Georeis Roemenië 7-21 juli 2012. Om met de samenvatting te beginnen: een geweldig interessant land met veel bijzondere geologische wetenswaardigheden, een zeer deskundige leiding, een prachtige afwisseling tussen natuur en cultuur, een fantastische studiereis. Hoofdgids was Marius Stoica, geoloog aan de universiteit van Boekarest, bijgestaan Dan Palcu en Cor Langereis, geoloog aan de Universiteit van Utrecht. Paul van Olm was onze reisleider. In 14 dagen werden 15 cultuurhistorische punten bezocht en er waren 43 geologische stops. De rijke historie en cultuur van Roemenië werden ons zichtbaar in Boekarest, de kerkburcht van Prejmer/Tartlau, het oude centrum van Brasov (Kronstadt), de kastelen van Rasnov en van Bran (Dracula’s kasteel), het klooster van Curtea de Arges, het historische centrum van Sibiu, de citadel en middeleeuwse stad Sighisoara en het Ciolanu klooster. Maar ook in de vele ,bijzonder fraaie authentieke dorpjes van bijvoorbeeld het Apusenigebergte en Transsylvanië werden cultuur en historie manifest mede door de deskundige toelichting van Dan Palcu. Natuurlijk was onze reis vooral gericht op de geologie. Het zou te ver voeren om alle bezochte punten te beschrijven. Er is bij de reis een uitstekend verzorgde excursiegids meegeleverd. Daarom aandacht voor een enkele hoogtepunten; een subjectieve selectie van de schrijver dezes. De volgorde van beschrijven is conform de reisvolgorde. Omdat de rode draad in het verslag wordt gevormd door de theorie van de platentektoniek eerst daar wat informatie over.
Figuur 1 De grootste lithosfeerplaten.
De lithosfeer van de aarde bestaat uit een zevental grote, stijve platen (zwart in figuur 1), een reeks middelgrote platen(rood in figuur 1) en een groter aantal microplaatjes. Deze platen bewegen ten opzichte van elkaar. Er zijn 3 mogelijke plaatgrenzen:
1. Divergente plaatgrenzen. Omdat hier lithosfeerplaat wordt gevormd heten ze ook wel constructief. Als oceaanruggenzijn ze te vinden in de oceanen. Op land heten ze riftzones, met de Oost-Afrikaanse Slenk als bekendste voorbeeld. 2. Omdat convergente plaatgrenzen, daar waar de platen naar elkaar toe drijven, lithosferisch plaatmateriaal recyclen, heten die ook wel destructieve plaatgrenzen. 3. Bij transforme breuken glijden platen langs elkaar heen. Omdat er noch korst wordt gevormd, noch verdwijnt heten ze ook wel conservatief.
Figuur 2 Oceaanrug: creatie van korst met zeevloerspreiding. Diepzeetrog: destructie van korst door subductie.
Lithosfeerplaten kunnen bestaan uit oceanische en continentale korst. Oceanische korst is zwaar en kan door middel van subductie onder invloed van de zwaartekracht terecht komen in asthenosfeer en worden vernietigd. Met de lichtere continentale korst kan dat niet. Daar waar platen convergeren zal continentale korst worden opgeduwd tot gebergte. Roemenië ondergaat de gevolgen van de botsing tussen de Afrikaanse met de Euraziatische plaat. Platen die elkaar naderen met een snelheid van 5 tot 10 mm per jaar. Onder andere de vorming van de Karpaten is er het gevolg van. Overigens wordt de Roemeense situatie gecompliceerd door het voorkomen van een aantal microplaten. In zijn algemeenheid geldt dat het concept van de platentektoniek in principe een eenvoudig concept is. Maar op kleine schaal is ze ongelooflijk gecompliceerd. Dan nu de beschrijving van de uitgekozen excursiepunten. 1. Olievoorkomens rondom Ploieşti. Na anderhalve dag Boekarest gaat de reis in noordelijke richting. Al snel doemen de eerste oliewinnings- en verwerkingsinstallaties op, vooral rond Ploieşti. Olie die is ontstaan in het zogenaamde voorlandbekken. Zo’n bekken ontstaat als een zich vormend hooggebergte, hier de Alpiene keten van de zuidelijke Karpaten, de korst voor dat gebergte omlaag drukt. Het opgetilde gebergte wordt geërodeerd en met het zo beschikbare sediment wordt het “foredeep” opgevuld. Vandaar dat het sedimentatiepakket vele kilometers dik kan zijn. Bij tijd en wijle treden in zo’n foredeep zuurstofloze situaties op waarin afstervend zoö- en fytoplankton niet verrot. Het wordt op den duur wel omgevormd tot olie- en gas. Migratie naar een reservoirgesteente afgedekt door een niet doorlatend gesteente is dan nog een laatste voorwaarde om de olie- (gas) voorkomens te
verklaren. Alle oliereserves bij elkaar stellen Roemenië in staat te voorzien tot 80% van zijn behoeftes. 2. Flysch voorkomens in de Prahova vallei. Na Ploieşti gaat het via de Prahova vallei verder in noordelijke richting, op weg naar Braşov. Nog steeds gaat het om afzettingen in het voorlandbekken. Daar waar de rivier zich dieper in de oudere formaties heeft ingesneden wordt kennis gemaakt met nog weer een andere karakteristiek van zo’n voormalige trog te weten “Flysch”afzettingen. Flysch, al eeuwen bekend vanuit de Alpen, wordt door de theorie van de platentektoniek in een nieuw kader geplaatst. Het gaat om sedimenten in een diep voorlandbekken bij een zich vormend gebergte. Hier zijn ze uit het vroeg Krijt, met als bijzonder kenmerk het voorkomen van turbidieten. Instabiele sedimentpakketten kunnen onder water van een helling afglijden. Zo ontstaan troebelingsstromen, die zich over wel honderden kilometers kunnen verplaatsen, soms vanaf het continentale plat naar de diepzee. Daar waar ze weer bezinken zal eerst het zwaardere materiaal worden afgezet en geleidelijk aan bezinkt steeds fijner materiaal. Er ontstaat een laag met fining-upwards van korrelgroottes. Dat onder voorwaarde dat de sedimentlagen verder niet zijn verstoord. Maar hier in de Prahovavallei zijn ze door compressie van het foredeep sterk vervormd.
Figuur 3 Flysch afzetting Prahovavallei.
3. Het horsten- en slenkenlandschap van Dambovicioara. De botsing tussen de Afrikaanse en de Euraziatische plaat heeft in Roemenië gebergtevorming veroorzaakt met onder andere de Karpaten als resultaat. Bij zo’n botsing treedt niet alleen compressie op, soms ook is rek het gevolg. Dat kan resulteren in de vorming van horsten en slenken. Het (geosynclinale) bekken van Dambovicioara is daar een illustratie van.
Figuur 4 Doorsnede door het bekken van Dambovicioara getekend door Marius Stoica.
De ouderdom van de aan de oppervlakte tredende gesteenten varieert van Boven Jura (de hoogste delen) tot onder Krijt (laagste delen); soms komt de kristallijne basis aan het oppervlak. In de harde Jura kalken zijn spectaculaire kloven ingesneden. Tijdens een wandeling in de Oratea Vallei lopen we van jong naar oud: door 4 verschillende Onder Krijt pakketten naar de Jura kalk. Uit elke periode worden karakteristieke fossielen, zoals ammonieten, verzameld. We bevinden ons nu ten zuidzuidwesten van Braşov.
Figuur 5 Ammoniet. Onder Krijt. Figuur 6 De kloof van Dambovicioara
4. Oligocene visfossielen van Suslanesti. Om Suslanesti te bereiken zijn we verder in zuidelijke richting gereden. We zitten weer in het foredeep. Daar zijn oligocene visfossielen te vinden. Enige scepsis heerst, want zo gemakkelijk zal dat toch niet gaan. Als groep vinden we echter 3 bijzonder fraaie fossielen met een lipvis als topstuk.
Figuur 7 Oligocene lipvisfossiel.
Fossiele vissen die zo goed bewaard bleven, omdat ze onder anaerobe omstandigheden niet konden rotten. Destijds lag hier als foredeep de Paratethys oceaan. Bij de vorming van deze sedimenten, zogenaamde black shales, zo’n 34- 23 miljoen jaar geleden was deze trog al grotendeels opgevuld. De Paratethys was een grote ondiepe zee die vanaf het noorden van de Alpen via Centraal Europa naar de Aralzee in west Azië liep.
Figuur 8 De Paratethys in het Oligoceen
De overgang van broeikas- naar ijstijdaarde veroorzaakte periodieke waterstandsverlagingen in de Middellandse Zee. Kwam de oceaanstand te laag dan kwam de drempel bij Gibraltar droog te liggen
en viel de zeewatercirculatie stil. In dat soort omstandigheden vormde zich m.n. nabij de bodem zuurstofloze omstandigheden. Dieren levend in het bovenste deel van Paratethys belandden bij afsterven in een zuurstofloze omgeving. Afdekking met fijn sediment leverde de ideale omstandigheden voor het perfect bewaren van de fossiele graten. Te meer daar er door de anaërobe omstandigheden ook geen leven nabij/in de zeebodem was dat de visresten kon verstoren. Dat de kleur van de schalies soms zo licht van kleur is, komt door de bijmenging van zwavel. Op sommige plaatsen lag het als poeder op het gesteente. De dominante kleur is echter donkerbruin. Overigens zorgen dezelfde afzetting elders in Roemenië en bijvoorbeeld rondom de Kaspische Zee voor de vorming van aardolie. Een afdekking met zandsteen met daarop schalie levert daarvoor het ideale reservoirgesteente. We vertrekken in noordelijke richting en komen nabij Fagaras in het hooggebergte terecht; hoogte rond de 2500m. Stollingsgesteenten en metamorfe gesteenten overheersen. We zitten in de zuidelijke tak van de Karpaten. 5. De fossiele dwergdinosaurussen van Haţeg. Onder paleontologen is Haţeg wereldberoemd. Hoe komt dat zo? Bij het vorige punt hebben we de Paratethys leren kennen. In deze oceaan moet gedurende zeer lange tijd een geïsoleerd eiland hebben gelegen. Zoals dat vaak gaat bij in afzondering gelegen eilanden gaat de evolutie daar een eigen weg. Hier gaat het om de ontwikkeling van dwergvormen van vooral plantenetende dinosaurussen. Wellicht waren de beperktere hulpbronnen op zo’n eiland er debet aan. Tot eind Krijt loopt deze evolutie door. Dan valt de meteoriet en betekent dat het einde van de dwergdino’s van Haţeg. Van alle dino’s trouwens. Aan het feit dat de inslagtheorie nog lang niet door elke geoloog wordt erkend, zie bijvoorbeeld Dorrik Stow in Vanished Ocean, wordt hier voorbij gegaan. Aan huis bij een amateurverzamelaar, kennis van Marius Stoica, kunnen we fossielen uit het gebied bewonderen. De bevolking ter plaatse was allang bekend met het voorkomen van fossiele dino’s. In de volksverhalen werd er al eeuwen over verteld. Totdat we heden ten dage een wetenschappelijke verklaring voor hun voorkomen hebben gevonden. Inmiddels moeten we spreken van het Haţeg Country Geopark: de eerste beschermde geologische site in Roemenië. 6. De basaltkolommen van Bucium. In het westen van Roemenië ligt het schitterende Apusenigebergte. Het is geologisch uiterst gevarieerd. Natuurlijk doen we deze complexiteit geweld aan door enkele excursiepunten eruit te lichten. Maar we proberen de grote lijn vast te houden. Onderstaande figuur toont, met een gestippelde lijn, de ligging van de plaatconvergentie 30 miljoen jaar geleden. De doorgetrokken lijn toont de Alpen en de Karpatenboog. Op het ontstaan van de Karpatenboog komen we later terug. Te constateren is dat de scheiding tussen 2 platen gemigreerd is van zw naar no. Met name in het gebied van het Apusenigebergte heeft dat geleid tot rekverschijnselen. Onder meer met die rekverschijnselen hangt het voorkomen van vulkanische afzettingen samen. Vulkanisme dat tevens gepaard is gegaan met hydrothermale afzettingen leidend tot rijke mineraal voorkomens. Brad is niet voor niets goudstad.
Figuur 9 De Karpatenboog
Jong vulkanische afzettingen, Neogeen tot Kwartair, werden waargenomen in de prachtige basaltzuilen van Bucium. Blijkbaar is tijdens het stollen van de lava de bovenzijde nog wat doorgevloeid. Vandaar het gebogen zijn van de kolommen.
Figuur 10 De basaltzuilen van Bucium
Dat hier basalt is gevormd heeft te maken met een verschijnsel dat slab detachment heet1. Normaal gesproken zou je bij subductie vooral andesitische afzettingen verwachten. Maar..
1
Wortel en Spakman, Subduction and slab detachment in the Mediterranean-Carpathian region. Science 290/2010
Figuur 11 Slab detachment
Door de zwaartekracht, subductietrekkracht, wordt oceanische plaat de aardmantel ingetrokken. Soms scheurt daarbij die plaat bij (slab detachment) in. Een gevolg daarvan is dat mantelmateriaal die scheur kan binnendringen. Dit levert basaltische lava op, die in zuilen kan stollen. Overigens is ook wel degelijk andesitisch (denk aan Andes) materiaal afgezet, waargenomen in de vorm van een vulkanische neck ten noorden van Simeria. Inmiddels zijn in het gebied van het Apusenigebergte de twee convergerende platen, het gaat hier om microplaatfragmenten, aan elkaar gesmeed. Er is m.a.w. sprake van een sutuurzone. In zo’n zone kan soms ook oceanische korst aan het aardoppervlak blijven steken. Op enkele plaatsen zichtbaar in de vorm van ofiolieten. Een ofioliet is een karakteristieke opeenvolging van gesteenten, typerend voor een dwarsdoorsnede van oceanische lithosfeerplaat. Van ondiep naar diep bestaan ofiolieten uit: -diep-mariene sedimenten (veelal schalies en radiolarieten) -stollingsgesteente (ganggesteente en uitvloeiingsgesteente als gabbro en basalt). Heel kenmerkend zijn de kussenlava’s. Deze wordt gevormd als de gloeiend hete lava snel stolt in contact met koud ocenaanwater. -mantelgesteente (peridotiet) Onderstaande figuur toont de wijze waarop delen van de oceaanbodem in gebergte terecht kan komen.
Figuur 12 De vorming van ofiolieten.
7. De Turda kloof. Aan de oostgrens van het Apusenigebergte op de overgang naar het Transsylvanische bekken is in de Jura kalk een diepe kloof uitgesleten. Het indrukwekkende landschap is ook in biologisch opzicht bijzonder. Op het informatiebord bij de ingang staat te lezen dat er 990 plantensoorten zijn geteld, bijna het aantal (vaat)planten van Nederland als geheel. Daarnaast zijn 110 vogelsoorten, zoogdieren en reptielen waargenomen. Het meest indrukwekkend blijven de loodrechte kalkwanden van wel 250 m hoog. Dit geologische wonder is vanaf 1938 beschermd natuurgebied.
Figuur 13 De Turda kloof.
8. De zoutmijn van Turda. Het bekken van Transsylvania doet zijn naam eer aan. Het is een vlak gebied dat geologische tijden lang daling heeft gekend en daardoor is opgevuld met erosiemateriaal afkomstig uit de zich vormende Karpaten. Tot wel 8 km dik. Meestal was het gebied zee. Zie Western Paratethys in onderstaande figuur. Deze zee stond in verbinding met de Middellandse Zee.
Figuur 14 Paleogeografische kaart van het Laat Mioceen.
Soms was de situatie bijzonder gunstig om te leiden tot zoutafzetting. Juist als er via een toegangsdrempel zoveel water in de zee kon binnendringen als er ook verdampte, kon het zoutgehalte gestaag toenemen leidend tot de afzetting van dikke zoutpakketten. Zeker als de toegang werd afgesloten, nadat de zoutconcentratie hoog was opgelopen. Het gaat om tot 250 m dikke pakketten. Vooral in het Bandenien ontstaan dergelijke evaporieten met zout in het centrum van het bekken en aan de randen meer gips. In latere fases worden deze evaporieten weer afgedekt door sedimenten. Soms verraden microfossielen in de sedimenten een herkomst uit de Middellandse Zee en daarmee uit de Atlantische Oceaan en soms vanuit de Indische Oceaan. Door het gewicht van de bovenliggende sedimenten wordt het zout plastisch en op deze wijze zijn op een aantal plaatsen zoutdomes gevormd. Onder andere bij Turda, waar ze wel tot 1200m dik kunnen zijn. Al in de Romeinse tijd werd hier zout gewonnen en de mijn heeft continu tafelzout (NaCl) geproduceerd van de Middeleeuwen tot 1932. De voormalige zoutmijn is inmiddels tot een toeristische attractie omgevormd. Centrum van dit halotherapiecentrum is de Rudolf hal die 80m lang, 50 m breed en 40 m hoog is. Je kunt er zelfs op een meertje in een bootje roeien. Geologisch interessant zijn de vloeistructuren die zichtbaar zijn in het zout en de stalachtieten die zich rangschikken volgens de oude sedimentatiegrenzen. Op deze grenzen stagneert doorsijpelend water en bij uittreden worden de stalachtieten gevormd. 9. De geologie van de Putna vallei. Via het Transsylvanische Bekken worden wederom de Karpaten bereikt. Ditmaal de oostzijde van de Karpatenboog. Het bekken is zowel aan de zuid als aan de oostzijde begrensd door hooggebergte. De Karpaten vormen een boog. Figuur 9 laat dat bijzonder fraai zien. De verklaring voor de vorming daarvan is terug te voeren op slab detachment. Zie figuur 11. Daar waar de in subductie verkerende
plaat is afgescheurd wordt niet meer aan de, in dit geval continentale plaat, getrokken. Dat gebeurt wel daar waar de plaat nog vastzit. Het meeste spanning zit op de plek waar de scheur eindigt. In figuur 9 is dat aangeduid met Vra vanVrancea. Geen wonder dat dit een zeer aardbevingsgevoelig gebied is. Gevolg van de krachten die op de duikende plaat worden uitgeoefend is een soort saloondeurachtige beweging leidend tot de vorming van een gebergteboog (arc). Ook elders in het Middellandse Zeegebied zijn dergelijke bogen te herkennen, bijvoorbeeld de Apennijnen-Calabrië boog. Aan de oostzijde van de Karpaten bevindt zich de Putnavallei. Onderstaande figuur toont een detail uit de geologische kaart met daaronder een dwarsdoorsnede van het gebied van de Putnavallei.
Figuur 15 Geologische kaart en dwarsdoorsnede van de Putnavallei.
De westzijde toont het Karpatengebergte, centraal ligt de subkarpatische dekbladzone en aan de oostzijde bevindt zich weer een foredeep. De lagen van dat foredeep zijn verticaal geplaatst. De lagen links (sm) zijn oud, naar rechts toe worden ze jonger. Elke laag bezit kenmerkende fossielen. De fossielen geven een indicatie over de aanwezigheid van zout, brak dan wel zoet water. Blijkbaar wisselde dat zoutgehalte voortdurend. En dat had weer te maken met het feit of er al dan niet een verbinding bestond van dit zogenaamde Dacische Bekken met de Zwarte Zee (en Middellandse Zee).
Tijdens ijstijden stond de zeespiegel wereldwijd lager en werd de verbinding met het Dacische Bekken verbroken. Door de instroom van regenwater kon het bekken dan verzoeten. In een tussenijstijd gebeurde het tegenovergestelde. Het excursiepunt toont de bijbehorende geologische afzettingen met de fossielen die een indicatie geven over het zoutgehalte van het water in het bekken. Figuur 16 geeft een overzicht van de trans- en regressies in de verschillende geologische tijden en de daarbij behorende karakteristieke fossielen. Getekend door Marius Stoica. Meer achtergrondinformatie is te vinden in “Rise and fall of the Paratethys Sea during the Messinian Salinity Crisis”. Earth and planetary science letters 2010. Krijgsman, Stoica e.a.
Figuur 16 Geologische geschiedenis van het Dacische Bekken (DE=Dacian Sea, BS=Black Sea, MS=Mediterranian Sea)
10. Milankoviç in de Putnavallei. Milankoviç heeft het effect berekend van variaties in de aardbaan en de stand van de aardas op de verdeling van de hoeveelheid zonne-energie op aarde. Hij onderkende 3 variaties te weten excentriciteit (100.000 en 400.000 jaar), precessie (22.000 jaar) en tilt (41.000 jaar). Achter elke variatie staat de duur van een cyclus aangegeven. Het gecombineerde effect van deze kosmische schommelingen heeft invloed op her vergroten of verkleinen van het seizoenscontrast op zowel het noordelijk als zuidelijk halfrond. Vooral de invloed op het noordelijk halfrond is van belang omdat door de veel grotere omvang van de landmassa’s het klimaateffect daar het grootst is. Niet alleen is er een effect op het optreden van ijstijden en tussenijstijden. Ook bijvoorbeeld het klimaat in Noord Afrika wordt erdoor beïnvloed. Dat wordt droger of natter en dat heeft op zijn beurt effect op het debiet van de Nijl die daardoor meer of minder water afvoert naar de Middellandse Zee. Dat beïnvloedt de sedimentatie. Ook zal het droger/natter worden van de Sahara tot uiting komen in een toe- of afname van de hoeveelheid Saharastof. Ook dat kan vastgesteld worden. M.a.w. een
samenhang tussen sedimentatie en astronomische cycli is aantoonbaar. Bijvoorbeeld is dat gedaan in de Putnavallei. Daar zijn in de afzettingen uit het Pontiaan/Meotien sedimentatiecycli herkenbaar en konden berekend worden op een lengte van 21.700 jaar, de lengte van één precessiecyclus. Figuur 17 toont de Pontiaanafzettingen met daaronder een weergave van de sedimentatiecycli.
Figuur 17 Milankoviccycli in het Pontiaan van de Putnavallei.
Tijdens deze studiereis is het belang van de platentectoniek als unifying theory eens te meer duidelijk geworden. Nagenoeg alle geologische waarnemingen wordt daarmee een kader geboden . Ad Havermans Weert, 6 augustus 2012.
