Je leest:

Zoek en vind een (pre)historische tsunami

Zoek en vind een (pre)historische tsunami

Hoe vind je een tsunami nadat de golven zich al dagenlang, eeuwenlang of al duizenden jaren teruggetrokken hebben? Dat is de kernvraag die tsunami-deskundigen zich jarenlang hebben gesteld. Het antwoord ligt zowel in de grond (zandlaagjes en microfossielen) als op de aarde zelf (reuzenstenen en vele karakteristieke erosievormen) verborgen.

De kersttsunami van 2004 schokte de wereld. Wetenschappers doken massaal in het tsunamionderzoek in de Indische Oceaan. Er kwam nog meer geld vrij voor onderzoek naar het tsunamiverleden. Hoe vaak komt het voor is een cruciale vraag voor alle kustbewoners in deze regio. Hoe gaan onderzoekers te werk om de tsunamihistorie te reconstrueren? De bewijzen voor (pre)historische tsunami’s zijn zowel in als op de aarde te vinden in de vorm van afzettingen en erosievormen.

Afzettingen

Reuzenstenen

Wellicht de gemakkelijkste methode om een tsunami te vinden, is het zoeken naar metersgrote stenen dichtbij het strand. Maar ook erosie van kliffen en bergen vlakbij het strand zorgt natuurlijk ook voor grote jongens op het strand. Dit betekent overigens niet bij voorbaat dat het geen stenen zijn die door een tsunami de kust op zijn geslingerd. Om dit te achterhalen, is het bestuderen van de steen zelf een must. Wetenschappers onderzoeken de structuur, mineralen en eventuele fossielen in de steen en vergelijken die met die van de kliffen en bergen nabij de kust. In sommige gevallen is het makkelijk. Zo vonden wetenschappers stenen van maximaal 15 bij 10 bij 9 m met een gewicht van ongeveer 1600 kg op een klein, vlak eilandje in de Stille Oceaan. Ze ontdekten dat de stenen bestonden uit koralen. De steen is dus met grote kracht (lees: tsunami) uit de zee het land op geslingerd. Ook op de Nederlandse Antillen, in Australië en op de Bahamas liggen vergelijkbare stenen nabij de kust. Soms zelfs enkele tientallen meters boven het zeeniveau.

Medium
Een foto van de maximale terugtrekking van het water voor de derde en grootste tsunamigolf op Phuket, Thailand, 26 december 2004. Op het strand in de verte zijn al grote brokken steen te zien.
GNU

Bij kusten met kliffen en rotsen is het een heel andere verhaal. Grote spleten bieden dan uitkomst. Stenen van een halve meter zijn in een spleet 4-5 m boven het zeeniveau gevonden in Australië. Soms vormen stenen zelf een dakpannenpatroon (=imbricatie), waaruit de stroomrichting volgt. Zo ligt een dergelijk patroon van stenen maximaal 106 m3 liggen 33 m boven zeeniveau in het Australische Jervis Bay. Een deel van de stenen vormt zelfs een golvend landschap (megaribbels).

Medium
Een enorm stuk fossiel koraal op één van de vlakke Tonga-eilanden. Voor de schaal zie de mensen die klaar staan voor de foto.

Zandlaagjes

Niet op alle plaatsen ter wereld liggen de reuzenstenen voor het oprapen. Tsunami’s zijn zeer krachtig en nemen ook een hoop zand mee vanuit de oceaan en vanaf de kust zelf. Die zandlaagjes raken in de loop van de tijd bedekt. Echter, veel van deze eroderen weer of worden omgewoeld. Wetenschappers zijn daarom op zoek naar onverstoorde plekken in het landschap waar continue sedimentatie plaatsvindt. Vooral na de tsunami van 2004 is dit soort onderzoek in volle gang. Zo kwamen er eind 2008 een tweetal artikelen in Nature waaruit bleek dat megatsunami’s mogelijk eens in de 600-700 jaar voorkomen naar aanleiding van de resultaten van boringen in Thailand en op Sumatra.

De zandlaagjes blijven vooral bewaard in beschermde omgevingen waar het tsunamisediment niet erodeert. Dat zijn typische omgevingen waar sediment zich verzameld gedurende honderden tot duizenden jaren. Voorbeelden zijn lagunes, meertjes, moerasachtige en veenachtige omgevingen vlakbij de kust. In de laatste gevallen steekt het gele zand ook nog eens goed af tegen het vaak donkere, organische rijke sediment van het moeras of veen.

Large
De tsunami die volgde op de aardbeving in Chili van 9,5 op de schaal van Richter liet een zandlaagje achter dat goed afsteekt tegen het sediment erboven en eronder.
USGS

Het dateren van die zandlaagjes is cruciaal om te ontdekken hoe vaak een tsunami voorkomt. Hiervoor worden C-14 dateringen gebruikt op organisch materiaal. Ook worden aslagen gebruikt voor de datering.

Deze zandlaagjes worden tot een halve meter dik. Hoe verder op de kust, hoe dunner het laagje. De maximale afstand van de kust waar een tsunamizandlaagje is gevonden is 10 km landinwaarts. Vooral in moerasachtige gebieden springen deze zandlaagjes er uit. Soms gaat het echter om sediment met kleinere korrelgrootte zoals silt. De zandlaagje zelf kunnen overigens ook allerlei fossielen bevatten zoals schelpen en plantenmateriaal die meegenomen zijn vanuit de oceaan of vanaf de kust.

Is de zandlaag dik genoeg dan kunnen onderzoekers zelfs het aantal tsunamigolven achterhalen. Dat gaat als volgt. De golf begint met afzetten van de zwaarste korrels. Als de golf zich uiteindelijk terugtrekt, daalt de stroomsnelheid waardoor de fijnere korrels bezinken. Bij meerdere golven ontstaat zo een terugkerend patroon. Bovendien kan ook de hoogste golf bepaald worden. Die nam namelijk de grootste korrels mee.

Medium
Dit zandlaagje van 3 cm is gevonden na een boring op Sri Lanka. Mogelijk gaat het om een tsunami. Het onderzoek is nog aan de gang.
Nalaka Ranasinghe, Kent State University

Microfossielen

Met de tsunami komt niet alleen zand mee. Ook microfossielen uit de oceaan zoals kiezelwieren (diatomeeën) en foraminiferen worden meegenomen en belanden tussen de zandlaag. De forams zijn eencellig en hebben een skelet gemaakt van calciumcarbonaat, terwijl de eencellige kiezelwieren een skelet van silica maken. Ondanks hun geringe grootte breken ze toch vaak door de kracht van de tsunamigolf. Kiezelwieren leven echter ook in zoetwater. Om de oorsprong te achterhalen, determineren onderzoekers de kiezelwieren om een oceanische of een zoetwater herkomst vast te stellen. Soms vinden ze zoetwater-kiezelwieren in de onderste zandlaag gevonden. Deze zijn opgewerkt uit de onderliggende lagen door de kracht van de stroming.

Large
Links een voorbeeld van een foram (Globigerina bulloides_) en rechts een kiezelwier (_Eupodiscus radiatus). De breedte van het maatbalkje rechts is 20 micrometer.
NOAA en Mary Ann Tiffany

De diepzee in

Onderzeese aardverschuivingen veroorzaken net iets minder dan 5% van de tsunami’s. De bewegingsrichting van de verschuiving is van het continent af. Er ontstaat een tsunami van het land af en eentje naar het land toe (dus in tegenovergestelde richting als de aardverschuiving). De aardverschuiving zelf neemt sediment van verschillende korrelgrootte mee naar de diepere delen van de oceaan voortgedreven door de zwaartekracht. Uiteindelijk vormt zich een zogenaamde turbidiet die voor duizenden kilometers op de oceaanbodem kant voorbewegen. Uiteraard is dit niet een directe afzetting van een tsunami, maar wel gerelateerd hieraan.

Medium
Versteende turbidietafzettingen uit Italië.
Creative Commons

Erosie

Een tsunami zorgt niet alleen voor de afzettingen van diverse sedimenten, maar ook voor verschillende erosievormen. Zeker als de sporen van erosie gevonden worden op een afstand of hoogte van de kust waarbij erosie door een zware storm uitgesloten kan worden.

Een groep kleinschalige erosiesporen door tsunami’s zijn inslagsporen, boorgaten, komma gaten en sinusvormige groeven. Ze vormen als water met een enorme snelheid in ondiep water raast. Hierdoor vormen zich belletjes die onder deze omstandigheden imploderen. Daarbij leveren ze een druk af die maximaal 30.000 keer groter is dan de atmosferische druk (1 bar). Voorwaarde is dat de bodem gesteente is en niet losliggend sediment waardoor het erosiespoor snel weer verdwijnt. Inslagsporen zijn stervormig; boorgaten cirkelvormig; komma en sinusvormige sporen zijn langgerekt. De laatste geven de stroomrichting aan. Sinusvormige sporen zijn onder andere aangetroffen in New South Wales (Australië) en in Californië.

Large
Een diepe pothole uit de Amerikaanse staat Utah (links) en een pothole met een centrale verhoging gemaakt door een tsunami aan de kust ten zuiden van Sydney (Australië).
Utah Geological Survey / Ted Bryant

Een tweede type zijn S-vormige sporen zoals mosselvormige sporen, sikkelgroeven, ‘flutes’, V-groeven en ‘cavettos’. Ze vormen door kleine draaikolken of vortexen in het water. Mosselvormige sporen vormen zich eerst op steile hellingen van steen en worden maximaal 1,5 m in diameter. Verderop de helling komen meer sikkelgroeven, flutes en V-groeven voor waar de vortexen erosiever en langgerekter zijn. Flutes zijn langgerekte rugjes gesteente (maximaal 50 m lang en 2 m hoog) die evenwijdig vormen aan de stroom van het water. De kanaaltjes tussenin heten cavettos.

De drie overige erosievormen zijn hummocky topografie (topografie van lage heuveltjes), ‘potholes’ (cirkelvormige depressies) en troggen. De potholes (tot 70 m in diameter) ontstaan door verticale vortexen in de tsunamigolven. Komen de potholes bijeen dan ontstaan een versnipperd landschap van gaten en opstaande ruggen: hummocky topografie. Wanneer een aankomende tsunamigolf zich over een lage rotsklif begeeft, ontstaat er een soort rollende vortex vlak achter de eerste rosten. Deze kan op de lange duur troggen vormen die parallel aan de kust lopen en tot 50 m breed zijn.

Large
Een landschap met hummocky topografie. In dit geval gevormd door een (verdwenen) gletsjer op IJsland, maar het hummocky-landschap gevormd door een tsunami ziet er ongeveer hetzelfde uit. http://www3.hi.is/~oi/index.htm
Ó. Ingólfsson

Bij zeer zware tsunami’s kunnen grote hoekige delen van de rotsklif missen. De opwaartse kracht van de golf heeft dan een groot blok landinwaarts geworpen. Zelfs kunnen verschillende gesteentelagen van het landschap gestript worden. Hierdoor blijft er een depressie achter. De erosieve werking van de golven kunnen zelfs ravijnen en watervalstructuren uitdiepen. De laatste twee komen vooral op hoger gelegen platforms (7-8 m boven zeeniveau) voor. Ook structuren gelijkend op een omgekeerde tandenborstel en omgekeerde scheepskielen die uit de zee opsteken laten de sporen zien van een paleotsunami. Het gesteente eromheen is compleet geërodeerd. Ook vormen kustbogen door een tsunami.

Wellicht één van de spectaculairste erosievormen in het landschap is een overblijfsel van een grote draaikolk. In het midden ervan steekt vaak nog een stukje steen op van de grond. De overblijfselen van de reuzenkolken zijn tot 50-70 m in diameter.

Large
Hier is enorme draaikolk te zien uitgesleten in de rotskust in Australië. Rechtsboven een nog actieve draaikolk in Niagara Falls (Canada/ Amerika) ter vegelijking.
Ted Bryant / Creative Commons

Tenslotte

Natuurlijk zijn niet al deze erosie- en afzettingsvormen te zien bij een landschap beïnvloed door tsunamigolven. Wellicht het beste advies om tsunamisporen te vinden is om eerst te kijken waar veel aardbevingen voorkomen. Deze veroorzaken namelijk de meeste tsunami’s. Aan te bevelen zijn de rotskusten in het gebied, omdat hier soms erosievormen veroorzaakt door tsunami’s te vinden. Met het blote oog zijn deze vaak beter te herkennen dan een zandlagen en microfossielen. Dus komt u ooit nog eens op bij een kust waar een tsunami eens in de zoveel jaar toeslaat, laat dan uw medereizigers versteld staan.

Referenties:

Bryant, E., 2008. Tsunami. The Underrated Hazard (second edition). 330 p.

Frohlich et al., 2009. Huge erratic boulders in Tonga deposited by a prehistoric tsunami. Geology 37: 131-134.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 22 september 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE