Het cambrium was een tijd waarin complex leven zich diversifieerde in een breed gamma aan vormen. Een bijzonder goed bewaarde afzetting in Zweden stelde wetenschappers in staat de tijdschaal van een deel van het cambrium sterk te verfijnen en in een globaal kader te prikken.
In het dagelijkse leven meten we de tijd in minuten en uren. Voor de geschiedenis, zelfs de oudheid, kunnen we vaak nog een specifiek jaar plakken op belangrijke gebeurtenissen. Maar hoe zit dat voor een mistig geologisch verleden dat op schalen van miljoenen jaren wordt beschreven? Hoe verder terug in de tijd, hoe grofmaziger de tijdschaal en hoe onscherper de lens waardoor we kijken. Maar zou het niet fantastisch zijn meer detail te zien voor een tijdsnee zoals het cambrium? Complex leven maakte toen – een verbluffend half miljard jaar geleden – cruciale evoluties door. Maar die gebeurtenissen ‘zweven’ nog in de tijd en correlaties met klimaat en omgeving zijn onduidelijk.
Als een dagboek
Sommige bijzonder goed bewaarde gesteentepakketten brengen daar verandering is. Zo lijkt de Alum Shale uit Zweden wel een dagboek, met datums geschreven op elke bladzijde. Deze ononderbroken successie van fossielrijke zwarte kleilagen werd tijdens het Miaolingiaan (midden-cambrium) afgezet in een ondiepe zee bij het continent Baltica. Er heerste een globaal broeikasklimaat. Dit schaliegesteente biedt een archief voor subtiele veranderingen in klimaat en omgeving, die een weerslag hebben op biologische processen. Wetenschappers van de Universiteit van Lausanne onderwierpen een boorkern van de Alum Shale aan grondige analyses.
‘Onze studie verfijnt de geologische tijdschaal van het midden-cambrium aanzienlijk. Tot nu toe was die slechts op enkele miljoenen jaren na gekend,’ zegt hoofdonderzoeker Valentin Jamart. Ten eerste werd het gesteentepakket in de tijd verankerd via absolute radiometrische dateringen. ‘Daarnaast brachten metingen van koolstofisotopen fluctuaties in de biogeochemische kringlopen aan het licht.’ Vaak zijn zulke storing gelinkt aan omgevingsveranderingen. Een belangrijke verstoring, de Drumian Carbon Isotope Excursion (DICE), kwam in de boorkern tot uiting als uitschieter. ‘Tijdens de DICE steeg het zeeniveau en stroomde zuurstofarm water uit de diepte naar boven, wat ecosystemen flink verstoorde. Bovendien was de impact globaal. Maar omdat ononderbroken afzettingen zoals de Alum Shale vrij zeldzaam zijn, en bij gebrek aan absolute tijdschalen, was het tot nu toe moeilijk de DICE wereldwijd te correleren.’
Polsslag
Om meer houvast te krijgen koppelde het team deze isotopenreeksen aan observaties uit de cyclostratigrafie. Dat is de methode die toestaat de ‘vingerafdruk’ van cyclische, regelmatig terugkerende klimaatschommelingen te herkennen in sedimentlagen. Op hun beurt zijn die schommelingen te wijten aan voorspelbare veranderingen in de stand van de aardas en de vorm van de aardbaan. Deze Milankovic-cycli zoals ze genoemd worden, geven de tijd aan als een chronometer.
‘Op basis van deze combinatie van tijdlijnen, ontwikkelden we ook een model dat verklaart hoe precies de kleilagen zijn afgezet op de polsslag van klimaat, wat zich uitte in variaties in stofstormen, golfslag en zeestromingen. Sommige cycli spelen zich bovendien uit in tijdbestekken van honderdduizend jaar.’ Dat is voor het cambrium meteen een stuk nauwkeuriger dan ooit tevoren.
De ‘gesteenteklok’ van de Alum Shale werkt dus niet alleen als een lokale lens maar levert ook, dankzij de DICE als ankerpunt, een template om andere events wereldwijd vast te pinnen op een fijnere tijdschaal. In zo’n kader kunnen de wisselwerkingen tussen klimaat, ecosystemen en evolutie beter onderzocht worden.
