Het ontstaan van fossielen
Een fossiel is dus een overblijfsel van een dier of plant uit vroeger tijden. Het is meestal maar een deel daarvan en vaak ook niet een oorspronkelijk deel maar iets wat is vervangen door ander materiaal. Fossielen zitten normaal gesproken in een gesteente. Het begrip gesteente wordt door geologen heel ruim genomen. Het omvat niet alleen harde rotsen maar ook zachte klei, veen of los zand en grind. De manier waarop een fossiel ontstaat is nauw verbonden met de ontstaanswijze van het gesteente waarin het zich bevindt.
Er zijn vele soorten gesteenten, maar fossielen komen niet in alle soorten gesteenten voor. Hoofdzakelijk in sedimentaire gesteenten.
Sedimentaire of afzettings gesteenten (sediment is bezinksel) ontstaan door het bezinken van afbraakproducten van reeds bestaande gesteenten. Die afbraakproducten, in de vorm van zand of klei, bezinken in water, ze sedimenteren. Dat stof en as uit de lucht dwarrelen na stofstormen of vulkaanuitbarstingen kunnen we ook een vorm van bezinken noemen. Niet alleen zand en klei bezinken, maar ook de resten van organismen die in het water of op het land leven. Sedimentaire gesteenten zijn dus bij uitstek geschikt om er fossielen in aan te treffen. Soms kunnen er fossielen in metamorfe gesteenten worden aangetroffen, maar dit is alleen te verwachten als het vroeger sedimentaire gesteenten waren en ze niet al te sterk zijn omgezet.
Hoe kan een plant of dier fossiliseren? Planten vergaan tot bladaarde. Als een dier sterft, dan vergaat het door ontbinding of het wordt door aaseters uit elkaar gescheurd. Het enige wat er dan nog overblijft zijn de harde onverteerbare delen zoals botten, pantsers of schelpen. Ook deze wat meer resistente delen zullen op den duur vergaan door oplossen, afslijpen door stromend water, of andere vormen van verwering. Wil een organisme dan ook fossiliseren, dan moet het van zijn omgeving worden afgeschermd; het moet worden afgedekt.
Het afdekken gaat het gemakkelijkst in zee. Op het land is het veel moeilijker omdat het land steeds aan erosie bloot staat. In zee komt een constante stroom van zand en slib terecht die door rivieren van het land wordt aangevoerd. De normale aanvoer van slib is echter vaak te weinig om het fossilisatieproces op gang te brengen. Er moeten dan ook van tijd tot tijd hogere sedimentatiesnelheden optreden. Mogelijke oorzaken hiervoor zijn bijvoorbeeld stormen. Tijdens stormen wordt in ondiepe zeeën zoals de Noordzee veel materiaal over de zeebodem verplaatst. Een andere mogelijkheid is hevige regenval die gepaard gaat met overstromingen. Dit veroorzaakt tijdelijk een enorme toevoer van sediment.
Is het organisme, of de rest daarvan, eenmaal begraven dan is het nog niet zeker of het zal fossiliseren. Er bestaat de mogelijkheid dat het sediment waarin het ligt weer door erosie wordt opgeruimd. Laten we aannemen dat dit niet gebeurt en dat het toekomstige fossiel onder een steeds dikker wordende laag sediment komt te liggen. Het gewicht hiervan zorgt ervoor dat de lagen er onder worden samengedrukt. Tegelijkertijd worden door het grondwater bepaalde mineralen, zoals kalk, uit het sediment opgelost. Die kalk kan elders weer uitkristalliseren. Die druk en het neerslaan van mineralen uit het grondwater zorgen ervoor dat het sediment verhardt. Het fossiel zit nu opgesloten in steen. Tijdens het verhardingsproces kan het materiaal van het fossiel van samenstelling veranderen. Veel weekdieren hebben een schelp van een kristalvorm van kalk die Aragoniet heet. Aragoniet is niet stabiel in de grond, het zet dan om in calciet. Die omzetting gaat meestal heel gelijkmatig zodat de structuur van de schelp bewaard blijft. De schelp kan later ook helemaal oplossen zodat alleen de verharde sedimentopvulling bewaard blijft. We spreken dan van steenkernen. Resten van organismen kunnen volledig vervangen worden door nieuw materiaal. Houtresten verkolen of verkiezelen. In het laatste geval wordt het hout cel voor cel vervangen door kiezelzuur. De celstructuur blijft hier vaak prachtig bij bewaard.
We kunnen soms fossielen aantreffen in concreties. Concreties zijn plaatselijke verhardingen in een gesteente. Die verhardingen hebben een andere samenstelling dan het omringende gesteente. Het verrotte weefsel van een organisme kan plaatselijk de zuurgraad of een andere fysisch-chemische grootheid hebben beïnvloed, waardoor rondom het organisme andere mineralen uitkristalliseerden dan verder daarbuiten. Vuursteenknollen in kalk zijn veel voorkomende concreties. Omdat concreties alle mogelijke vormen kunnen aannemen worden ze vaak zelf voor fossielen versleten.
Omdat het grootste deel van de aarde door zee is bedekt en het land voortdurend aan erosie bloot staat, is het te begrijpen dat verreweg de meeste fossielen resten van zeedieren zijn. De activiteit van de aaseters zorgde er voor dat de meeste fossielen slechts harde resten van dieren zijn. Omdat niet elke dier- of plantenrest de mogelijkheid had om snel bedekt te worden, is het te begrijpen dat uiteindelijk maar een klein deel van al het vroegere leven zijn sporen heeft achtergelaten.
Slechts onder bijzondere omstandigheden kan het voorkomen dat een dier volledig gaaf met behoud van vorm fossiliseert. Een eerste vereiste is dat er absoluut geen aaseters aanwezig zijn. Een tweede is dat het op de bodem volkomen rustig is, geen stroming, geen golfslag mag merkbaar zijn.
Een giftig bodemmilieu voldoet aan de eerste voorwaarde. Een giftig milieu kan ontstaan in afgesloten zeeën of zeearmen waar geen verversing is van het bodemwater. Een kadaver dat hier op de bodem terecht komt, is veilig voor aaseters. Is het water ook nog diep en beschut dan kan er een gaaf fossiel ontstaan.
Andere manieren van fossiliseren.
Invriezen.
De meest spectaculaire fossielen zijn misschien wel de bevroren langharige mammoeten, die zijn gevonden in Siberië en Alaska. Dat deze dieren zo zijn aangetroffen, is te danken aan het feit dat de laatste ijstijd nog niet zo lang voorbij is en dat grote gebieden in het noorden nog steeds een poolklimaat hebben. Hier blijft de bodem ook in de zomer nog bevroren, op een dunne bovenlaag na. Een verschijnsel dat we permafrost noemen. De mammoeten zijn mogelijk verdronken in rivieren of gestikt in moerassen, waarna ze zijn bevroren en nooit meer echt ontdooid zijn geweest. Door het invriezen zijn huid en spierweefsel bewaard gebleven. Daardoor hebben we een goede indruk gekregen van de bouw van deze dieren. Een exemplaar, gevonden aan de Berezovka rivier in Siberië is gedateerd op 39.000 jaar oud. Deze mammoet heeft dus al enkele tienduizenden jaren in de 'diepvries' gelegen. Een deel van zo'n mammoet staat opgesteld in een vrieskist in het American Museum of Natural History in New York. Een opgezet exemplaar bevindt zich in het Natuurhistorisch museum van Leningrad.
Barnsteen.
In heldere barnsteen kunnen soms insecten gevonden worden. Er is zelfs wel eens een kleine hagedis in aangetroffen. Barnsteen is versteende hars van naaldbomen. Verse hars die uit de boom komt is kleverig. Insecten die zo onvoorzichtig zijn om er op te gaan zitten komen niet meer los. Als er opnieuw hars overheen komt, zit het insect opgesloten. Nadat de hars door sediment is bedekt versteent hij op den duur. Barnsteen met fossielen erin wordt op diverse plaatsen op de wereld gevonden. De bekendste plaats in Europa is de Oostzeekust van Polen.
Asfalt.
Asfaltmeren ontstaan op plaatsen waar aardolie aan de oppervlakte komt. De meest vluchtige bestanddelen verdwijnen in de lucht en er blijft een taaie kleverige substantie over. Overstoven met zand vormen zij verraderlijke vallen voor dieren. Daar er vaak ook water mee naar boven komt ontstaan er ook meertjes in de buurt die als drinkplaats juist dieren aantrekken. Een dier dat in het asfalt terecht komt is reddeloos verloren. Voor zover het er niet geheel in weg zakt komt het in ieder geval niet meer los en zal van honger en dorst omkomen. Van de dode dieren blijven alleen de botten over, het vlees verrot. Oude asfaltmeren bevatten soms enorme bottenconcentraties. Een bekend voorbeeld is de vindplaats Rancho La Brea in Californië. Er zijn hier veel beenderen gevonden van roofdieren, zoals de sabeltandtijger en roofvogels, waaronder de reuzengier Teratomis, die aan de kadavers in het asfalt een gemakkelijke prooi dachten te hebben. Zij raakten op hun beurt verstrikt in de teer.
Algenbloei.
Waarbij plotseling grote hoeveelheden (giftige) algen (met name blauwwier) tot ontwikkeling komen. Alle zuurstof wordt hierbij aan het water onttrokken waardoor een grote sterfte kan optreden onder planten en dieren.
Aardverschuivingen.
Onderzeese aardverschuivingen in de kustgebieden kunnen plotseling grote modderstromen veroorzaken, waardoor planten en dieren met fijnkorrelig sediment worden bedekt die kunnen leiden tot fossilisatie.
Overgenomen en bewerkt uit Fossielen als hobby (H.K.H. Holst, C.de Jong, J.H. Werner) en Fossils (R. Prokop).
Een fossiel is dus een overblijfsel van een dier of plant uit vroeger tijden. Het is meestal maar een deel daarvan en vaak ook niet een oorspronkelijk deel maar iets wat is vervangen door ander materiaal. Fossielen zitten normaal gesproken in een gesteente. Het begrip gesteente wordt door geologen heel ruim genomen. Het omvat niet alleen harde rotsen maar ook zachte klei, veen of los zand en grind. De manier waarop een fossiel ontstaat is nauw verbonden met de ontstaanswijze van het gesteente waarin het zich bevindt.
Er zijn vele soorten gesteenten, maar fossielen komen niet in alle soorten gesteenten voor. Hoofdzakelijk in sedimentaire gesteenten.
Sedimentaire of afzettings gesteenten (sediment is bezinksel) ontstaan door het bezinken van afbraakproducten van reeds bestaande gesteenten. Die afbraakproducten, in de vorm van zand of klei, bezinken in water, ze sedimenteren. Dat stof en as uit de lucht dwarrelen na stofstormen of vulkaanuitbarstingen kunnen we ook een vorm van bezinken noemen. Niet alleen zand en klei bezinken, maar ook de resten van organismen die in het water of op het land leven. Sedimentaire gesteenten zijn dus bij uitstek geschikt om er fossielen in aan te treffen. Soms kunnen er fossielen in metamorfe gesteenten worden aangetroffen, maar dit is alleen te verwachten als het vroeger sedimentaire gesteenten waren en ze niet al te sterk zijn omgezet.
Hoe kan een plant of dier fossiliseren? Planten vergaan tot bladaarde. Als een dier sterft, dan vergaat het door ontbinding of het wordt door aaseters uit elkaar gescheurd. Het enige wat er dan nog overblijft zijn de harde onverteerbare delen zoals botten, pantsers of schelpen. Ook deze wat meer resistente delen zullen op den duur vergaan door oplossen, afslijpen door stromend water, of andere vormen van verwering. Wil een organisme dan ook fossiliseren, dan moet het van zijn omgeving worden afgeschermd; het moet worden afgedekt.
Het afdekken gaat het gemakkelijkst in zee. Op het land is het veel moeilijker omdat het land steeds aan erosie bloot staat. In zee komt een constante stroom van zand en slib terecht die door rivieren van het land wordt aangevoerd. De normale aanvoer van slib is echter vaak te weinig om het fossilisatieproces op gang te brengen. Er moeten dan ook van tijd tot tijd hogere sedimentatiesnelheden optreden. Mogelijke oorzaken hiervoor zijn bijvoorbeeld stormen. Tijdens stormen wordt in ondiepe zeeën zoals de Noordzee veel materiaal over de zeebodem verplaatst. Een andere mogelijkheid is hevige regenval die gepaard gaat met overstromingen. Dit veroorzaakt tijdelijk een enorme toevoer van sediment.
Is het organisme, of de rest daarvan, eenmaal begraven dan is het nog niet zeker of het zal fossiliseren. Er bestaat de mogelijkheid dat het sediment waarin het ligt weer door erosie wordt opgeruimd. Laten we aannemen dat dit niet gebeurt en dat het toekomstige fossiel onder een steeds dikker wordende laag sediment komt te liggen. Het gewicht hiervan zorgt ervoor dat de lagen er onder worden samengedrukt. Tegelijkertijd worden door het grondwater bepaalde mineralen, zoals kalk, uit het sediment opgelost. Die kalk kan elders weer uitkristalliseren. Die druk en het neerslaan van mineralen uit het grondwater zorgen ervoor dat het sediment verhardt. Het fossiel zit nu opgesloten in steen. Tijdens het verhardingsproces kan het materiaal van het fossiel van samenstelling veranderen. Veel weekdieren hebben een schelp van een kristalvorm van kalk die Aragoniet heet. Aragoniet is niet stabiel in de grond, het zet dan om in calciet. Die omzetting gaat meestal heel gelijkmatig zodat de structuur van de schelp bewaard blijft. De schelp kan later ook helemaal oplossen zodat alleen de verharde sedimentopvulling bewaard blijft. We spreken dan van steenkernen. Resten van organismen kunnen volledig vervangen worden door nieuw materiaal. Houtresten verkolen of verkiezelen. In het laatste geval wordt het hout cel voor cel vervangen door kiezelzuur. De celstructuur blijft hier vaak prachtig bij bewaard.
We kunnen soms fossielen aantreffen in concreties. Concreties zijn plaatselijke verhardingen in een gesteente. Die verhardingen hebben een andere samenstelling dan het omringende gesteente. Het verrotte weefsel van een organisme kan plaatselijk de zuurgraad of een andere fysisch-chemische grootheid hebben beïnvloed, waardoor rondom het organisme andere mineralen uitkristalliseerden dan verder daarbuiten. Vuursteenknollen in kalk zijn veel voorkomende concreties. Omdat concreties alle mogelijke vormen kunnen aannemen worden ze vaak zelf voor fossielen versleten.
Omdat het grootste deel van de aarde door zee is bedekt en het land voortdurend aan erosie bloot staat, is het te begrijpen dat verreweg de meeste fossielen resten van zeedieren zijn. De activiteit van de aaseters zorgde er voor dat de meeste fossielen slechts harde resten van dieren zijn. Omdat niet elke dier- of plantenrest de mogelijkheid had om snel bedekt te worden, is het te begrijpen dat uiteindelijk maar een klein deel van al het vroegere leven zijn sporen heeft achtergelaten.
Slechts onder bijzondere omstandigheden kan het voorkomen dat een dier volledig gaaf met behoud van vorm fossiliseert. Een eerste vereiste is dat er absoluut geen aaseters aanwezig zijn. Een tweede is dat het op de bodem volkomen rustig is, geen stroming, geen golfslag mag merkbaar zijn.
Een giftig bodemmilieu voldoet aan de eerste voorwaarde. Een giftig milieu kan ontstaan in afgesloten zeeën of zeearmen waar geen verversing is van het bodemwater. Een kadaver dat hier op de bodem terecht komt, is veilig voor aaseters. Is het water ook nog diep en beschut dan kan er een gaaf fossiel ontstaan.
Andere manieren van fossiliseren.
Invriezen.
De meest spectaculaire fossielen zijn misschien wel de bevroren langharige mammoeten, die zijn gevonden in Siberië en Alaska. Dat deze dieren zo zijn aangetroffen, is te danken aan het feit dat de laatste ijstijd nog niet zo lang voorbij is en dat grote gebieden in het noorden nog steeds een poolklimaat hebben. Hier blijft de bodem ook in de zomer nog bevroren, op een dunne bovenlaag na. Een verschijnsel dat we permafrost noemen. De mammoeten zijn mogelijk verdronken in rivieren of gestikt in moerassen, waarna ze zijn bevroren en nooit meer echt ontdooid zijn geweest. Door het invriezen zijn huid en spierweefsel bewaard gebleven. Daardoor hebben we een goede indruk gekregen van de bouw van deze dieren. Een exemplaar, gevonden aan de Berezovka rivier in Siberië is gedateerd op 39.000 jaar oud. Deze mammoet heeft dus al enkele tienduizenden jaren in de 'diepvries' gelegen. Een deel van zo'n mammoet staat opgesteld in een vrieskist in het American Museum of Natural History in New York. Een opgezet exemplaar bevindt zich in het Natuurhistorisch museum van Leningrad.
Barnsteen.
In heldere barnsteen kunnen soms insecten gevonden worden. Er is zelfs wel eens een kleine hagedis in aangetroffen. Barnsteen is versteende hars van naaldbomen. Verse hars die uit de boom komt is kleverig. Insecten die zo onvoorzichtig zijn om er op te gaan zitten komen niet meer los. Als er opnieuw hars overheen komt, zit het insect opgesloten. Nadat de hars door sediment is bedekt versteent hij op den duur. Barnsteen met fossielen erin wordt op diverse plaatsen op de wereld gevonden. De bekendste plaats in Europa is de Oostzeekust van Polen.
Asfalt.
Asfaltmeren ontstaan op plaatsen waar aardolie aan de oppervlakte komt. De meest vluchtige bestanddelen verdwijnen in de lucht en er blijft een taaie kleverige substantie over. Overstoven met zand vormen zij verraderlijke vallen voor dieren. Daar er vaak ook water mee naar boven komt ontstaan er ook meertjes in de buurt die als drinkplaats juist dieren aantrekken. Een dier dat in het asfalt terecht komt is reddeloos verloren. Voor zover het er niet geheel in weg zakt komt het in ieder geval niet meer los en zal van honger en dorst omkomen. Van de dode dieren blijven alleen de botten over, het vlees verrot. Oude asfaltmeren bevatten soms enorme bottenconcentraties. Een bekend voorbeeld is de vindplaats Rancho La Brea in Californië. Er zijn hier veel beenderen gevonden van roofdieren, zoals de sabeltandtijger en roofvogels, waaronder de reuzengier Teratomis, die aan de kadavers in het asfalt een gemakkelijke prooi dachten te hebben. Zij raakten op hun beurt verstrikt in de teer.
Algenbloei.
Waarbij plotseling grote hoeveelheden (giftige) algen (met name blauwwier) tot ontwikkeling komen. Alle zuurstof wordt hierbij aan het water onttrokken waardoor een grote sterfte kan optreden onder planten en dieren.
Aardverschuivingen.
Onderzeese aardverschuivingen in de kustgebieden kunnen plotseling grote modderstromen veroorzaken, waardoor planten en dieren met fijnkorrelig sediment worden bedekt die kunnen leiden tot fossilisatie.
Overgenomen en bewerkt uit Fossielen als hobby (H.K.H. Holst, C.de Jong, J.H. Werner) en Fossils (R. Prokop).
