingen (van ca. 30 cm lang). Vanwege hun voorkomen spreken de onderzoekers van 'Eel City' (Palingstad). Waarom juist palingen in zo grote getale op deze plek voorkomen, is vooralsnog een raadsel.

Referenties:

• Woods Hole Oceanographic Institution, 2005. New underwater volcano found near Samoa. Persbericht (http://www.whjoi.edu/mr/pr.do?id=4818) 2005-05-25. Foto Vailulu’u: Woods Hole Oceanographic Institution.

Foto palingen: Scripps Institution of Oceanography.

585 Stalagmiet toont verband aan tussen moesson en zonneactiviteit Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Het wordt steeds duidelijker dat variaties in de zonneactiviteit grote invloed hebben op ons klimaat: een veel grotere invloed dan tot voor kort werd aangenomen. Wel werd al lang aan een zeker verband gedacht, maar het bleek uiterst moeilijk om daarvoor harde bewijzen te leveren, en de achterliggende oorzaak voor zo'n verband bleek al helemaal moeilijk vast te stellen. Historische waarnemingen bleken onvoldoende eenduidig, totdat de schat aan informatie die via satellieten kon worden vergaard uitkomst bood.

Doorsnede door de stalagmiet die 9000 jaar invloed van zonneactiviteit op moessons aantoont

De stalagmieten zijn vaak veel groter dan de onderzoekers

Mede dankzij die satellietwaarnemingen is inmiddels duidelijk geworden dat de zonneactiviteit op ten minste één aspect van het klimaat direct invloed uitoefent: de moessonwinden die in de tropen veel regen vanuit zee brengen. Hoewel het oorzakelijk verband nog steeds onduidelijk is, stapelen de bewijzen ervoor zich op. Onlangs werd een stalagmiet uit de Dongge Grot in Zuid-China in dat kader geanalyseerd. De meterlange stalagmiet werd gedurende de laatste 9000 jaar gevormd, en is opgebouwd uit carbonaatlaagjes van ca 0,1 mm dik, die als een soort jaarringen zijn te beschouwen. De verhouding tussen de zuurstofisotopen in deze laagjes weerspiegelt diezelfde verhouding in de regen; hoe groter het relatieve aandeel is van lichte zuurstofisotopen, hoe natter de zomermoesson was. Op deze basis konden de onderzoekers het neerslagpatroon van de afgelopen 9000 jaar bepalen.


Een kijkje in de Dongge Grot

Ze vonden daarbij cycli van gemiddeld 558, 206 en 159 jaar (gesuperponeerd op allerlei kleine schommelingen). Opvallend is dat dezelfde cycli zijn terug te vinden in de C-14 concentraties in de groeiringen van bomen. Die fluctuaties in C-14 in planten wordt algemeen toegeschreven aan fluctuaties in de non-activiteit. Dat wijst er dus wel heel sterk op dat ook de neerslaghoeveelheid gedurende de zomermoesson in Oost-Azië door de nonactiviteit wordt bepaald.

Opvallend is ook dat de Aziatische moesson eenzelfde patroon in intensiteit vertoont als het klimaat in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan, dat kan worden gereconstrueerd op basis van de hoeveelheid stenen en gruis die via naar het zuiden drijvende ijsbergen afkomstig van de noordelijke ijskap op de oceaanbodem terechtkwamen. Ook de fluctuaties die blijken uit ijskernen op Groenland geven eenzelfde patroon aan. De onderzoekers opperen dat een en ander het gevolg kan zijn van veranderingen in het circulatiepatroon van zeestromen in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan; die zouden het patroon en de regenhoeveelheid in de Aziatische moesson hebben beïnvloed.

Referenties:

• Kerr, R.A., 2005. Changes in the sun may sway the tropical monsoon. Science 308, p. 787.
  
• Wang, Y., Cheng, H., Edwards, R.L., He, Y., Kong, X., An, Z., Wu, J., Kelly, M.J., Dykoski, C.A. & Li, X., 2005. The Holocene Asian monsoon: links to solar changes and North Atlantic climate. Science 308, p. 854-857.

Foto's welwillend ter beschikking gesteld door Hai Cheng, Department of Geology and Geophysics, Nanjing (China).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl