Auteur: Jan Voskuil

Zes miljoen jaar geleden sluit de Middellandse Zee zich af van de Atlantische Oceaan. Verdamping neemt de overhand en de Middellandse Zee verandert in een serie van kleine afgesloten zoute meertjes. Deze Messiniaanse zoutcrisis is al tientallen jaren onderwerp van onderzoek vanuit een breed scala aan aardwetenschappelijke disciplines. Een van de onzekerheden die onderzoekers blijvend bezighoudt is de kwantificering van zeespiegelschommelingen, met name in de laatste fase van de crisis, ook wel de Lago-Mare genoemd.  Hoe verliep de overgang naar een grotendeels open verbonden Middellandse Zee ten tijde van het Plioceen? Seismische profielen suggereren dat deze overgang een catastrofaal karakter had. We spreken van de Zancliaanse vloed, waarbij de straat van Gibraltar openbreekt, gevolgd door een onomkeerbare opvulling van het Middellandse Zee bekken. De uitdrukking van deze ‘overstroming’ werd tot voor kort niet herkend of beschreven in Mioceen-Pliocene gesteente opeenvolgingen op land. Daar kwam afgelopen jaar verandering in. Ik schreef samen met mijn collega’s een artikel in Sedimentology waarin we een dergelijk fysiek bewijs melden, aan de zuidkust van Sicilië. In deze lezing bespreek ik de sedimentologie van deze prachtige afzettingen en plaats ik hun vormingsproces in de context van de meest recente inzichten over de Messiniaanse zoutcrisis.

De studie naar de wisselwerking tussen de aarde en het leven is een relatief jonge tak van wetenschap, die nog steeds sterk in ontwikkeling is. In deze presentatie worden enkele hoogtepunten nader belicht.

Welke invloed hebben geologie en klimaat op de biologische evolutie? Wat bepaalt massaal uitsterven of het ontstaan van nieuwe soorten? Welke nieuwe inzichten verkrijgen we uit het moderne DNA onderzoek naar evolutionaire stambomen in combinatie met geologische kennis? We gaan nader in op een voorbeeld uit de plantenwereld en de dierenwereld: de mens. Andersom blijkt het leven op aarde ook van grote invloed op de geologie. Als voorbeeld kijken we naar de ontwikkeling van het aantal mineralen op aarde. De enorme invloed van de vorming van zuurstof door algen en planten is al langer bekend. Nu is er echter een tijdlijn en kunnen we het ontstaan van nieuwe mineralen volgen vanaf het ontstaan van de aarde tot heden en hebben we ook een vermoeden van het aantal mineralen dat nog kan worden ontdekt.

Permafrost – permanent bevroren bodem – komt voor op een kwart van het landoppervlak van het Noordelijk halfrond. Permafrost bevat veel ijs en organische stof. Als het klimaat opwarmt kan de permafrost ontdooien. De klimaatopwarming is juist ook het sterkst in de meest noordelijke gebieden.

Ontdooien van permafrost zet een hele reeks processen in gang – biochemische veranderingen in de bodem, veranderingen in de vegetatie en ecosystemen, waterhuishouding, vorming van poelen en meren, en soms grootschalige bodemerosie. Dat kan leiden tot de emissie van broeikasgassen uit de bodem: CO₂, maar ook het veel sterkere methaan (CH₄) en lachgas (N₂O). Dit is een zelfversterkend effect van de opwarming van het klimaat.

Aan de hand van onderzoekservaring in Siberië wordt besproken hoe dat werkt, en in hoeverre ecosystemen de schade van opwarming en broeikasgasemissies kunnen repareren.   In Nederland kwam in de laatste ijstijd ook permafrost voor; de sporen ervan in de bodem zijn overal te vinden. Het ontdooien van de ijstijd-permafrost leidde ook tot grote veranderingen in het landschap. Hoe snel ging de dooi toen, en hoe snel nu?

Wereldwijde grote en snelle afnames van het leven komen in de geologische geschiedenis herhaaldelijk voor. Hoe vaak en wanneer zijn die massale golven van uitsterven er geweest? Wat is de mogelijke oorzaak, of zijn er meerdere scenario’s? Welke gevolgen zien we in de sedimenten en aan de fossielen die we vinden? Wie zijn het slachtoffer en welke soorten weten zo’n catastrofe te overleven? Kunnen we zo’n catastrofe voorkomen, of zijn we zelf de volgende al aan het veroorzaken? Allemaal vragen die aan bod komen en waarover wat meer duidelijkheid zal worden gegeven.

In Nederland worden elk jaar miljoenen kubieke meters afval geproduceerd. Daarvan is maar een zeer klein deel radioactief. Radioactief afval ontstaat bijvoorbeeld bij het opwekken van elektriciteit, het stellen van medische diagnoses, het behandelen van ziektes en tijdens de controle van lassen van windmolens. Omdat straling in potentie gevaarlijk is voor mens en milieu, moet het zorgvuldig worden beheerd. In Nederland wordt het radioactief afval door COVRA, de Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval, opgehaald, verwerkt en voor minstens 100 jaar bovengronds opgeslagen in speciaal daarvoor ontworpen gebouwen.

Maar die bovengrondse opslag is slechts een tijdelijke oplossing. Een deel van het afval zal honderdduizend jaar en mogelijk langer uit de leefruimte van de mens moet worden gehouden. Voor zo’n lange termijn kun je geen gebouwen ontwerpen. Een eindberging, oftewel het definitief opbergen van radioactief afval in stabiele geologische lagen (enkele honderden meters) diep in de ondergrond, is volgens wetenschappers de enige lange termijn oplossing.

Wereldwijd wordt daarom actief onderzoek gedaan naar een eindberging. In sommige landen is een eindberging al in aanbouw (Finland) of al operationeel (Verenigde Staten). Nederland zal pas in 2100 een definitief besluit nemen over een eindberging, die dan in 2130 operationeel zou moeten zijn. Ondanks dat een eindberging in Nederland dus voorlopig nog op zich laat wachten, wordt er al onderzoek gedaan naar geschikte geologische lagen. Waarom willen we nu al weten hoe die eindberging eruitziet? Kun je het afval veilig opbergen voor meer dan 100.00 jaar? Waarom ook zout naast klei een geschikt geacht gastgesteente voor eindberging? Dat zijn vragen die dr. Jeroen Bartol, onderzoeker bij COVRA, in de lezing zal beantwoorden.

Mensen zijn al duizenden jaren gefascineerd door bergen. Van filosofen uit de Griekse oudheid tot de eerste wetenschappers uit de Renaissance en de Verlichting, allemaal ontwikkelden zij theorieën om het ontstaan van bergketens te verklaren. Ruim 200 jaar geleden begonnen de eerste geologen gesteenten en structuren in diverse bergketens zoals de Alpen, Himalaya en Andes in kaart te brengen, om deze bergen beter te begrijpen. Met de komst van de Theorie van de Plaattektoniek in de jaren zestig van de vorige eeuw werd duidelijk in wat voor een setting zulke gebergten worden gevormd, namelijk die van convergerende tektonische platen, en wat het fundamentele verschil is tussen Andes-achtige gebergten en Himalaya-achtige gebergten. Wat echter ontbrak in deze theorie was een aandrijfmechanisme dat verantwoordelijk is voor de enorme krachten die nodig zijn om dergelijke bergketens te bouwen. De afgelopen decennia hebben geologen en geofysici steeds meer gebruik gemaakt van zowel laboratorium experimenten alsmede computermodellen om gebergtevorming te simuleren en de aandrijfkrachten te doorgronden. In deze lezing zullen geavanceerde experimenten en computermodellen worden gepresenteerd, die laten zien hoe de aardse lagen worden gebroken, verkreukeld, en verkort om zo bergen te vormen. Tevens tonen de simulaties aan dat om een verklaring te geven voor het ontstaan van de langste bergketen ter wereld, de Andes, en het allerhoogste gebergte, de Himalaya, we duizenden kilometers diep in de aarde moeten kijken, op een plek waar gezonken tektonische platen interacteren met de aardse mantel.