GEOCOMmunicatie 8: over het menu van een plesiosauriër, het ontstaan van ijstijden, schoorstenen uit de diepzee, raadselachtige fossilisatie, en schommelingen van de aardas

GEOCOMmunicatie

8:

over

het

menu van een

plesiosauriër,

het

ontstaan van

ijstijden,

schoorstenen

uit

de

diepzee,

raadselachtige

fossilisatie,

en

schommelingen

van

de

aardas

A.J.+(Tom) van Loon*

INLEIDING

IN ZEE LEVENDE DINOSAURIËR AT VOORAL SCHELPDIEREN

Niet alle dinosauriërs leefden _op het land: er waren ook soorten die het luchtruim kozen (in

glijvluchten?)

en andere die het water _opzochten. Zowel in zoet als in zout water

kwamen dinosauriërs van _{grote afmetingen} voor. De in zee levende soorten behoren grotendeels tot de _{plesiosauriërs,} een _groep die _algemeen wordt beschouwd als de meest

vraatzuchtige zeedieren van die _tijd. Dat idee was vooral op een aantal morfologische kenmerken _gebaseerd, maar er waren alleen wat_{vage aanwijzingen (in de} vorm van slecht

gefossiliseerde

resten van een

_mogelijke

_maaginhoud) voor het dagelijks menu.

Twee _{Japanse geologen (waarvan} een nu werkzaam in Canada) hebben echter een relatief

kleine (3 m)

_{plesiosauriër}

gevonden waarvan de maaginhoud goed te herkennen was. De vondst werd _gedaan in een ontsluiting _langs de Obirashibe (Hokkaido) en betreft een

gedeeltelijk skelet met een ouderdom van _ongeveer 93 miljoen jaar (Laat-Krijt). Een

opvallende

component van de

_maaginhoud

vormde een aantal gastrolieten (maagstenen);

deze _zijn ookbekend van diverse recente _{diergroepen (onder} meer krokodillen), maar de

functie ervan is niet metzekerheid bekend.

Tot de _dierlijke resten die in de _maag werden _aangetroffen behoren de tand van een _haai,

diverse

_schelpen

en delen van de ‘kaken’ van ammonieten (de

_schelpdieren

met een

_bij

fossieljagers zeer

_geliefd

_type

_schelp,

_gewoonlijk in de _opgerolde vorm zoals ook de

huidige posthoornslak die heeft). Deze ‘kaken’ waren elk 5-15 mm _groot, en moeten

hebbenbestaan uit een hoornachtig materiaal. Van de _goed bewaarde _exemplaren waren er

drie onderkakenen een bovenkaak.

Twee jaar van GEOCOMmunicatie zijn met deze _bijdrage voltooid. En _gelukkig hoef ik niet _bang te zijn dat de bron voor deze bijdragen ooit zal _opdrogen: de _geologische literatuur breidt zich _nog steeds verder uit. Misschien dat juist daarom _op deze _bijdragen veel positieve reacties _komen; wie heeft immers nu _nog de tijd om zich door zoveel

literatuur heen te worstelen?

Het is in dit verband wellicht _aardig te vermelden dat _{mijn bijdragen} aan _{‘Afzettingen’} ook buiten de kring van de WTKG aandacht hebben _getrokken. Zo heb ik al ruim een jaar

geleden het verzoek _gekregen van de redactie van het blad ‘Gea’ (van de _Stichting Geologische Activiteiten) om voor dat kwartaalblad _{soortgelijke bijdragen} te leveren

(lezen!). En in oktober _{j.1. kreeg} ik het verzoek van de Nederlandse Geologische

Vereni-ging om voor hun _{homepage (http://www.pen.nl/ngv)} eveneens _soortgelijke berichten te

verzorgen. Ook daaraan geef ik gaarne gevolg; het is immers geen concurrentie voor

‘Afzettingen’, maar _juist een _aanvulling voor wie in de diverse _{ontwikkelingen} en

bevindingen op geologisch gebied is _{geïnteresseerd.} Het is, ook voor _{mijzelf, bijzonder}

plezierig te merken dat de belangstelling voor _{geologische onderwerpen} in ons land _nog

Op basis van de kenmerken van de kaken moethet _gaan om tenminste twee verschillende

soorten ammonieten. De drie onderkaken behoorden _{waarschijnlijk} toe aan individuen van

het _{geslacht Nautilus,} het _enige

nog levende geslacht (waarvan de schelpen vaak - _soms

doorgezaagd - als versiering worden verkocht). Gezien de afmetingen van de kaken moet

het

gaan om kleine soorten of onvolgroeide individuen. Mogelijk heeft de plesiosauriër, die

zelf niet beschikte over zeer stevige tanden waarmee _{hij schelpen} kon kraken, gekozen

voor kleine prooidieren die hij gemakkelijk in hun geheél kon inslikken. De schelpen van

de _{‘bijbehorende’} ammonieten _zijn echter niet aangetroffen; mogelijk zijn die _opgelost onder invloed van de zure _maaginhoud.

Wat de haaientand betreft, is _sprake van een raadsel. _Hij kan _{per ongeluk zijn ingeslikt,}

maar mogelijk behoort hij niet tot de maaginhoud: de precieze ruimtelijke relatie tussen

tand en _maag sluit niet uit dat het gaat om een tand die _toevallig net _op dezelfde _{plaats op}

de zeebodem was terechtgekomen als de plesiosauriër. Referentie: 6

NIEUWE HYPOTHESE OVER HET ONTSTAAN VAN IJSTIJDEN

De afwisseling van ijstijden (glacialen) en tussentijden (interglacialen) gedurende het

Pleistoceen wordt _{algemeen toegeschreven} aan wisselende hoeveelheden zonnewarmte (de

beroemde ‘curve van Milankovitch) die de aarde bereiken als _gevolg van variaties in drie

astronomische _parameters. Die _zogeheten ‘astronomische theorie’ ondervond _aanvankelijk

zeer veel weerstand, maar _{uiteindelijk stapelden} de _argumenten zich in zo grote mate _op

dat er al tientallen_jaren nauwelijks meer aan wordt getwijfeld. Nu zijn twee onderzoekers

uit de

_Verenigde

Staten met een andere hypothese gekomen, die

_{waarschijnlijk}

minstens

net zoveel discussie zal uitlokken als de astronomische theorie

_destijds

deed. Toch

_lijkt

het zinvol om de nieuwe theorie in ieder geval een kans te _geven; een kans op zijn minst om,

zoals dat hoort in de _wetenschap, te worden _{gefalsifieerd op overtuigende argumenten} en

niet

op gevoelens van _ongeloof.

Waar _{gaat het} om? In feite

_opnieuw

om een (ook nu weer) _op astronomische _parameters

gebaseerde modellering. Per _{jaar valt op aarde gemiddeld} zo’n _tienmiljoen kilo stof uit de ruimte _(gemeten over _{geologisch lange perioden} komt daar _nog eens _ruwweg hetzelfde

gewicht bij als _gevolg van de _inslag van kleine tot enorm _{grote meteorieten).} De ‘aanwas’ vanuit de ruimte _blijkt echter niet constant: de onderzoekers komen tot de conclusie dat die hoeveelheid in de afgelopen 1,2 miljoen jaar met een factor 2-3 fluctueerde. Het

opvallen-de _daarbij is dat de fluctuaties een _cyclus vertonen van _ruwweg 100.000_jaar, een _tijdsduur

die overeenkomt met die van de _cyclus die de eccentriciteit van de aardbaan rondom de

zon vertoont. Die fluctuerende eccentriciteit is een van de drie astronomische _parameters

die een rol worden

_geacht

te

_{spelen bij}

het ontstaan en

_verdwijnen

van

_ijstijden.

De

_cycli

van de ‘stofinvang’ en van de eccentriciteit van de aardbaan _blijken in de _tijd ook _nog eens samen te hangen. Het zou daarom wel uitermate toevallig zijn als er tussen beide _cycli geen oorzakelijke samenhang zou bestaan. De _{vraag rijst} dan echter direct of beide

verschijnselen

een gemeenschappelijke oorzaak hebben of dat het ene

_verschijnsel

een

gevolg

van het andere (en als dat zo is: watis dan oorzaak en wat _gevolg?).

De onderzoekers hebben_{berekeningen uitgevoerd} waaruit _blijkt dat _periodiek relatief veel kosmisch stof ontstaat door de _{onderlinge botsingen} van relatief groot ‘ruimtepuin’ dat in

een aantal bekende ‘banden’ in ons zonnestelsel is geconcentreerd. Deze stofbanden bewegen zich voort door de ruimte; hoge concentraties ervan _{worden, vanwege} de veranderingen in de _{ellipticiteit} van de aardbaan, _ongeveer elke 100.000 jaar door deaarde doorkruist. Wanneer dat _gebeurt, wordt de _{‘stofinvang’} door de aardatmosfeer sterk

verhoogd, waardoor de _{zonne-instraling}

op aarde zodanig zou verminderen dat een ijstijd

kan _optreden. Vooral deze laatste conclusie ondervindt echter veel kritiek; zelfs een

verdrievoudiging van de stofinvang zou _volgens de meeste _{deskundigen bij lange} na niet voldoende _zijn om zoveel zonnewarmte te absorberen of _terug te kaatsen dat daardoor

op aarde een _ijstijd zou kunnen ontstaan.

De onderzoekers _wijzen

erop dat het, statistisch gezien, onmogelijk toevallig zou zijn als

ook andere _cjlcli met een _hoge stofinvang zouden _blijken te correleren met _glaciale

fluctuaties. Ze denken _{genoeg aanwijzingen} te hebben dat er ook _cycli bestaan van een

miljoen jaar en van _ergens tussen de tien- en honderdmiljoen jaar. Ze kunnen echter niet verklaren waarom een - relatief gezien - geringe _massa ‘extra’ kosmisch stof in de

atmosfeer tot een ijstijd zou leiden. Daarom _lijkt het _aannemelijk dat ijstijden en stofinvang

voorlopig door _geologen en astronomen _vooralsnog als van elkaar onafhankelijke gevolgen

van eenzelfde verschijnsel moetenworden beschouwd.

Overigens is het idee van het ontstaan van _ijstijden doordat kosmisch stof zonnewarmte absorbeert, niet _geheel nieuw. De curve van Milankovitch, die de hoeveelheid invallende zonnestraling op aarde (op een _{bepaalde breedtegraad) duidelijk koppelt} aan de fluctuatie

van ijstijden en _{interglacialen,} is immers niet voldoende om de Pleistocene _ijstijden te

verklaren. In het Tertiair _zorgden de _{verantwoordelijke} astronomische _parameters die de

curve van Milankovitch _{bepalen, namelijk} niet voor _ijstijden. Daarom wordt _{vrij algemeen}

aangenomen dat de curve van Milankovitch _eigenlijk moet worden _{gesuperponeerd op} een

andere _curve, die dan _{verantwoordelijk} zou _zijn voor het _optreden van een _ijstijdvak

gemiddeld

elke 200 _{miljoen jaar} (Permo-Carbonische ijstijdvak, Ordovicische _ijstijdvak, laat-Precambrische _{ijstijdvak, etc.).} Over het _{achterliggende proces} dat variaties in de zonne-instraling met een dergelijke lage _frequentie zou kunnen _{bewerkstelligen,} is veel

gespeculeerd.

Daarbij

is wel

_geopperd

dat de baan van ons zonnestelsel zodanig zou zijn

dat _ruwweg elke 250

_miljoen

_jaar

een

_gebied

met veel kosmisch

gruis

zou worden

doorkruist.

Geheel nieuw is de _gedachte over invloed van kosmisch stof _{op het optreden} van _ijstijden

dus niet. Wel nieuw is dat er nu _{duidelijke bewijzen zijn} dat de hoeveelheid _ingevangen

kosmisch stof

_behoorlijk

_fluctueert, en dat er een relatie lijkt te bestaan met de Pleistocene

klimaatfluctuaties.

Referenties:3, 4

VIER ‘DIEPZEE-SCHOORSTENEN’ OPGEVIST

Waar twee aardschollen van elkaar af bewegen, kan vulkanisch materiaal uit het binnenste der aarde opstijgen. Daardoor ontstaan in het midden van diverse oceanen de

mid-oceanische _ruggen: een vorm van onderzeese vulkanen. Een van die _ruggen, de Juan de Fuca _{Rug, ligt} zo’n 300 km uit de kust van Noord-Amerika, ter _hoogte van de _grens tussen Canada en de _Verenigde Staten. Het water is ter plaatse ruim twee kilometer diep

en er _zijn diverse _plaatsen waar een merkwaardig _type ‘diepzee-schoorstenen’ voorkomt.

Het _gaat om een soort _pijpen van vaak enkele meters _hoogte, waaruit vaak _{(onder water)}

een zwarte rook _lijkt

op te

_stijgen.

Hun ontstaan is te danken aan zeewater dat via

_spleten

in de vulkanische _ondergrond ter _plaatse in de aardkorst _binnendringt en daar mineralen oplost uit de _{gesteenten die} ter _{plaatse door het nabije}

magma sterk zijn verhit. Hetmetde opgeloste bestanddelen

aangerijkte water wordt daarna weer langs een andere _weg door

spleten naar boven _gestuwd en komt aan het _oppervlak van de zeebodem in _aanraking met

het veel koudere oceaanwater. De in het hete water _opgeloste bestanddelen _{overschrijden} bij de dan_optredende

verbindingen, die daardoor in de vorm van mineralen rondom de _spleet in een ringvorm

neerslaan. Door een steeds verdere _opbouw van die _ring ontstaat _uiteindelijk de

schoor-steenachtige

structuur. De ‘rook’ die uit de schoorsteen _lijkt te komen bestaat uit niets anders dan _{donkergekleurde} sulfidenwaarvan de _deeltjes te klein _zijn om in het (vanwege

de vulkanische activiteit niet echt

rustige)

water te bezinken.

Onderzoekers van de Universiteit van _{Washington (Seattle)} en van het Amerikaanse

Museum voor Natuurlijke Historie (New York) hebben onlangs vier van dergelijke

‘schoorstenen’ _opgevist. Daartoe hebbenze een van een zaag voorziene robot-onderzeeër gebruikt, alsmede een _{hijsinrichting.} De onderzoekers _zijn er zo als eersten in _geslaagd om

dergelijke ‘schoorstenen’ _veilig en ongeschonden voor nader onderzoek beschikbaar te

krijgen, compleet

met de erin levende organismen. Daartoe behoren ook microben met een

op zwavelwaterstof gebaseerde stofwisseling. Een van de zaken die zullen worden

onderzocht, betreft de _{omstandigheden} waaronder _{dergelijke organismen} kunnen leven, en

in het _bijzonder de _{maximum-temperatuur} die ze kunnen _{verdragen. Overigens} zal ook

onderzoek worden verricht naar de warmte-overdracht die via de ‘schoorstenen’ plaats-vindt, naar de chemie van het zeewater _op deze _{uitzonderlijke} plaatsen, naar het ontstaan

van bepaalde mineralen, en naar de manier waarop ecosystemen functioneren die niet direct van zonne-energie gebruik kunnen maken.

Referentie: 1

KLEI SPEELDE ROL BIJ RAADSELACHTIGE FOSSILISATIE

De Canadese _Burgess Shale bestaat uit een _pakket schalies _(een soortversteende _klei) van

ruim 500 miljoen jaar oud. Het _pakket is beroemd _vanwege de zeer fraai geconserveerde restanten van _organismen zonder harde bestanddelen. Hoe die zeer oude _organismen (ze

stammenuit de _periode dat er _{plotseling sprake} was van een _{‘explosie’} van het leven _op aarde) zo fraai konden fossiliseren, is

_altijd

een _{groot raadsel geweest.} De reden daarvan is

dat de normale fossilisatieprocessen (zoals de vervanging molecuul voor molecuul van een

bepaalde stof door _bijv. calciet of _kwarts) niet of _nauwelijks bekend _zijn van _organismen

die uitsluitend uit zacht weefsel bestaan.

Engelse onderzoekers hebben nu de verschillende anatomische onderdelen van een aantal

fossielen onderzocht _op hun _{samenstelling. Daarbij} bleek dat de relatieve hoeveelheid van

de diverse chemische elementen varieert _{per type} weefsel. Dit betekent dat weefsels bij hun _{verrottingsproces zijn vervangen} door _{uiteenlopende} mineralen die _daarbij elk een

voorkeur voor een _specifiek weefsel vertoonden. Uiteraard moet deze ‘voorkeursbehandeling’ worden _{toegeschreven} aan verschillen in de chemische

samenstel-ling van de diverse weefsels. Ook binnen bepaalde weefsels treden van plaats tot _plaats

verschillen _op in de chemische _{samenstelling, afhankelijk} van de specifieke taak van het

desbetreffende weefselonderdeel. Ook die lokale verschillen _blijkente worden _{gereflecteerd} in de chemische _{samenstelling} van de fossielen.

Uit de _{analyses blijkt} dat kleimineralen _{verantwoordelijk zijn} voor de fossilisatie. Kleimi-neralen vormen een tamelijk grote groep van plaatvormige mineralen, waarvan de

afzonderlijke

kristallen zeer klein zijn. Dat maakt deze _groep bij uitstek geschikt om

organische stoffen van verschillende _{samenstelling} selectief te

vervangen, waarbij ook minieme details _goed worden _{geconserveerd.} De onderzoekers _wijzen er bovendien op dat de door hen _{toegepaste analysemethode} ook _gebruikt kan worden _bij andere _typen fossielen, die zo _mogelijk meer geheimen zullen prijsgeven wat betreft hun _zachte bestanddelen.

SCHOMMELINGEN VAN DE AARDAS VAN 200 MILJOEN JAAR GELEDEN HERKEND IN ITALIAANSE AFZETTINGEN

De _beweging van de aarde heeft diverse oorzaken. Een daarvan is de _precessie, de wat

tollende _beweging van de aardas. Een _{volledige ‘tol’beweging} neemt zo’, 41.000 _jaar in beslag. Hoewel deze _beweging

geen buitengewoon grote afwijkingen van de stand van de

aarde ten _opzichte van de zon _oplevert, beïnvloedt _hij wel de hoeveelheid _{zonnestraling} die

de aarde _op een _{bepaalde breedtegraad ontvangt.} Het is dan ook een van de factoren die

een rol _{spelen bij} de _verklaring van de _afwisseling van _ijstijden en interglacialen.

Kennelijk heeft de _precessie echter _nog meer _gevolgen. Linda Hinnov _{(Johns Hopkins} University, Baltimore) en

_Jeffrey

Park (Yale

University,

New _Haven) deden in dat kader onderzoek aan sedimenten in de Italiaanse _Voor-Alpen. Het _pakket, dat een ouderdom

heeft van _ruwweg200 _{miljoen jaar (Pliensbachien),} vertoont een aantal _cycli van kalksteen

en schalie, die _{zij koppelen} aan de

_{precessie-beweging.}

Ze kwamen tot deze correlatie

nadat ze de _cycli hadden _ganalyseerd met_behulp van

_{frequentie-modulatie.}

Het _gebied van Italië dat zo werd geanalyseerd, lag ten tijde van de _vorming van deze

afzettingen in de _tropische zone, iets ten noorden van de evenaar; continentverschuiving

naderhand heeft de _{positie gewijzigd.} Het _{gaat dus} om _tropische afzettingen die zo’n 200

miljoen

jaar

(misschien

tienmiljoen

jaar

minder) werden _gevormd. De _daglengte was

destijds iets korter dan nu _(de aarde draait langzaamaan steeds _trager), en de _gegevens die

daarover bekend waren komen _goed overeen met wat de _analyse met _{frequentie-modulatie}

opleverde; uit de _{analyse blijkt} verder dat de _{zonne-instraling} in de lente - door de stand

van de aardas - relatief gering _was, en

waarschijnlijk

nog iets afnam.

De _vraag hoe een dergelijke situatie kon leiden tot bepaalde cycli in het gesteentepakket

dat op de zeebodem werd gevormd, kunnen de onderzoekers niet definitief beantwoorden. Ze hebben daaromtrent_vooralsnog twee _mogelijke theorieën. De eerste komt erop neer dat

de _{precessie-beweging gepaard ging} met _cyclische fluctuaties in de _{zeespiegelstand,} waardoor - ook weer cyclische - variaties ontstonden in de vorming van kalkmodder in de

ondiepe zee; deze wisselende hoeveelheden kalkmodder werden vervolgens door stromen

getransporteerd naar een naburig zeebekken waar zo een afwisseling van meer of minder kalk bevattende _{kalk/schalie-cycli} ontstond. De tweede _mogelijke theorie is dat de variaties

in de _{zonne-instraling} direct van invloed waren _op de productie van kalk-afscheidende

organismen die in zee leefden, en die - na ook weer door stromen naar het zeebekken te

zijn getransporteerd - daar _na hunafsterven bezonken.

Dat de precessiebeweging van de aardas _dergelijke effecten kan _{hebben op de vorming} van

sedimenten, was tot nu toe niet bekend. _{Het opent de mogelijkheid} om, door nauwkeurige analyse van _cyclische sedimenten, na te _gaan of deze _parameters in de _loop van de

aardgeschiedenis constant_{zijn gebleven} Referentie: 2

GERAADPLEEGDE LITERATUUR

1

Anonymus, 1998. Deep sea curios. Science 281, p. 639.

2

Hinnov, L.A. & _{Park, J.,} 1998. Detection of astronomical _cycles in the stratigrap-hic record _{by frequency} modulation (FM) analysis. Journal of Sedimentary Re-search _{68, p.} 524-539.

Kerr, R.A., 1998. A _dusty ice age trigger looks too weak. Science 280, p. 828-829.

4

Kortenkamp, S.j. & _{Dermott, S.F.,} 1998. A _{100,000-year periodicity} in the accretion rate of _{interplanetary} dust. Science 280, p. 874-876.

Orr, P.J., Briggs, D.E.G. & Kearns, S.L., 1998. Cambrian _Burgess Shale animals

replicated

in

_clay

minerals. Science 281, p. 1173-1175.

Sato, T. & Tanabe, K., 1998. Cretaceous _plesiosaurs ate ammonites. Nature 394,

p. 629-630.

•

* _Adres

van deauteur:

Geocom _{B.V., Benedendorpsweg} 61, 6862 WC Oosterbeek tel. 026-3390908, fax 026-3390783, e-mail tom.van.loon@wxs.nl