Roemenie 2012

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.