Op zoek naar een oude zee

Variaties in zeespiegel en klimaat, in combinatie met tektonische krachten, hebben het aardse landschap over miljoenen jaren doen veranderen. In het huidige Hongarije lag miljoenen jaren geleden een grote binnenzee. In sediment opgeslagen sporen van deze oude zee vertellen veel over de geschiedenis van de aarde. Datering van die sporen berust op de stand van het aardmagnetisch veld.  

Tegenwoordig kennen we de Zwarte Zee en de Kaspische Zee als grote watermassa’s midden in de uitgestrekte landvlakten van Centraal Europa en West-Azië. Echter, in de geologische geschiedenis heeft dit gebied perioden gekend van continue variatie in de configuratie van zee en land. Er zijn momenten geweest dat de Zwarte Zee en de Kaspische Zee onderdeel waren van een groter geheel. Geologen spreken over de Paratethyszee, een groot, ondiep waterlichaam dat tijdens het Neogeen (van 23 tot 3 miljoen jaar geleden) een groot deel van Centraal Europa en West-Azië bedekte. Variaties in tektoniek, zeeniveau en klimaat hebben ervoor gezorgd dat de verschillende watermassa’s van de Paratethyszee afwisselend verbonden en afgesloten waren van andere oceanen en van elkaar. Een probleem in het begrijpen van de geschiedenis van de Paratethyszee is de datering van haar sedimenten. Een techniek die gebaseerd is op variaties in het aardmagnetisch veld kan misschien helpen.

Moeilijk te dateren

Hoe kan het dat de sedimenten van de vroegere Paratethyszee slecht te dateren zijn? Om dit te illustreren nemen we het voorbeeld van de Pannonische Zee, in het gebied waar tegenwoordig Hongarije ligt. De Pannonische Zee was een geïsoleerde watermassa die onderdeel was van de grote, uitgestrekte Paratethyszee. Ongeveer 10 miljoen jaar geleden sloot de Pannonische Zee zich af van de rest van de Paratethys, door een samenspel van tektoniek (het opkomen van gebergteketens als de Karpaten en de Alpen), en zeespiegel. Toen de Pannonische Zee was afgesloten, veranderde deze van een zee in een meer. Daarnaast werd de evolutie van Pannonische soorten ook afgesloten van de rest van de wereld. Het Pannonische Meer staat bekend om een rijke variëteit aan zoetwater mollusken (weekdieren) en andere organismen, uniek voor het gebied. Dit komt doordat de beestjes die in deze Zee leefden nooit de mogelijkheid hebben gehad zich te vermengen met broertjes en zusjes uit andere delen van de Paratethys. Ze werden nooit onderdeel van een globaal evolutionair proces.

Dat klinkt natuurlijk interessant, een enorme rijkdom aan verschillende soorten die uniek zijn voor het Pannonische Meer. Maar voor geologen die in de loop van de geschiedenis hebben geprobeerd om de geologie van Hongarije beter in kaart te brengen, hebben de unieke Pannonische soorten voor veel moeilijkheid gezorgd. Doordat de organismen zo uniek zijn voor hun gebied, kunnen ze op geen enkele manier gecorreleerd worden aan de evolutie van soorten die zich globaal hebben verspreid. Hierdoor is het heel lastig om een ouderdom te geven aan de Pannonische soorten en zo beter te begrijpen hoe de Pannonische Zee en later het Pannonische Meer is geëvolueerd in de context van de geologische tijd.

Dynamo

Maar, niet getreurd voor de Hongaarse geologen. De biostratigrafie (vakterm voor de opeenvolging van soorten in sedimentaire gesteenten) kan misschien geen licht schijnen op de ouderdom van de organismen, er zijn wel andere stratigrafische technieken die ons meer helderheid kunnen brengen. In de kern van onze aardbol vinden complexe stromingen van mineralen en elementen plaats die als een soort dynamo fungeren. Een dynamo met een magnetisch veld. Dat aardmagnetisch veld draait af en toe radicaal om, misschien één keer in de 300.000 jaar. Dat klinkt als een lange tijd maar geologisch gezien is het relatief kort. Op de schaal van de acht miljoen jaar die het Pannonische Meer oud is, gebeuren die omkeringen dus een aantal keer. Nu is het zo dat het sediment dat wordt afgezet in een omgeving zoals die van het Pannonische Meer, de omkeringen registreert in de oriëntatie van de mineralen.

Door diepe boringen te nemen van het sediment in het Pannonische Bekken, kunnen we de sedimenten meten en de omkeringen traceren. We weten uit andere studies wat de ouderdom is van een specifieke omkering en zodoende kunnen we ook een ouderdom toewijzen aan ons sediment. Op deze manier is er een extra techniek die ons meer duidelijkheid geeft dan de regionale biostratigrafie

Begrip van systeem aarde

Voor een leek dwaalt dit verhaal misschien erg af. We begonnen met een grote inlandse zee. Ineens ging het over een geïsoleerde evolutie van organismen in een meer en plots eindigen we met het aardmagnetisch veld. Dit is tekenend voor de mogelijkheid om de bestudering van allerlei verschillende aardse processen bij elkaar te brengen en zo onze kennis uit te bouwen.

Door met deze technieken de evolutie van de Pannonische Zee en de Paratethyszee beter in kaart te brengen begrijpen we het systeem aarde steeds beter. Een goed begrip van de dynamiek in tektoniek, zeespiegel en klimaat in het verleden is ook essentieel voor het begrijpen van het huidige aardse systeem.