De immense Taklamakan woestijn in het uiterste westen van China is één van de grootste en meest afgelegen zandwoestijnen ter wereld en wordt gekenmerkt door een extreem droog klimaat met enorme temperatuursverschillen. Miljoenen jaren oude sedimentgesteentes die aan de zuidrand langs het westelijk Kunlun gebergte aan het oppervlak liggen en rijk zijn aan oesters vertellen echter dat in het verre verleden dit deel van de wereld er heel anders uit zag.
Het gesteente archief van Centraal-Azië
Die oesters gedijden massaal in de ondiepe wateren van de vroege Paratethys Zee, een langgerekte binnenzee die zich uitstrekte over het Euraziatisch continent van West-Europa tot aan het Tarim Bekken in West-China, waar nu de Taklamakan woestijn ligt. Deze zee ontstond waarschijnlijk al in de late Jura, ongeveer 160 miljoen jaar geleden, maar bereikte Centraal-Azië vermoedelijk pas in het vroege Krijt, ongeveer 135 miljoen jaar geleden. Uiteindelijk heeft de zee zich naar het westen teruggetrokken en alleen de huidige Zwarte Zee, Kaspische Zee en het Aralmeer herinneren nog aan de enorme Paratethys Zee.
Het terugtrekken van de zee uit West-China is vastgelegd in het geologisch archief van sedimentgesteentes in het Tarim Bekken. De geschiedenis van de Aarde wordt namelijk geregistreerd door sedimenten die laag op laag op elkaar worden afgezet in sedimentaire bekkens. Door de toenemende druk van jongere lagen en door toevoeging van cement veranderen de sedimenten in de loop van de tijd in gesteente.
In het westelijk Kunlun gebergte zijn de miljoenen jaren oude sedimentgesteentes na de beginnende botsing tussen India en Azië, ongeveer 55 miljoen jaar geleden, door gebergtevorming uiteindelijk weer aan het oppervlak gekomen. De restanten van de verloren zee bestaan uit groene kalkstenen en zandstenen vol fossiele oesters en andere schelpen. De overgang van zee naar land is gemakkelijk te herkennen in het sedimentarchief als een verandering naar roodgekleurde zandstenen zonder fossielen.
Van zandstrand naar woestijnzand?
Er is weinig bekend over de oorzaak van het terugtrekken van de Paratethys Zee uit Centraal-Azië. Afgezien van enkele Russische en Chinese publicaties uit de jaren ’80 en ’90, is er geen onderzoek gedaan naar de ouderdom van de gesteentes. Tot dusver werd verondersteld dat het verdwijnen van de zee werd veroorzaakt (1) door het ontstaan van de Kunlun en Pamir gebergtes als gevolg van de botsing tussen India en Azië of (2) door een wereldwijde afkoeling van het klimaat tijdens de Eoceen-Oligoceen overgang, ongeveer 34 miljoen jaar geleden. Het ontstaan van landijs op Antarctica tijdens deze fase van afkoeling, leidde tot een zeespiegeldaling van tientallen meters wereldwijd.
Daarnaast wordt de Paratethys Zee beschouwd als een belangrijke bron van neerslag voor Azië toentertijd. Klimaatmodellen voorspellen dat het verdwijnen van de zee uit Centraal-Azië geleid heeft tot omvangrijke verwoestijning in grote delen van Azië. Een team van geologen van de Universiteit Utrecht, waaronder de auteur, heeft deze verdroging bestudeerd in het veel oostelijker gelegen Xining Bekken, langs de noordwest rand van het Tibetaanse Plateau in China.
De verdroging is hier vastgelegd als een stapsgewijze overgang van witte gipsen, ontstaan in zoutmeren, naar rode fijne zandstenen, afgezet door de wind op droge woestijnvlaktes. Uit het onderzoek bleek dat die stapsgewijze verdroging van Azië aan het eind van het Eoceen gebeurde. De definitieve overgang naar droge omstandigheden vond plaats tijdens de Eoceen-Oligoceen overgang. Tot op de dag van vandaag bestaat Azië nog steeds grotendeels uit woestijn.
Hoe oud is oud?
Door veldonderzoek proberen we exact te bepalen wanneer de vroege Paratethys Zee zich terugtrok. Zo kan achterhaald worden wat de oorzaken en gevolgen zijn van het verdwijnen van de zee uit Centraal-Azië en of de veronderstellingen inderdaad correct zijn. Is het terugtrekken veroorzaakt door gebergtevorming, door wereldwijde afkoeling en zeespiegeldaling of door allebei? Is de verdroging van Azië het gevolg van het verdwijnen van de zee?
Om deze vragen te beantwoorden, hebben we vanuit de Universiteit Utrecht en in samenwerking met de Peking Universiteit meerdere keren veldonderzoek gedaan aan de zuidrand van de Taklamakan woestijn in het westelijk Kunlun gebergte. Met behulp van geologische kaarten en satellietfoto’s zijn we op zoek gegaan naar de overgang van zee naar land. Vervolgens hebben we gesteentemonsters en fossielen verzameld, waarvan de ouderdom bepaald is in het laboratorium in Utrecht.
Tot dusver is duidelijk geworden dat het terugtrekken van de zee uit het Tarim Bekken eerder plaatsvond dan gedacht. De eerste resultaten zijn gebaseerd op ouderdomsbepalingen van de gevonden oesters en andere fossielen. Het blijkt dat de terugtrekking van de zee uit het Tarim Bekken in China minimaal al 35,5 miljoen jaar geleden plaatsvond. De Eoceen-Oligoceen afkoeling en zeespiegeldaling van 34 miljoen jaar geleden kan dus niet verantwoordelijk zijn voor de terugtrekking van de Paratethys Zee.
Historici in de modder
Dit sluit andere zeespiegeldalingen als oorzaak echter niet uit en dus is het nog onduidelijk wat het precieze mechanisme is achter het verdwijnen van de zee. Ook het mogelijke verband met de verdroging van Azië is nog niet opgehelderd. Om oorzaak en gevolg beter te begrijpen, is het noodzakelijk om exactere dateringen te doen met behulp van de magnetische eigenschappen van de gesteentes. Bovendien is het belangrijk om veldwerk te doen in de bekkens ten westen van het Tarim Bekken om de lange termijn terugtrekking van de zee uit Centraal-Azië te dateren.
Hiertoe zullen de Utrechtse geologen eind 2012 afreizen naar Doesjanbe in Tadzjikistan. Samen met een team van chauffeurs, koks en een geoloog uit Tadzjikistan gaan we op zoek naar de verloren zee. Ver van de bewoonde wereld zal het team wekenlang in tenten bivakkeren in het Afghaans-Tadzjik Bekken in het zuidwesten. Tijdens het veldonderzoek zal de temperatuur overdag oplopen tot ver boven de 40˚C en sanitaire voorzieningen beperken zich tot een modderige rivier en een zelf gegraven gat in de grond. Daarnaast schuilt er gevaar in de vorm van overstromingen, zandstormen, schorpioenen, slangen, militaire checkpoints, terroristische aanslagen door Oezbeken en de nabijheid van Talibankampen aan de Afghaanse grens.
Waarom zijn geologen bereid dergelijke risico’s te nemen en ontberingen te doorstaan in één van de meest geïsoleerde regio’s ter wereld voor een stel stenen en oesters? Geologen zijn als historici van de Aarde vooral erop gericht om tot nog toe onbekend delen van de geschiedenis van de Aarde te ontrafelen. Zo kan een fossiele oester uit de woestijn van Centraal-Azië ons meer vertellen over de interactie tussen klimaatverandering, zeespiegelschommelingen, gebergtevorming en veranderingen in de verhouding tussen land en zee. Deze processen speelden niet alleen in het verleden, maar zijn vandaag de dag nog steeds actief. Het geologisch verleden is op die manier dus een sleutel naar het heden.
Bronnen:
- Abels et al., ‘Step-wise change of Asian interior climate preceding the Eocene–Oligocene Transition (EOT)’, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 299 (2011) 399-412.
- Bosboom et al., ‘Late Eocene sea retreat from the Tarim Basin (west China) and concomitant Asian paleoenvironmental change’, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 299 (2011) 385-398.
Zie ook:
- Onderzoek van het Paleomagnetisch Laboratorium ‘Fort Hoofddijk’ van de Universiteit Utrecht
- Website van Roderic Bosboom
- De zeespiegel van de Kaspische zee (Kennislinkartikel van NWT)
- Wonderbaarlijk herstel Aralmeer (Kennislinknieuws)
- De hele aardbol beweegt (Kennislinkartikel)