Nummulieten: van sprookjesmunt tot oliereservoir

Nummulieten zijn schijfvormige foraminiferen, eencellige diertjes waarvan er vele soorten hebben bestaan. Hun wetenschappelijke naam – Nummulites – betekent letterlijk ‘munststeen’ (nummulus = muntje en lithos = steen). Deze eencelligen komen alleen als fossiel voor. Ze zijn zo bijzonder omdat ze voor eencelligen bijzonder groot konden worden (enkele centimeters, maar er zijn ook reuzennummulieten van wel 10 cm in doorsnee) en een hoge leeftijd konden bereiken. Ook hebben ze – van dichtbij bekeken – mooie versieringen.

Wereldwijde verspreiding

Als fossiel rest alleen het kalkskeletje van dit eencellige diertje, dat dankzij uitstulpingen leefde in meerdere ‘kamertjes’. In de aardwetenschappen zijn deze fossielen erg populair als gidsfossielen voor het Eoceen, het warme en vochtige tijdperk tussen 56 en 34 miljoen jaar geleden.

Dergelijke gidsfossielen zijn voor geologen onmisbaar bij het nauwkeurig dateren van aardlagen. Veel nummulietensoorten leefden namelijk een – in geologisch opzicht – erg korte periode, terwijl de planktonische soorten – die zich met zeestromingen laten meevoeren – wereldwijd een grote verspreiding kenden. Op alle breedtegraden komen ze voor, zowel in zout en brak water. Hierdoor kunnen aardwetenschappers aardlagen op uiteenlopende plekken op de wereldbol met elkaar in verband brengen en precies dateren.

De eerste nummulieten dateren al van miljoenen jaren vóór het Eoceen, uit de geologische periode van het Laat-Paleoceen. Rond 28 miljoen jaar geleden, tegen het eind van het Vroeg-Oligoceen, stierven ze uit waardoor hun geschiedenis ongeveer 30 miljoen jaar beslaat.

Gaatjesdragers

Nummulieten produceren, net als de meeste foraminiferen (forams), een kalkskeletje met gaatjes. Door die perforaties lopen protoplasmadraden, een soort ‘pootjes’ waarmee de diertjes in contact staan met de buitenwereld. Ook gebruiken ze hun mondopening aan het uiteinde van de laatst gevormde kamer hiervoor. Forams zijn meestal kleiner dan één millimeter en moeten daarom met een binoculaire microscoop bestudeerd worden. Sommige op de zeebodem levende foramgroepen groeiden veel langer door en ontwikkelden zo talloze kamers volgens bepaalde windingspatronen. Deze soorten worden populair gezegd ‘grootforams’ genoemd.

Van de nu levende soorten grootforams is bekend dat deze uitgroei te danken is aan symbiose met bepaalde algen, zoals ook veel koraalsoorten in symbiose met algen leven. Dankzij deze algen kunnen de foraminiferen sneller kalk afscheiden. Omdat de algen daglicht nodig hebben om goed te kunnen functioneren, zijn de grootforams die van algen afhankelijk zijn, ook gebonden aan ondiep water.

Linzen

De wat kleinere en dikkere nummulieten ontwikkelden een lensvorm en doen hierdoor meer aan linzen dan aan munten denken. Dankzij deze lensvorm vielen ze in de oudheid al op. Dat nummulieten zo bekend zijn is niet in de laatste plaats te danken aan het gebruik van nummulietrijke kalksteen in de piramiden van Gizeh. Deze bouwstenen zijn afkomstig van lokale steengroeven.

Nummulieten komen met name voor in de gebieden die in de geologische geschiedenis deel uitmaakten van de warme randzeeën van de Tethys Oceaan. Dit beslaat ruwweg het Middellandse Zeegebied en aangrenzende gebieden (inclusief Noordwest-Europa en de landen verder oostwaarts richting India-Zuidoost-Azië). Pakweg 25 jaar geleden was er weinig meer van de leefwijze van nummulieten bekend dan dat ze in ondiepe, warme zeeën leefden en vaak verspreid voorkomen in afzettingen in kustgebieden, maar soms juist ook in dieper water.

Olie-exploratie

Dankzij onderzoek naar nieuwe oliereservoirs weten nu veel meer over het leefmilieu van deze organismen. Zo bleek dat vooral in Tunesië gebieden voorkwamen waar nummulietrijke kalksteen aan het aardoppervlak lag en hierdoor goed bestudeerd kon worden. Langs de noordkust van Algerije tot aan Egypte en op het aangrenzende continentale plat komen veel nummulietenkalken voor waarin olie is gevonden. Dat is vooral te danken aan hun goede porositeit: het gesteente bevat vele kleine ruimtes die bovendien met elkaar in verbinding staan.

Lichte kalkschaaltjes

Nummulieten waren door de hoge porositeit van het skelet makkelijk te transporteren. Stromingen waren in staat hun relatief lichte schalen te verplaatsen vanuit het ondiepere water, waar de levende populaties zich ophielden, naar banken in ondieptes. In seismische profielen, die geologen gebruiken om de diepe ondergrond zichtbaar te maken, kun je niet zien of een kalksteencomplex met een voor oliewinning gunstige porositeit zijwaarts overgaat in voor olie en gas ondoordringbare kalk.

Het Tunesische veldonderzoek laat zien dat de beste reservoireigenschappen zich ontwikkelden in door golfslag en zeestromingen verspoelde opeenhopingen van nummulieten langs ondieptes tussen de omringende diepere zeebekkens in. Maar, die opeenhopingen mochten niet boven water komen, want dan cementeerden onder invloed van klimaat en regenwater de kalken dicht. Met andere woorden, bij vele duizenden jaren met langzame zeespiegelstijging konden zich dikke banken met poreuze nummulietenkalken vormen tussen afzettingen die door hun fijnkorreligheid of cementvorming minder geschikt zijn. Grote dichtheidsverschillen blijken al binnen enkele kilometers op te treden.

Stoere beesten

Van deze microfossielen bestaan geen nog levende afstammelingen. 25 miljoen jaar geleden stierven alle nummulietensoorten uit, maar foraminiferen leven nog steeds. Dat maakt het lastig om de vraag te beantwoorden hoe lang ze er in evolutionair opzicht over deden om deze voor eencelligen soms reusachtige omvang te bereiken, tot 16 cm groot. De Engelse micropaleontologen Purton en Brasier hebben de vraag toch beantwoord door een zeer nauwkeurige monstername waardoor met isotopenonderzoek winter- en zomerfluctuaties in de groei getraceerd konden worden, vergelijkbaar met de jaarringen in een boom.

De auteurs concludeerden dat nummulieten langzaam maar gestaag groeiden, waarbij een nummuliet van één centimeter doorsnede vijf jaar oud bleek te zijn. Extrapolatie van de groeisnelheid suggereert volgens deze onderzoekers dat de allergrootste nummulieten pakweg zestig tot honderd jaar oud werden. Stoere beesten waren het; zij hebben hun sporen in de aardgeschiedenis met recht verdiend.