Koolstofkringloop was miljoenen jaren geleden al verstoord

4 april 2006

Onderzoeker Yvonne van Breugel analyseerde gesteenten uit miljoenen jaren oude zeebodems. Koolstof komt in de natuur in twee stabiele vormen voor; atoommassa 12 (99 procent) en atoommassa 13 (1 procent). Episodes in het Jura en het Krijt worden gekenmerkt door een relatief sterke toename van 12C. De analyses laten zien dat dit veroorzaakt werd door een plotseling massaal vrijkomen van koolstof uit in de oceaanbodem of moerassen begraven voorraden. Yvonne van Breugel promoveerde op 31 maart aan de Universiteit van Utrecht.

Als gevolg van het massale gebruik van fossiele brandstoffen in het industriële tijdsperk is de atmosferische kooldioxide concentratie aan het toenemen. Hierbij is er een sterkere relatieve toename van het lichte koolstofisotoop 12C. Daardoor is de verhouding van de stabiele koolstofisotopen 13C/12C duidelijk meetbaar met één promille afgenomen. Echter, in het Jura en het Krijt, 180 en 120 miljoen jaar geleden, waren er periodes met een vier maal zo grote verschuiving in slechts enkele tienduizenden jaren. Waar kwam al dat lichte koolstof ineens vandaan?

Van Breugel onderzocht chemische fossielen van mariene algen en landplanten uit sedimenten die in de voorgenoemde periodes zijn afgezet. Planten en algen nemen CO2 op uit de lucht en het water. Daardoor worden veranderingen in de isotopenverhouding in organisch materiaal vastgelegd. Deze chemische fossielen zijn goed bewaard gebleven omdat grote delen van de oceanen in het Jura en het Krijt weinig of geen zuurstof bevatten.

In sedimentkernen van verschillende ver van elkaar verwijderde gebieden vond Van Breugel een verlaging van vier promille in de 13C/12C verhouding. Dit betekent dat er grootschalige veranderingen in de koolstofkringloop zijn voltrokken. En dat over een geologisch korte tijdschaal van enkele tienduizenden jaren. Uit de resultaten leidde van Breugel af dat grote hoeveelheden 12C in de vorm van CO2 of methaan plotseling vrijkwamen in de atmosfeer.

Dit kan gebeurd zijn doordat methaan is vrijgekomen uit gashydraten die begraven liggen in de oceaanbodem. Het is niet duidelijk welk mechanisme daarvoor verantwoordelijk was. Methaan kan ook onder hoge druk in steenkoollagen zijn gevormd, dat vervolgens door contact met magma vrijgemaakt is. Een derde optie is dat het koolstof uit organisch rijke sedimenten in contact kwam met heet magma. Daardoor verbrandden de organische moleculen tot CO₂ en water.

..............................

Meer informatie bij:

drs. Yvonne van Breugel (Universiteit Utrecht, Geowetenschappen)
t: +31(0)222 369 467, breugel@nioz.nl
of dr. Jan Boon, PR-functionaris NIOZ
t: +31(0)222 369 466, boon@nioz.nl
promotie 31 maart
promotoren prof. dr. ir. Jaap Sinninghe Damsté (NIOZ), dr. ir. Stefan Schouten (NIOZ)