Hoe oud zijn de Nederlandse strandfossielen? Frank Wesselingh, Tom Meijer, Anton Janse & Peter Moerdijk Als je op een willekeurige dag op het strand aan de Hollandse kust een hand vol schelpen opraapt dan zullen veel van die schelpen duizenden jaren oud zijn. Dat geldt uiteraard niet de exemplaren waaraan nog vleesresten of resten van de opperhuid zitten. Maar wel voor bijna alle bruine, donkergrijze en blauwige kokkels en strandschelpen. Als je blauwe en grijze schelpen opraapt op het Noordzee strand van een Waddeneiland dan kunnen ze ruim honderdduizend jaar oud zijn, en veel van de witte schelpen van het Sloegebied zijn enkele miljoenen jaren oud. De dikke en zware Zwinkokkels van het strand van Cadzand, die zo n 45 miljoen jaar oud zijn, spannen de kroon. Dit hoofdstuk gaat over hoe oud de fossiele strandschelpen zijn en hoe we die ouderdom kunnen bepalen. Ouderdom bepalen Veel informatie over de ouderdom van strandfossielen komt uit de Nederlandse ondergrond of uit ontsluitingen (bijvoorbeeld groeves) in omringende landen waar de betreffende soorten in hun geologische context zijn gevonden. De ouderdom van de soorten op het strand kan worden bepaald met behulp van radiometrische technieken, waarvan de 14 C methode een bekend voorbeeld is. Er is een hele reeks aan dateringsmethoden, die ieder een eigen tijdsinterval bestrijken. De reikwijdte van dateringsmethoden wordt in grote mate bepaald door de halfwaardetijd van de radioactieve isotopen, de tijd waarin de helft van de moederisotoop vervalt in een dochterisotoop. In de 14 C methode gaat het om de verhouding tussen de radioactieve 14 C moederisotoop en de 14 N (stikstof) dochterisotoop. De halfwaardetijd is voor deze vervalreeks is 5730 jaar. Met de 14 C methode kan in principe tot zo n zestig duizend jaar geleden worden gedateerd. Een andere methode maakt gebruik van de vervalsreeks van Uranium 238 naar Thorium 230. De halfwaardetijd van de U 238 /Th 230 reeks is ongeveer tachtig duizend jaar, waarmee de methode geschikt is om tot enkele honderdduizenden jaren terug te dateren. En zo zijn er nog veel meer verschillende methodes, elk met hun eigen bereik. Tertiaire kalken kunnen worden gedateerd met de Strontium 87/86 methode. Bij dateringen moet wel rekening worden gehouden met mogelijke vervuiling van de fossielen door bijvoorbeeld grondwater (Wesselingh et al., 2005). Naast radiometrische isotopendateringen is het ook mogelijk om schelpen te dateren met behulp van aminozuurbepalingen (AAR). Levende wezens hebben linksdraaiende en rechtsdraaiende aminozuren. Na hun dood vervallen de linksdraaiende aminozuren langzamerhand in rechtsdraaiende aminozuren. De verhouding tussen beide typen geeft een maat voor de ouderdom. AAR dateringen worden tot nu toe vooral gebruikt in midden- en laat-kwartaire afzettingen maar is potentieel bruikbaar tot in het Laat Plioceen. Absolute ouderdombepalingen zijn vrij zeldzaam. Vaak zijn fossielen omgezet (gediagenetiseerd) of hebben we niet genoeg radioactieve bestanddelen in fossielen of in de afzettingen waarin de fossielen zijn gevonden. In dat geval is het zaak om te correleren met lagen waarvan de absolute ouderdom is gemeten, bijvoorbeeld vulkanische afzettingen. Er is een veelheid aan technieken om lagen en laagpakketten te correleren, waaronder magnetostratigrafie (gebaseerd op het zo nu en dan in de geschiedenis van de aarde omkeren van het aardmagnetisch veld) en biostratigrafie. Voor het bepalen van de ouderdom van onze strandfossielen is de laatste methode van belang. Veel fossiele strandschelpen kennen we uit hele specifieke intervallen uit Nederlandse boringen. Soms komen ze voor in lagen waarvan we ook absolute dateringen hebben.
De belangrijkste fossielgroepen die we gebruiken voor correlaties zijn microfossielen, zoals foraminiferen, dinoflagellaten en pollen. Ook schelpensoorten kunnen bruikbare informatie geven. Door het voorkomen van fossielgroepen in verschillende boringen en ontsluitingen te documenteren wordt een volgorde van voorkomen vastgelegd. In bepaalde diepteintervallen kan een soort opeens verschijnen of verdwijnen. Dit soort gebeurtenissen gebruiken we om biozones te definiëren, intervallen in gesteente- en sedimentpakketten waarin bepaalde fossielsoorten of combinaties daarvan voorkomen of juist ontbreken. De Grote strandgaper: terug van weggeweest Mya arenaria Linnaeus, 1767, is een ogenschijnlijk autochtone soort van de Nederlandse kustzone. De soort kwam hier voor het eerst tijdens het Vroeg Plioceen voor (Wijnker et al., 2008). Tijdens het Plioceen was de Strandgaper vrij zeldzaam, maar hij kwam redelijk algemeen voor in de kustnabije milieus tijdens het Vroeg Pleistoceen. Vermoedelijk stierf de Strandgaper omstreeks 1,8 miljoen jaar geleden uit in Noordwest Europa, mogelijk als gevolg van een verslechterende klimaat. Rond het jaar 1300 a.d. duikt de soort opeens op in het Noordzeegebied. Hij komt sindsdien redelijk algemeen voor in de ondiepe kustzones. Inmiddels weten we uit archeologisch onderzoek dat de terugkomst van de soort samenvalt met de tochten die Vikingschepen maakten naar de oostkust van Noord Amerika. Aldaar had de Strandgaper de ijstijden wel overleeft. Vikingen gebruikten zand en stenen in de bodem van hun schepen om deze te stabiliseren. Een dergelijk milieu (hard substraat gemengd met zand) is ideaal voor de jongen van de Strandgaper die zich tijdelijk met byssus aan te kunnen vasthechten. Het is dan ook zeer aannemelijk dat de Strandgaper dankzij de Vikingen terug is gekomen in Noordwest Europa. Verdwijningen en herverschijningen in een heel faunagebied als West Europa zijn overigens uitzonderlijk. Stratigrafisch gezien wijst het voorkomen van de Strandgaper op een ouderdom van ongeveer 1,8 tot vier miljoen jaar geleden of jonger dan ongeveer zeven honderd jaar geleden. Stratigrafisch raamwerk De discipline die zich bezighoudt met het bepalen van de ouderdom van gesteenten heet stratigrafie. Daarin vallen zowel absolute ouderdomsbepalingen als correlatietechnieken. De basis van de stratigrafie zijn de lithostratigrafische eenheden zoals formaties. Dat zijn pakketten van gesteenten en/of sedimenten die op grond van hun sedimenteigenschappen te onderscheiden zijn van andere pakketten. De Nederlandse ondergrond is heel behoorlijk in kaart gebracht en we hebben dan ook een redelijk idee uit welke formatie de strandfossielen afkomstig zijn (Afbeelding 1). Aanvullende informatie halen we ook uit het voorkomen van soorten in afzettingen in aangrenzende gebieden, zoals België en Oost-Engeland.
Afbeelding 1. Stratigrafisch raamwerk: formaties in het zuidelijk Noordzeebekken waarin fossielen voorkomen die we ook van onze stranden kennen. Fm. staat voor Formatie. Data uit
Vandenberghe et al., 2005 & Marquet et al., 2008. Volgens Vandenberghe et al. (2005) vallen de Zanden van Aalter en de Zanden van Oedelem in het Laat Ypresien. Momenteel komt er steeds meer gedetailleerde informatie beschikbaar over de aard en ouderdom van laat-neogene en kwartaire afzettingen van onze ondergrond en uit de omgeving van Nederland, waardoor de ouderdom van de verschillende fauna s steeds duidelijke wordt (afbeelding 2). De fossielhoudende lagen zijn overigens vaak zeer korte momentopnames die zijn afgezet tijdens een hoge zeespiegelstand.
Afbeelding 2. Ouderdom van pliocene en kwartaire eenheden in Nederland, België en Engeland. De δ18o (zuurstof 18 isotopen) -curve komt van Lisiecki & Raymo (2005) en is afkomstig uit een oceaanboring. De verhouding van zuurstofisotopen geeft een maat voor temperatuur en indirect ook voor zeespiegelstanden in de wereld. Rond 2,6 miljoen jaar geleden (Ma) is er spraken van de eerste echte ijstijd in het Noordzeegebied. Sindsdien er zo n vijftig ijstijden geweest. LP staat voor Laagpakket. Hoogstwaarschijnlijk zijn verschillende formaties en laagpakketten in hele korte tijd afgezet tijdens zeespiegelhoogstanden en moet een lange duur worden opgevat als de tijdspanne waarbinnen dat is gebeurd. Omwerking Het komt vrij veel voor dat stevige fossielen, zoals botten maar ook schelpen, in latere perioden op natuurlijke manier opgegraven en herbegraven kunnen raken. Dit herbegraven komt heel veel voor bij schelpen in ondiepe kustzones en noemen we remaniëring. Op het strand De Kaloot bij Borsele kan je op sommige dagen schelpenbanken vinden die bijna uitsluitend uit soorten bestaan die hier zo n twee tot drie miljoen jaar geleden hebben geleefd en al lang zijn uitgestorven. Ook in lagen in de ondergrond kunnen geremanieerde fauna s voorkomen. Vaak zijn dergelijke fossielen te herkennen aan een vreemde kleur en andere uiterlijkheden. Of kloppen ze niet met het afzettingsmilieu van de betreffende afzettingen. Zo vinden we tropische en subtropische geslachten onder de huidige strandschelpen op sommige van de Zeeuwse stranden, en gaat dat veelal om fossiele soorten. Op verschillende plaatsen komen echter fossielen voor op het strand waarvan de lagen waaruit ze stammen niet aanwezig zijn op de zeebodem in de nabije omgeving. Eocene soorten kennen we vooral van de stranden rond Cadzand-Bad. Daarnaast komen ze ook voor in het Sloegebied, op Walcheren, en sporadisch verder naar het noorden tot aan de Maasvlakte. De meeste van de strandsoorten hebben een Midden Eoceen ouderdom. Het gaat hier om de grote Venericor planicosta en enkele tientallen kleinere soorten. De laatste groep is vaak typisch grijs verkleurd. Zelfs rond Cadzand, waar Eoceen soorten redelijk algemeen zijn, liggen eocene afzettingen op tientallen meters diepte, veel dieper dan de bodem van de zee ter plaatse. Naar het noorden liggen Eoceen afzettingen op honderden meters diepte. De soorten zijn dan ook niet in de buurt van de stranden geremanieerd, maar daar terechtgekomen door rivieren die de eocene afzettingen in het nabijgelegen Vlaanderen hebben aangetast en opgeruimd tijdens het Kwartair, de laatste twee miljoen jaar (Afbeelding 3). In toenemende mate vinden we fossielen die omgewerkt zijn uit zandsuppleties. Bijvoorbeeld de laat- en midden-pleistocene fossielen uit de omgeving van de Maasvlakte komen uit de Eurogeul. Sinds de intensivering van strandsuppleties enkele decennia geleden zijn de aantallen pleistocene soorten op de Waddeneilanden en de Hollandse kust toegenomen. Op sommige Zeeuwse stranden waar van nature vrij rijke fossielenfauna s voorkomen kunnen hele nieuwe strandfauna s optreden na suppleties. Bekend zijn ondermeer de roodbruine Pleistocene fauna s van de Steenbanken ongeveer dertig kilometer ten westen van Schouwen- Duiveland. Dit zand is ondermeer gebruikt bij suppleties in West Zeeuws Vlaanderen, Walcheren en Schouwen. Als je een schelp opraapt op het strand dan kun je vaak een redelijke schatting van de ouderdom maken. Is het niet op grond van een bekend stratigrafische voorkomen in de
ondergrond of in afzettingen van omliggende gebieden, dan is het vaak ook nog mogelijk dat het fossiele uiterlijk aanwijzingen geeft over de stratigrafische herkomst. Daarover schrijven we elders in deze uitgave. Afbeelding 3. De herkomst van eocene strandfossielen. In West Vlaanderen (1) liggen fossielrijke eocene afzettingen (Zanden van Aalter, Zanden van Oedelem) vrijwel aan de oppervlakte. Soorten die daar voorkomen kennen we ook van de Nederlandse stranden, met name van Cadzand-Bad (4) en Domburg (5). Eoceen afzettingen liggen aldaar vele tientallen tot honderden meters diep en kunnen dus niet de bron vormen voor de strandfossielen. In plaats daarvan lijken de fossielen te zijn aangevoerd door riviersystemen die tijdens de laatste ijstijd, en mogelijk ook al eerder, Eoceen afzettingen in het Vlaamse achterland hebben opgeruimd. We kennen bijvoorbeeld rivier afzettingen van de Oer-Schelde met omgewerkt Eoceen materiaal uit de omgeving van Zelzate (2). De Oer-schelde liep richting het Westerschelde gebied (3) en verklaart het voorkomen van eocene fossielen aldaar. Het riviersysteem heeft ook richting Domburg-Roompot gebied gelopen (5). De voorlopers van de Schelde hebben Zwinkokkels tot aan de Grevelingen (7) en Eurogeul (8) vervoerd. De eocene fossielen uit de omgeving van Cadzand-Bad zouden ook door lokale rivieren die het achterland rond Brugge draineerden aangevoerd kunnen zijn. Tenslotte zijn er vooral heel erg kleine eocene soorten bekend van het strand van Ouddorp (6). Inzet: Claibornicardia spec. 1 uit Aalter (Vervoenen & van Nieulande, 2008).