Bewijs massa-uitsterven gevonden in Winterswijkse steengroeve

6 februari 2025, 10:57 Natuur

Winterswijk - 201 miljoen jaar geleden, op de overgang van de geologische tijdperken Trias en Jura. Enorme vulkaanuitbarstingen in wat nu de Atlantische oceaan is, deden het supercontinent Pangea uiteenscheuren in verschillende grote brokken, de huidige continenten. De giftige dampen (o.a. kwik) die daarbij vrijkwamen zorgden ervoor dat een flink deel van de toenmalige flora en fauna uitstierf. Dat maakte op den duur de weg vrij voor de grote dinosauriërs die iedereen wel kent van Jurassic Park. Bewijs voor deze theorie – en hoe dat in zijn werk ging - is onlangs aangetroffen in de Winterswijk steengroeve. Daarmee heeft de groeve zich opnieuw een unieke plek verworven in de wereld van de geologie. Even ter oriëntatie: Winterswijk lag toen op lagere breedtegraden waar we tegenwoordig Noord-Afrika vinden.

Door Ronald van Harxen

Winterswijk, juni 2021
Remco Bos, op dat moment doctoraalstudent Aardwetenschappen aan de Universiteit Utrecht, staat met een boorploeg in de stromende regen te soppen in een weiland tegenover de steengroeve in Ratum. Het is de eerste van de inmiddels beruchte droge zomers, maar uitgerekend die week regent het pijpenstelen. Op een droge plek liggen meerdere 1 meter lange cilindervormige kolommen gesteente van 10 cm doorsnee, afkomstig uit een bijna 26 meter diep boorgat. De onderste meters bestaan uit muschelkalk, het 240 miljoen jaar oude gesteente waardoor de groeve wereldbekend is geworden. Maar dat is niet waar het bij deze boring om gaat. Remco is op zoek naar een kleiachtig gesteente dat net boven de kalk is afgezet. In de groeve is de ruim tien meter dikke laag te herkennen aan de loodgrijze kleur, maar deze is daar als gevolg van werkzaamheden in de groeve waarschijnlijk niet helemaal zuiver meer. Gelukkig loopt de laag noordwaarts door en kan het team in het naastliggende weiland ongestoord aan de slag. Deze laag kleiachtig gesteente is miljoenen jaren later dan de muschelkalk afgezet toen Winterwijk aan de rand lag van wat een voorloper van de Noordzee was. De verwachting is dat ze daar bewijs gaan aantreffen van de oorzaak van het rond die tijd massaal uitsterven van diersoorten. Aan het eind van elke boordag worden het materiaal meegenomen naar Utrecht om daar in grote koelcellen opgeslagen te worden.

Utrecht, 30 januari 2024
Remco trekt met enige moeite – het is zwaar materiaal – een platte kist uit het onderste schap van een van de vele tientallen stellingen in de koelcellen van het Geologisch Instituut. Hij schuif de deksel aan de kant en daar liggen ze, vuistdikke cilindervormige brokken kleiachtig gesteente en muschelkalk. Zelfs een stuk van een tiental centimeters weegt al snel een paar kilo.

Goed te zien is dat het gesteente opgebouwd is uit vele lagen, sommige wat lichter grijs van kleur, andere wat donkerder. Remco, inmiddels gepromoveerd tot doctor in de geologie: “De lichte lagen bestaan voornamelijk uit kalk en de donkere zijn een combinatie van kalk en klei, ook wel mergel genoemd. Hoeveel tijd er in zo’n laag zit opgeslagen, valt lastig te zeggen, maar het kan zo maar duizend jaar of meer zijn. Vergelijk zo’n boorkern met een omgekeerd archief: de oudste lagen vind je onderin en hoe verder naar boven je komt, hoe dichter je op de huidige tijd zit.”

Remco: “Het ging ons in dit geval niet om de kalk, maar om het kleigesteente dat boven op de kalk is afgezet (en dus jonger is). Dat materiaal hebben we laag voor laag bemonsterd en vervolgens compleet vergruizeld en met behulp van vloeizuur (waterstoffluoride) opgelost. Wat achterbleef waren de microfossielen van stuifmeel (pollen en sporen), zeg maar het voortplantingscellen van planten. Deze konden we onder een microscoop bekijken.” Op het computerscherm wijst hij naar iets wat in werkelijkheid voor het menselijk oog onzichtbaar is, zo klein: “Met behulp daarvan kunnen we als het ware terugkijken in de tijd en ons een beeld vormen van het toenmalige klimaat en landschap.”

Remco: “Het fossiele stuifmeel is afkomstig van naaldbomen (coniferen) die toen in vele soorten en in grote aantallen de aarde bevolkten (loofbomen bestonden nog niet) en de sporen van enorme boomvarens. Wat we zien is dat er ten tijde van de vulkaanuitbarstingen steeds minder conifeer pollen in de afzettingen voorkomen en steeds meer varensporen. Conifeerbossen namen dus af en varens namen het open landschap over. Blijkbaar konden varens beter overweg met de veranderende omstandigheden als gevolg van de vulkaanuitbarstingen. Dat is ook vandaag de dag nog zo. Loop maar eens door een stuk bos dat afgebrand is. De eerste planten die je terug ziet groeien zijn de varens.”

Onder de microscoop is te zien dat sommige sporen er vervormd uitzien, een teken dat ook zij het moeilijk hadden als gevolg van de vele zware metalen in de omgeving. Remco: “We denken dat vooral kwik hiervoor verantwoordelijk was. Dat gaat bij verwarming heel gemakkelijk over in gasvorm en kwam op grote schaal vrij bij de vulkaanuitbarstingen. Coniferen stierven af, maar varens zijn ongelooflijk taai en overleefden. In sommige herbivore diersoorten echter, waar varens mogelijk als alternatief voedsel dienden, zou het kwik kunnen ophopen dat mogelijk tot verhoogde sterfte heeft geleidt. Dit is nog onduidelijk maar is een reëel scenario.”

Remco: “Dat er op het eind van het Trias sprake was van het massaal uitsterven van planten en dieren, was al langer bekend en ook dat vulkaanuitbarstingen daar een rol inspeelden, maar op welke manier precies, dat was nog heel onzeker. Met ons onderzoek hebben we nu aangetoond dat de uitstoot van zware metalen, met name kwik, een van de boosdoeners was.” In de vakliteratuur voor toekomstige geologiestudenten zal de naam Winterswijk (en misschien die van Remco Bos) dan ook ongetwijfeld opnieuw vermeld worden.

Trias
De geologie verdeelt de geschiedenis van de aarde in zogeheten geologische tijdperken die elk van een naam en een tijdsaanduiding zijn voorzien. Normaal liggen deze periodes netjes gestapeld op elkaar, maar op sommige plekken is de boel door tektoniek opgeschud waardoor oudere lagen plotseling aan de oppervlakte zijn ontsloten. Winterswijk is samen met Zuid-Limburg een van die plekken. Trias kennen de meesten waarschijnlijk als de FC die voetbalt aan de Bataafseweg. Trias is echter ook de naam van de geologische periode die pakweg duurde van 250 tot 200 miljoen geleden. In deze periode ontstond de muschelkalk die in de steengroeve gewonnen wordt. De periode na het Trias wordt de Jura genoemd (200 tot 145 miljoen jaar geleden). Momenteel leven we in het Holoceen dat pak hem beet 12.000 jaar geleden, na de laatste ijstijd, begon. Echter, door de enorme impact die de mens momenteel achterlaat op het klimaat, oceaan en de biodiversiteit, wordt er in sommige kringen al gesproken over het ‘Anthropoceen’ - het tijdperk van de mens.

Massa-extincties
Sinds het ontstaan van leven op de aarde zo’n 3,5 miljard jaar geleden hebben zich vijf massale uitstervingsgolven van planten en dieren voorgedaan. De bekendste (de vijfde) is ongetwijfeld die van 66 miljoen jaar geleden toen de inslag van een immense asteroïde op het Mexicaanse schiereiland Yucatán het einde inluidde voor de dinosauriërs. De voorlaatste, 201 miljoen geleden, gaf juist een enorme boost aan het voorkomen van deze tot de verbeelding sprekende reptielen. Van deze extinctie zijn overal in Europa sporen terug te vinden, maar bewijs voor wat precies de oorzaak was, is recent gevonden in de Winterswijkse steengroeve.