NGV-Geonieuws 91

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 556 Voorouders van mens liepen al bijna 4 miljoen jaar geleden rechtop
• 557 Bewegingen van breuksysteem van Roerdalslenk nauwkeurig bepaald
• 558 Moho blijkt (opnieuw) ongrijpbaar
• 559 Klimaatgevolgen van vulkanische uitbarstingen blijken beperkt
• 560 Haar van mammoet geeft informatie over tal van zaken

  << Vorige uitgave: 90 | Volgende uitgave: 92 >>

556 Voorouders van mens liepen al bijna 4 miljoen jaar geleden rechtop Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Op een persconferentie die in maart in Addis Abeba (Ethiopië) werd gehouden, werd de vondst bekend gemaakt van een bijzondere voorouder van de mens. Het gaat om een hominide die al bijna 4 miljoen jaar geleden rechtop liep. De vondst, die werd gedaan in het kader van een grootscheeps paleoanthropologisch onderzoek in het gebied van Mille, Chifra en Kasa Gita (nabij Afar), werd uitgevoerd met instemming van de Ethiopische Autoriteit voor Onderzoek en Conservatie van het Culturele Erfgoed van het Ministerie van Jeugd, Sport en Cultuur. Bij dit onderzoek werden 14 nieuwe locaties met fossiele resten aangetroffen, waaronder drie locaties met hominiden in een vroeg stadium van ontwikkeling. De belangrijkste vindplaats liggen langs de Mille Rivier, vlakbij het plaatje Mille, zo’n 520 km ten NO van Addis Abeba. Deze locatie ligt zo’n 60 km ten noorden van de plaats waar de fameuze 'Lucy' werd gevonden.

Een steencirkel geeft aan waar het skelet werd gevonden

Een scheenbeen van het skelet, deels nog in het sediment

Een aantal van de fossiele resten werd op de grond aangetroffen, waar ze door erosie waren blootgespoeld. Andere fossielen zaten nog in situ (in een pakket dat ongeveer 50 m dik is), wat het mogelijk maakte om hun stratigrafische positie en hun ouderdom te bepalen (in het gebied komen diverse basaltuitvloeiingen en tuflagen voor). Er zijn 16 gesteentemonsters verzameld die voor een precieze datering zullen worden geanalyseerd op het Berkeley Geochronology Center. Mede op grond van andere aangetroffen fossielen (uitgestorven varkens) wordt aangenomen dat de ouderdom van de restanten van de hominiden 3,8-4 miljoen jaar is. Dit plaatst de gevonden restanten stratigrafisch tussen het eerder gevonden 4.4 miljoen jaar oude (gedeeltelijk bewaard gebleven en geplette) skelet van de nog steeds tamelijk mysterieuze Ardipithecus ramidus en de 3,2 miljoen jaar oude Lucy (Australopithecus afarensis).

In totaal werden de restanten van twaalf hominiden gevonden, waaronder één redelijk compleet skelet. Het gaat om een volwassen hominide die groter was dan Lucy; het geslacht is nog niet vastgesteld. De vondst is van belang omdat het bekken en het onderbeen duidelijk maken dat de gevonden hominide al op twee benen liep. Dat rechtop lopen wordt door de meeste anthropologen beschouwd als een eigenschap die de hominiden (mensachtigen) onderscheidt van hun voorgangers. Dit zou betekenen dat Lucy niet langer de oudste hominide is die we kennen, maar dat het begin van de 'mensheid' nu ruim een half miljoen jaar eerder plaatsvond dan tot nu toe werd aangenomen.

Het skelet vertoont nog meer bijzondere eigenschappen, maar die moeten nog nader worden onderzocht. Het gaat daarbij onder meer om het gedeelte van het skelet direct onder de nek, waaruit kan worden gereconstrueerd of de hominide op een 'moderne' manier liep of op een meer primitieve wijze. Volgens de paleoanthropologe Carol Ward (Universiteit van Missouri) bevatten de bewaard gebleven resten van het skelet precies de delen die kunnen aangeven of de mens afstamt van een chimpanseeachtig dier of van een primitievere voorouder.

Referenties:

• Cleveland Museum of Natural History, 2005. New human ancestor fossil discovery in Afar region in Ethiopia
  
• Persbericht. Gibbons, A., 2005. Skeleton of upright human ancestor discovered in Ethiopia. Science 307, p. 1545, 1547.

Foto’s: Cleveland Museum of Natural History. Cleveland, OH (Verenigde Staten van Amerika).

557 Bewegingen van breuksysteem van Roerdalslenk nauwkeurig bepaald Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Vanuit Limburg loopt een actief breuksysteem naar het noordwesten. Het gaat om een slenk die in ZW Nederland bekend staat als de Roerdalslenk. Deze slenk, die zo’n 20 km breed en zo’n 130 km lang is, is in het noorden begrensd - via de Peelrandbreuk - door de Peelhorst, en in het zuiden door de Feldbiss, een breuk die het slenksysteem scheidt van het Campine blok. De Roerdalslenk is te beschouwen als een aftakking van de Boven-Rijndalslenk die de loop van de Rijn over honderden kilometers door Duitsland bepaalt. Het breuksysteem van de Roerdalslenk behoort tot de meest actieve van Europa, zoals onder meer blijkt uit de aardbevingen die in 1992 bij Roermond en in 2002 bij Aken optraden.


Breuksysteem van de Roerdalslenk, begrensd door de Peelrandbreukzone (PBFZ) in het noorden en de Feldbissbreukzone (FFZ) in het zuiden

Gedurende de laatste tientallen miljoenen jaren is de ontwikkeling van de Roerdalslenk beïnvloed door twee verschillende breuksystemen: het Noordzee-slenksysteem in het noorden en het West-Europese slenksysteem in het zuiden. Hoe de bewegingen langs de talrijke breukvlakken in die tijd plaatsvonden, was slechts bij benadering bekend. Omdat de Feldbiss aan het oppervlak is ontsloten, is een duidelijke verticale verspringing van de pakketten aan weerszijden van deze breuk goed vast te stellen. Uit boringen blijkt bovendien het karakter van de Roerdalslenk en de Peelhorst overduidelijk, zodat aan verticale bewegingen niet hoeft te worden getwijfeld. Toch vertoont het breuksysteem karakteristieken die erop wijzen dat de blokken vooral langs elkaar heen schuiven.


Verticale breukbeweging van de Peelrandbreukzone ten westen van Roermond begrenst een terras en het gebied met duinen

Met een nieuw, digitaal model met een hoge graad van nauwkeurigheid is nu vastgesteld dat er in de laatste miljoenen jaren echter alleen verticale bewegingen hebben plaatsgevonden. De snelheid waarmee deze bewegingen plaatsvinden, blijkt af te hangen van de locatie. Zo blijkt de (uiteraard sprongsgewijze) verplaatsing langs de Feldbiss gemiddeld zo’n 55-65 mm per 1000 jaar te bedragen; voor het zuidoostelijke deel van de Peelrandbreuk is die waarde goed vergelijkbaar: 65 mm per 1000 jaar. Voor het noordwestelijke deel van de Peelrandbreuk gelden echter veel hogere waarden: het gaat daar om een verticale beweging van gemiddeld 200 mm per 1000 jaar.

De onderzoekers verklaren de verschillen mede op basis van de grootschalige vorm van de slenk: in het zuidwesten is er sprake van een echte slenk, terwijl er in het noorden nog maar één breukbegrenzing is (halfslenk). Bovendien is er sprake van loodrecht op de slenkrichting staande rek, die in het noordwesten groter is dan in het zuidoosten. Uit de ruimtelijke verdeling van de sedimenten blijkt dat deze rek al sinds het begin van het Mioceen zo moet hebben bestaan. De rek wordt veroorzaakt door de linkswaarts gerichte beweging van de BovenRijndalslenk, die een gevolg is van de NW gerichte druk die wordt uitgeoefend door de beweging van de Afrikaanse schol tegen de zuidrand van Europa. Zo blijkt ook de huidige Nederlandse geologische ontwikkeling te worden beïnvloed door continentbeweging!

Referenties:

• Michon, L. & Balen, R.T. van, 2005. Characterization and quantification of active faulting in the Roer valley rift system based on high precision digital elevation models. Quaternary Science Reviews 24, p. 457-474.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Ronald van Balen, Vakgroep Kwartairgeologie en Geomorflogie, Vrije Universiteit, Amsterdam. illustratiesuggestie: zie bijgevoegde 2 elektronische figuren (roerdal).

558 Moho blijkt (opnieuw) ongrijpbaar Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De grens tussen aardkorst en aardmantel wordt al tientallen jaren gezocht. Dat er zo’n grens moet bestaan, is duidelijk: uit geofysisch onderzoek blijkt een sterke discontinuïteit op te treden op gewoonlijk enkele kilometers onder de bodem van de diepzee en op gemiddeld enkele tientallen kilometers onder de continenten. Deze discontinuïteit, die de 'Mohorovicic-discontinuïteit', of kortweg 'moho' wordt genoemd, moet veroorzaakt worden door een plotselinge verandering in de gesteentekarakteristieken. Algemeen wordt aangenomen dat de aardmantel veel olivijn en daarmee verwante mineralen bevat. Er is inderdaad ook - olivijnrijk - materiaal bekend dat geacht wordt afkomstig te zijn van vulkanische activiteit die zijn wortels in de aardmantel heeft.

Boringen tot tientallen kilometers diepte, waarmee de moho onder de continenten zou kunnen worden gevonden, hebben tot nu toe gefaald. Er zijn sinds 1960 diverse pogingen gewaagd op plaatsen waar de moho relatief ondiep ligt (zoals op het Kola-schiereiland), maar al die pogingen moesten vanwege technische problemen (hoge temperatuur en druk!) worden gestaakt voordat de moho was bereikt. Toen er, dankzij de oliewinning op zee, meer ervaring kwam met diepe boringen op zee, is men daarom gaan proberen om de moho onder de relatief dunne oceanische korst aan te boren. De meest recente poging leek succes op te gaan leveren.


De 'Joides Resolution', het onderzoekschip waarmee de vergeefse boring naar de Moho werd verricht

Seismisch onderzoek had uitgewezen dat de moho op een locatie nabij de mid-oceanische rug in het noordelijke deel van de Atlantische Oceaan op een diepte zat van slechts zo’n 700 m, hooguit een kilometer. Op basis van die gegevens is ter plaatse een boring gezet vanaf het onderzoeksschip JOIDES Resolution. Het boren verliep zeer voorspoedig, maar de moho bleek ongrijpbaar: op 700 m diep onder de zeebodem werd geen mantelmateriaal aangeboord, op een kilometer diep nog steeds niet, en zelfs op 1415 m diepte (bereikt na 14 maanden boren) was er geen spoor van de moho te bekennen.


De Moho vormt de grens tussen de oceanische korst (groen) en de continentale korst (bruin) enerzijds en de aardmantel (donkerblauw) anderzijds

Voor de deskundigen is deze gang van zaken een raadsel. Men gaat er - bij gebrek aan beter - voorlopig maar van uit dat de aarde gecompliceerder is opgebouwd dan tot nu toe op basis van geofysische gegevens werd aangenomen. Wellicht ook heeft het uitgevoerde 2-D seismische onderzoek een zeer lokale verdieping van de moho niet kunnen vaststellen, en is juist op die diepe plaats geboord. Voorlopig is het boorwerk gestopt. De pogingen om de moho aan te boren zullen echter zeker niet worden opgegeven. Of een volgende poging zal doorgaan waar de laatste boring is opgehouden, of dat er een boring op een nieuwe locatie zal worden gezet, is echter nog onbekend.

Referenties:

• Kerr, R.A., 2005. Pursued for 40 years, the Moo evades ocean drillers once again. Science 307, p. 1707.

559 Klimaatgevolgen van vulkanische uitbarstingen blijken beperkt Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Bij vulkanische uitbarstingen worden vaak ontzagwekkende hoeveelheden stoffen (gassen en aerosolen) in de atmosfeer gebracht. Tal van studies geven op basis van die hoeveelheden - van onder meer broeikasgassen zoals methaan en koolzuurgas, maar ook van zwavelverbindingen die in de atmosfeer zwavelzuur vormen (en zo bijdragen aan zure regen) - aan dat grote erupties significante klimaatveranderingen kunnen bewerkstelligen. Of dat ook werkelijk het geval is, moet echter worden betwijfeld nu een analyse van de (zeer grote) uitbarsting van de Pinatubo (die op 15 juni 1991 begon) aangeeft dat de daadwerkelijk optredende klimaateffecten veel kleiner en kortstondiger zijn dan eerder werd gedacht. De uitbarsting van de Pinatubo was zeer groot: er werd al in 1992 opgemerkt dat de uitgestoten gassen van deze uitbarsting de mogelijkheid in zich hadden om een groter effect te hebben dan alle broeikasgassen samen die door de mens sinds de industriële revolutie in de atmosfeer waren geloosd. Als deze uitbarsting dus al geen grote, blijvende gevolgen had, dan is het niet aannemelijk dat kleinere uitbarstingen van andere vulkanen dat wel hebben.


De eruptie van de Pinatubo op 15 juni 1991

De analyse, uitgevoerd door twee onderzoekers van de Afdeling voor Natuur- en Sterrenkunde van de Universiteit van Rochester (in de Amerikaanse staat New York), kwantificeerde de klimaatveranderingen na de eruptie voor de Filippijnen. Daartoe zijn berekeningen uitgevoerd op basis van meetgegevens. Die meetgegevens betroffen de veranderingen in de tijd van (1) de dichtheid in de atmosfeer van de door de Pinatubo uitgestoten aerosolen (deze dichtheid wordt algemeen beschouwd als een parameter die aangeeft hoe groot de invloed is op het klimaat van een vulkanische uitbarsting); (2) de daling van de temperatuur (als gevolg van de door fijne deeltjes in de atmosfeer tegengehouden zonnestraling); (3) de hoeveelheid straling met grote golflengte die vanaf de aarde de ruimte werd ingezonden.


Satellietopname van de Pinatubo (Nasa)

De resultaten van de analyse zijn verrassend, want ze zijn grotendeels in tegenspraak met wat tot nu toe vrij algemeen werd aangenomen. Het blijkt namelijk dat de temperatuurdaling op de Filippijnen als gevolg van de uitbarsting niet groter kan zijn geweest dan ongeveer een halve graad Celsius. Die (maximale) temperatuurdaling trad ongeveer 7 maanden (de berekeningen geven aan: 6,8 maanden ± 1,5 maanden) na de uitbarsting op, om daarna weer snel af te nemen. De toename en de dichtheid van de aerosolen vertoont eenzelfde verloop. Na ongeveer vijf jaar waren er praktisch geen gevolgen van de uitbarsting meer te traceren. Deze uitkomsten komen goed overeen met een andere belangrijke bevinding, die eveneens in tegenspraak is met wat veelal wordt aangenomen: de gevolgen van de uitbarsting hadden geen zelfversterkend effect, maar juist een 'negatieve feedback', wat betekent dat de gevolgen juist extra snel werden tenietgedaan.

Volgens de onderzoekers heeft de uitgevoerde studie generieke waarde, wat inhoudt dat de bevindingen niet alleen op de Pinatubo van toepassing zijn, maar een algemene geldigheid hebben voor vulkanische uitbarstingen. Die zouden dus geen significant blijvend effect op het klimaat hebben.

Referenties:

• Douglass, D.H. & Knox, R.S., 2005. Climate forcing by volcanic eruption of Mount Pinatubo. Geophysical Research Letters 32, doi:10.1029/2004/GL022119, 5 pp.

560 Haar van mammoet geeft informatie over tal van zaken Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Het is langzamerhand genoegzaam bekend dat haren van verdachte personen vaak worden onderzocht om bepaalde zaken aan het licht te brengen. Dat komt doordat de samenstelling van het haar voor een deel wordt bepaald door het gebruikte voedsel (en zelfs door ingeademde dampen). Dat betekent dat haren van fossiele organismen ook informatie kunnen geven over de omstandigheden waaraan de dieren destijds blootgesteld zijn geweest, en zelfs dat het dieet in grote lijnen kan worden gereconstrueerd en daarmee de toen aanwezige vegetatie, en daarmee weer het klimaat. Hoe interessant een dergelijke analyse kan zijn, blijkt uit een onderzoek dat is uitgevoerd aan het haar van een fossiele mammoet.

Jaarringen zijn zichtbaar in deze doorsnede door de slagtand van een mammout uit Noord-Siberië

Haar van een mammoet van het Siberische eiland Bol'Shoy Lyakhovsky

De wolharige mammoet (Mammuthus primigenius) waarvan het haar afkomstig is, werd gevonden op het eiland Bol’shoy Lyakhovsky, ten noorden van Siberië. De grond is daar diep (tot meer dan 400 m) bevroren; daardoor kon de mammoet (die overigens deels was opgegeten toen hij werd gevonden) als het ware als een diepvriesmammoet blijven bewaard, inclusief zijn vacht. Uit een bot, dat met C-14 werd gedateerd, bleek dat de mammoet 42.700 (± 1300) jaar geleden leefde. Het klimaat ter plaatse was toen iets warmer en iets vochtiger dan momenteel. De vegetatie bestond waarschijnlijk uit een arctische toendra met enkele altijd groene dwergboompjes, wilgen en berken. Uit de maaginhoud van eerder aangetroffen mammoeten is bekend dat ze vooral gras aten, aangevuld met wat schors, twijgen en mos. Om tegen de koude bestand te zijn, hadden de mammoeten een soort ondervacht van dunne, korte (2,5-8 cm) haren die voor warmte-isolatie zorgden, met daaroverheen een pak lange, dikkere haren, met een doorsnede van ca. 0,3 mm.

Vier van die buitenharen van de gevonden mammoet werden onderzocht. Daartoe werden ze in stukjes van 3-4 mm lang geknipt (de langste haar was 39 cm en leverde 84 stukjes op). Van die stukjes werden de verhouding tussen de stikstof-14 en de stikstof-15 isotopen gemeten, evenals die tussen de koolstof-12 en de koolstof-13 isotopen. De verhouding tussen de hoeveelheid koolstof en de hoeveelheid stikstof varieerde tussen 3,2 en 3,5; dat past goed binnen de verhouding van 2,9-3,8 die nu voor haar wordt gevonden. Dat betekent dat de haren van de mammoet naar alle waarschijnlijkheid geen veranderingen hebben ondergaan die de interpretatie van de isotopenanalyses beïnvloedt.

Het blijkt dat de afzonderlijke stukjes haar onderling verschillen vertonen. Dat is te herleiden tot een dieet van de mammoet dat varieert met de seizoenen. Zo is bekend dat een relatief 'overschot' aan N-15 en een relatie 'gebrek' aan C-13 karakteristiek zijn voor het winterseizoen (dat hangt samen met de plantengroei), terwijl het omgekeerde de late zomer kenmerkt. Uit de fluctuaties die zo in de isotopenverhoudingen van de afzonderlijke haarstukjes worden gevonden, blijkt dat het haar het hele jaar door aangroeide, met een snelheid van ongeveer 8 mm per maand (bij de mens is dat ongeveer 1 cm/maand). Ook kan zo worden vastgesteld dat de langste haar een periode weergeeft van minimaal 39 maanden. Het onderste deel van de haren geeft uiteraard de laatste levensfase van de mammoet aan. Zo kan worden vastgesteld dat hij in de herfst stierf.

De isotopenverhoudingen wijzen er ook op dat van jaar tot jaar kleine veranderingen in het milieu optraden, en dat het milieu destijds verschilde van dat op het noordelijke deel van het vasteland van Siberië.

Referenties:

• Iacumin, P., Davanzo, S. & Nikolaev, V., 2005. Short-term climatic changes recorded by mammoth hair in the Arctic environment. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 218, p. 317-324.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Paola Iacumin, Department of Earth Sciences, University of Parma, Parma (Italië).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl