Fossielen verzamelen
Informatie over het Krijt in
Zuid-Limburg.
Ruud Spa - 2011
·
Mergel en
kalksteen in Zuid-Limburg
·
Het einde van het
Krijt: de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie
Toen ik een echte fossiele haaientand (Isurus Hastalis) kreeg van een collega,
begon mijn interesse in fossielen verzamelen. Waar kwam die tand vandaan, van
welk dier, hoe lang geleden? Kan ik ook fossielen vinden, waar moet ik zoeken,
hoe ontstaat zoiets, vind ik op deze plek ook wat? Vele vragen die dan op je af
komen. Dan begint de speurtocht naar het verleden. Veel informatie op het
internet en ook wat boeken kopen. Ook vragen stellen aan de mensen die ook
fossielen zoeken. Ik woon in Maastricht en heb het geluk om 2 mergelgroeves in
de nabijheid te hebben. Mergelgroeve ’t Rooth in
Margraten en natuurlijk de ENCI in Maastricht. Ook ben ik lid van de Nederlandse
Geologische Vereniging (afd. Limburg). Zij organiseren vaker
excursies naar de ENCI. Groeve ’t Rooth is op zaterdag
vrij toegankelijk voor iedereen.
Een fossiel is elk bewijs van prehistorisch leven. Dit
bewijs kan bestaan uit eigenlijke overblijfselen, zoals botten, tanden etc.,
maar ook afdrukken (van bladeren bijv.) en sporen van
pootafdrukken. Paleontologie is de studie van fossielen. De paleontologie
houdt zich bezig met de periode tussen het ontstaan van het leven ongeveer 3,7
miljard jaar geleden tot de opkomst van de menselijke cultuur ongeveer 10.000
jaar geleden.
Hoe ontstaat een fossiel?
Een fossiel ontstaat als plantaardige of dierlijke resten
niet door bacteriën worden verteerd of door aaseters worden opgegeten, maar snel
na hun dood door zand, grond, vulkanische as, modder etc. worden begraven zodat
er geen zuurstof meer bij kan. Meestal kunnen alleen de harde delen van een
organisme fossiliseren, zoals het skelet. Zachte delen worden vrijwel nooit als
fossiel gevonden.
De volgende processen kunnen tot fossilisatie leiden:
1) Bedekking door zand, modder etc.
Dit is de meest voorkomende vorm. Hoe groter de druk van boven die ontstaat als
er steeds meer sedimenten bijkomen, hoe eerder een organisme tot fossiel kan worden.
De druk op de onderliggende laag kan zo groot worden, dat deze zo hard als
steen wordt.
2) Bevriezing. Een goed voorbeeld
daarvan zijn de compleet bewaarde mammoeten in de permafrost van Siberië.
3) Dehydratie. Dieren die in droge
grotten doodgaan kunnen opdrogen en duizenden jaren
bewaard blijven.
4) Mineralisering. Hout en botten
blijven vaak bewaard doordat de originele cellulaire ruimtes zich vullen met
mineralen en kiezelzuur. Die worden vaak opgenomen uit het water waarin het
hout of bot is terechtgekomen, waardoor het ‘versteent’.
5) Desintegratie. Als een begraven
organisme zich toch ontbindt, kan er een ruimte ontstaan die dus een mal is van
het eigenlijke organisme.
6) Pseudomorfisme. Als een dergelijke
mal zich met mineralen vult, ontstaat een afgietsel van het organisme.
Planten en dieren die op het land leven maken maar een
kleine kans als fossiel bewaard te blijven. Meestal verweren de resten voor ze
door sediment bedekt worden. Bij mariene (in zee levende) organismen is de kans
snel na hun dood door modder of zand bedekt te worden veel groter.
Terrestrische organismen maken dus alleen een grote kans als fossiel bewaard te
worden als ze vlak voor of na hun dood in het water terechtkomen.
Groeve 't Rooth
Groeve 't
Rooth is een
mergelgroeve gelegen bij buurtschap 't Rooth in de Eijsden-Margraten. De groeve
ligt aan de rand van het plateau van Margraten, iets ten noorden van Cadier en
Keer. De groeve wordt geëxploiteerd door de firma Ankerpoort.
|
|
|
|
|
|
De
firma Ankerpoort exploiteert de mergel in dagbouw. De mergel wordt gebruikt
voor industriële doeleinden, zoals toeslagstof in de industrie, in veevoer en
als meststof. Oorspronkelijk wilde dit bedrijf de concessie uitbreiden met 48
ha. Hierdoor zouden de buurtschappen 't Rooth en het
beschermde dorpsgezicht Gasthuis door een groeve van 50 m diep van elkaar
gescheiden worden. Er werd gevreesd dat dit een begin van een nog verdere
aantasting zou zijn. Om deze bedreiging af te wenden werd in het midden van de jaren
'80 van de 20e eeuw de Stichting Verontruste Plateaubewoners opgericht. In 1994
werd de voorgenomen concessie teruggebracht tot 17 ha, waardoor buurtschap 't Rooth weliswaar zou blijven bestaan, maar dan wél aan de
rand van een steile afgrond. In 2003 werd dit besluit ongedaan gemaakt en in
2005 werd de concessie teruggebracht van 17 ha tot 5,8 ha. De bedoeling is dat
er nog 10 jaar gegraven mag worden (vanaf 2006), waarna de groeve wordt
gesloten.
De steilwanden, die na
exploitatie overblijven, tonen 66 miljoen jaar Zuid-Limburgse geschiedenis.
Door kleur en structuur zijn de verschillende aardlagen gemakkelijk te
onderscheiden. De onderste laag is uiteraard het oudst. Die bestaat uit
kalksteen en ontstond 66 tot 65 miljoen jaar geleden in een warme ondiepe zee.
Het Late Krijt was een subtropische periode met andere planten en dieren dan
tegenwoordig in onze streken bestaan. Het is een merkwaardige gedachte dat
Zuid-Limburg miljoenen jaren geleden zee was. In die zee bezonken
overblijfselen van kalkwieren (coccolieten) en eencellige diertjes met
kalkskeletjes (foraminiferen). Zij vormden een
tientallen meters dikke laag kalkslib, de kalksteen die nu wordt gewonnen. Die
kalksteen is bijzonder rijk aan fossielen van schelpdieren, kreeften, zee-egels, koralen, sponsachtigen en inktvissen.
Alles wat doodging zonk naar de zeebodem en werd ingebed in het slib. Harde
delen bleven bewaard en getuigen nog van de zeedierenwereld in het Late Krijt.
De middelste laag
(boven op de kalksteenlaag) bestaat uit enkele tientallen meters zand, 38 tot
34 miljoen jaar geleden afgezet in het Oligoceen. Oorspronkelijk was de
zandlaag vele honderden meters dikker, maar het zandpakket uit het latere
Mioceen en Plioceen is door rivieren en regen in de loop van de tijd weggespoeld.
Ook in het Oligoceen was Limburg een warme en ondiepe zee, maar van een
volkomen ander karakter dan de Krijtzee: getijdelagunes en dagelijks tweemaal
onderlopende mangrovebossen, waarin veel zand en slib bezonk, werden
afgewisseld door moerassen en palmenstranden.
De bovenste laag
bestaat uit Maasgrind, vermengd met zand en klei. Afgezet door de Oer-Maas, zo'n 800.000 tot 600.000 jaar geleden, dus in de ijstijden,
toen Limburg door de druk van het landijs op de noordelijker gebieden boven de
zeespiegel oprees. De rivier bracht grote hoeveelheden grind uit de Ardennen
aan. Sindsdien is Zuid-Limburg steeds hoger komen te liggen en heeft de Maas
zich ten westen van het Plateau van Margraten ingesleten en het
terrassenlandschap van het tegenwoordige Maasdal gevormd. Boven op de
Maasafzetting ligt vaak nog een laag löss, door noordwestenwinden als fijn
leemstof afgezet in de laatste ijstijd.
Er komen heel wat
zee-egels voor in het Limburgse krijt. Een van de grootste en mooiste is
Hemipneustes. Deze zee-egel heeft wel iets weg van de tegenwoordige zeeklit,
waarvan de tere skeletjes soms op het strand liggen. Hemipneustes, om zijn
bolle bovenkant door de groevearbeiders 'schildpad' genoemd, is zo talrijk in
het Maastrichtse krijt dat in 't Rooth wordt gewonnen,
dat er hele lagen van brokstukjes in voorkomen. In de steile mergelwanden op de
winlocaties zijn grote verticale trechters te zien, waaruit de kalksteen
verdwenen is. Dat zijn 'geologische
orgelpijpen', plekken waar relatief zuur regenwater door de tijd heen de
kalk heeft opgelost. Vervolgens vulden de orgelpijpen zich met materiaal uit de
bovenliggende lagen.
Uit de kalk komen ook
grote vuursteenknollen. Vuursteen is in de mergel ontstaan door scheiding van
de zure siliciumverbindingen van de basische kalksteen. Waarschijnlijk zijn die
kiezelzuurverbindingen afkomstig uit enorme hoeveelheden sponsnaaldjes, die
tegelijk met de kalkskeletjes op de zeebodem werden afgezet. Opmerkelijk zijn
ook de grote rotsblokken langs de weg van het kantoor naar de winlocatie. Die
zijn afkomstig uit het grind boven op de oligocene lagen. Deze stenen zijn ooit
door de Oer-Maas met ijsschotsen uit de Franse en Belgische Ardennen
aangevoerd. Denk aan de vorming van grondijs, zoals ik dat een maand geleden
beschreef in het artikel over de Bussumse Zanderij. Het einde van de Krijttijd
was tevens het einde van de dinosauriers, die
miljoenen jaren op aarde hadden rondgezworven. De Maashagedis (Mosasaurus) was
geen dinosaurier, maar een aan het leven in zee aangepaste varaanachtige
hagedis met een slangachtig lichaam van twaalf tot vijftien meter lengte. Een
ware Leviathan, waarvan nog steeds resten worden gevonden en een paar jaar
geleden een vrijwel gave schedel en andere delen van het skelet uit de
Sint-Pietersberg door het Natuurhistorisch Museum Maastricht zijn geborgen.
Het Krijt is een geologisch tijdperk dat duurde van
ongeveer 145,5 tot 65,5 miljoen jaar (Ma) geleden. Het is de laatste periode
van het era Mesozoïcum, het volgt op het Jura en wordt gevolgd door het
Paleogeen, de eerste periode in het Cenozoïcum. Het systeem Krijt werd in 1822
vastgelegd door de Belgische geoloog Jean d'Omalius d'Halloy, bij onderzoek van
gesteentelagen in het Bekken van Parijs. De naam komt van het Latijnse creta,
dat kalk betekent. De naam van het eiland Kreta heeft dezelfde oorsprong. Het
Krijt bestaat in Europa voornamelijk uit dikke lagen kalksteen, vandaar de
naam. Het systeem wordt in Europa ingedeeld in twaalf etages, die zijn
overgenomen in de officiële geologische tijdschaal van de International
Commission on Stratigraphy. De ICS verdeelt het Krijt daarnaast in twee
tijdvakken: Vroeg en Laat. Inofficieel komt ook een alternatieve driedeling
voor in Neocomien (Onder/Vroeg), Gallic (Midden) en Senonien (Boven/Laat).
Het Krijt was een periode met een
relatief warm klimaat en een hoge zeespiegel. In het water leefden tegenwoordig
uitgestorven groepen dieren waaronder zeereptielen, ammonieten en rudisten. Op
het land leefden diverse soorten dinosauriërs, tegelijkertijd verschenen veel
van de moderne groepen zoogdieren en vogels. Onder de planten verschenen de
bedektzadigen (bloemdragende planten).
Het uit elkaar bewegen van de
continenten, dat in het Trias en Jura was begonnen met het uiteenvallen van het
supercontinent Pangea, ging in het Krijt door. Aan het begin van het Krijt
lagen de continenten nog redelijk dicht bij elkaar, maar gedurende het Krijt
kwamen de continenten steeds verder uit elkaar te liggen. De meeste van de
huidige continenten waren in het Krijt ook al aparte eenheden, hoewel Australië
en Antarctica nog met elkaar verbonden waren. Tussen Europa en Afrika en Noord-
en Zuid-Amerika opende de Atlantische Oceaan, tussen Afrika en Europa de
Tethysoceaan. Het oude Gondwana brak op in de continenten India, Afrika,
Australië-Antarctica en Zuid-Amerika.
Door de grote hoeveelheden nieuwe (isostatisch lichte) oceanische
korst die werd gevormd bij het uit elkaar riften van de continenten lag de
zeespiegel relatief hoog gedurende het Krijt. De continenten stonden daardoor
voor een groot deel onder water, zodat er relatief veel ondiepe zeeën waren.
Een voorbeeld is de Krijtzee die Noordwest-Europa bedekte. Ook over
Noord-Amerika lag een grote zee, die de hogere gebieden (de Appalachen in het
oosten en de voorlopers van de Noord-Amerikaanse Cordillera in het westen) van
elkaar scheidde.
Het klimaat was tijdens het Krijt wereldwijd over het
algemeen een stuk warmer dan tegenwoordig. Twee keer koelde het klimaat
desondanks duidelijk af, hoewel het nog steeds warmer bleef dan tegenwoordig.
Gedurende het Berriasien, de oudste tijdsnede van het Krijt, ging de wereldwijde
temperatuurdaling die aan het einde van het Jura was ingezet door. Er is bewijs
dat er sneeuwval voorkwam op hogere breedtegraden en de tropen waren natter dan
tijdens het Jura en Trias. Gletsjers kwamen waarschijnlijk alleen in
hooggebergten op hogere breedtegraden voor.
Aan het einde van het Berrasien werd het klimaat weer
warm, een situatie die zou voortduren tot het einde van het Krijt. Het warme
klimaat was het gevolg van de relatief grote hoeveelheid vulkanisme, waardoor
grote hoeveelheden van het broeikasgas CO2 in de atmosfeer terecht kwamen. In
tegenstelling tot tegenwoordig waren de oceanen tijdens het Krijt in de tropen
verbonden door de ligging van de Tethysoceaan tussen Eurazië en Afrika en het
uit elkaar bewegen van Noord- en Zuid-Amerika. In diepzeekernen van tropische
breedtes zijn aanwijzingen gevonden dat het oppervlaktewater in de oceanen van
het Krijt temperaturen tot 42°C kon bereiken, 14 graden warmer dan
tegenwoordig. Dieper in de oceaan lag de watertemperatuur tussen de 15 en 20 °C.
Het oceaanwater was in het Krijt ook tot hoge breedtegraden zeer warm.
Fossielen van plantensoorten die een warm klimaat nodig hebben zijn gevonden in
Alaska en Groenland, terwijl fossielen van dinosauriërs (reptielen, gewend aan
warmere klimaten) tot 15° van de toenmalige zuidpool
gevonden zijn. Omdat de temperatuurgradiënt tussen de hogere en lagere
breedtegraden tijdens het Krijt kleiner was, waren de winden tussen noord en
zuid ook minder sterk. De opwelling die de stroming in de oceanen aandrijft was
daardoor ook minder en zeestromingen moeten daarom vooral in het midden van het
Krijt minder sterk zijn geweest dan tegenwoordig.
In de laatste etage in het Krijt, het Maastrichtien, is
een duidelijke verandering in de zuurstof- en koolstofisotopen in fossiel
plankton gemeten. Dit wordt verklaard door een verandering in de belangrijkste
zeestromingen. Men neemt aan dat het klimaat koeler werd en het zeeniveau
daalde, waardoor de Tethysoceaan tussen Afrika en Europa ondieper werd en de
wereldwijde stroming in de oceanen veranderde. Het Krijt is genoemd naar de
dikke lagen kalksteen van deze ouderdom in Europa. Ook in andere gebieden ter
wereld komt uit deze periode veel mariene kalksteen voor. Kalksteen vormt goed
in ondiepe warme zeeën, die vanwege het warme klimaat en het hoge zeeniveau
tijdens het Krijt een relatief groot deel van het aardoppervlak bedekten. Door
de hoge zeespiegel (veel sedimentatie) en de relatief geringe ouderdom ligt
wereldwijd relatief veel gesteente uit het Krijt aan het oppervlak.
Een typisch soort kalksteen uit het Krijt is
krijtgesteente, dat is opgebouwd uit coccolieten, de microscopisch kleine, uit
calciumcarbonaat bestaande skeletjes van algen die in groten
getale in de Krijtzee leefden. In Limburg wordt krijtgesteente mergel genoemd,
een verwarrende naam omdat normaal gesproken met mergel een gesteente bedoeld
wordt dat veel minder kalk bevat. Krijtgesteente consolideert erg moeilijk,
zodat het vaak nog uit los, ongeconsolideerd materiaal bestaat. Er worden veel
vuursteenconcreties in gevonden, en fossielen van zee-egels, belemnieten en
ammonieten. De mergel van Limburg is ook bekend van vondsten van de Mosasaurus,
een zeereptiel.
Hemipneustes
striatoradiatus
Krijtgesteente wordt ook gevonden in Zuid-Engeland, waar
het chalk genoemd wordt en onder andere de kliffen van Dover vormt, in
Noord-Frankrijk en in delen van Duitsland. In Zuid-Europa en de Alpen komen
andere, hardere soorten kalksteen voor uit het Krijt, die afgezet werden in de
ondiepere delen en aan de randen van de Tethysoceaan. Ook het Krijt van de
Alpen werd gevormd in de zeeën die de zuidelijke rand van Europa en de
noordwestelijke uitlopers van de Tethys vormden; in het Krijt bestond er nog
geen gebergte op de plek waar tegenwoordig de Alpen en Pyreneeën liggen en het
continent Europa hield in feite op ten zuiden van het huidige Zuid-Duitsland en
Zuid-Frankrijk. De stagnatie van zeestromingen in het midden van het Krijt
zorgde voor wereldwijde afzetting van zwarte, anoxische schalie, rijk aan
organisch materiaal. Onder andere onder de Noordzee zijn deze schalies een
belangrijk brongesteente voor olie en gas.
In het Krijt kwamen zowel groepen dieren en planten voor
die tegenwoordig uitgestorven zijn (zoals dinosauriërs of ammonieten) als
tegenwoordig nog levende groepen. Moderne groepen die opkwamen in het Krijt
zijn bijvoorbeeld de bloeiende planten en beenvissen. Vooral uit het
Boven-Krijt zijn veel fossielen gevonden die een gedetailleerd beeld van het
leven in die tijd geven. De bekendste vindplaatsen van fossiele gewervelden
bevinden zich in Azië, West-Afrika en Noord-Amerika. Het Krijt was de periode
waarin een aantal belangrijke groepen eencelligen opkwamen, zoals diatomeeën en
diverse soorten plankton. De laatsten zorgden voor de afzetting van
krijtgesteente, opgebouwd uit kleine kalkskeletjes. Ze gedijden goed dankzij
het warme klimaat en het lage magnesium-gehalte van het zeewater gedurende het
Krijt. Hoger in de voedselketen stonden de ammonieten en belemnieten, beide
groepen waren tijdens het Krijt (net als in het Trias en Jura) wijdverspreid en
zijn dan ook bekende fossielen uit de periode. Onder ammonieten kwamen zowel
soorten voor met rechte (zoals Baculites) als gedraaide schelpen.
Tijdens het Krijt verschenen de eerste bedektzadigen
(bloemplanten), de nu meest belangrijke planten. Bedektzadigen blijken in
concurrentie met naaktzadigen vaak succesvol. Een factor daarbij is grotere
efficiëntie, met als sprekend voorbeeld samenwerking met dieren voor bestuiving
van de bloemen of transport van het zaad. Sommige bedektzadigen hebben zich
gelijk aan ontwikkeld met de insecten die hen bestuiven (co-evolutie). De bijen
verschenen min of meer tegelijkertijd met de bedektzadigen en vanaf het
Laat-Krijt bereikten beide groepen snel een grote vormenrijkdom. Een andere voorbeeld ligt in het brede scala aan chemische
stoffen dat evolueert en die helpen om planten te beschermen tegen vraat. De
bedektzadigen kwamen pas in het Campanien veelvuldig voor maar waren ook toen
nog beperkt tot natte gebieden. Veel moderne groepen bedektzadigde bomen kwamen
voor het eerste voor in het Krijt: bijvoorbeeld vijgen, platanen of magnolia's.
Hoewel de bedektzadigen aan het einde van het Krijt sterk diversificeerden
bleven op het grootste gedeelte van het land coniferen (zoals Araucaria) en
varens dominant. Deze twee groepen verdrongen tijdens het Krijt de palmvarens,
die vanaf het Laat-Carboon een belangrijke groep waren geweest. Tijdens het
Krijt stierf een andere belangrijke groep uit het Paleozoïcum, de
Bennettitales, uit. Aangezien de continenten in het Krijt al uit elkaar lagen,
verliep de evolutie van de landdieren verschillend op elk continent. Onder de
insecten kwamen behalve de bijen ook veel andere nieuwe groepen op in het
Krijt. De oudst bekende fossielen van mieren, termieten, bladluizen,
sprinkhanen, galwespen en vlinders komen allen uit het Krijt.
De grotere gewervelden van het Krijt waren allen
Archosauria, vooral dinosauriërs. De Sauropoda, die wijdverspreid waren in het
Jura, kwamen ook in het Krijt voor op alle continenten (alleen op Antarctica
zijn geen fossielen gevonden). In de loop van het Krijt zouden de Titanosauria
de plaats van de Brachiosauridae en Diplodocidae langzaam overnemen. Onder de
Theropoda van het Krijt bevonden zich de grootste vleesetende landdieren ooit.
De enorme Tyrannosauridae (waaronder Tyrannosaurus rex, Albertosaurus en
Tarbosaurus) waren een groep die in Noord-Amerika en Azië voorkwam en waarvan
sommige soorten bijna vijftien meter lang konden worden. Op andere continenten
verschenen vergelijkbare grote theropoda, zoals Carnotaurus in Zuid-Amerika of
Spinosaurus in Afrika. Andere theropoda uit het Krijt zijn bijvoorbeeld de vis-
of aasetende Baryonyx en de alleseter Gallimimus.
Onder de plantenetende dinosauriërs werden de tijdens het
Jura verschenen Ornithopoda belangrijker. Voorbeelden zijn Iguanodon,
Corythosaurus, Parasaurolophus en de kleinere Hypsilophodon. Van Maiasaurae is
bekend dat ze gedurende langere tijd voor hun jongen zorgden, gedrag dat
tegenwoordig niet bij reptielen voorkomt (maar wel bij vogels). Een andere
groep planteneters waren de gepantserde Thyreophora, zoals Ankylosaurus en
Minmi. De opkomst van deze soorten, al tijdens het Jura, was waarschijnlijk het
gevolg van de grotere en snellere vleesetende theropoda. Een andere groep
gepantserde dinosauriërs waren de Ceratopia (zoals Protoceratops of
Triceratops), die een nekschild combineerden met hoorns, wellicht ter
bescherming tegen roofdieren of om soortgenoten te imponeren.
De vogels verdrongen de pterosauriërs gedurende het Krijt
geleidelijk, zodat aan het einde van de periode wellicht alleen de zeer grote
pterosauriërs over waren gebleven. De pterosauriërs Ornithocheirus en
Quetzalcoatlus hadden een spanwijdte van meer dan tien meter; dit zijn de
grootste bekende vliegende organismen. Sommige vogels, zoals Ichthyornis, leken
op hedendaagse soorten. Een bepaalde uitgestorven orde van vogels, de
Hesperornithes, konden niet vliegen maar leefden in de zee. Vogels hadden zich
al tijdens het Jura ontwikkeld binnen de Maniraptora, een groep behorend tot de
Coelurosauria. In het Onder-Krijt maakten ook andere maniraptoren een
bloeiperiode door: bij Liáoníng zijn soorten gevonden, die een zeer
vogelachtige bouw hadden en een kruising tussen haren en veren hebben of een
echt verenkleed. Dit heeft tot speculaties geleid dat andere theropoda ook
veren hadden. Ook soorten maniraptoren buiten de vogels, bijvoorbeeld
Microraptor, konden zweven of wellicht echt vliegen. Andere werden juist vrij
groot: de Dromaeosauridae als Deinonychus of Velociraptor. Behalve dinosauriers
kwamen ook andere reptielen voor, zoals schildpadden en krokodilachtigen
(waaronder de enorme Deinosuchus en Sarcosuchus). Champsosaurus was een aan hagedissen verwante soort die op krokodillen leek.
Zoogdieren waren tijdens het Krijt een relatief kleine en
onbelangrijke groep. De vroege zoogdieren uit het Jura ontwikkelden zich
tijdens het Krijt in diverse groepen. De belangrijkste twee groepen zoogdieren
van tegenwoordig, de placentadieren (Placentalia) en buideldieren (Metatheria),
waren tijdens het Krijt al aanwezig. Didelphodon is een voorbeeld van een
buideldier uit het Krijt. Onderzoek van fossiele schedeltjes laat zien dat
onder zoogdieren vooral reuk en gehoor goed ontwikkeld waren, dit duidt erop
dat het nachtdieren waren, waarschijnlijk om confrontaties met de grotere
dinosauriërs uit de weg te gaan. Het gebit laat zien dat ze hun jongen zoogden
(moedermelk gaven). Hoewel de meeste zoogdieren niet groter werden dan ongeveer
15 cm en zich voedden met insecten, zijn in het onder-Krijt van de Chinese
provincie Liáoníng twee soorten gevonden die een iets ander licht doen schijnen
op deze ondergeschikte rol van de zoogdieren: Repenomamus giganticus had de
afmetingen van een hond, terwijl een fossiel van Repenomamus robustus werd
gevonden met de overblijfselen van een jonge dinosauriër in zijn maag. Ook de
oudst bekende plantenetende zoogdieren komen uit het Krijt.
Belemnieten (Belemnoidea) zijn een uitgestorven groep
tienarmige inktvissen die erg veel leken op de huidige pijlinktvissen en
verwant waren aan de zeekatten. Als fossiel wordt bijna alleen het achterste
gedeelte van de schelp, het zgn rostrum (ook wel 'donderkeilen' genoemd)
gevonden. Met 'belemniet' wordt ook vaak alleen het rostrum bedoeld. Het rostrum
is cilindrisch, langgerekt kegelvormig. Het heeft een spits of afgerond
uiteinde (achterzijde). Aan de voorkant van het rostrum zit een uitholling, de
alveolus. Meestal is het rostrum daar recht afgebroken en is de alveolus niet
meer aanwezig. Bij heel goed geconserveerde exemplaren zit aan de alveolus een
gekamerde, breed conisch uitlopende schelp, de phragmocoon. De kamers zijn
afgescheiden met septen die loodrecht op de lengteas van de schelp staan. Aan
de voorkant van het phragmocoon groeit aan één zijde vervolgens het dunne
'pro-ostracum'. Dit pro-ostracum is op te vatten als
de oorspronkelijke 'woonkamer' van het dier. Bij primitieve belemnieten is dit
deel nog afgesloten, bij verder geëvolueerde belemnieten is dat niet meer het
geval. Het sterk gereduceerde pro-ostracum heeft dan
waarschijnlijk alleen nog maar een ondersteunende functie als onderdeel van het
inwendige skelet gehad.
De phragmocoon is homoloog met de schelp van andere inktvissen,
zoals de inwendige schelp van de zeekat. Beide bestaan uit aragoniet. Het
rostrum is opgebouwd uit calciet. Het grote verschil tussen beide schelpdelen:
phragmocoon dunwandig en van aragoniet, rostrum massief en van calciet is de
oorzaak van het grote verschil in fossilisatie. Een recht afgebroken rostrum
laat een opbouwstructuur zien van radiale calcitische vezelkristallen. Soms
zijn ook concentrische groeilijnen te zien. Hieruit is gebleken dat belemnieten
vier jaar oud konden worden.
De meeste rostra zijn enkele centimeters tot één decimeter
lang. Het rostrum van de Europese en Aziatische soort Megateuthis gigantea, kan
tot 46 centimeter lang worden. Dit betekent dat het levende dier een geschatte
lengte van drie meter kan hebben gehad. Rostrum, phragmocoon en pro-ostracum
vormen tezamen het inwendige skelet van het dier.
Omdat vooral rostra als fossiel
gevonden werden is lang onduidelijk geweest tot welke diergroep belemnieten
behoorden. Er zijn echter uitzonderlijk goed geconserveerde fossiele exemplaren
gevonden die de weke delen nog goed laten zien. Het dier had een gestroomlijnd
lichaam en goed ontwikkelde ogen. Er was een inktzak aanwezig. De armen droegen
geen zuignappen maar haakjes van kalkfosfaat die dienden voor het vastgrijpen van
prooi. In tegenstelling tot beide recente groepen waren de armen van vrijwel
gelijke lengte: twee verlengde armen (tentakels) zoals aanwezig bij
pijlinktvissen en zeekatten ontbraken. Er was een snavelachtige uit hoorn
bestaande kaak, ongeveer zoals bij de zeekat. Het levende dier was veel groter
dan alleen uit de fossiele rostra blijkt.
De kamers in de phragmocoon waren met gas gevuld op
vergelijkbare wijze als bij de nautiloiden en de ammonieten. Hierdoor werd het
drijfvermogen van het dier vergroot. Het relatief zware rostrum kan als
tegenwicht gediend hebben waardoor de dieren rechtop in het water konden
zweven. Afgezien hiervan zal hun levenswijze op die van pijlinktvissen en
zeekatten geleken hebben. Mogelijk hebben belemnieten
in scholen geleefd. De haakjes op de armen wijzen erop dat zij actieve
carnivoren waren die oa op vissen gejaagd zullen hebben. Zelf werden zij door
veel andere zeedieren gegeten. Gefossiliseerde magen van Ichthyosuriers
bevatten vaak veel kalkfosfaat haakjes afkomstig van de armen van belemnieten.
Belemnieten leefden zoals alle inktvissen alleen in zee.
Zij zijn bekend uit het Paleozoïcum en het Mesozoïcum en waren vooral algemeen
tijdens de Jura en het Krijt. Vaak komen zij samen voor met ammonieten, een
andere uitgestorven inktvissengroep. De rostra van belemnieten kunnen extreem
veel in bepaalde lagen voorkomen. In Nederland is een dergelijke laag bekend
als het 'belemnietenkerkhof'. Deze laag heeft een Maastrichtien ouderdom en is
onderdeel van de Vijlen Laag (Gulpen Formatie). Aan het eind van het Krijt
sterven belemnieten en ammonieten uit.
Belemnieten stammen waarschijnlijk af van de bactritoide
nautiloiden uit het Devoon. Duidelijke belemnieten worden voor het eerst
aangetroffen in het onder Carboon.
Door het algemene voorkomen en hun relatief snelle
evolutie zijn belemnieten geschikte gidsfossielen. Vooral in het Krijt zijn
belemniet soorten veel als index fossiel voor het onderscheiden van biozones
binnen deze periode gebruikt. Omdat de rostra van belemnieten in bepaalde delen
van de geologische geschiedenis zo algemeen zijn en door de geschikte
eigenschappen van calciet als 'gesloten systeem' worden zij veel gebruikt bij
stabiele isotopen onderzoek. Uit de resultaten daarvan kunnen oa temperatuur
van het zeewater (zuurstof isotopen) en de ouderdom van de afzetting (strontium
isotopen) worden afgeleid. Gevonden waarden (ook afkomstig van heel andere
fossiele groepen) moeten daarbij met een standaard worden vergeleken. Als
wereld standaard worden de waarden genomen van belemnieten uit de
Noord-Amerikaanse Peedee Formatie uit het Krijt. Deze standaard wordt als 'PDB'
('Peedee bulk') aangeduid.
Ammonieten (Ammonoidea) zijn een
uitgestorven onderklasse van de Cephalopoda (inktvissen). Het zijn zeedieren die
wereldwijd in groten getale voorkwamen in het
laat-Paleozoïcum en gedurende het gehele Mesozoïcum. Ze worden als fossiel
teruggevonden. Ammonieten hebben een vlakke spiraalvormige schelp die opgebouwd
is uit verschillende kamers. Telkens als het dier te groot wordt voor de
huidige kamer, wordt een nieuwe grotere buitenste kamer gevormd. In deze
buitenste kamer leeft het dier, dat de andere lege kamers verder gebruikt als
middel om verticaal te bewegen. De ammoniet scheidt gas uit in deze kamers om
zo de stijgkracht op de schelp te regelen.
Ammonieten kwamen voor in honderden soorten en
variëteiten. Zij hebben nagenoeg alle ditzelfde grondplan: een vlakke
spiraalvormige schelp. Er bestaan toch enkele uitzonderingen: enkele
heteromorfe soorten die geen spiraalvormige schelp hebben. De grootte van de
ammonieten varieert van minder dan een centimeter tot meer dan 2,5 meter
doorsnede. De naaste levende verwant is de nautilus. De naam is afkomstig van
de Egyptische god Amon, die afgebeeld werd als een man met het hoofd van een
ram. Ammonieten lijken op de opgekrulde ramshorens waarmee Ammon werd
voorgesteld.
Ammoniet Perisphinctes
Ammonieten verschenen voor het eerst in het
laat-Siluur, overleefden op het nippertje de Perm-Trias extinctie met opvallend
weinig soorten en kwamen tot een echte bloei gedurende het Mesozoïcum. Op het
einde van deze periode (65 miljoen jaar geleden) stierven de meeste ammonieten
uit, net zoals de dinosauriërs. Fossielen uit Nederland en Denemarken lijken
echter aan te tonen dat de laatste ammonieten nog tot in de oudste lagen van
het Paleoceen voorkwamen, waarna ze uitstierven. Het jongst bekende fossiel van
een ammoniet komt uit Denemarken en behoort toe aan Hoploscaphites constrictus,
die nog tot ongeveer 65.3 miljoen jaar geleden voorkwam, zo'n
0,2 tot 0,65 miljoen jaar na de massa extinctie, en mogelijk zelfs nog een half
miljoen jaar langer. Deze kleine populaties waren echter niet genoeg om de
laatste ammonieten van de ondergang te redden. Men denkt dat de ammonieten door
hun paarstrategie uitstierven. De jongen maakten deel
uit van het plankton dat aan de oppervlakte van de zee dreef. Zure regen en
verduistering van de zon door stofwolken zorgen waarschijnlijk voor slechte
condities voor de jongen en de eitjes om te ontwikkelen.
De classificatie is gebaseerd op de details en structuur
van hun schelp. De ammonieten zijn momenteel onderverdeeld in drie ordes en
acht subordes.
Ordes:
·
Goniatida (Devoon tot Perm)
·
Ceratida (Carboon tot Trias)
·
Ammonitida
(Perm tot Krijt)
Subordes:
·
Ancyloceratina
(Laat-Jura tot Laat-Krijt) (heteromorfe ammonieten)
·
Anarcestina
(enkel Devoon)
·
Clymeniina
(enkel Laat-Devoon)
·
Goniatitina
(Devoon tot Laat-Perm)
·
Prolecanitina
(Laat-Devoon tot Laat-Trias)
·
Ceratitina
(Perm tot Trias)
·
Phylloceratina
(Vroeg-Trias tot Laat-Krijt)
·
Lytoceratina
(Vroeg-Jura tot Laat-Krijt)
·
Ammonitina
(Vroeg-Jura tot Laat-Krijt)
Gezien ammonieten in alle wereldzeeën voorkwamen, de
schelp veelal goed en op grote schaal gefossiliseerd is en nieuwe soorten op
geologische tijdschaal gezien snel ontstonden en zich verspreidden, zijn
ammonieten uitermate geschikt als gidsfossielen. Geologen en paleontologen
gebruiken ammonieten vaak in de stratigrafie. Lagen die wereldwijd
teruggevonden worden kunnen zo met elkaar gelinkt worden en relatief tegenover
elkaar gesitueerd worden. Vele indelingen in de geologische tijdsschaal zijn
gebeurd aan de hand van het voorkomen van bepaalde ammonietsoorten.
Op en in de zeebodem leefden diverse soorten krabben,
bivalven en brachiopoden. De laatsten waren in het begin van het Mesozoïcum nog
wijdverspreid maar werden gedurende het Krijt zeldzamer. De opkomst van
bivalven tijdens het Krijt zorgde voor een toename in de hoeveelheid
bioturbatie in de zeebodem. Sommige soorten bivalven bereikten enorme groottes,
zoals gedraaide soorten oesters en rudisten. De laatste konden groter dan 1 m
worden en vormden rifbouwende kolonies. Het Krijt was de enige periode waarin
ze voorkwamen.
Rudisten
Minder goed ging het de koralen af, waarschijnlijk vanwege
de lage magnesium-gehaltes van het zeewater, waardoor het moeilijker was
skeletten te bouwen van het mineraal aragoniet. Onder de Bryozoa kwamen de
Cheilostomata op, een groep die eerder tijdens het Jura verschenen was. Onder
de slakken kwamen tijdens het Krijt de Neogastropoda op, die in tegenstelling
tot eerdere slakken carnivoor zijn.
Tijdens het Krijt verschenen de eerste beenvissen, een
groep die tegenwoordig 95% van alle vissen uitmaakt. Sommige beenvissen uit het
Krijt bereikten veel grotere afmetingen dan tegenwoordige verwanten,
Xiphactinus kon bijvoorbeeld 5 m lang worden. Ook andere groepen vissen, zoals
haaien, leken in het Krijt meer op hun tegenwoordige verwanten dan tijdens
eerdere perioden. De opkomst van de beenvissen en krabben tijdens het Krijt zal
waarschijnlijk de reden zijn voor de neergang van de tijdens het Jura nog veel
voorkomende crinoïden en brachiopoden, die voor de eersten tot voedsel dienden.
Xiphactinus
Aan de top van de voedselketen stonden in het Krijt echter
de tegenwoordig uitgestorven zeereptielen. De ichthyosauriërs en
krokodilachtigen die in het Trias en Jura veel voorkwamen waren in het Krijt
zeldzaam geworden. De zeeën van het Krijt werden gedomineerd door
plesiosauriërs (zoals Elasmosaurus) en een nieuwe groep zeereptielen, de
mosasauriërs. Sommige plesiosauriërs konden meer dan 10 m lang worden,
mosasauriërs zelfs over de 15 m.
Mosasaurus missouriensis
Mosasaurus, ook wel Maashagedis genoemd, is een geslacht
uit de familie Mosasauridae, een groep uitgestorven sauriërs die in zee
leefden. De eerste fossiele overblijfselen werden gevonden bij Maastricht in de
Sint Pietersberg, die aan de oever van de rivier de Maas (Latijn: Mosa) ligt,
en Mosasaurus is naar de rivier vernoemd. De soort(en) uit het geslacht
leefde(n) in het Maastrichtien, het laatste deel van het Krijt, 71,3 tot 65,4
miljoen jaar geleden.
In de ondergrondse mergelgroeven van de Sint Pietersberg
ten zuiden van Maastricht werden in de loop der eeuwen vaker allerlei fossielen
aangetroffen. De eerste overblijfselen van Mosasaurus waarover wij nu nog
gegevens hebben, werden gevonden in 1764. Het betreft onder meer een schedel
met bovenkaak en twee onderkaken, in 1766 verworven door luitenant Jean
Baptiste Drouin. Ze werden, als onderdeel van Drouins uitgebreide collectie
fossielen, door Martinus van Marum, de eerste directeur van Teylers Museum te
Haarlem, voor het museum verworven en pas in 1790 voor het eerst door hem
beschreven. Het fossiel bevindt zich nog steeds in Teylers Museum (TM 7424).
TM 7424
De meeste bekendheid geniet de vondst, vermoedelijk gedaan
tussen 1770 en 1774, van een vrij complete schedel, waarvan de achterkant
grotendeels mist, met onderkaken. Deze schedel werd opgenomen in de verzameling
van de kanunnik Theodorus Joannes Godding (1722-1797), de eigenaar van de grond
waaronder de schedel werd gevonden. De gepensioneerde chirurgijn en
fossielenverzamelaar Johann Leonard Hoffmann (1710-1782) correspondeerde over
de vondst met vooraanstaande wetenschappers, onder wie Professor Petrus Camper
(1721-1789), die er in 1786 een artikel over schreef voor Philosophical
Transactions of the Royal Society. Dit gaf de vondst grote bekendheid en leidde
later ook tot het onjuiste verhaal dat Hoffmann de eigenaar van de schedel zou
zijn geweest.
De schedel van
Godding, het holotype van Mosasaurus hoffmannii, MNHNP AC 9648
De fossielen baarden groot opzien omdat men moeite had ze
onder te brengen bij groepen dieren die tegenwoordig nog voorkomen. Mosasaurus
droeg zo, net als de in 1784 gevonden en nog veel vreemdere Pterodactylus, bij
aan het langzaam ontstaan van de hypothese dat er vroeger dieren hadden bestaan
die nu niet meer voorkwamen, indertijd een ongebruikelijke en radicale
gedachte. Men begreep wel dat soorten door de jacht uitgeroeid konden worden,
maar dat was een speciaal menselijk ingrijpen in de natuurlijke orde.
De pterygoïde tanden die niet bij krokodillen voorkomen,
te zien in de schedel van Godding. Hoffmann dacht nog dat het fossiel een
krokodil betrof. Petrus Camper gaf in 1786 aan dat er problemen waren met deze
interpretatie: krokodillen hebben geen extra (pterygoïde) tanden in het
verhemelte, het botoppervlak van het fossiel is te glad voor een krokodil en
verder bevinden zich in de rest van de afzetting voornamelijk fossiele
zeedieren — en krokodillen leven in rivieren. Camper veronderstelde daarom dat
het ging om de resten van een onbekende soort potvis (Physeter incognis ex
Monte S. Petri). Die waren ook groot, hadden spitse tanden en gladde botten en
leefden in zee. Weliswaar heeft de potvis, als een van de weinige
tandwalvissen, geen tanden in de bovenkaak, maar Camper wees erop dat sommige
andere tandwalvissen, zoals orka's en dolfijnen (breathing fish zoals hij ze
noemt) wel tanden in de bovenkaak hebben.
In 1794 werd Maastricht door de Franse revolutionaire
troepen ingenomen. Geoloog Barthélemy Faujas de Saint-Fond (1741-1819)
begeleidde het leger samen met de représentant du peuple (politiek commissaris)
Freicine, die tijdens de campagne een ware plundertocht hield om kunstschatten
en voorwerpen van wetenschappelijke waarde in beslag te nemen en naar Frankrijk
over te brengen. Toen het fossiel niet meer in het huis van Godding, op de
flanken van de Sint Pieter, even buiten Maastricht, bleek te zijn maar naar
verluidt ergens in de vesting in veiligheid gebracht, loofde Freicine een extra
rantsoen van zeshonderd flessen goede wijn uit aan de eenheid die het fossiel
kon opsporen — zo voorkwam men dat het tijdens de plundering beschadigd zou
raken of verduisterd werd. Een dozijn grenadiers kwam al snel de beloning
opeisen, het fossiel met zich meebrengend. Faujas de Saint-Fond beweerde later
dat ook de eigenaar een flinke schadeloosstelling kreeg maar daar is geen
ondersteunend bewijs voor. Vermoedelijk werd het als oorlogsbuit begin 1795
overgebracht naar Parijs. Daar werd het per decreet van de revolutionaire
regering meteen tot nationaal erfgoed verklaard en ondergebracht in het nieuwe
Muséum national d'histoire naturelle, waar het nog steeds te bewonderen valt.
In 1798 en 1799 publiceerde Faujas de Saint-Fond zijn
Histoire naturelle de la montagne de Saint-Pierre de Maëstricht en nam daarin
een relaas op over de omstandigheden van de vondst. Het fossiel zou in 1770
vijfhonderd passen van de hoofdingang gevonden zijn waarna Hoffmann de
opgraving begeleid zou hebben. Godding zou daarna als eigenaar van de grond met
succes de vondst in rechte hebben opgeëist waarbij de in het ongelijk gestelde
Hoffmann zelfs nog de gerechtskosten zou hebben moeten betalen. Weinig van dit
verhaal kan echter, zoals historica Peggy Rompen aantoonde, door bronnen bevestigd
worden: Godding was de oorspronkelijke eigenaar, Hoffmanns gedetailleerde
collectiebeschrijvingen vermelden de schedel niet en er is ook geen spoor in de
archieven te vinden van enige rechtszaak, terwijl zulke documenten in
Maastricht wel allemaal bewaard worden. Waarschijnlijk was het de bedoeling van
Faujas de Saint-Fond om Hoffmann als slachtoffer en Godding als een inhalige
schurk voor te stellen om zo zijn eigen roof van het fossiel in een beter licht
te plaatsen — zoals de Nederlandse vertaler van het werk in een noot al meteen
opmerkte!
Faujas de Saint-Fond ging er nog vanuit dat de vondst de
restanten van een krokodil betrof. Hoewel de anatoom Georges Cuvier, de eerste
die het begrip extinction (uitsterven) introduceerde, ook aan het Parijse museum
was verbonden, had die voorlopig geen tijd om het fossiel nader te bestuderen.
In 1799 was de zoon van Petrus Camper, Adriaan Gilles Camper, de eerste die de
vondst identificeerde als restant van een reusachtige varaan, en hem daarmee
correct in de onderorde hagedissen plaatste. Hij berichtte hierover in een
brief aan Cuvier. In 1808 viel Cuvier hem in een publicatie bij, ook wat
betreft zijn determinatie van het fossiel als een varaan. In 1854 was de Duitse
bioloog Hermann Schlegel de eerste die veronderstelde dat Mosasaurus geen poten
had maar vinnen.
Mosasaurus
hoffmannii
Het duurde tot 1822 voor er een publicatie verscheen
waarin het fossiel een wetenschappelijke naam kreeg. Tot die tijd duidde men het
in het Frans aan met le Grand Animal de Maëstricht, "het Grote Dier van
Maastricht". In 1822 publiceerde William Conybeare de
naam Mosasaurus als geslachtsnaam voor het fossiel, naar het Latijnse woord
voor "maas": mosa en het Griekse woord voor "hagedis":
sauros; het holotype was MNHNP AC 9648, de Parijse schedel. In 1829
publiceerde Gideon Mantell de soortnaam als Mosasaurus hoffmannii, waarmee
Hoffmann wordt geëerd als vermeende ontdekker van het fossiel. De naam werd
door Mantell gepubliceerd als Mosasaurus hoffmannii, en ondanks de vele
publicaties waarin het epitheton als hoffmanni wordt gespeld is de naam
eindigend op dubbel "i" de correcte spelling.
In de 19e eeuw was het eerst gebruikelijk om iedere
mosasauriër in het geslacht Mosasaurus te plaatsen en bijna elke vondst als een
aparte soort te benoemen; zo ontstond een veelvoud aan soortnamen. Achteraf
bleken de meeste daarvan niet valide of synoniemen te zijn of ze werden in een
ander geslacht ondergebracht. Dit proces lijkt de laatste jaren naar de
situatie te leiden waarin Mosasaurus hoffmannii als enige soort in het geslacht
overblijft.
Prognathodon: P.
saturator
In de dagbouwgroeve 't Rooth te
Bemelen werd in 1956 een waardevol fragment gevonden. In 1998 werd in de
ENCI-groeve ook een grote gedeeltelijke schedel met een stuk ruggengraat
ontdekt en overgebracht naar het Natuurhistorisch Museum te Maastricht. Het
kreeg de naam Bèr toegekend. Het gaat hier echter niet om een Mosasaurus maar
om een nieuwe soort uit het geslacht Prognathodon: P. saturator.
Bér
Mosasaurus had net als de andere mosasauriërs een
langgerekt maar stevig lichaam met een ruggengraat waarvan ongeveer 46 wervels
de rug vormden en de ongeveer tachtig wervels in het verlngde daarvan een lange
staart. Volgens de laatste reconstructies had de staart aan het eind een vin.
Het lichaam had zijdelings vier langgerekte vinnen met extra vingerkootjes
(Latijn: phalanges). Het dier bewoog zich voort met behulp van zijdelingse
bewegingen van de staart en stuurde met de vinnen. Mosasaurus was een soort die
tamelijk afgeleid in bouw was en vrij groot. De schedel en onderkaak waren erg
stevig, zonder de beweeglijkheid die meer basale mosasauriërs kenmerkt, die
meer een typische lichte hagedissenschedel hadden. De tanden in de kaken waren
krachtig en in staat om botten te breken en vlees te scheuren; Mosasaurus was
dus niet meer genoodzaakt om de prooi in zijn geheel naar binnen te werken, en
de tanden in het verhemelte waren dan ook gereduceerd. Deze bouw wijst op een
specialisatie in het aanvallen van grotere prooidieren die aan het zeeoppervlak
zwommen. Hierop duiden ook de kenmerken van de zintuigen: de schedelopening
tussen de wandbeenderen voor het parietaaloog
("derde oog" bovenin de kop) was het kleinst in vergelijking met alle
bekende mosasauriërs; de oogkassen waren groot en de geurlobben klein. Het dier
moet dus op het zicht gejaagd hebben.
Mergel en kalksteen in Zuid-Limburg
Kalksteen, in de volksmond mergel of krijt genoemd, komt in een groot gedeelte
van Zuid-Limburg aan of dicht onder de oppervlakte. (Bron: F.H.G. Engelen,
1989). Wetenschappelijk gezien is het gebruik van de naam mergel, voor de
kalksteen die in de ondergrond van Limburg voorkomt, onjuist. Echter wordt al
generaties lang de term mergel gebruikt voor de in Limburg aanwezige kalksteen.
Er wordt zelfs al gesproken over de term mergel in oude geschriften van reeds vijf eeuwen oud, het betreft geschriften over
steenwinning en leveranties. (Bron: Jacques Diederen, 1989).
Mergel in de geologie
De zuid-Limburgse mergel is in
feite een kalksteen
aangezien deze voor 90% uit zuivere kalk (CaCO3) bestaat. In de geologie wordt
de benaming mergel gebruikt voor een mengsel bestaande uit klei en 35 tot 56%
kalk (Bron: W.M. Felder, 1989). Deze mergel is een kalkhoudende klei, die zich
direct boven de kalksteenlaag bevindt. De bekende mergel, van de mergelgrotten
in Limburg, is dus in feite een kalksteen. Men zou moeten spreken van
kalksteengroeven.
Een sediment gesteente
Mergel is een sediment gesteente
dat ontstaan is in de Krijttijd,
zo'n 70 tot 100 miljoen jaar geleden. Limburg bevond
zich toen in een ondiepe warmwater zee waar zeer vele
dieren in leefde. De kalkresten die achterbleven na het overlijden van deze
zeedieren zonken naar de zeebodem waar deze zich opstapelde. Deze kalkresten
hebben de mergel gevormd. De toestand van de zee vele miljoenen jaren terug
heeft deels de kwaliteit van de mergelsteen bepaald. Zo bevatten bepaalde lagen
in de mergel veel fossielen.
Het ligt echter aan de toestand van de zee hoe de kalkresten zijn afgezet en
dus wat voor een mergel aanwezig is.
Soorten
kalkstenen uit het Boven-Krijt en Onder-Tertiair van Zuid Limburg
In een groot deel van Zuid-Limburg komen onder een
bedekking van 5 tot 50 meter zand, grind/klei en kalkstenen voor. De kalkstenen
dateren uit het Boven-Krijt en Onder-Tertiair en zijn in Zuid-Limburg bekend onder de naam Mergel. In de geologie is
mergel een mengsel van kalk en klei (35 tot 65% kalk). De Zuid-Limburgse mergel
is voor een groot deel hoogwaardige kalk die plaatselijk voor circa 90% uit
zuivere kalk (CaCO3) bestaat.
Lithostratigrafische
indeling van de kalkstenen uit het Boven-Krijt en Onder-Tertiair
Op basis van de lithostratigrafische kenmerken zijn
de kalkstenen in een aantal eenheden te verdelen. Op de eerste plaats kunnen we
in deze kalkstenen drie grote eenheden onderscheiden:
|
Formatie
van Houthem |
|
Formatie
van Maastricht |
|
Formatie
van Gulpen |
Deze drie eenheden zijn vervolgens weer onder te
verdelen in een groot aantal kleinere eenheden. Iedere eenheid wordt gekenmerkt
door zijn eigen specifieke eigenschappen. Deze kenmerkende eigenschappen zijn:
- mineralogische
en chemische samenstelling
- het
wel of niet voorkomen van bepaalde mineralen (bijvoorbeeld glauconiet)
- het
voorkomen van vuurstenen
- sedimentatie,
structuren en submariene bodemvorming
- mate
van verkitting (hardheid)
- korrelgrootte
- fossielen
Het deel van deze kenmerkende eigenschappen dat
visueel is waar te nemen wordt vooral gebruikt voor lithostratigrafische
indelingen.
Overzicht verschillende kalkstenen in de
lithostratigrafische indeling.
|
Formatie van Houthem |
||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
Formatie van Maastricht |
||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
Formatie van Gulpen |
||||||||||||||||||||||||||||
|
Na een onderbreking
van ca. 150 miljoen jaren, waarin o.a. tijdens de Triasperiode zand- en
kalksteen werden gevormd en grotendeels weer opgeruimd, drong in het
Boven-Krijt de zee opnieuw deze gebieden binnen. Achtereenvolgens werden in
verschillende perioden diverse afzettingen gesedimenteerd die op de Geologische
kaart zijn onderscheiden als de Formaties van Aken, van Vaals, van Gulpen en
van Maastricht (Felder, 1980).
Formatie
van Aken
De
fijne zanden, zavels en siltige kleien van de Formatie van Aken zijn afgezet in
een marien milieu met sterke getijdenbewegingen. In het overwegend scheef
gelaagde materiaal komen verkitte zandsteenbanken voor. De afzettingen liggen
in een karteerbare oppervlakte ten westen van Vaals onder een dun lössdek (code
MZk op de bodemkaart); ze maken ook deel uit van de Glauconiethellinggronden
(AHa), o.a. aan weerszijden van het dal van de Gulp, ten'zuiden van Gulpen.
Formatie
van Vaals
De
Formatie van Vaals, vroeger bekend als Vaalser
groenzand, bestaat uit glauconietrijke, uiterst fijne zanden en siltige kleien,
rijk aan fossielen, waaronder talrijke schelpensoorten. Het materiaal is
gesedimenteerd in een ondiepe zee of lagune, vrijwel zonder getijdenbeweging
(Albers, 1976). Het groenzand komt ten zuiden van de Sinselbeek over grote oppervlakten
voor, veelal als onderdeel van de Glauconiethellinggronden (AHa op de
bodemkaart).
Formatie
van Gulpen en Formatie van Maastricht
Het
materiaal waaruit deze formaties zijn opgebouwd, bestaat uit kalksteen, bekend
als het Limburgse krijt of mergel. Het CaCO3-gehalte ligt boven 50% en kan bij
de Formatie van Maastricht oplopen tot meer dan 95%. Het organogene materiaal
bevat talrijke grote en kleine fossielen, zoals zeeëgels, sponsen, belemnieten
en koraaldieren, alle duidend op vorming in een tropische zee. Een deel van de
kalkstenen is verweerd tot een z.g. verweringsleem, die ter plaatse bekend
staat als kleefaarde (eenheid KK op de bodemkaart). Een oplossingsresidu van de
kalksteen vormen de in dat materiaal aanwezige vuursteenknollen, het vuursteeneluvium
(eenheid KS op de bodemkaart). Op plaatsen waar veel erosie is opgetreden,
zoals langs steile hellingen, worden ondiepe kalksteengronden aangetroffen
(eenheid KM op de bodemkaart). Meestal zijn de voorkomens zo gering van omvang,
dat ze niet op de bodemkaart, schaal l : 50 000 kunnen
worden aangegeven. Ze maken dan deel uit van de associaties
Vuursteenhellinggronden (AHs) of Kalksteenhellinggronden (AHk).
De Formatie
van Gulpen bestaat uit weinig verkitte, witte tot grijsgele, fijnkorrelige kalksteen
met 60 a 80% CaCO3. In het onderste deel van de formatie komen uiteenlopende
hoeveelheden glauconiet voor. Ten zuiden van de lijn Gulpen-Vaals vormt deze
glauconietrijke kalk de bovenkant van het kalksteenpakket, o.a. bij Mechelen,
Epen en in de bossen bij Vijlen. Dit materiaal, bekend als de kalksteen van
Vijlen (Felder, 1960), bevat talrijke resten van zeeëgels en rostra van
belemnieten. Het bovenste deel van de formatie is rijk aan grillig gevormde,
blauwgrijze tot zwarte vuurstenen. Het wordt vooral ten zuiden van de Geul en
de Sinselbeek aangetroffen.
De Formatie
van Maastricht omvat twee verschillende facies, namelijk de Maastrichtse
facies en de Kunrader facies, in de oudere literatuur bekend als
Maastrichts krijt en Kunrader kalksteen. Uit de oude benamingen volgt al dat de
Maastrichtse facies bestaat uit weinig verkitte witte kalksteen. De Kunrader
facies is opgebouwd uit een afwisseling van harde en zachte kalksteenlagen. De
zachte lagen zijn rijk aan glauconiet en arm aan vuurstenen. De kalksteen van
de Formatie van Maastricht bevat in het algemeen meer
kalk (80 tot 95% CaCO3) en aanzienlijk minder vuursteen dan de Formatie van
Gulpen. De Formatie van Maastricht is in de hele noordelijke helft van het
gebied aanwezig, grofweg ten zuiden van de Geul alleen in de Maastrichtse
facies, ten noorden ervan in de Kunrader facies.
De
Formatie van Maastricht, Maastricht Formatie of het Tufkrijt van Maastricht (afkorting:
MMa) is een geologische formatie uit de Krijt Groep die dagzoomt in het zuiden
van Nederlands en Belgisch Limburg en aansluitende delen van Duitsland. De
formatie komt ook voor in delen van de ondergrond van het noordoosten van
België, in het Kempens Bekken. De formatie is tussen de 30 en 90 meter dik.
Kalksteen van Meerssen (IVf)
De
Kalksteen van Meerssen behoort tot het bovenste deel van de Formatie van
Maastricht en bestaat in het midden en westelijk deel van Zuid-Limburg uit een grof-
tot zeer grofkorrelige, geelwitte kalksteen met harde
kalksteenbanken (tauwlagen) en fossielgruis-lagen. De hoeveelheid harde
kalksteenbanken varieert van 5 tot 10%. In deze kalksteen komen geen vuurstenen
voor. De dikte van deze kalksteen varieert van 15 tot 20 meter. Het
CaCO3-gehalte varieert van 97 tot 99%. Het s.g. van deze kalksteen varieert
van 1,280 tot 1,400 en in de harde kalksteenbanken van 1,500 tot 2,500. Ter
noordoosten van de Geul ontbreekt deze kalksteen ten zuiden van de lijn Valkenburg
- Klimmen - Heerlen.
Kalksteen van Nekum (IVe)
De Kalksteen van Nekum behoort tot
het bovenste deel van de Formatie van Maastricht en bestaat in het midden- en westelijk deel van Zuid-Limburg uit een matig
fijn- tot grofkorrelige, geel-witte kalksteen; in het onderste deel komen
enkele bruingrijze vuurstenen voor. De hoeveelheid vuurstenen bedraagt minder
dan 1%. Zowel in het onderste als in het bovenste deel komen plaatselijk harde
kalksteenbanken (tauwlagen) voor. De hoeveelheid harde kalksteen varieert van 1
tot 5%. De dikte van deze kalksteen varieert van 8 tot 12 meter. Het
CaCO3-gehalte exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 97 tot 99%. Het s.g., exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van
1,280 tot 1,490 en in plaatselijk voorkomende harde lagen van 1,500 tot 2,500.
Ten oosten van de Geul ontbreekt deze kalksteen op vele plaatsen. In de
omgeving van Ransdaal en Kunrade, waar alleen het onderste deel van de
Kalksteen van Nekum aanwezig is, is deze ontwikkeld in de Kunrader facies. Deze
facies bestaat daar uit een afwisseling van harde en zachte lagen kalksteen.
Het CaCO3-gehalte varieert daar van 90 tot 95%. Het
s.g. is in dit gebied zeer variabel. Van de zachte lagen varieert het tussen
1,300 en 1,500 en van de harde lagen tussen 1,500 en 2,500.
Kalksteen van Emael
(IVd)
De Kalksteen van Emael behoort tot
het onderste deel van de Formatie van Maastricht en bestaat in het midden en
westelijk deel van Zuid-Limburg uit een kalksteenpakket dat twee van elkaar
afwijkende eenheden bevat. Het onderste deel bestaat uit fijnkorrelige tot
matig fijnkorrelige, geel-witte kalksteen met kleine tot zeer grote, meer of
minder regelmatige bruingrijze tot lichtgrijze vuurstenen. Het bovenste deel
bestaat uit een fijnkorrelige tot matig fijnkorrelige kalksteen met
fossielgruis-lagen en harde kalksteenbanken (z.g. tauwlagen). De hoeveelheid
vuursteen varieert van 8 tot 10%. De dikte van deze kalksteen bedraagt 2 tot 10
meter. Het s.g., exclusief de aanwezige vuurstenen,
varieert van 1,280 en 1,370. De harde banken hebben een s.g. dat varieert vqn
1,500 tot 2,300. Ten noordoosten van de Geul gaat de Maastrichtse facies van
deze kalksteen geleidelijk over in Kunrader facies, waarbij weinig of geen
veranderingen optreden in het CaCO3-gehalte; de hoeveelheid harde
kalksteenbanken neemt daarentegen toe tot c. 50%.
Kalksteen van Schiepersberg (IVc)
De Kalksteen van Schiepersberg
behoort tot het onderste deel van de Formatie van Maastricht en bestaat in het
gebied ten westen van de Geul uit een zeer fijnkorrelige, geel-witte
kalksteen met overwegend grillige en plaatselijk grote, regelmatige plaaten
knolvormige bruingrijze vuurstenen. De hoeveelheid vuurstenen varieert van 5
tot 10%. De dikte van deze kalksteen bedraagt 4 tot 6 meter. Het CaCO3-gehalte,
exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 96 tot 98%. Het
s.g., exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 1,210 tot 1,400. Ten
oosten en noordoosten van de Geul gaat deze kalksteen geleidelijk over in de
Kunrader facies. Zowel in opbouw als in de chemische samenstelling komt deze
kalksteen overeen met de Kalksteen van Gronsveld.
Kalksteen van Gronsveld (IVb)
De Kalksteen van Gronsveld behoort
tot het onderste deel van de Formatie van Maastricht en bestaat in het gebied
ten westen van de Geul uit een zeer fijnkorrelige, geelwitte
kalksteen met kleine tot grote, zeer grillige, bruingrijze vuurstenen. De
hoeveelheid vuurstenen varieert van 5 tot 10%. De dikte van deze kalksteen
varieert van 4 tot 10 meter. Het CaCO3-gehalte, exclusief de aanwezige
vuurstenen, varieert van 92 tot 97%. Het s.g.,
exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 1,210 tot 1,400. Ten oosten van
de Geul is de Kalksteen van Gronsveld ontwikkeld in de Kunrader facies en
bestaat uit een afwisseling van lagen harde en zachte kalksteen. In dit gebied
is het CaCO3-gehalte van de Kalksteen van Gronsveld gelijk aan dat van de
Kalksteen van Valkenburg. Het s.g., exclusief de
aanwezige vuursteen, varieert van 1,300 tot 1,800.
Kalksteen van Valkenburg (IVa)
De Kalksteen van Valkenburg
behoort tot het onderste deel van de Formatie van Maastricht en bestaat in het
zuidwestelijk deel van Zuid-Limburg uit een fijnkorrelige, geelgrijze
kalksteen met weinig vuurstenen. De hoeveelheid vuursteen varieert van 2 tot
10%. Het CaCO3-gehalte van deze kalksteen, exclusief de aanwezige vuurstenen
varieert van 95 tot 98%. Het s.g., exclusief de
aanwezige vuurstenen, varieert van 0,300 tot 1,560. Een deel van de aanwezige
vuurstenen is zo bros dat deze bij de winning niet te scheiden zijn van de
kalksteen. Een monster met zichtbare, zachte vuurstenen leverde bij een analyse
een CaCO3-gehalte op van 87,2%. In het gebied ten zuiden van Maastricht
bedraagt de dikte van deze kalksteen slechts 3 meter. Meer naar het noordoosten
neemt de dikte vrij snel toe. In de groeve 't Rooth
bij Margraten bedraagt de dikte circa 25 meter en in het Biebosch bij
Valkenburg circa 35 meter. Tegelijk met de toename in dikte voltrekt zich ook
de overgang van Maastrichtse- naar Kunrader facies. Deze faciele verandering is
in hoofdzaak gekenmerkt door het optreden van harde kalksteenbanken enknollen
en het gaandeweg verminderen van de hoeveelheid vuurstenen. Ook is een
duidelijke verandering waar te nemen in het CaCO3-gehalte. Bij de toename van
het aantal harde kalksteenbanken en knollen neemt het CaCO3-gehalte duidelijk
af. Bij Valkenburg bedraagt het maximale CaCO3-gehalte circa 80% en het
minimale circa 69,5% met een gemiddelde van 76%. De afname van het
CaCO3-gehalte wordt veroorzaakt door een toename van de hoeveelheid vuurstenen,
die niet van de kalksteen te scheiden zijn en het optreden van de mineralen
glauconiet en kwarts in de vorm van zand. Ten oosten en noordoosten van
Valkenburg is de Kalksteen van Valkenburg overal aanwezig in de Kunrader facies
en bestaat uit een afwisseling van lagen harde en zachte kalksteen. Bij Kunrade
bedraagt het CaCO3-gehalte van de harde kalksteenbanken 90 tot 95%. Het
CaCO3-gehalte van de zachte kalksteen varieert van 50 tot 80%. Het s.g., exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van
1,300 tot 1,800.
Kalksteen van Lanaye (IIIg)
De Kalksteen van Lanaye behoort
tot het bovenste deel van de Formatie van Gulpen en bestaat uit zeer
fijnkorrelige, witte tot lichtgrijze kalksteen met veel grote tot zeer grote,
in lagen gerangschikte, vuurstenen. In het zuidwestelijk deel van Zuid-Limburg
komen in deze kalksteen 23 vuursteenbanken voor. Meer naar het noorden
ontbreekt aan de bovenzijde een deel van de kalksteen, zodat in de groeve van
de E.N.C.I. aan de St. Pieters-berg nog maar 18 vuursteenbanken voorkomen. Nog
verder naar het noorden wigt deze kalksteen uit. Naar het oosten voltrekt zich
binnen deze kalksteen een facies-verandering. De opvallende vuursteenbanken
vervagen tot onduidelijke grillige lagen. In het meest oostelijke deel van Zuid-Limburg
gaat een deel van de zachte kalksteen over in een afwisseling van harde en
zachte kalksteen. De dikte van de kalksteen varieert van 0 tot 20 meter. Het
CaCO3-gehalte, exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 95 tot 98% in
het westelijk deel van Zuid-Limburg. Naar het noordoosten neemt het
CaCO3-gehalte af. Bij Valkenburg en Aken varieert dit gehalte van circa 70 tot
90%. Het s.g. van deze kalksteen is zeer variabel. In
de omgeving van Eben-Emael varieert het s.g.,
exclusief de aanwezige vuurstenen, in het hoogste deel van deze kalksteen van
1,300 tot 1,500. Buiten dit gebied en in het diepere deel van het
kalksteenpakket varieert het s.g. tussen 1,400 en
1,560. In het meest oostelijk deel van Zuid-Limburg, waar in de Kalksteen van
Lanaye duidelijke harde banken voorkomen varieert het
s.g. van de zachte lagen tussen 1,400 en 1,600 en de harde lagen tussen 1,800
en 2,500.
Kalksteen van Lixhe 3 (IIIf)
De Kalksteen van Lixhe 3 behoort tot
het bovenste deel van de Formatie van Gulpen en bestaat uit een zeer
fijnkorrelige, witte tot lichtgrijze kalksteen met overwegend in lagen
gerangschikte kleine tot grote, zeer grillige, zwarte tot grijze vuurstenen.
Ook een deel van deze vuurstenen is als gevolg van de zeer grillige vormen,
afmetingen en glasachtige structuur, zeer splinterig van aard. De hoeveelheid
vuursteen bedraagt circa 20%. De dikte van deze kalksteen varieert van 9 tot 11
meter. Het CaCO3-gehalte, exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 94
tot 97%. Het s.g., exclusief de aanwezige vuurstenen,
varieert van 0,510 tot 1,640.
Kalksteen van Lixhe 2 (IIIe)
De Kalksteen van Lixhe 2 behoort
tot het bovenste deel van de Formatie van Gulpen en bestaat uit een zeer
fijnkorrelige, witte tot lichtgrijze kalksteen met veel verspreide en deels in
lagen gerangschikte kleine tot matig grote, zeer grillige zwarte vuurstenen.
Evenals de Kalksteen van Lixhe 1 zijn de vuurstenen splinterig van aard. De
hoeveelheid vuursteen bedraagt circa 15%. De dikte van deze kalksteen is 8 tot
12 meter. Het CaCO3-gehalte, exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 93
tot 97%. Het s.g., exclusief de aanwezige vuurstenen,
varieert van 0,510 tot 1,640.
Kalksteen van Lixhe 1 (IIId)
De Kalksteen van Lixhe 1 behoort
tot het bovenste deel van de Formatie van Gulpen en bestaat uit een zeer
fijnkorrelige, witte tot lichtgrijze kalksteen met veel verspreide, zeer
grillig-gevormde, kleine, zwarte en grijze vuurstenen. Als gevolg van de zeer
grillige vormen, afmetingen en gasachtige structuur van een groot deel van deze
vuurstenen zijn deze zeer splinterig. De hoeveelheid vuursteen bedraagt circa
15%. De dikte van deze kalksteen varieert van 5 tot 10 meter. Het
CaCO3-gehalte, exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van 92 tot 95%. Het s.g., exclusief de aanwezige vuurstenen, varieert van
0,510 tot 1,640.
Kalksteen van Vylen (IIIc)
De Kalksteen van Vylen behoort tot
het onderste deel van de Formatie van Gulpen en bestaat uit zeer fijnkorrelige
tot matig fijnkorrelige, licht- tot donker groengrijze, glauconiethoudende
kalksteen. In deze kalksteen bevinden zich plaatselijk kleine, weinig
opvallende, lichtgrijze vuurstenen. De dikte van deze kalksteen is sterk
wisselend en varieert van 20 tot 100 meter. De grootste dikte bereikt deze
kalksteen op de plaatsen waar de onderliggende Kalksteen van Beutenaken en
Zeven Wegen ontbreken. Waar de Kalksteen van Vylen een grotere dikte bezit dan
circa 20 meter is een duidelijke tweedeling in het pakket waarneembaar. Het
onderste deel bestaat dan uit een glauconietrijke tot zeer glauconietrijke
kalksteen met of zonder vuurstenen en een CaCO3-gehalte van minder dan 50 tot
80%. Het bovenste deel bestaat uit een lichtgrijze, zwak glauconietrijke
kalksteen met meer of minder onduidelijke lichtgrijze vuurstenen en een
CaCO3-gehalte van 80 tot 90%. De hoeveelheid vuursteen bedraagt in het
westelijk deel van Zuid-Limburg cirxa 10%. In het overige deel van Zuid-Limburg
is de hoeveelheid vuursteen aanzienlijk minder. Het
s.g. varieert van 1,480 tot 1,750.
Kalksteen van Beutenaken (IIIb)
De Kalksteen van Beutenaken
behoort tot het onderste deel van de Formatie van Gulpen en bestaat uit
fijnkorrelige, lichtgrijze, glauconiethoudende kalksteen. De dikte bedraagt
maximaal 10 meter. Het voorkomen van deze kalksteen is beperkt tot een smalle
strook die zich uitstrekt tussen het gebied van de St. Pietersberg bij
Maastricht en de streek tussen Gulpen en Epen. Het CaCO3-gehalte van deze
kalksteen varieert van 60 tot 80% met een gemiddelde van 71%. Het s.g. varieert van 1,500 tot 1,700.
Kalksteen van Zeven Wegen (IIIa)
De Kalksteen van Zeven Wegen
behoort tot het onderste deel van de Formatie van Gulpen en bestaat uit een
zeer fijnkorrelige witte kalksteen van het schrijfkrijt-type. De dikte bedraagt
maximaal 35 meter. Plaatselijk bevat de kalksteen een geringe hoeveelheid
glauconiet en enkele kleine zwarte vuurstenen. De hoeveelheid vuursteen
bedraagt altijd minder dan 1%. Als gevolg van erosie, die door de sedimentatie
van de Kalksteen van Vylen in dit gebied plaats vond, ontbreekt de Kalksteen
van Zeven Wegen ten noorden van de lijn Vaals - Gulpen - Meerssen. Ten zuiden
van deze lijn ontbreekt deze kalksteen in een smalle strook die zich uitstrekt
van Eijsden naar 's-Gravenvoeren. In het zuidwestelijkdeel van Zuid-Limburg
bedraagt het calciumcarbonaat-gehalte van deze kalksteen 90 tot 95%. Naar het
noorden en oosten neemt het kalkgehalte af tot 80 - 85%. Het
s.g. varieert van 1,550 tot 1,570.
Het einde van het Krijt: de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie
Het einde van het Krijt, en daarmee het Mesozoïcum, kwam
met een plotselinge massa-extinctie 65,5 miljoen jaar geleden. Vormen van leven
die gedurende miljoenen jaren de ecosystemen gedomineerd hadden
verdwenen gedurende geologisch gezien zeer korte tijd. Bekendst onder de
uitgestorven groepen zijn de dinosauriërs, waarvan alleen de vogels
overleefden. In de zee verdwenen de zeereptielen zoals de plesiosauriërs en
mosasauriërs; de ammonieten en veel andere soorten. De rudisten stierven ook
uit, maar waren eerder, tijdens de klimaatsverandering in het Maastrichtien ook
al sterk achteruitgegaan. Ook onder de foraminifera en planten stierven veel
soorten uit.
Hoewel soms gewezen wordt op het feit dat de uitgestorven
soorten aan het einde van het Krijt sowieso al op hun
retour waren, is duidelijk dat de plotselinge massa-extinctie een externe
oorzaak moet hebben gehad. De belangrijkste twee hypothesen voor het uitsterven
zijn een meteorietinslag en het vulkanisme waarmee de Deccan Traps in India
ontstonden. De ouderdom van de Deccan Traps ligt tussen de 68 en 60 Ma. Deze
gebeurtenis zal volgens de meest gangbare hypothese een grote invloed hebben
gehad op het wereldwijde klimaat en daarmee een belangrijke reden voor het
uitsterven van veel soorten geweest zijn.
In Groeve Curfs in
Zuid-Limburg is de Krijt-Tertiair-grens duidelijk te zien.
De Krijt-Paleogeengrens (ook wel Krijt-Tertiairgrens,
afgekort K-Pg-grens of K-T-grens; in het Engels: K-T Boundary) is de overgang
tussen de geologische tijdperken Krijt (K) en Paleogeen (Pg). In gesteenten is
deze overgang terug te vinden als een dunne sedimentlaag, die verrijkt is met
het zeldzame element iridium. Tijdens deze overgang vond een massa-extinctie
plaats, waarbij veel soorten dieren en planten verdwenen. Deze gebeurtenis
wordt de Krijt-Paleogeenmassa-extinctie (of Krijt-Tertiairmassa-extinctie)
genoemd. Recente dateringen laten zien dat de grens 65,95 miljoen jaar oud is.
Tijdens of vlak voor de Krijt-Paleogeengrens verdwenen
alle dinosauriërs (uitgezonderd sommige vogels). Een klein aantal fossielen van
dinosauriërs is in lagen boven de Krijt-Paleogeengrens gevonden, maar die
worden verklaard als fossielen die uit oudere lagen geërodeerd en daarna
opnieuw afgezet zijn. Naast de dinosauriërs verdwenen onder andere alle
pterosauriërs, plesiosauriërs en mosasauriërs en veel soorten planten en
ongewervelden. Door het verdwijnen van de dinosauriërs kwamen ecologische
niches vrij, waardoor vooral onder de zoogdieren adaptieve radiatie kon
plaatsvinden aan het begin van het Paleogeen.
De Krijt-Paleogeen-massa-extinctie duurde kort vergeleken
met andere massa-extincties uit de geologische geschiedenis: maar een paar
tienduizend jaar. Het uitsterven was volgens de meeste geleerden daarom het
gevolg van een grote natuurramp. Er zijn verschillende grote inslagkraters
gevonden met een ouderdom van rond de Krijt-Paleogeengrens en ook was er in de
laatste tijdsnede van het Krijt sprake van verhoogde vulkanische activiteit. De
hoeveelheid stof in de atmosfeer nam zowel in het geval van een meteorietinslag
als bij grootschalig vulkanisme toe, waardoor minder zonlicht het aardoppervlak
bereikte. Dit bemoeilijkte fotosynthese, waardoor veel
planten en (als gevolg daarvan) de dieren die zich met hen voedden uitstierven.
Er zijn echter ook geleerden die denken dat de extinctie geleidelijker
plaatsvond als gevolg van een klimaatsverandering of verandering van het
zeeniveau.
In grote gedeelten van Europa is het gesteente aan
weerszijden van de grens vergelijkbaar. Hoewel de grens dus geen duidelijke
verandering in gesteente hoeft te zijn, zijn er duidelijke veranderingen te
zien in de fossielen van dieren en planten die in het gesteente gevonden worden
onder, op en boven de grens. Ook vertoont het laagje dat de grens tussen Krijt
en Paleogeen vormt een aantal bijzondere eigenschappen.
In 1980 ontdekte een groep onderzoekers rond de
natuurkundige Luis Alvarez en zijn zoon, de geoloog Walter Alvarez, dat dit
laagje verrijkt is in het zeldzame element iridium (ongeveer 30 tot 130 keer zo
hoge concentratie als normaal). Iridium is aan het aardoppervlak zeldzaam, het
is een siderofiel element dat zich door planetaire differentiatie vooral in de
aardkern bevindt. Het komt wel voor in kometen en planetoïden en Alvarez en
zijn collega's suggereerden daarom dat tijdens de Krijt-Paleogeengrens een
planetoïde op Aarde in moet zijn geslagen.
Behalve de iridiumanomalie zijn er meer bewijzen gevonden
voor een dergelijke inslag. Wereldwijd zijn er in de Krijt-Paleogeengrens
geschokte kwarts-kristallen, microsferulen en microscopisch kleine
diamantkristallen gevonden. Geschokte kwarts is een
kwartskristal dat sporen van hoge druk vertoont en wordt algemeen gevormd bij
meteorietinslagen. Microsferulen zijn kleine bolletjes glas, die ontstaan als
bij een inslag gesmolten gesteente de lucht in vliegt om als gestold glas terug
op Aarde te vallen. Diamant vormt zich alleen onder extreem hoge druk, en
microscopisch kleine diamanten op de Krijt-Paleogeengrens zijn alleen in
Noord-Amerika gevonden.
Hoewel het uitsterven in enkele tienduizenden jaren
plaatsvond, is er een duidelijk verschil in het uitstervingspatroon van
verschillende clades. Soorten die van fotosynthese leefden namen af of stierven
uit vanwege de afname van het zonlicht als gevolg van de grote hoeveelheid
stofdeeltjes in de atmosfeer. Zulke soorten, zoals fytoplankton of planten,
vormden in het Krijt, net als tegenwoordig, het onderste deel van de
voedselpiramide. Plantenetende dieren stierven uit omdat hun voedsel verdween,
waarna ook de vleeseters die van deze planteneters leefden uitstierven.
Coccolithophorida (die coccoliet afzetten) en mollusken
(waaronder ammonieten, rudisten, zoetwaterslakken en mosselen) stierven massaal
uit, samen met de roofdieren die zich met hen voedden. Zo vormden ammonieten
het belangrijkste voedsel voor de mosasauridae, een groep zeereptielen. Deze
groep stierf daarom ook uit op de Krijt-Paleogeengrens.
Omnivoren, insecteneters en aaseters waren de enigen die
de massa-uitsterving overleefden. Aan het begin van het Paleogeen lijken er
geen uitsluitend herbivore en carnivore soorten meer in leven te zijn geweest.
De zoogdieren en vogels die de extinctie overleefden voedden zich met insecten,
larven, wormen en slakken, die zich op hun beurt
konden voeden met resten van dode planten en dieren.
In rivieren stierven minder soorten uit, omdat in die
biotoop voedsel vooral afkomstig is van detritus in plaats van levende planten.
In de oceanen was de extinctie ernstiger onder dieren die in de pelagische zone leefden. Dieren in de pelagische
zone zijn namelijk afhankelijk van fytoplankton, terwijl dieren die op de
zeebodem leven zich kunnen voeden met detritus.
De grootste overlevende dieren waren de krokodilachtigen
en Choristodera, die zowel op het water als op het land konden
leven en toegang hadden tot voldoende detritus. Ook huidige krokodillen kunnen
als aaseters leven en ze kunnen maanden zonder voedsel, terwijl hun jongen
klein zijn en langzaam groeien en voornamelijk van ongewervelden en aas leven.
Dit geldt als een reden waarom krokodillen in tegenstelling tot andere grote
reptielen de extinctie overleefden.
De bekendste uitgestorven dieren van de
Krijt-Paleogeen-massa-extinctie zijn de dinosauriërs. Men gaat ervan uit dat
alle dinosauriërs (op de vogels na) uitstierven. Het is onduidelijk of de
dinosauriërs in de laatste paar miljoen jaar van het
Krijt al achteruit gingen, vooral omdat er niet genoeg fossielen gevonden zijn
om statistisch uitsluitsel te kunnen geven.. Het is niet uitgesloten dat kleine
dinosauriërs in eerste instantie wel overleefden, maar pas later alsnog
uitgestorven zijn door het gebrek aan voedsel vanwege de omvangrijke
veranderingen in flora en fauna.
In het verleden is wel eens beweerd dat het uitsterven van
de dinosauriërs een geleidelijk proces is geweest dat voortduurde in het
Paleoceen. Dit was bijvoorbeeld gebaseerd op vondsten van dinosauriërfossielen
in de Hell Creek Formation (Montana, V.S.), ongeveer 1,3 m boven en 40.000 jaar
jonger dan de Krijt-Paleogeengrens. Bij datering van pollen die naast een
dijbeen van een Hadrosaurus in een bed van de Ojo Alamo Sandstone in Utah
werden gevonden bleek dit bed een ouderdom van rond de 64,5 miljoen jaar te
hebben, dus een miljoen jaar na de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie. Er bestaat wetenschappelijke
consensus, dat deze fossielen uit hun oorspronkelijke sedimenten werden
geërodeerd en opnieuw afgezet in jongere bedden.
In het Maastrichtien zijn tien families van
krokodilachtigen gevonden, waarvan er vijf al voor de Krijt-Paleogeengrens
uitstierven. De vijf andere families komen zowel in het Krijt als Paleoceen
voor. Dit zijn allemaal families die in zoet water leefden, alleen de
Dyrosauridae leefden zowel in zoet als zout water. Verder stierven alle grotere
soorten uit, zoals Deinosuchus uit Noord-Amerika. De krokodillen leven
grotendeels in het water en kunnen zich bovendien in de modder ingraven, wat
hun kansen op overleving kan hebben vergroot. Het kan ook zijn dat krokodillen
konden overleven omdat hun jongen in zoetwater leven. Zoetwateromgevingen
werden niet zo zwaar getroffen als de open zee.
Skelet van een
Triceratops (een geslacht uit het Laat-Maastrichtien), Naturmuseum Senckenberg,
Frankfurt.
Drie groepen reptielen die niet tot de Archosauria behoren
overleefden de massa-extinctie: de Testudines (schildpadden), de Lepidosauria
en de Choristodera (die in het Mioceen zouden uitsterven). Meer dan 80% van
alle soorten schildpadden uit het Krijt overleefden in het Paleoceen en alle
zes schildpadfamilies uit het Krijt hebben ook tegenwoordig nog
vertegenwoordigers. Tegenwoordig komen twee groepen Lepidosauria voor:
Sphenodonta (een groep reptielen waarvan de tuatara's het enige tegenwoordig
nog levende geslacht zijn) en Squamata (schubreptielen, dat zijn slangen,
hagedissen en wormhagedissen). De laatste groep had zich tijdens het Mesozoïcum
sterk ontwikkeld en het lijkt erop dat ze nauwelijks door de
Krijt-Paleogeen-massa-extinctie getroffen werden, waarschijnlijk omdat het
relatief kleine dieren zijn met een goed aanpassingsvermogen in dieet en
habitat.
De Krijt-Paleogeen-massa-extinctie maakte wel een einde
aan alle zeereptielen, waaronder de mosasauriërs en
plesiosauriërs, de reusachtige predatoren die de top van de mariene
voedselketen vormden tijdens het Krijt.
Pterosauriërs waren tijdens het Laat-Krijt al geleidelijk
teruggedrongen. In het Midden-Krijt zijn nog tien families gevonden, maar uit
het Maastrichtien is nog maar één familie (Azhdarchidae) bekend. Dit was een
familie relatief grote dieren, gedurende het Laat-Krijt lijken grotere soorten
de overhand te hebben gekregen. Tegelijkertijd diversificeerden de moderne
vogels zich, waarbij ze primitievere vogels en pterosauriërs verdrongen door
directe competitie of door de vrijgekomen niches op te vullen.
De meeste paleontologen beschouwen de vogels als de enige
overlevende groep dinosauriërs. Ook onder de vogels vielen echter tijdens de
Krijt-Paleogeen-massa-extinctie slachtoffers. Alleen de moderne vogels
(Neornithes) overleefden de extinctie, groepen als Enantiornithes en
Hesperornithes stierven uit. In het Laat-Krijt vond er een snelle adaptieve
radiatie onder de vogels plaats. In het laatste deel van het Krijt leefden
eend- of kipachtige vogels en loopvogels samen met de andere dinosauriërs. Aangenomen
wordt dat de moderne vogels de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie overleefden
omdat ze konden duiken, zwemmen of nesten bouwen in holen, waardoor ze een
schuilplek hadden tegen de ergste rampen die de massa-extinctie veroorzaakten.
In het Paleoceen radiëerden de vogels opnieuw dankzij de vrijgekomen niches bij
het uitsterven van de overige dinosauriërs.
Hoewel alle hoofdgroepen zoogdieren (placentadieren,
buideldieren, cloacadieren en multituberculaten) de Krijt-Paleogeenovergang
zonder grote verliezen overleefden, vielen er ook onder de zoogdieren
slachtoffers. Vroeger werd verondersteld dat de evolutionaire radiatie van de
zoogdieren plaatsvond na de Krijt-Paleogeengrens en een gevolg was van het
uitsterven van de dinosauriërs. Tegenwoordig is echter met moleculaire
fylogenetica vastgesteld, dat de zoogdieren in een periode ongeveer 30 miljoen
jaar voor de Krijt-Paleogeengrens ook sterk diversificeerden, de radiatie nam
daarna af tijdens de laatste delen van het Krijt. De verklaring moet zijn dat
ze ecologische niches bezetten die niet sterk door de massa-extinctie getroffen
werden. Sommige ordes onder de zoogdieren namen zelfs toe in de tijd van de
overgang als gevolg van de afname van competitie in hun niches.
De zoogdieren uit het bovenste Maastrichtien die de
massa-extinctie overleefden waren relatief klein (de meeste minder dan 1 kg)
waardoor ze gemakkelijker konden overleven. Daarnaast leefden veel van de
vroege cloacadieren en buideldieren uit het Boven-Krijt gedeeltelijk in het
water of in holen, wat extra bescherming moet hebben gegeven voor de
gebeurtenissen tijdens de Krijt-Paleogeenovergang.
Tijdens het eerste tijdvak na de Krijt-Paleogeenovergang,
het Paleoceen (65,5 - 55,8 miljoen jaar, zouden deze kleine soorten zoogdieren
geleidelijk de vrijgekomen niches opvullen. In 10 miljoen jaar na de
Krijt-Paleogeengrens zouden daarop veel nieuwe groepen zoogdieren verschijnen,
waaronder veel tegenwoordig belangrijke groepen. Aan het einde van het
Paleoceen waren er al soorten zoogdieren die groter dan twee meter werden, er
verschenen ook carnivore en grazende herbivore soorten. Er wordt wel gezegd dat
op de Krijt-Paleogeenovergang de "zwakken de Aarde erfden", maar dit
berust voor een deel op de aanname dat alle zoogdieren van het Krijt door
predatie en competitie met de dinosauriërs nachtdieren waren en klein bleven.
Vondsten van zoogdieren uit het Krijt in China hebben dit beeld inmiddels iets bijgesteld. Deze soorten konden zo groot
worden als honden en bleken op kleinere dinosauriërs te jagen. De meeste
zoogdieren uit het Krijt waren echter veel kleiner en speelden ecologisch
gezien een ondergeschikte rol ten opzichte van de dinosauriërs.
Onder de amfibieën vond geen of nauwelijks extinctie
plaats op de Krijt-Paleogeengrens. Bij bestudering van salamandergeslachten in
gesteentelagen rond de Krijt-Paleogeengrens in Montana bleek dat zes van de
zeven in het Krijt voorkomende geslachten ook in het Paleoceen aanwezig waren.
De in het Krijt voorkomende drie geslachten kikkers bleken ook niet beïnvloed door
de Krijt-Paleogeengrens. Ook voor amfibieën geldt dat ze relatief klein zijn en
makkelijk in het water of door zich in te graven
kunnen schuilen voor de gebeurtenissen die de extinctie van grotere soorten
veroorzaakten.
Het lijkt erop dat onder de vissen relatief weinig
slachtoffers vielen, zowel in de zee als in zoetwatermilieus. Ongeveer 80% van
alle soorten kraakbeenvissen (haaien en roggen) uit het Krijt overleefde de
Krijt-Paleogeengrens. Onder de beenvissen stierf minder dan 10% van alle
families uit. Wel is er bewijs gevonden voor massale sterfte onder beenvissen
in gesteente vlak boven de Krijt-Paleogeengrens op het Seymour-eiland (bij
Antarctica).
Uit onderzoek naar vraatsporen van insecten in fossiele
planten blijkt dat na de Krijt-Paleogeengrens veel minder sporen van predatie
door insecten voorkomen. Zelfs 1,7 miljoen jaar na de overgang komen relatief
weinig vraatsporen voor. De meest logische verklaring is dat ook
insectenpopulaties tijdens de K-Pg-grens gedecimeerd werden.
Ongeveer 60% van alle Madreporaria (rifkoralen) uit het
Laat-Krijt overleefde niet in het Paleoceen. Vooral kolonievormende koralen,
die in warm tropisch water leefden, werden hard getroffen: ongeveer 98% van
deze soorten stierf uit. Solitaire koralen, die meestal niet op riffen groeien
maar op koudere en diepere delen van de zeebodem (onder de fotische zone),
werden minder hard getroffen. Kolonievormende koralen stierven waarschijnlijk
uit omdat ze in symbiose leefden met fotosynthetische algen, die massaal
uitstierven op de Krijt-Paleogeengrens.
Onder de inktvissen, zee-egels en bivalven stierven veel
soorten uit, terwijl de meeste soorten brachiopoden de Krijt-Paleogeengrens
overleefden en radieerden tijdens het Vroeg-Paleoceen. Onder de inktvissen
overleefden alleen soorten uit de groepen Nautiloidea (waar de tegenwoordige
nautilussen toe behoren) en Coleoidea (octopussen, pijlinktvissen en
zeekatten). Alle andere inktvissen, waaronder de belemnieten en ammonieten
stierven uit.
Er is een verschil in voortplanting tussen de uitgestorven
en overlevende soorten. Ammonieten legden meer en kleinere eieren, hun
nakomelingen kwamen als planktonische larven uit het
ei. Deze larven, die in het oppervlaktewater leefden,
kunnen massaal gestorven zijn door de ramp op de Krijt-Paleogeengrens. De
overlevende soorten legden juist grotere en minder eieren. Na het uitsterven
van de ammonieten vond onder de overlevende Nautiloidea adaptieve radiatie
plaats, waarmee de vrijgekomen niches gevuld werden.
Onder de zee-egels stierf ongeveer 35% van alle geslachten
uit op de Krijt-Paleogeengrens, hoewel soorten die in warm, tropisch water
leefden het zwaarst getroffen werden ten opzichte van zee-egels die op hogere
breedtegraden en/of in dieper water leefden. Het lijkt erop dat de warmere ondiepe
soorten zo zwaar werden getroffen vanwege het wegvallen van hun habitat door
het uitsterven van kolonievormende koralen, waardoor veel koraalriffen
verdwenen.
Verder stierven de rudisten (enorme rifbouwende mosselen die
typisch zijn voor het Krijt) en de Inoceramidae (een bivalvenfamilie verwant
aan de oesters) uit op de Krijt-Paleogeengrens.
Een groep kleine kreeftachtigen die veel voorkomt in het
Maastrichtien, de Ostracoda (mosselkreeftjes), is weinig aanwezig in het
Paleoceen. Ook bij deze groep is het niet duidelijk of het uitsterven voor of
tijdens de Krijt-Paleogeengrens plaatsvond.
Ook onder sommige groepen
micro-organismen vond extinctie plaats. Voor soorten plankton die het skelet
uit carbonaat opbouwden is de Krijt-Paleogeengrens één van de meest drastische
overgangen in de aardse geschiedenis. Krijtgesteente, een soort gesteente dat
typisch is voor het Krijt, bestaat uit deze skeletjes. De dikke lagen
krijtgesteente van het Krijt komen in het Paleogeen niet meer voor.
Statistische analyse laat zien dat de massa-extinctie een gevolg was van het
uitsterven van veel soorten binnen beperkte tijd, in plaats van een afname van
het aantal nieuwe soorten dat ontstond door speciatie.
Een fossiel van
Radiolites sp., een rudistensoort uit het Boven-Krijt. Alle rudisten stierven
uit op de Krijt-Paleogeengrens.
Bij de dinoflagellaten is er minder duidelijkheid over de
precieze invloed van de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie, voornamelijk omdat van
deze groep alleen de cysten fossiliseren. Niet alle dinoflagellaten hebben een
cystestadium zodat de diversiteit waarschijnlijk groter was dan gevonden wordt
als fossiel. Er lijken echter geen belangrijke veranderingen te zijn geweest op
de Krijt-Paleogeengrens. Ook onder Radiolaria lijkt er geen sprake te zijn van
grootschalig uitsterven rond de Krijt-Paleogeengrens. Als gevolg van de
wereldwijde afkoeling van het klimaat was er in het Vroeg-Paleoceen zelfs een
opbloei van deze groep in de wateren rond Antarctica.
Naar het voorkomen van planktonische Foraminifera rond de
Krijt-Paleogeengrens is veel onderzoek gedaan. Sommige geleerden denken dat er
een grote massa-extinctie plaatsvond, andere dat het meerdere kleinere
extincties betreft met daartussen perioden waarin de populaties zich
herstelden. Omdat de totale biomassa in de oceanen tijdens de
Krijt-Paleogeen-massa-extinctie verminderde was er minder voedsel voor
benthische Foraminifera, die zich met detritus voedden. Nadat het mariene leven
zich herstelde aan het begin van het Paleoceen, kwamen ook nieuwe soorten
benthische Foraminifera op. Het herstel besloeg de
eerste paar honderdduizend jaar in het Paleoceen.
De tijdspanne waarbinnen de
Krijt-Paleogeen-massa-extinctie plaatsvond is een controversieel onderwerp,
omdat hypotheses over de oorzaak van de extinctie afhangen van een relatief
korte tijd (een paar jaar tot enkele duizenden jaren) terwijl andere hypotheses
juist langer nodig hebben. Vanwege het zogenaamde Signor-Lippseffect is het
moeilijk de duur van de extinctie te bepalen met stratigrafisch onderzoek (op
welk niveau in de gesteentelagen fossielen van een bepaalde soort wel of juist
niet voorkomen). Het Signor-Lippseffect is het effect dat er zo weinig
fossielen gevonden zijn dat de kans statistisch groot wordt dat een soort lang
na de tijd van het jongst gevonden fossiel uitstierf. Er zijn bovendien weinig
doorlopende gesteentelagen bekend die een ouderdom hebben van een paar miljoen
jaar voor tot een paar miljoen jaar na de extinctie.
Er is een aantal hypotheses over de oorzaak van de
massa-extinctie op de Krijt-Paleogeengrens. De meeste
daarvan gaan uit van een grote meteorietinslag of van een periode van verhoogd
vulkanisme. Een andere veelgehoorde factor is een wereldwijde (eustatische)
daling van het zeeniveau, die regressie van de zee tot gevolg had. Sommige
hypotheses gaan uit van een combinatie van de eerste twee of van alle drie deze
factoren.
a) Meteorietinslag.
Het idee van vader en zoon Alvarez en hun collega's, dat
het uitsterven veroorzaakt werd door het inslaan van een grote meteoriet, was
niet nieuw. Ze waren wel de eersten die bewijs publiceerden voor een dergelijke
inslag in concentratie van 6 ppb iridium in de Krijt-Paleogeengrens. Iridium
komt in de aardkorst normaal voor met een concentratie van 0,3 ppb, maar in
chondriet-meteorieten is dat 455 ppb. De verhouding van isotopen van chroom in
de Krijt-Paleogeengrenslaag is vergelijkbaar met die in koolstofchondrieten. De
totale hoeveelheid iridium die over de hele wereld in de Krijt-Paleogeengrens
zit, volstaat voor een inslaand object van rond de 10 km doorsnee (of meerdere
kleinere objecten). Bij een dergelijke inslag zou 2 miljoen maal zoveel energie
vrijkomen als bij de krachtigste kernbommen die ooit getest zijn. De geschokte kwarts, microsferulen en microdiamanten vormen
verder bewijs voor de meteoriethypothese. Deze worden vooral in Noord- en
Zuid-Amerika gevonden, wat erop wijst dat de inslag in dat deel van de wereld
moet hebben plaatsgevonden.
In 1990 werd een grote inslagkrater ontdekt in de
ondergrond onder Chicxulub, een plaatsje op het Mexicaanse schiereiland Yucatán, die ongeveer de juiste ouderdom heeft. De krater is ovaal
en heeft een gemiddelde diameter van 180 km, wat
overeenkomt met de grootte die door Alvarez en zijn collega's was voorspeld.
Deze krater wordt meestal Chicxulubkrater of Yucatan-krater genoemd. Een
buitenste ring van de krater is later ontdekt en heeft een diameter van 300 km.
Daarmee is het de grootst bekende inslag in het binnenste gedeelte van het
Zonnestelsel sinds het Late Heavy Bombardment 4 miljard jaar geleden. De vorm
en locatie van de krater wijzen erop dat de inslag die de krater vormde
catastrofale bijwerkingen had. De inslag vond plaats in de zee, wat tsunami's
veroorzaakt moet hebben. Bewijs voor tsunami's is gevonden in sedimenten van
deze ouderdom op verschillende plaatsen in het Caribisch gebied.
De inslag vond plaats op een plek waar veel gips
(calciumsulfaat) in de ondergrond zit, wat behalve stof ook een grote
hoeveelheid zwaveldioxide in de vorm van aerosols de atmosfeer in moet hebben
gebracht. Geschat wordt dat de hoeveelheid uit zwavelzuur bestaande aerosols en
stof die in de stratosfeer werd gebracht groot genoeg was om de hoeveelheid
zonlicht die het aardoppervlak bereikte met 10% to 20% te verminderen. Het zou tenminste tien jaar hebben geduurd voor de aerosols uit de
atmosfeer verdwenen waren. Veel soorten planten en fytoplankton die afhankelijk
zijn van fotosynthese stierven, waardoor plantenetende dieren geen voedsel meer
hadden. Massale sterfte van planteneters zou op zijn beurt weer het uitsterven
van predators tot gevolg hebben gehad. Kleine soorten dieren die vooral aas en
detritus aten hadden echter een redelijke kans op overleving.
Ook andere mogelijke gevolgen van een inslag worden gezien
als oorzaken voor de massa-extinctie. Ejecta van de inslag die terugvielen naar
de Aarde zouden bij het binnendringen van de atmosfeer een paar uur lang voor
intense infrarode straling hebben gezorgd, vergelijkbaar met een oven op de
grillstand, zodat veel blootstaande organismen werden gedood. Als gevolg van
deze enorme hittepuls kunnen er wereldwijd bosbranden zijn uitgebroken. Dankzij
de hoge concentratie zuurstof in de atmosfeer gedurende het Krijt konden grote
branden zich bovendien sneller uitbreiden. Wereldwijde branden zouden bovendien
de concentratie kooldioxide in de atmosfeer verhoogd hebben, wat tijdelijk een
sterker broeikaseffect tot gevolg had. Kwetsbare soorten die door de voorgaande
gebeurtenissen al getroffen waren kunnen hierdoor tot uitsterven zijn
gedreven.[48] De inslag kan ook zure regen hebben veroorzaakt, afhankelijk van
het soort gesteente dat door de inslag geraakt werd. Dit was waarschijnlijk
geen belangrijk effect, omdat chemische buffers de verzuring moeten hebben geneutraliseerd.
Het overleven van soorten dieren die gevoelig zijn voor verzuring van hun
leefomgeving (zoals kikkers) wijst er bovendien op dat het effect nooit groot
geweest kan zijn.
De inslaghypothese kan alleen een relatief snelle en korte
massa-extinctie verklaren, omdat verhoogde hoeveelheden stof en zwavelzuur in
de atmosfeer in korte tijd weer zouden verdwijnen. De meeste geleerden zijn het
erover eens dat er rond de Krijt-Paleogeengrens inderdaad een grote meteoriet
in ingeslagen, maar over de vraag of dit een oorzaak was van de massa-extinctie
verschillen de meningen.
b) Vulkanisme van de Deccan Traps.
De Deccan Traps zijn trapvormige vloedbasalten op het
Indiaas Subcontinent die door vulkanisme gevormd zijn. Nieuw bewijs laat zien,
dat ze gevormd werden in een tijdsduur van 800.000 jaar, die overlapt met de
Krijt-Paleogeengrens. Ze kunnen daarom goed een oorzaak vormen van de
massa-extinctie en het trage ecologische herstel daarna.
Het vulkanisme van de Deccan Traps kan op verschillende
manieren een massa-extinctie hebben veroorzaakt, zoals door de uitstoot van
grote hoeveelheden stof en zwaveldioxide in de atmosfeer, dat het zonlicht kan
hebben tegengehouden waardoor fotosynthese moeilijk werd. Verder werd er
kooldioxide uitgestoten bij het vulkanisme, zodat het broeikaseffect versterkt
werd.
De hypothese dat het vulkanisme van de Deccan Traps de
oorzaak van het uitsterven was ging er vroeger van uit dat het uitsterven over
een langere periode moet hebben plaatsgevonden. De aanhangers van de
inslaghypothese beargumenteerden dat dankzij het Signor-Lippseffect de
tijdsduur van de massa-extinctie langer leek en vulkanisme dus geen goede
verklaring kon zijn. Hoe meer fossielen er gevonden werden, des te duidelijker
werd echter dat de massa-extinctie over een korte periode plaatsvond. Pas nadat
duidelijk werd dat de Deccan Traps ook in korte tijd gevormd werden werd deze
hypothese weer aantrekkelijk.
c) Meerdere inslagen
Het kan, dat een planetoïde voor de inslag in meerdere
brokstukken uiteen brak om dan in meerdere delen in te slaan. Voor de
Chicxulubkrater en de krater Tycho op de Maan is wel voorgesteld, dat ze door
inslagen van brokstukken van hetzelfde moederobject vormden en dat de
Baptistina-planetoïdenfamilie uit overgebleven brokstukken van hetzelfde object
bestaat. Dit moederobject zou ongeveer 160 miljoen jaar geleden zijn
opgebroken.
Sinds de ontdekking van de Chicxulubkrater zijn een aantal
andere inslagkraters geïdentificeerd die ongeveer rond de Krijt-Paleogeengrens
zijn ontstaan. Dit kan toeval zijn, maar het kan ook, dat meerdere grote
meteorieten de Aarde binnen korte tijd getroffen hebben. Kraters die ongeveer
deze ouderdom hebben zijn onder andere de 24 km grote Boltisjkrater in Oekraïne
(gedateerd op 65,17 ± 0,64 miljoen jaar), de Shivakrater in de Indische Oceaan
en de ongeveer 20 km grote Silverpitkrater in de Noordzee (tussen de 45 en 74
miljoen jaar oud). Van de laatste twee structuren is nog niet zeker, of het
inslagkraters zijn.
d) Regressie van de zee
In de laatste tijdsnede in het Krijt, het Maastrichtien,
vond de grootste daling van het zeeniveau plaats tijdens het Mesozoïcum. In
veel sedimentlagen uit deze tijd is deze regressie duidelijk terug te vinden:
de oudste lagen in het Maastrichtien zijn mariene sedimenten, daarbovenop
liggen strandafzettingen en daarop terrestrische afzettingen. Dit is een
wereldwijde trend, waaruit blijkt dat de daling van het zeeniveau niet relatief
was (veroorzaakt door lokale tektonische opheffing) maar werd veroorzaakt door
de eustasie, de wereldwijde schommeling van het zeeniveau. Er is nog geen
duidelijke oorzaak voor de daling van het zeeniveau bekend, maar men neemt aan
dat dit veroorzaakt werd door het minder actief worden van vulkanisme op de
mid-oceanische ruggen, waardoor deze tijdens het Maastrichtien inzakten en de
oceaanbodem dieper kwam te liggen.
Door grote regressies komt het continentaal plat rond de
continenten droog te staan. Dit was gedurende het Krijt bedekt met ondiepe
zeeën, waar de meeste mariene soorten leefden. Een regressie zou een
massa-extinctie onder deze soorten veroorzaakt kunnen hebben. De regressie kan
ook tot klimaatverandering hebben geleid, ten eerste doordat de zeestromingen
en daardoor de atmosferische stromingen veranderden, ten tweede omdat minder
wateroppervlak het albedo van de Aarde verlaagt
waardoor de wereldwijde temperatuur stijgt.
e) Supernova
De nevel W49B, het restant van een supernova.Een andere
mogelijke oorzaak voor de Krijt-Paleogeen-massa-extinctie was kosmische
straling veroorzaakt door een nabije supernova. Ook een supernova kan de
iridiumanomalie op de Krijt-Paleogeengrens veroorzaakt hebben. Straling van een
supernova bevat echter ook sporen van de langst levende isotoop van plutonium,
244Pu met 81 miljoen jaar halfwaardetijd. Omdat bij analyse van het gesteente
van de Krijt-Paleogeengrens geen sporen van 244Pu of de elementen waarin het
vervalt zijn gevonden, is het niet waarschijnlijk dat een supernova de oorzaak
is.
f) Combinatie van factoren
In hypotheses die uitgaan van een combinatie van factoren
stierven aan het einde van het Maastrichtien soorten uit door verandering en
vernietiging van de habitats van die soorten. Klimaatverandering en/of een
daling van het zeeniveau zorgde ervoor dat veel soorten hun natuurlijke habitat
verloren. Tegelijkertijd zorgde fijn stof dat vrijkwam bij vulkanisme
wereldwijd voor een verdroging van het klimaat. De dinosauriërs, de grootste
gewervelden uit het Krijt, waren het gevoeligst voor veranderingen in
leefomgeving en hun biodiversiteit ging daarom aan het einde van het Krijt
achteruit. Op dat moment vond een grote meteorietinslag plaats waarbij zoveel
stof de atmosfeer in geblazen werd dat het zonlicht niet meer tot het
aardoppervlak doordrong en fotosynthese onmogelijk werd. Dit zorgde voor het
instorten van voedselketens die van fotosynthese afhingen, zowel in het water
als op het land.
Het belangrijkste verschil tussen hypotheses die uitgaan
van een combinatie van factoren en hypotheses die slechts één oorzaak aanwijzen
is dat ze er van uit gaan dat een enkele factor niet sterk genoeg kan zijn
geweest om de massa-extinctie te veroorzaken. Aanhangers van een combinatie van
factoren argumenteren bovendien dat het patroon waarmee verschillende soorten
uitstierven niet door een enkele factor kan zijn veroorzaakt.