Geobiologie & Biogeologie

Spreker
Margot Spreuwenberg & Jan-Piet Tijssen
Wanneer
12 feb 2023
Waar
RMO

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.

Ontdooiende permafrost: klimaat, ecosystemen, en broeikasgassen

Spreker
Ko van Huissteden
Wanneer
8 jan 2023
Waar
RMO

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?

Massa-extincties: Hoe het leven zichzelf verstikt

Spreker
Martin Schobben
Wanneer
11 dec 2022
Waar
RMO

Het beeld dat mensen hebben van een massa-extinctie is die van een verwoeste wereld waar het leven in een klap is weggevaagd. Dit beeld wordt voornamelijk gevoed door de befaamde Krijt–Paleogeen (voorheen Tertiair) massa-extinctie met als bekendste slachtoffers de dinosauriërs, waarvan alleen de vogels overleefden. En met als oorzaak het ineenstorten van voedselketens door de zogenaamde “impact winter” als gevolg van een meteoriet inslag. Ondanks dat dit paradigma gedeeltelijk weerlegd is, wordt het scenario van een afnemende productiviteit door afgeremde fotosynthese toch vaak aangevoerd als o.a. de oorzaak van de grootste massa-extinctie: namelijk de Perm–Trias massa-extinctie (252 miljoen jaar geleden). In deze lezing bespreek ik de biologische, fysische, en chemische veranderingen in de oceaan gedurende de Perm–Trias transitie. Deze veranderingen worden bestudeerd aan de hand van fossielen, organische geochemische fossielen (zogenaamde “biomarkers”) en de chemische samenstelling van het gesteente uit die periode. Chemische en/of fysische parameters van de toenmalige omgeving kunnen herleid worden uit enkele van deze chemische metingen aan het gesteente. En daarom kunnen deze metingen gebruikt worden om bijvoorbeeld het nutriëntgehalte (voedingstoffen; o.a. fosfor en stikstof) en zuurstofgehalte van het zeewater ten tijde van de Perm–Trias periode te reconstrueren. Deze paleontologische observaties en geochemische metingen schetsen een beeld van de Perm–Trias extinctie die niet overeenkomt met gereduceerde productiviteit. Daarentegen kunnen deze waarnemingen het best verklaard worden door stabiele productiviteit of dan wel verhoogde productiviteit. Deze productiviteit werd echter in stand gehouden door proliferende prokaryoten (simpele eencellige zoals bacteriën). De afbraak van overvloedig organisch materiaal verbruikte zuurstof uit het water waardoor er een zuurstoftekort ontstond wat ten koste ging van “hogere organismen”. Deze kijk op de massale sterfte aan het einde van het Perm is relevant voor de huidige omstandigheden van de oceaan, voornamelijk aan de kust. De laatste honderd jaar wordt gekenmerkt door een sterke afname in het zuurstofgehalte van deze zeegebieden.

Eindberging van radioactief afval in Nederland

Spreker
Jeroen Bartol
Wanneer
7 nov 2021
Waar
RMO

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.

Het ontstaan van de allergrootste gebergten: de Andes en de Himalaya

Spreker
Wouter Pieter Schellart
Wanneer
13 nov 2022

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.

De ingrijpende effecten van zuurstofverlies in onze oceanen

Spreker
Peter Kraal
Wanneer
8 feb 2020

Onze oceanen en zeeën verliezen momenteel, mede door menselijke activiteiten, op grote schaal zuurstof. Dit maakt het moeilijk voor dieren om te overleven. En niet alleen de biologie, maar ook de chemie van de oceanen verandert in sterke mate wanneer zuurstof opraakt. Zuurstofverlies in zeewater verandert de kringlopen van belangrijke voedingsstoffen zoals ijzer en fosfor, en beïnvloedt daarmee de basis van ecosystemen. De zeebodem bevat een schat van informatie over de impact van zuurstofverlies op oceanen in het heden en verleden en toont ons de intieme relatie tussen zuurstof, biologie en chemie van de oceanen, en klimaat. Door chemische analyses van zeewater en zeebodem probeert marien biogeochemicus Peter Kraal deze relaties te verhelderen, om zo een beter beeld te krijgen van hoe onze oceanen reageren op klimaatverandering. In zijn lezing neemt Peter ons mee van de eerste snufjes zuurstof op Aarde, miljarden jaren geleden, tot de huidige oceanen die zuchten onder de invloed van de mens. In de lezing komt het uitdagende werk op onderzoeksschepen op zee uitgebreid in beeld.

Lithosfeersubductie en tektonische evolutie

Spreker
Wim Spakman
Wanneer
11 jan 2020

De subductie van tektonische platen, het wegzinken van 60-100 km dikke lithosfeer in de diepe aardmantel, kan met moderne 3D afbeeldingstechnieken zichtbaar worden gemaakt. Dit brengt de actieve subductiezones in beeld en laat ook zien waar afgebroken platen van eerdere subductieperiodes zich bevinden. Via correlatie met periodes van gebergtevorming kunnen we bepalen hoe snel afgebroken platen zinken in de diepe mantel en onderzoeken we hoe platen hebben bewogen ten opzichte van de aardmantel.

De 3D geometrie van huidige subductiezones is het gevolg van veelal tientallen miljoenen jaren van regionale geodynamische evolutie. Hoe die huidige geometrie tot stand is gekomen wordt onderzocht met geavanceerde computersimulaties van de dynamische evolutie van subductie. Een toepassing hiervan op subductie onder de Gibraltar Boog gedurende de afgelopen ~30 miljoen jaren heeft tot nieuwe inzichten geleid in de regionale tektonische evolutie van de plaatgrens tussen Afrika en Iberia waarin niet alleen het verticale zinken van gesubduceerde platen belangrijk is maar ook een verrassende zijwaartse beweging.
 

De gevolgen van de Chicxulub meteorietinslag

Spreker
Jan Smit
Wanneer
7 dec 2019

Het speuren naar de oorzaken van het einde der dinosauriërs heeft al een lange geschiedenis. Tussen de vele geopperde hypotheses kwam na de vondst van abnormaal veel iridium op de KT grens de meteorietinslag als samenhangende theorie naar boven drijven. De alternatieve hypothese van uitgebreid vulkanisme (Deccan) in India heeft die status nog niet bereikt!  Buiten het genoemde iridium vormen het plotselinge uitsterven en vele met de meteorietinslag in verband gebrachte vondsten (oa Cr isotopen, geschokte kwartskristallen, tektieten, tsunami’s etc.) een solide bouwwerk onder de theorie. Een ding ontbrak nog: de directe slachtoffers van de meteorietinslag zelf! Daar is nu verandering in gekomen door de vondst van Tanis, een vindplaats rijk aan slachtoffers begraven in een vloedgolfafzetting. Deze slachtoffers zijn duidelijk gestorven terwijl de uitwerpselen (ejecta) uit de krater weer terug op aarde vielen. Zo zitten de tektieten nog vast in de kieuwen van vissen, en ving de gesmolten hars op coniferen stammetjes dezelfde tektieten op. 

Astronomisch gestuurde zandsteen-reservoirs in onze ondergrond?

Spreker
Hemmo Abels
Wanneer
9 nov 2019

Kennis van de opbouw van de ondergrond is essentieel voor het voorspellen waar geschikte reservoirs te vinden zijn voor de winning van warm water en opslag van energie en CO2. De opbouw van riviersedimenten, inclusief de geschikte poreuze rivierzanden, wordt sinds lang gezien als een automatische proces waarbij laaggelegen delen van het rivierlandschap worden opgevuld. Zodra die laaggelegen delen gevuld zijn, zoekt de rivier een nieuwe loop om daar sediment af te zetten. De mogelijke rol van klimaatsverandering in de verplaatsing van poreuze rivierzanden wordt sinds lang herkend. De dominante klimaatsveranderingen op tijdschalen die geschikte zandsteenreservoirs produceren zijn gerelateerd aan de astronomische variatie van de aardbaan en stand van de aardse rotatie-as om de zon. Deze astronomische cycli worden soms wel gebruikt in onze ondergrond om verschillende putten te relateren, echter cyclische klimaatssturing zou ook de verspreiding, dikte en positie van de zandsteenreservoirs moeten kunnen voorspellen. Dit zou dan een absolute meerwaarde leveren voor het optimale duurzame gebruik van onze ondergrond. In deze winterlezing, neem ik u mee naar onze poging deze voorspellende waarde te vinden via veldstudies van riviersedimenten in het warme Bighorn Bekken, Wyoming, Delftse computerstudies waarin we de rivieren proberen na te bootsen, naar de ondergrondse toepassing van deze kennis.

De Noord Atlantische oceaancirculatie: Is de Golfstroom wel een doorgaande transportband van warmte en hoe meten we dat?

Spreker
Femke de Jong
Wanneer
9 feb 2019

De Noord Atlantische Oceaan is de enige oceaan die over alle breedtegraden warmte naar het noorden transporteert en daarmee mede voor ons milde klimaat zorgt. Maar omdat dit alles zich onder het oppervlak af speelt zie je hier weinig van terug als je over de oceaan uit kijkt. De oceaan blijkt net zo veranderlijk te zijn als het weer, maar een stuk moeilijker te meten.

Hoe is ons beeld van de oceaanstromingen ontstaan en in de loop van de jaren bijgesteld? Hoe meten we het totale noordwaardse warmtetransport eigenlijk? En wat gaat er in de toekomst in de Atlantische Oceaan veranderen door de opwarming van het klimaat?