---
title: "Fossielen en paleomilieus"
book: "Universitaire aard- en ruimtewetenschappen — jaar 2"
subject: earth
language: nl
chapter: 20
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/earth/4/nl/chapter/20-fossielen-en-paleomilieus
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
---

# Hoofdstuk 20 — Fossielen en paleomilieus

Op een plaat grijze zandsteen liggen drie aanwijzingen: het spoor dat een trilobiet door de modder ploegde, de ribbels die een stroming achterliet, en een graafgang die een worm groef en verliet. Geen ervan is een heel dier, en toch zeggen ze samen dat deze heuvelhelling ooit de bodem van een zee was, ondiep genoeg om door golven te worden omgewoeld, zout genoeg om er trilobieten in te laten leven. Fossielen zijn de resten en de sporen van vroeger leven, en geologen lezen ze twee keer: als klokken die het gesteente dateren, en als getuigen van de plaats waar het ontstond. Dit hoofdstuk volgt een levend wezen van zijn dood tot de lade van de verzamelaar, opent de zeldzame afzettingen waarin zelfs zachte lichamen overleven, en leest dan het milieu van een verdwenen zee af, met getallen, in het dek van de Varden Hills.

**Wat je al weet.**

**Uit de schoolboeken**: fossiel, mal, afgietsel en [sporenfossiel](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds); hoe begraving en mineralen een schelp tot steen maken; de opeenvolging van fossielen door de tijd. **Uit Boek 3**: sedimentaire facies en afzettingsmilieus, turbidieten, riffen en ooïden; biozones, indexfossielen en eerste-voorkomenshorizonten; compactie, decompactie, de wet van Athy en de vaste dikte van een laag; cement; accommodatie. **Uit eerdere hoofdstukken**: transgressies en regressies, het langetermijnzeeniveau en de [oceanische anoxische gebeurtenissen](https://one-course.com/books/earth/4/nl/chapter/19-de-fanerozoische-aarde#def-b2-phanerozoic-earth-oae) ([Hoofdstuk 19](https://one-course.com/books/earth/4/nl/chapter/19-de-fanerozoische-aarde#ch-b2-phanerozoic-earth)). Hoe soorten evolueren, en hoe dieren en planten worden ingedeeld, hoort bij de biologieboeken.

## 20.1 Van dood tot fossiel

De meeste levende wezens laten niets achter. Bacteriën en aaseters verteren de zachte delen binnen dagen of jaren, stromingen breken en verspreiden de harde, en de zuren van bodems en poriewater lossen op wat overblijft. Een fossiel is wat dit alles overleeft, en daarna nog eens de begraving, de verhitting en de opheffing van het gesteente dat het bevat.

**Definitie 20.1 (Tafonomie; bewaringspotentieel).**

*Tafonomie* is de studie van wat er met de resten van een organisme gebeurt van zijn dood tot zijn ontdekking als fossiel: afbraak, aaseters, transport, begraving, en de chemische veranderingen van de diagenese. Het *bewaringspotentieel* van een organisme, of van een van zijn delen, is de kans dat het deze stadia doorloopt en in het gesteente bewaard blijft.

Elk stadium neemt iets weg, voegt iets toe of verandert iets. Afbraak en aaseters verwijderen zachte weefsels; mineralen uit het poriewater vullen de poriën van een bot of vervangen het aragoniet van een schelp, en voegen zo materie toe die het dier nooit had; verhitting verandert de organische moleculen die overblijven. Loron deelt al deze veranderingen na de dood in drie soorten in, winst, verlies en verandering, en schrijft ze als één vergelijking voor de verandering van elk meetbaar kenmerk tussen een organisme en zijn fossiel. De figuur hieronder volgt de stadia en wat elk ervan wegneemt.

![De tafonomische weg van een levende gemeenschap naar een verzameling, met wat elk stadium wegneemt of verandert. Begraving is het keerpunt: daarvoor staan de resten bloot aan elk verlies; daarna werken alleen diagenese en erosie erop in.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-palaeoenvironments/fig-9f9d42127735.svg)

*De tafonomische weg van een levende gemeenschap naar een verzameling, met wat elk stadium wegneemt of verandert. Begraving is het keerpunt: daarvoor staan de resten bloot aan elk verlies; daarna werken alleen diagenese en erosie erop in.*

De schoolboeken noemden elke rest of elk spoor van vroeger leven dat in gesteente bewaard is een fossiel. De twee soorten gedragen zich in het gesteente zo verschillend dat ze een eigen naam verdienen.

**Definitie 20.2 (Lichaamsfossiel; sporenfossiel).**

Een *lichaamsfossiel* is een deel van het lichaam van een organisme, of de mal of het afgietsel van dat deel: een schelp, een bot, een tand, een blad, en in zeldzame afzettingen een zacht weefsel. Een *sporenfossiel* is een structuur die een organisme door zijn activiteit in of op een sediment of een gesteente maakte: een voetspoor, een sleepspoor, een graafgang, een boorgat, een voedingspatroon.

Een [sporenfossiel](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds) maakt deel uit van het sediment waarin het werd gegraven: een stroming die het verplaatste, zou het vernietigen. Het legt daarom de omstandigheden vast van precies de plaats waar zijn maker leefde, wat een schelp, die gemakkelijk over de bodem wordt meegerold, niet altijd doet. [Sporenfossielen](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds) krijgen namen zoals organismen, met een geslacht en een soort, maar de naam beschrijft de structuur, niet het dier: dezelfde graafgang kan door verscheidene soorten dieren worden gegraven, en één dier kan verscheidene soorten sporen achterlaten.

### Begraving tegen vernietiging

De wedloop tussen begraving en vernietiging kan in een eenvoudig model worden gegoten. Resten die op de bodem liggen, worden vernietigd met een constante snelheid $k$, de kans per tijdseenheid dat ze worden opgegeten, gebroken of opgelost; ze zijn veilig zodra een dikte $h$ sediment ze bedekt; en het sediment hoopt zich op met de snelheid $s$.

**Propositie 20.3 (Begraving vóór vernietiging).**

Onder deze aannamen is de kans dat een rest veilig wordt

$$
P = e^{-kh/s}.
$$

Ze hangt van de drie grootheden alleen af via de verhouding van de tijd tot begraving, $h/s$, tot de gemiddelde overlevingstijd op de bodem, $1/k$.

**Bewijs.** De rest heeft de tijd $T = h/s$ nodig om door de dikte $h$ te worden bedekt. Met een constante vernietigingssnelheid $k$ gehoorzaamt de kans $p(t)$ om tot het tijdstip $t$ te overleven aan $p' = -kp$, $p(0) =
1$, zodat $p(t) = e^{-kt}$; bij $t = T$ is dit $e^{-kh/s}$. ∎

**Voorbeeld 20.4 (Een schelp op een rustige bodem).**

Veronderstel dat een schelp gemiddeld 20 jaar op de bodem overleeft, $k = 0.05\,\mathrm{yr}^{-1}$, en veilig is onder $h = 0.1\,\mathrm{m}$ modder. Bij $s = 1\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ is de tijd tot begraving 100 jaar en $P = e^{-5} = 0.0067$: minder dan één schelp op honderd overleeft. Bij $1\,\mathrm{cm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ is $P = e^{-0.5} = 0.61$. Een storm die op één dag $0.3\,\mathrm{m}$ zand afzet, begraaft alles tegelijk, en dan ligt $P$ dicht bij één. De getallen zijn aangenomen, maar de les is dat niet: fossielen verzamelen zich waar sediment snel of in plotselinge lagen aankomt.

Het model toont ook waarom het archief vertekend is. Een worm met een zacht lichaam, waarvan de gemiddelde overlevingstijd op de bodem dagen bedraagt in plaats van decennia, heeft een waarde van $k$ die honderden keren groter is dan die van een dikke schelp, en dus een exponentieel kleinere kans. Het grootste deel van het fossielenarchief bestaat uit dieren met schelpen en uit microscopische resten. Tyler en Kowalewski toetsten hoeveel een gemeenschap verliest op haar weg naar het gesteente. Op 51 plaatsen van een kustzeebodem telden ze 135 levende soorten ongewervelden, 150 soorten onder de schelpen en skeletten die dood op de bodem lagen, en 112 die ook een fossielenarchief hebben. De doden zijn talrijker dan de levenden omdat de schelpen op de bodem zich over vele jaren verzamelden, van dieren die er niet meer leven. Detritivoren en carnivoren, meestal met een zacht lichaam, worden het minst waarschijnlijk bewaard; toch werden de belangrijkste ecologische groepen van de levende gemeenschap allemaal teruggevonden onder de doden.

## 20.2 Vensters van uitzonderlijke bewaring

**Definitie 20.5 (Lagerstätte).**

Een *Lagerstätte* (meervoud Lagerstätten) is een sedimentaire afzetting die fossielen van uitzonderlijke kwaliteit bewaart, in het bijzonder de zachte, niet-gebiomineraliseerde weefsels die afbraak bijna overal elders vernietigt; zo’n afzetting heet ook een Konservat-Lagerstätte.

[Lagerstätten](#def-b2-palaeoenvironments-lagerstatte) zijn zeldzaam, maar veel van wat over dieren met een zacht lichaam bekend is, komt ervan, en de eerste grote radiatie van dieren, in het Cambrium, wordt er het best door begrepen.

### De Burgess Shale

In 1909 schetste Charles Walcott in zijn veldboek een kleine geleedpotige die hij in de Burgess Shale van Brits-Columbia had gevonden. Later verzamelde hij er honderden exemplaren van, *Waptia*, uit één enkel interval van ongeveer $2\,\mathrm{m}$ dik, het Phyllopod Bed; de moderne beschrijving ervan berust op meer dan 1800 exemplaren die in twee musea worden bewaard. De Burgess Shale, ongeveer 508 miljoen jaar oud, werd in dieper water afgezet, tegenover een steile onderzeese breukwand. Tot zijn fossielen behoren dieren zonder schelp, bewaard als afgeplatte films van koolstof, vaak hele lichamen. Zo’n bewaring hangt samen met begraving in zuurstofarme modder waarin dieren niet groeven en die stromingen niet herwerkten: de verliezen van de figuur hierboven werden meteen gestopt.

![Twee geleedpotigen van de Burgess Shale, bewaard als donkere films van koolstof: Waptia (links) en Marrella (rechts). (James St. John, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-palaeoenvironments/img-87e5d4e994c6.jpg)

*Twee geleedpotigen van de Burgess Shale, bewaard als donkere films van koolstof: *Waptia* (links) en *Marrella* (rechts). (James St. John, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons.)*

### Solnhofen

De fijnkorrelige kalkstenen van Solnhofen en Eichstätt, in Beieren, werden in lagunes afgezet vroeg in het Tithonien, de laatste etage van het Jura, die $149.2\,\mathrm{Ma}$ geleden begon. Ze zijn de typelocatie van twaalf exemplaren van *Archaeopteryx*, van veel pterosauriërs en van vissen waarvan de zachte weefsels en zelfs kleurpatronen bewaard zijn. Fossielen zijn er zeldzaam, maar hun bewaring is uitmuntend. Verscheidene omstandigheden zijn voorgesteld, die misschien samen werkten: bodemwater dat ongeveer drie keer zo zout was als zeewater of zeer alkalisch, wat de bacteriële afbraak vertraagt; matten van bacteriën die de kadavers afsloten; zuurstofvrij bodemwater, dat aaseters weghield; en stormen die het kalkslib opwoelden en de kadavers snel begroeven. Elk ervan verlengt de overlevingstijd $1/k$ of verkort de tijd tot begraving $h/s$.

![Het Berlijnse exemplaar van Archaeopteryx, uit de kalkstenen van Solnhofen: de beenderen en de afdrukken van de veren van vleugels en staart. (H. Raab, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-palaeoenvironments/img-c56a41372b8e.jpg)

*Het Berlijnse exemplaar van *Archaeopteryx*, uit de kalkstenen van Solnhofen: de beenderen en de afdrukken van de veren van vleugels en staart. (H. Raab, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons.)*

### Fossielen als klokken

Boek 3 bouwde de biozone op, een pakket lagen dat door zijn fossielen wordt gedefinieerd, en het indexfossiel dat haar herkent. Hoe fijn is de klok die ze vormen? Een ammonietenzone uit het Jura kan ongeveer een miljoen jaar duren: de vroegste zone van het Toarcien, gedateerd met uranium–loodouderdommen van aslagen in Argentinië, beslaat 183.73 tot $182.77\,\mathrm{Ma}$. Zones worden in horizonten verdeeld, en in het Laat-Jura duurt een ammonietenhorizont gemiddeld $165\,\mathrm{kyr}$. Alle skeletten van *Archaeopteryx* komen uit één enkele zone die vijf horizonten bevat, dus de vogel is bekend over zo’n 0.7 tot 1 miljoen jaar. De fossielen geven echter alleen een volgorde; de ouderdommen in jaren komen van aslagen die met uranium en lood zijn gedateerd, en van sedimentaire cycli. Dezelfde aslagen plaatsen de basis van het Toarcien op $183.73$, met een onzekerheid van $+0.35$ en $-0.50\,\mathrm{Myr}$, waar de internationale kaart $184.2\,\mathrm{Ma}$ geeft.

## 20.3 Fossielen als getuigen van het milieu

Om een milieu in een fossiel te lezen, neemt een geoloog aan dat het organisme leefde waar zijn levende verwanten leven, en dat de processen die vandaag op sediment inwerken toen op dezelfde manier werkten.

**Definitie 20.6 (Actualisme).**

*Actualisme* is de methode om geologische archieven uit het verleden te interpreteren aan de hand van de processen, en de relaties tussen organismen en hun milieu, die vandaag kunnen worden waargenomen.

In 1830 gaf Charles Lyell het eerste deel van zijn *Principles of Geology* de ondertitel “een poging om de vroegere veranderingen van het aardoppervlak te verklaren door te verwijzen naar oorzaken die nu werkzaam zijn”. De methode heeft grenzen. Veel groepen zijn uitgestorven, en hun levenswijze moet worden afgeleid uit hun vorm en uit het sediment eromheen; en een milieu uit het verleden heeft vandaag misschien geen exacte tegenhanger.

**Definitie 20.7 (Paleomilieu).**

Een *paleomilieu* is het geheel van fysische, chemische en biologische omstandigheden die heersten waar en wanneer een gesteente ontstond: de setting, de diepte en energie van het water, zijn zoutgehalte, temperatuur en zuurstof, de aard van de bodem, en het leven erop.

### Waar leefde het fossiel?

De eerste vraag is of de fossielen leefden waar ze liggen.

**Definitie 20.8 (Leef- en doodsassociaties; autochtone en allochtone fossielen).**

Een *leefassociatie* is een groep fossielen van organismen die samen leefden, bewaard waar en zoals ze leefden; een *doodsassociatie* is een groep resten die na de dood zijn samengebracht en die organismen van verschillende plaatsen en verschillende tijden kan mengen. Een fossiel is *autochtoon* als het bewaard is waar het organisme leefde, en *allochtoon* als het vóór de begraving van elders werd aangevoerd.

De aanwijzingen zijn die van transport. Schelpen die nog gesloten zijn, een koraal of een gravende tweekleppige in zijn groeipositie, tere stekels intact, alle leeftijden van een populatie aanwezig: de fossielen zijn waarschijnlijk [autochtoon](#def-b2-palaeoenvironments-assemblages). Losse kleppen gesorteerd op grootte, gesleten en gebroken fragmenten, schelpen geconcentreerd aan de basis van een gegradeerde laag: ze werden aangevoerd. Een [doodsassociatie](#def-b2-palaeoenvironments-assemblages) van schelpen, zoals die op de kustzeebodem hierboven, bevat nog het grootste deel van de gemeenschap, maar ze verzamelt vele jaren ervan in één laag: haar fossielen zijn over de tijd uitgemiddeld.

### Zoutgehalte en zuurstof

Sommige dieren verdragen alleen het zoutgehalte van de open zee: ze worden stenohalien genoemd. Stekelhuidigen, koppotigen, koralen en, in het Paleozoïcum, trilobieten zijn typische stenohaliene groepen; hun aanwezigheid pleit voor normaal zeewater, en hun afwezigheid in een rijke fauna kan ertegen pleiten. De afzettingen van een silurisch estuarium in Vietnam bevatten plantenresten, visbeenderen, tweekleppigen, slakken en mosselkreeftjes, maar geen van deze groepen. Stekelhuidigen ontbreken ook in de Chengjiang-biota, een [Lagerstätte](#def-b2-palaeoenvironments-lagerstatte) van ongeveer 518 miljoen jaar oud, hoewel ze in [Lagerstätten](#def-b2-palaeoenvironments-lagerstatte) van de open zee uit het Cambrium voorkomen: de dieren van Chengjiang leefden voor een delta, waar zoet water het zoutgehalte deed schommelen.

Zuurstof laat zijn sporen na via de gravers. Waar het bodemwater zuurstof bevat, mengen dieren het sediment en vernietigen ze zijn fijne laminatie; waar het er geen bevat, blijven de laminae bewaard, ontbreken graafgangen en vormt zich pyriet, zoals in de zwarte schalies van de [oceanische anoxische gebeurtenissen](https://one-course.com/books/earth/4/nl/chapter/19-de-fanerozoische-aarde#def-b2-phanerozoic-earth-oae) van [Hoofdstuk 19](https://one-course.com/books/earth/4/nl/chapter/19-de-fanerozoische-aarde#ch-b2-phanerozoic-earth). Hetzelfde gebrek aan gravers beschermde de kadavers van de Burgess Shale.

### Ichnofacies

[Sporenfossielen](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds) zijn de beste getuigen van de bodem, omdat ze niet werden verplaatst. Hun makers reageren op de energie van het water, de stevigheid van de bodem, het voedsel en de zuurstof, en dezelfde associaties van sporen keren door het hele Fanerozoïcum terug.

**Definitie 20.9 (Ichnofacies).**

Een *ichnofacies* is een terugkerende associatie van [sporenfossielen](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds) die een geheel van milieuomstandigheden weerspiegelt; ze is genoemd naar een kenmerkend spoor.

Langs een marien profiel, van de kust tot het diepe bekken, volgen vier mariene [ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) elkaar op (figuur hieronder). De *Skolithos*-ichnofacies, gedomineerd door verticale, cilindrische of U-vormige woongangen van suspensie-eters, met weinig horizontale sporen, is typisch voor de vooroever en de onderwateroever. De *Cruziana*-ichnofacies, gedomineerd door de graafgangen van depositie-eters, met de sporen van grazers, carnivoren en suspensie-eters, is typisch voor de offshorezone: de bodem tussen de golfbasis bij mooi weer, de diepte waarboven gewone golven het sediment omwoelen, en de stormgolfbasis, die alleen door stormgolven wordt bereikt. De *Zoophycos*-ichnofacies, genoemd naar een graafgang die het sediment in schroefvormige lagen rond een centrale as herwerkt, is typisch voor het plat onder de stormgolfbasis en voor de helling. De *Nereites*-ichnofacies, met haar regelmatig meanderende, spiraalvormige en netwerkvormige graafgangen, gelezen als de vallen en tuinen van dieren die weinig voedsel vonden, is typisch voor de diepzee voorbij de platrand. In brakke baaien en estuaria is een [Cruziana-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) met weinig soorten de regel.

![De vier mariene ichnofacies van het model van Seilacher langs een profiel van de kust tot het diepe bekken, met een schets van een kenmerkend spoor van elk; de diepten zijn niet op schaal. De sporen reageren meer op energie, voedsel en zuurstof dan op de diepte als zodanig.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-palaeoenvironments/fig-11ebd7c99fd4.svg)

*De vier mariene [ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) van het model van Seilacher langs een profiel van de kust tot het diepe bekken, met een schets van een kenmerkend spoor van elk; de diepten zijn niet op schaal. De sporen reageren meer op energie, voedsel en zuurstof dan op de diepte als zodanig.*

De diepte werkt niet rechtstreeks. In een diepzeegeul, waar troebelingsstromen sterk zijn, verschijnen verticale graafgangen van de [Skolithos-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) ver onder elke golfbasis; en dicht bij een delta, waar zoet water en modder binnenstromen, zijn de offshoresporen armer dan elders. De makers verplaatsten zich ook door de tijd: de graafgang *Zoophycos* leefde in het Paleozoïcum op het plat, in het Mesozoïcum op het lagere plat en de helling, en in het Cenozoïcum in de diepzee. Een [ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) legt de omstandigheden op de bodem vast, waaruit de diepte alleen wordt afgeleid, en die afleiding moet rekening houden met de ouderdom van het gesteente.

**In het veld — Fossielen laag voor laag tellen.**

Een paleontoloog die een milieu reconstrueert uit een sectie, neemt elke laag op met haar lithologie, dikte en sedimentaire structuren, en daarna haar fossielen: welke groepen, hoeveel, of schelpen heel of gebroken zijn, gesloten of open, gesorteerd of niet, en in welke positie ze liggen. [Sporenfossielen](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds) worden vastgelegd waar ze worden gezien, op de laagvlakken en in de verticale wanden, met de diepte die de graafgangen bereiken. Omdat een schelp kan worden verplaatst maar een graafgang niet, worden de twee lijsten gescheiden gehouden; het milieu wordt eerst uit de sporen afgelezen, en de [lichaamsfossielen](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds) worden daarna nagekeken op tekenen van transport.

![Zoophycos in een blok bij Sagres, Portugal: de bogen zijn de lamellen van een schroefvormige laag herwerkt sediment. (Amada44, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons.)](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-palaeoenvironments/img-e8aa176f7bd5.jpg)

**Zoophycos* in een blok bij Sagres, Portugal: de bogen zijn de lamellen van een schroefvormige laag herwerkt sediment. (Amada44, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons.)*

## 20.4 Een verdwenen zee lezen

Milieus liggen naast elkaar: een strand, een offshorebodem, een dieper plat. Wanneer de zee stijgt of de bodem wegzakt, schuift elk milieu landwaarts over zijn buur, en komen zijn afzettingen boven op die van de buur te liggen. Een verticale opeenvolging van facies, zonder onderbreking, herhaalt zo de volgorde van de milieus die naast elkaar lagen; Boek 5 maakt van deze regel, de wet van Walther, zijn vertrekpunt. Een log die van onder naar boven wordt gelezen, is een film van de kust die over één plaats trekt.

Het dek van de Varden Hills, het verzonnen gebied van de reeks, vormt een volledig voorbeeld. Zijn dikten zijn die van het model van het gebied; de fossielen van de figuur hieronder zijn ervoor verzonnen, maar elk is zo gekozen dat echte gesteenten van die soort het kunnen bevatten. De kalksteen krijgt het Toarcien, van 184.2 tot $174.7\,\mathrm{Ma}$, en de schalie het Aalenien tot het Callovien, van $174.7\,\mathrm{Ma}$ tot $161.5\,\mathrm{Ma}$.

![Het dek van de Varden Hills als log, met de inhoud van zijn eenheden. De dikten zijn die van het model van het gebied, behalve het krijt, waarvan de geërodeerde top hier is ingekort (766\, m dik in de synclinaal van ); de breedte van de kolom groeit met de korrelgrootte; de fossielen en hun ouderdommen zijn voor het gebied verzonnen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-palaeoenvironments/fig-13271b1dcd4f.svg)

*Het dek van de Varden Hills als log, met de inhoud van zijn eenheden. De dikten zijn die van het model van het gebied, behalve het krijt, waarvan de geërodeerde top hier is ingekort ($766\,\mathrm{m}$ dik in de synclinaal van [Voorbeeld 20.12](#ex-b2-palaeoenvironments-shale)); de breedte van de kolom groeit met de korrelgrootte; de fossielen en hun ouderdommen zijn voor het gebied verzonnen.*

**Voorbeeld 20.10 (De basis van het dek van de Varden Hills).**

De zandsteen bevat geulvullingen op uitgeschuurde bases, wortels en plantenfragmenten, en geen enkel marien fossiel: hij werd door rivieren op het land afgezet. De oölietkalksteen erboven heeft scheefgelaagde ooïden, die groeien terwijl ze in bewegend water rollen, verticale buizen en U-vormige graafgangen van de [Skolithos-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies), en gesleten schelpfragmenten, allemaal [allochtoon](#def-b2-palaeoenvironments-assemblages): een zandbank van de onderwateroever, door golven geveegd. Tussen de twee kwam de zee: het contact legt een [mariene transgressie](https://one-course.com/books/earth/4/nl/chapter/19-de-fanerozoische-aarde#def-b2-phanerozoic-earth-transgression) vast. In de volgorde van de wet van Walther werd de riviervlakte gevolgd door de kust, en daarna door de zandbank.

### Hoe snel vulde de zeebodem zich?

Een biozone geeft een duur, een log geeft een dikte, en hun verhouding is een snelheid. Maar de dikte is gekrompen sinds het sediment werd afgezet: het water van de poriën is eruit geperst, en alleen de korrels zijn behouden.

**Propositie 20.11 (Accumulatiesnelheid van een gecompacteerde laag).**

Een laag met huidige dikte $h$ en gemiddelde porositeit $\varphi$, afgezet over de tijd $\Delta t$ met de porositeit $\varphi_0$, hoopte zich op met de snelheid

$$
r = \frac{h\,(1 - \varphi)}{(1 - \varphi_0)\,\Delta t}
$$

aan vers sediment, en met de snelheid $h(1-\varphi)/\Delta t$ aan korrels, die niet afhangt van $\varphi_0$.

**Bewijs.** Per oppervlakte-eenheid bevat de laag het korrelvolume $h(1 - \varphi)$, de vaste dikte uit Boek 3. Compactie drijft water uit maar voegt geen korrels toe en neemt er geen weg, dus het verse sediment, met porositeit $\varphi_0$, had de dikte $h_0$ met $h_0(1 - \varphi_0) = h(1 -
\varphi)$. Door $h_0$ en de vaste dikte door $\Delta t$ te delen, vindt men de twee snelheden. ∎

Wanneer de porositeit niet werd gemeten, geeft de wet van Athy ze uit de diepte. De figuur hieronder toont de wet voor vier lithologieën, en de factor $(1 - \varphi(z))/(1 - \varphi_0)$ waarmee een dunne laag die nu op de diepte $z$ ligt, moet worden uitgerekt om haar dikte aan het oppervlak te geven. Krijt en schalie beginnen met veel water en verliezen het snel: een dunne laag schalie op $1000\,\mathrm{m}$ was bij haar afzetting 1.68 keer zo dik, een laag krijt 2.19 keer.

![Links: porositeit tegen diepte volgens de wet van Athy, met de constanten van Sclater en Christie (1980) voor schalie, zandsteen en krijt en van Turer en Maynard (2003) voor kalksteen, zoals getabelleerd in pyBacktrack. Rechts: de factor waarmee een dunne laag op de diepte z wordt hersteld tot haar dikte aan het oppervlak.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-4/b2-palaeoenvironments/fig-b2b1beab2771.svg)

*Links: porositeit tegen diepte volgens de wet van Athy, met de constanten van Sclater en Christie (1980) voor schalie, zandsteen en krijt en van Turer en Maynard (2003) voor kalksteen, zoals getabelleerd in pyBacktrack. Rechts: de factor waarmee een dunne laag op de diepte $z$ wordt hersteld tot haar dikte aan het oppervlak.*

**Voorbeeld 20.12 (De schalie van de Varden Hills).**

In de synclinaal van de Varden Hills is het krijt $766\,\mathrm{m}$ dik, dus de schalie ligt tussen 766 en $866\,\mathrm{m}$. Met de constanten van schalie, $\varphi_0 = 0.63$ en $\lambda =
1960\,\mathrm{m}$, is de vaste dikte (Boek 3) gelijk aan $100 - 0.63 \times 1960 \times
(e^{-766/1960} - e^{-866/1960}) = 58.4\,\mathrm{m}$, een gemiddelde porositeit van 0.416. Met dezelfde korrels naar het oppervlak teruggebracht, is de laag $148.6\,\mathrm{m}$ dik. Over de $13.2\,\mathrm{Myr}$ van de basis van het Aalenien tot de top van het Callovien hoopte de schalie zich op met $100/13.2 =
7.6\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar zoals ze nu is, met $148.6/13.2 = 11.3\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar aan verse modder, en met $4.4\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar aan korrels. De huidige dikte onderschat de snelheid met een derde.

De schalie heeft misschien ooit nog dieper gelegen, onder krijt dat sindsdien is weggeërodeerd; de correctie is dan een minimum. Het weekendprobleem past de propositie toe op de kalksteen, waar de porositeit werd gemeten.

## Oefeningen

Gegevens voor de oefeningen, tenzij anders vermeld: wet van Athy $\varphi = \varphi_0 e^{-z/\lambda}$ met $\varphi_0 = 0.63$, $\lambda = 1960\,\mathrm{m}$ (schalie), $0.49$, $3704\,\mathrm{m}$ (zandsteen), $0.70$, $1408\,\mathrm{m}$ (krijt), $0.51$, $4545\,\mathrm{m}$ (kalksteen); calciet $2710\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$, poriewater $1000\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$; de ouderdommen van de internationale kaart: Toarcien 184.2 tot $174.7\,\mathrm{Ma}$.

**Oefening 20.1 ★.**

Op 51 plaatsen van een kustbodem werden 135 soorten ongewervelden levend aangetroffen, 150 onder de dode schelpen en skeletten op de bodem, en 112 die ook een fossielenarchief hebben. (a) Druk het derde getal uit als fractie van elk van de eerste twee. (b) Hoe kunnen de doden talrijker zijn dan de levenden? (c) Welke voedingsgroepen zijn naar verwachting ondervertegenwoordigd onder de doden, en waarom?

**Oplossing van Oefening 20.1.**

(a) $112/135 = 0.830$ en $112/150 = 0.747$. (b) De dode schelpen op de bodem verzamelen zich over jaren of langer: ze omvatten soorten die er vroeger leefden, of zelden, of die werden aangevoerd, dus de [doodsassociatie](#def-b2-palaeoenvironments-assemblages) middelt vele generaties van de gemeenschap uit. (c) Groepen met een zacht lichaam, in het bijzonder detritivoren en carnivoren zoals wormen: zonder skelet vergaan ze vóór de begraving.

**Oefening 20.2 ★.**

Een ammonietenhorizont uit het Laat-Jura duurt gemiddeld $165\,\mathrm{kyr}$. (a) Hoe lang duren vijf horizonten? Vergelijk met de 0.7 tot 1 miljoen jaar die voor *Archaeopteryx* wordt gegeven. (b) De vroegste zone van het Toarcien beslaat 183.73 tot $182.77\,\mathrm{Ma}$: hoeveel horizonten van gemiddelde lengte zou ze bevatten? (c) Waarom zijn horizonten, en niet zones, van belang om de evolutie van een afstammingslijn te volgen?

**Oplossing van Oefening 20.2.**

(a) $5 \times 165 = 825\,\mathrm{kyr}$, ongeveer $0.8\,\mathrm{Myr}$, binnen de 0.7 tot 1 miljoen jaar. (b) $183.73 - 182.77 = 0.96\,\mathrm{Myr}$, en $0.96/0.165 = 5.8$: ongeveer zes horizonten. (c) Een afstammingslijn verandert binnen veel minder dan een miljoen jaar; alleen horizonten scheiden de opeenvolgende vormen, terwijl een zone ze samenvoegt.

**Oefening 20.3 ★.**

Benoem de [ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) en de setting van elke reeks. (a) Meanderende graassporen en regelmatige netwerken van graafgangen op de zolen van dunne turbidieten. (b) Dicht opeenstaande verticale buizen in schoon, scheefgelaagd zand. (c) Talrijke horizontale graafgangen van depositie-eters en graassporen in siltige lagen tussen stormzanden. (d) Schroefvormige spreitegangen in een fijne, donkere modder zonder golfribbels, in mesozoïsche gesteenten.

**Oplossing van Oefening 20.3.**

(a) [Nereites-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies): de diepzeebodem van een turbidietsysteem, voorbij de platrand, waar voedsel schaars is. (b) [Skolithos-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies): vooroever of onderwateroever. (c) [Cruziana-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies): offshore, tussen de golfbasis bij mooi weer en de stormgolfbasis. (d) [Zoophycos-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies): in het Mesozoïcum het lagere plat of de helling, onder de stormgolfbasis.

**Oefening 20.4 ★.**

Laag A bevat zeelelies, brachiopoden, koralen en trilobieten; laag B, van dezelfde ouderdom, bevat plantenresten, visbeenderen, enkele tweekleppigen en slakken, en veel individuen van slechts twee soorten mosselkreeftjes. (a) Wat zegt elk over het zoutgehalte van zijn water? (b) Laag B mist de groepen van laag A: waarom is die afwezigheid een argument, terwijl de afwezigheid van één fossiel in één laag dat niet is? (c) Welke andere waarnemingen zouden de interpretatie van laag B toetsen?

**Oplossing van Oefening 20.4.**

(a) Laag A bevat stenohaliene groepen: normaal zeewater. Laag B, arm aan soorten maar rijk aan individuen, met plantenresten en geen van de stenohaliene groepen, wijst op brak water, bijvoorbeeld een estuarium. (b) De ontbrekende groepen zijn talrijk, algemeen en goed bewaard in mariene lagen van dezelfde ouderdom: hun gezamenlijke afwezigheid is een patroon, terwijl één fossiel bij toeval of door slechte bewaring kan ontbreken. (c) Het sediment (getijde- of riviergeulen, moddermantels, wortels), de [sporenfossielen](#def-b2-palaeoenvironments-fossil-kinds) (een [Cruziana-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) met weinig soorten), en de zijdelingse overgang van laag B naar mariene of naar rivierafzettingen.

**Oefening 20.5 ★★.**

Gebruik [Propositie 20.3](#prop-b2-palaeoenvironments-burial) met de schelp van [Voorbeeld 20.4](#ex-b2-palaeoenvironments-shell), $k = 0.05\,\mathrm{yr}^{-1}$ en $h = 0.1\,\mathrm{m}$. (a) Bepaal de sedimentatiesnelheid waarbij de helft van de schelpen veilig wordt. (b) Met welke factor verandert $P$ wanneer de snelheid ten opzichte van die waarde wordt gehalveerd? (c) Een schelp die twee keer zo dik is, overleeft twee keer zo lang op de bodem. Hoeveel waarschijnlijker wordt ze bij $1\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$ bewaard? (d) Wat betekent dit voor de verhoudingen van dunne en dikke schelpen in een fossielenassociatie?

**Oplossing van Oefening 20.5.**

(a) $P = 1/2$ wanneer $kh/s = \ln 2$: $s = 0.05 \times 0.1/0.693 = 0.0072\,\mathrm{m}\,\mathrm{yr}^{-1}$, $7.2\,\mathrm{mm}$ per jaar. (b) Een halvering van $s$ verdubbelt de exponent: $P = (1/2)^2 = 0.25$, de helft. (c) $k$ wordt gehalveerd: $P = e^{-2.5} = 0.082$ in plaats van $e^{-5} = 0.0067$, $e^{2.5} = 12$ keer waarschijnlijker. (d) Dikke, robuuste schelpen zijn oververtegenwoordigd, en des te meer naarmate de begraving trager is.

**Oefening 20.6 ★★.**

Aslagen dateren de basis van het Toarcien bij Chacay Melehue op $183.73$, $+0.35$, $-0.50\,\mathrm{Myr}$; de internationale kaart geeft $184.2\,\mathrm{Ma}$. (a) Ligt de waarde van de kaart binnen de onzekerheid? Met hoeveel mist ze de bovengrens? (b) De vroegste zone van het Toarcien eindigt op $182.77\,\mathrm{Ma}$: bepaal haar duur. (c) Veronderstel dat deze zone in een sectie $6\,\mathrm{m}$ dik is: wat is de accumulatiesnelheid? (d) Waarom kan een biozone overal dezelfde tijd beslaan terwijl haar dikte van plaats tot plaats verschilt?

**Oplossing van Oefening 20.6.**

(a) De bovengrens is $183.73 + 0.35 = 184.08\,\mathrm{Ma}$: de $184.2\,\mathrm{Ma}$ van de kaart ligt erbuiten, met $0.12\,\mathrm{Myr}$. (b) $183.73 - 182.77 = 0.96\,\mathrm{Myr}$. (c) $6/0.96 =
6.25\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar. (d) Een biozone wordt gedefinieerd door fossielen, waarvan het verschijnen en verdwijnen over grote gebieden bijna gelijktijdig is; de dikte van het gesteente dat in die tijd werd afgezet, hangt af van de plaatselijke accumulatiesnelheid.

**Oefening 20.7 ★★.**

In de synclinaal van de Varden Hills ligt de zandsteen tussen 1046 en $1166\,\mathrm{m}$ onder het maaiveld. (a) Bepaal zijn porositeit volgens de wet van Athy aan de top en aan de basis, en zijn gemiddelde porositeit, afgerond op drie decimalen, uit het gemiddelde van de twee. (b) Bepaal zijn vaste dikte. (c) Herstel hem tot het oppervlak met de dunnelaagfactor bij de gemiddelde porositeit. (d) Het exacte herstel geeft $147.0\,\mathrm{m}$. Waarom is de schatting met de dunne laag iets te groot?

**Oplossing van Oefening 20.7.**

(a) $0.49\,e^{-1046/3704} = 0.369$ en $0.49\,e^{-1166/3704} = 0.358$; gemiddelde $0.364$. (b) $120
\times (1 - 0.364) = 76.3\,\mathrm{m}$. (c) $76.3/(1 - 0.49) = 149.6\,\mathrm{m}$. (d) De factor veronderstelt dat de hele herstelde laag de porositeit $\varphi_0$ van het oppervlak heeft; maar een laag van $150\,\mathrm{m}$ dik aan het oppervlak is aan haar basis minder poreus dan aan haar top, dus dezelfde korrels vullen minder dan $149.6\,\mathrm{m}$.

**Oefening 20.8 ★★.**

Een dichtheidslog meet $2573\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$ in de kalksteen van de Varden Hills, die bestaat uit calcietkorrels met water in de poriën. (a) Toon aan dat de porositeit $\varphi = (\rho_{\text{korrel}} -
\rho)/(\rho_{\text{korrel}} - \rho_{\text{water}})$ is, en bereken ze. (b) Wat voorspelt de wet van Athy met de kalksteenconstanten op de middendiepte van de kalksteen in de synclinaal, $956\,\mathrm{m}$? (c) Welk diageneseproces kan het verschil verklaren?

**Oplossing van Oefening 20.8.**

(a) Een volume-eenheid bevat $\varphi$ water en $1 - \varphi$ korrels: $\rho = \varphi
\rho_{\text{water}} + (1 - \varphi)\rho_{\text{korrel}}$, wat de formule geeft; $(2710 -
2573)/(2710 - 1000) = 0.080$. (b) $0.51\,e^{-956/4545} = 0.413$. (c) Cementatie: calciet dat in de poriën neerslaat, wat carbonaten naast compactie ondergaan, neemt veel meer porositeit weg dan begraving alleen.

**Oefening 20.9 ★★.**

Een klif van jurassische gesteenten toont van de basis naar boven: dunne turbidieten met regelmatige meanders en netwerken van graafgangen; donkere modder met schroefvormige spreitegangen; siltige lagen met graafgangen van depositie-eters tussen stormzanden; schoon scheefgelaagd zand met verticale buizen; daarna een steenkool met wortels. (a) Interpreteer elk deel. (b) Werd het water dieper of ondieper? (c) Noem twee oorzaken die deze opeenvolging kunnen voortbrengen, en zeg wat ertussen zou beslissen. (d) Waarom is een scherpe sprong van het eerste deel naar het vierde, zonder de andere, een waarschuwing?

**Oplossing van Oefening 20.9.**

(a) Diepzeeturbidieten ([Nereites-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies)); een jurassische bodem van het lagere plat of de helling (Zoophycos); een offshorebodem tussen de golfbases (Cruziana); een onderwateroever (Skolithos); een moeras op het land. (b) Het water werd naar boven ondieper: de kust verschoof zeewaarts. (c) Een daling van het zeeniveau, of een sedimentaanvoer die sneller is dan de daling van de bodem, zoals voor een groeiende delta; een zeespiegeldaling zou op hetzelfde tijdstip in andere bekkens worden teruggevonden, een delta zou plaatselijk zijn en zijn sediment zou van één kant komen. (d) In een concordante opeenvolging volgen naburige milieus elkaar op; een sprong over de tussenliggende wijst op een tijdsleemte of op een breuk.

**Oefening 20.10 ★★★.**

Een dier met een zacht lichaam overleeft gemiddeld een jaar op de bodem ($k = 1\,\mathrm{yr}^{-1}$), een schelp een eeuw; beide zijn veilig onder $h = 0.1\,\mathrm{m}$. (a) Vergelijk hun kansen op bewaring bij 1, 10 en $100\,\mathrm{mm}\,\mathrm{yr}^{-1}$. (b) Bepaal de snelheid waarbij één zacht lichaam op honderd wordt bewaard. (c) Is zo’n snelheid maandenlang plausibel? Welk soort afzetting begraaft de bodem sneller? (d) Welke aanname van [Propositie 20.3](#prop-b2-palaeoenvironments-burial) faalt voor zo’n afzetting, en hoe gedraagt de formule zich wanneer ze faalt?

**Oplossing van Oefening 20.10.**

(a) De tijd tot begraving is $h/s$ = 100, 10 en $1\,\mathrm{yr}$. Zacht lichaam: $e^{-100} \approx
4 \times 10^{-44}$, $e^{-10} = 4.5 \times 10^{-5}$, $e^{-1} = 0.37$. Schelp ($k = 0.01\,\mathrm{yr}^{-1}$): $e^{-1} = 0.37$, $e^{-0.1} = 0.90$, $e^{-0.01} = 0.99$. (b) $s = kh/\ln 100 = 0.1/4.605 =
0.022\,\mathrm{m}\,\mathrm{yr}^{-1}$, $22\,\mathrm{mm}$ per jaar. (c) Nauwelijks, over maanden; maar een stormlaag, een turbidiet of een asregen begraaft de bodem in uren. (d) De constante sedimentatiesnelheid: de tijd tot begraving is dan veel korter dan $h/s$ met de gemiddelde snelheid, en $P = e^{-kT}$, met $T$ de werkelijke tijd tot begraving, gaat naar één wanneer $T$ veel kleiner is dan $1/k$.

**Oefening 20.11 ★★★.**

(a) Toon aan dat de dunnelaagfactor $(1 - \varphi(z))/(1 - \varphi_0)$ volgt uit [Propositie 20.11](#prop-b2-palaeoenvironments-rate). (b) Pas hem toe op de middendiepte van de schalie van de Varden Hills, $816\,\mathrm{m}$, om de $100\,\mathrm{m}$ schalie te herstellen. (c) Vergelijk met de exacte $148.6\,\mathrm{m}$ van [Voorbeeld 20.12](#ex-b2-palaeoenvironments-shale), en verklaar het teken van het verschil. (d) Toon aan dat de korrelsnelheid, anders dan de snelheid aan vers sediment, tussen een schalie en een kalksteen kan worden vergeleken zonder te weten hoe poreus elk was bij de afzetting.

**Oplossing van Oefening 20.11.**

(a) Een dunne laag $\mathrm dz$ op de diepte $z$ bevat de korrels $(1 - \varphi(z))\,\mathrm dz$; aan het oppervlak vullen ze $\mathrm dz_0$ met $(1 - \varphi_0)\,\mathrm dz_0 = (1 -
\varphi(z))\,\mathrm dz$. (b) $\varphi = 0.63\,e^{-816/1960} = 0.415$; $(1 - 0.415)/0.37 =
1.581$, dus $158.1\,\mathrm{m}$. (c) $9.5\,\mathrm{m}$ te veel: zoals in [Oefening 20.7](#exo-b2-palaeoenvironments-7) is de herstelde laag niet overal zo poreus als haar oppervlak. (d) De korrelsnelheid, $h(1-\varphi)/\Delta t$, gebruikt alleen de huidige dikte en porositeit, die allebei gemeten zijn.

**Oefening 20.12 ★★★.**

Veronderstel dat de ammonietenhorizonten van het Toarcien gemiddeld $165\,\mathrm{kyr}$ duren, zoals die van het Laat-Jura. (a) Hoeveel horizonten zou de $180\,\mathrm{m}$ kalksteen van de Varden Hills bevatten? (b) Welke dikte kalksteen vertegenwoordigt één horizont vandaag, en welke dikte vers sediment, gegeven dat de laag bij de afzetting $338\,\mathrm{m}$ dik was? (c) Om zeker elke horizont te vinden, neemt een geoloog monsters met tussenafstanden van niet meer dan de helft van die huidige dikte: welke afstand is dat, en hoeveel monsters? (d) Waarom kunnen sommige horizonten zelfs dan ontbreken?

**Oplossing van Oefening 20.12.**

(a) $9.5/0.165 = 57.6$ horizonten. (b) $180/57.6 = 3.1\,\mathrm{m}$ kalksteen vandaag, $338/57.6 =
5.9\,\mathrm{m}$ vers sediment. (c) Hoogstens $1.5\,\mathrm{m}$: $180/1.5 = 120$ intervallen, 121 monsters. (d) Onderbrekingen in de afzetting, lagen waarin ammonieten ontbreken, en horizonten die tot enkele centimeters zijn gecondenseerd waar het sediment traag aankwam.

**Probleem 20.1.**

Weekendprobleem — De jurazee van de Varden Hills

Dit probleem leest het milieu en de geschiedenis van het dek van de Varden Hills, met de log van [Sectie 20.4](#sec-20-4) en de gegevens van de oefeningen. Het dek helt $12{}^{\circ}$ op de flanken van de plooien; in de synclinaal wordt het door een put doorboord.

**Deel I — De gesteenten en hun dikte.**

1. Op vlak terrein op een flank dagzoomt de kalksteen over een breedte van $866\,\mathrm{m}$ , gemeten loodrecht op de strekking. Bepaal zijn ware dikte.
2. De schalie dagzoomt over $481\,\mathrm{m}$ . Bepaal haar dikte.
3. Welke eenheid is de oudste, en op grond van welk principe?
4. In de put begint de schalie op $766\,\mathrm{m}$ , de kalksteen op $866\,\mathrm{m}$ en de zandsteen op $1046\,\mathrm{m}$ onder het maaiveld. Controleer de dikten.
5. Het krijt wordt door het maaiveld afgesneden. Wat kan men zeggen over zijn dikte toen de krijtzee zich terugtrok?
6. Bepaal de porositeit van het krijt aan het oppervlak en aan de basis van het krijt in de put.

**Deel II — Milieus.**

7. Wat zeggen de zeelelies, brachiopoden, belemnieten en ammonieten van de fijne kalksteen over zijn water?
8. Welke [ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) vormen zijn sporen, en in welk deel van het profiel?
9. Wat leggen zijn lagen van gebroken schelpen met scherpe bases vast?
10. De schalie is donker, plaatselijk gelamineerd, met pyriet en weinig graafgangen. Wat zegt dat over het bodemwater?
11. Haar lichtere lagen bevatten schroefvormige spreitegangen. Welke [ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies) , en welke setting?
12. Maken de ammonieten van de schalie deel uit van een [leefassociatie](#def-b2-palaeoenvironments-assemblages) van de bodem? Leg uit.

**Deel III — Tijd en snelheden.** De onderste kalksteenlagen bevatten de ammonieten van de eerste zone van het Toarcien, de bovenste die van de laatste, en de schalie begint met de eerste zone van het Aalenien.

13. Hoe lang duurde de accumulatie van de kalksteen?
14. Met welke snelheid, zoals de kalksteen nu is?
15. De dichtheidslog van de put meet $2573\,\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{-3}$ in de kalksteen. Bepaal zijn porositeit.
16. Kalkmodder wordt afgezet met een porositeit van 0.51. Bepaal de dikte van het verse sediment.
17. Bepaal de snelheid aan vers sediment.
18. Bepaal de korrelsnelheid.
19. Vergelijk met de schalie van [Voorbeeld 20.12](#ex-b2-palaeoenvironments-shale) . Wat suggereert de verandering van snelheid over de aanvoer van carbonaat?

**Deel IV — De zee over de Varden Hills.**

20. Lees de kolom van de zandsteen tot het krijt. Rukte de zee op of trok ze zich terug?
21. Op de langetermijncurve van Haq en anderen stond het wereldwijde zeeniveau ongeveer 41, 57 en $86\,\mathrm{m}$ boven het huidige op 184, 174 en $162\,\mathrm{Ma}$ . Met hoeveel steeg het tijdens de kalksteen, tijdens de schalie, en in totaal?
22. Veronderstel dat de bodem ging van $5\,\mathrm{m}$ water op de zandbank tot $60\,\mathrm{m}$ aan de top van de schalie. Bepaal de accommodatie die is ontstaan van de basis van de kalksteen tot de top van de schalie, met de verse dikten van beide eenheden meegerekend, en haar gemiddelde snelheid.
23. Welk deel ervan kan de wereldwijde stijging verklaren? Wat maakte de rest?
24. Samengevat: met welke snelheid hoopte de kalkmodder van de kalksteen van de Varden Hills zich op toen hij werd afgezet?

**Oplossing van Probleem 20.1.**

**1.** $866 \sin 12{}^{\circ} = 866 \times 0.2079 = 180.0\,\mathrm{m}$. **2.** $481 \times 0.2079 = 100.0\,\mathrm{m}$. **3.** De zandsteen, op grond van superpositie: de flanken hellen maar $12{}^{\circ}$, dus de lagen zijn niet omgekiept en de onderste is de oudste. **4.** $866 - 766 = 100\,\mathrm{m}$ en $1046 - 866 = 180\,\mathrm{m}$. **5.** Daar minstens $766\,\mathrm{m}$; zijn oorspronkelijke top is weggeërodeerd, dus zijn volledige dikte is onbekend. **6.** 0.70 aan het oppervlak; $0.70\,e^{-766/1408} = 0.406$ op $766\,\mathrm{m}$. **7.** Het zijn stenohaliene groepen: het water had het zoutgehalte van de open zee. **8.** Een [Cruziana-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies): de offshorezone, tussen de golfbasis bij mooi weer en de stormgolfbasis. **9.** Stormen: hun golven bereikten de bodem, braken de schelpen en zetten ze af in lagen met erosieve bases. **10.** Het bodemwater was arm aan zuurstof: weinig gravers, laminae bewaard, pyriet gevormd. **11.** De [Zoophycos-ichnofacies](#def-b2-palaeoenvironments-ichnofacies), in het Mesozoïcum het lagere plat of de helling, onder de stormgolfbasis; af en toe genoeg zuurstof voor gravers. **12.** Nee: ammonieten zwommen in het water erboven; hun schelpen zonken of dreven na de dood naar de bodem en vormen een [doodsassociatie](#def-b2-palaeoenvironments-assemblages). **13.** $184.2 - 174.7 = 9.5\,\mathrm{Myr}$. **14.** $180/9.5 = 18.9\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar. **15.** $(2710 - 2573)/(2710 - 1000) = 0.080$. **16.** $180 \times (1 - 0.080)/(1 - 0.51) = 338\,\mathrm{m}$. **17.** $338/9.5 = 35.6\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar. **18.** $180 \times 0.92/9.5 = 17.4\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar. **19.** De schalie gaf 11.3 en $4.4\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar: de korrelsnelheid daalde ongeveer vier keer. Het carbonaat van de zandbank en het plat hield op met aankomen terwijl de bodem dieper werd, en alleen een trage regen van modder bereikte hem. **20.** Ze rukte op: rivieren, dan een zandbank, een offshorebodem, een bodem onder de stormgolfbasis, dan de open zee van het krijt. De kolom legt een transgressie vast. **21.** $57 - 41 = 16\,\mathrm{m}$ tijdens de kalksteen, $86 - 57 = 29\,\mathrm{m}$ tijdens de schalie, $45\,\mathrm{m}$ in totaal. **22.** $(60 - 5) + 338 + 148.6 = 542\,\mathrm{m}$, in $184.2 - 161.5 = 22.7\,\mathrm{Myr}$: $23.9\,\mathrm{m}$ per miljoen jaar. **23.** $45/542 = 0.083$: ongeveer $8\,\%$, en minder als de cyclusgrafiek de amplitude overdrijft. De rest kwam van de daling van de bodem. **24.** De kalkmodder van de kalksteen van de Varden Hills hoopte zich bij de afzetting op met ongeveer **$36\,\mathrm{m}$** per miljoen jaar.