Het vliegtuigje maakte een bocht naar rechts. Vanuit mijn stoel aan bakboord kon ik zijn schaduw over het ijs zien gaan. Door de ski’s leek het net een eend die op het water landde, met gespreide poten. Toen de piloot het vliegtuig waterpas zette, kwam een enorme klif in zicht, het donkerbruin van de rotsen stond in schril contrast met het maagdelijk wit van ijs en sneeuw dat vervaagde aan de horizon.

De steil aflopende lagen van dit zandsteen uit het Precambrium waren vervormd door concertinalike plooien. Ik nam verschillende foto’s. Toen we de klif omsloten, kwam een andere in beeld. Bovenop het zandsteen lag een dun gesteentekapje dat bijna net zo wit was als de achtergrond: Cambriumkalksteen. “Fascinerend,” dacht ik terwijl ik mijn camera weer omhoog hield. “De basisgeologie hier lijkt erg op die van het westen van Noord-Amerika.”

Mijn collega’s en ik waren naar de Pensacola Mountains op Antarctica gekomen om te bestuderen hoe de twee geologische onderverdelingen – Oost en West – van het ijzige continent zich tot elkaar verhouden. Oost-Antarctica is een oud Precambriumschild dat ten zuiden van Australië, India en Afrika ligt; West-Antarctica maakt deel uit van de geologisch jonge en actieve vulkanische “ring van vuur” die de Stille Oceaan omringt. De opgeheven rand van het Oost-Antarctische schild ontmoet West-Antarctica langs de Transantarctic Mountains, waarvan de Pensacolas een noordelijk verlengstuk vormen.

Het was een lange reis geweest: 14 uur van Los Angeles naar Nieuw-Zeeland in een commerciële jet, 10 uur van Nieuw-Zeeland naar McMurdo Station in Antarctica in een met ski’s uitgerust Hercules-transport en ten slotte vijf uur over het continent naar de Pensacola Mountains, waarbij we onderweg de Zuidpool omzeilden. Nu, na het opzetten van ons basiskamp, waren we eindelijk in de bergen bij de zuidelijke rand van dezelfde oceaan die de stranden van Los Angeles omspoelt.

We moesten echter nog naar de rotsen. In Antarctica kosten dergelijke excursies tijd. Nadat we een landingsplaats hadden uitgezocht waar geen spleten waren, liet onze piloot de Twin Otter zakken voor een “ski sleep”. Dat wil zeggen, hij zette wat gewicht op het landingsgestel maar behield voldoende luchtsnelheid om weer op te stijgen. We cirkelden rond en onderzochten deze sporen zorgvuldig. Spleten kunnen onder de sneeuw verborgen zijn, maar hier waren er geen sporen van blauwe scheuren. Toen we weer rondkeken, landden we en stopten snel om de kans te verkleinen dat we ruw ijs onder de sneeuw zouden raken. Het was niettemin een hobbelige landing, hoewel het vliegtuig slechts oppervlakkige schade bleek te hebben opgelopen. We bonden ons aaneen voor de veiligheid en begonnen over de verwaaide sneeuw naar de voet van de klif te lopen, onze bezorgde piloot achterlatend om het vliegtuig te onderzoeken.

Fossiele aanwijzingen
De grens tussen de twee rotssoorten die in het Pensacola gebergte zijn blootgelegd, is een van de meest fundamentele in de geschiedenis van de aarde. Na de geboorte van de planeet 4,5 miljard jaar geleden kwam het vier miljard jaar lange tijdperk dat bekend staat als het Precambrium. Tegen het einde van dit tijdperk – ongeveer 750 miljoen jaar geleden, toen de eerste meercellige wezens met zachte lichamen zich ontwikkelden – werden de bruine zandstenen van de onderliggende Patuxent Formatie afgezet die we zojuist hebben gezien. De lagen werden afgezet in een kloofvallei die zich binnen het continentale schild opende. Toen de kloof dieper werd, stroomden er rivieren naar binnen die hun geërodeerde grond op de bodem van de vallei lieten vallen.

Op 540 miljoen jaar geleden luidde een explosie van meercellig dierlijk leven de Cambrium-periode in. Ontelbare kegelvormige skeletten van het schepsel Archaeocyatha verzamelden zich in ondiepe zeeën die over het zandsteen waren opgeschoven. Deze vormden een rif langs de rand van Oost-Antarctica dat uiteindelijk werd omgevormd tot kalksteen. (De kap van de Patuxent Formatie wordt de Nelson Kalksteen genoemd.) Omdat Archaeocyatha een warmwaterdier was, moet wat nu de westelijke rand van het Oost-Antarctische schild is, zich tijdens het Cambrium op tropische breedte hebben bevonden.

De rifting die leidde tot de afzetting van de Patuxent zandstenen weerspiegelt de scheiding van Oost-Antarctica van een andere continentale landmassa. De divergentie opende het bekken van de Stille Oceaan zo’n 750 miljoen jaar geleden. (Vervolgens werden stollingsgesteenten van eilandvulkanen en materiaal dat van de subductieve oceaanbodem was afgeschraapt, aan Oost-Antarctica vastgehecht, waardoor West-Antarctica werd gevormd). Deze rifting vond plaats lang voordat het supercontinent Pangaea, waarvan de huidige continenten afbraken, werd gevormd. Pangaea werd pas aan het eind van het Paleozoïcum gevormd, ongeveer 250 miljoen jaar geleden. Het begon uiteen te vallen in de Jura-periode van het Mesozoïcum, ongeveer 170 miljoen jaar geleden, waarbij de Atlantische Oceaan en andere jonge oceaanbekkens ontstonden.

Toen we ons een weg omhoog baanden naar de top van de klif, zagen we dat de onderste lagen van de Cambrium-lagen – die onder de kalksteen liggen – bestonden uit roze conglomeraat en grove zandstenen. Terwijl de zee over de zich verdiepende kloof en de verzakkende rand voortschreed, had zij het Precambrium gesteente vermalen tot keien, kiezels en zandkorrels. De afzettingen werden fijnkorreliger naarmate we hoger kwamen, en de kwartszandstenen die onmiddellijk onder de Nelson Limestone lagen, zagen eruit als oude vrienden. Ze zaten vol met verticale wormholen, bekend als Skolithus.

Deze holen zijn de enige sporen van oude filtervoeders, die voedingsstoffen uit sedimenten haalden en een kleiachtig residu rond hun holen achterlieten. “Net als het westen van Noord-Amerika,” merkte ik hardop op, “maar dan ook net als de rotsen van Durness in het noordwesten van Schotland.” Inderdaad, de lagen die zijn afgezet door het zeewater dat 540 miljoen jaar geleden het grootste deel van de continenten bedekte – zoals blijkt uit de aanwezigheid van Cambriumkusten in o.a. Wisconsin – lijken opmerkelijk veel op elkaar op alle continenten.

Geweldige bergen…
Er gaat echter niets boven persoonlijke ervaring met gesteenten om een geoloog aan het denken te zetten. Mijn eerste indrukken van het Transantarctisch Gebergte in 1987 riepen een vraag bij me op die me altijd is bijgebleven: Zou het continent waaruit Antarctica aan het eind van het Precambrium is losgescheurd, misschien het westelijke deel van Noord-Amerika kunnen zijn geweest? Of lagen hun randen in die verre tijd slechts in vergelijkbare milieus aan weerszijden van een nog ouder bekken van de Stille Oceaan?

Het antwoord heeft verreikende implicaties. De wereldwijde paleogeografie van die tijd (“paleo” is een voorvoegsel dat geologen gebruiken om “historisch” aan te duiden) is momenteel een mysterie. Weten hoe de continenten waren verdeeld zou aanwijzingen kunnen geven over de enorme veranderingen in het milieu die aan het Cambrium voorafgingen. Laat in het Precambrium waren er verschillende ijstijden, en de chemie van de oceanen en vermoedelijk ook van de atmosfeer veranderde sterk. Meercellige dieren ontwikkelden zich en luidden een biologische overvloed in waartoe ook de verre voorouders van de gewervelde dieren en dus van de mens behoorden.

Het is duidelijk moeilijk om met veel zekerheid de geografie van een oeroude tijd in kaart te brengen op een dynamische planeet met continenten die in beweging zijn. Alfred Wegener en andere pioniers van de theorie van de continentale drift hadden opgemerkt dat verschillende Noord- en Zuid-Amerikaanse bergketens die aan de Atlantische rand waren afgeknot, aan de andere kant van de oceaan keurig overeenkwamen met bergketens in Europa en Afrika. Tegenwoordig stellen magnetische gegevens en satellietbeelden van de oceaanbodem ons in staat om het supercontinent Pangaea zeer nauwkeurig te reconstrueren.

Een aantal bewijslijnen wijst erop dat Pangaea niet de oorspronkelijke configuratie van de continenten was. Als ijzerhoudend gesteente uit lava stolt, wordt het gemagnetiseerd in de richting van het aardmagnetisch veld. De magnetisatie van gesteenten die zijn gestold uit pre-Mesozoïsche lava is in Noord-Amerika en Afrika heel verschillend, wat erop wijst dat deze continenten zich in een vroeger tijdperk afzonderlijk hebben bewogen. Vulkanische gesteenten die fragmenten waren van de oude oceaanbodem zijn ook gevonden in bergketens van Pangaea zoals de Famatinische gordel (Argentinië), de Mozambique gordel (Afrika) en de oudere Appalachians. Deze vroeg-Paleozoïsche en Precambriaanse ophiolieten – zoals de gesteenten worden genoemd – tonen aan dat vroegere oceaanbekkens zich sloten toen het supercontinent samensmolt. In de jaren zestig werd de Canadese geofysicus J. Tuzo Wilson getroffen door de aanwezigheid van vroeg-Paleozoïsche ophiolieten in het Appalachen gebergte van de Maritieme provincies in Canada en vroeg hij zich af: “Ging de Atlantische Oceaan open, dicht en weer open?”

Bij het reconstrueren van continentale configuraties vóór Pangaea krijgen we geen hulp van de oceaanbodems. Hoewel het bekken van de Stille Oceaan al bestond, is de oceaanbodem van die ouderdom al lang onder de continenten geschoven die aan het bekken grenzen. Geologen hebben dus geen oceaan-“spoorwegkaart” voor de continentendrift vóór Pangaea. We moeten terugvallen op bewijsmateriaal van de continenten zelf, net zoals Wegener deed toen hij Pangaea probeerde te reconstrueren vóór de moderne oceanografie en satellieten.

…en marges
BINNEN PANGAEA zijn er enkele oude continentale marges die geen duidelijke tegenhangers hebben. De Pacifische randen van Noord- en Zuid-Amerika, Antarctica en Australië werden alle gevormd tegen het einde van het Precambrium, tussen 750 miljoen en 550 miljoen jaar geleden. De Appalachische rand van Laurentia – het voorouderlijke schild van Noord-Amerika – is in die tijd ook van een ander continent afgescheurd. Sinds Wilson zijn beroemde vraag stelde, wordt gewoonlijk aangenomen dat West-Europa en Noordwest-Afrika de tegenhanger van deze marge waren.

In 1989 leidde ik weer een reis naar Antarctica, als onderdeel van het Internationale Geologische Congres in de Verenigde Staten. Het doel van de expeditie was om de geologie van Antarctica – lange tijd het privé-domein van een zeer kleine groep van bijzonder taaie zielen (zelfs onder geologen) – in de hoofdstroom van de wereldwijde aardwetenschap te brengen. Verschillende deskundigen op het gebied van de Himalaya, de Europese Alpen, de Appalachen, de Rockies en vele andere regio’s namen eraan deel.

Nadat een van deze wetenschappers, Eldridge M. Moores, in de bibliotheek van de Universiteit van Californië in Davis aan het snuffelen was, stuitte hij op een kort artikel van Richard T. Bell en Charles W. Jefferson van het Geological Survey of Canada. Zij wezen op overeenkomsten tussen Precambrische lagen in West-Canada en Oost-Australië en concludeerden dat de Pacifische randen van Canada en Australië wel eens naast elkaar zouden kunnen hebben gelegen. Gevoelig geworden door zijn recente reis, realiseerde Moores zich dat dit zou betekenen dat de Pacific marges van de V.S. en Antarctica naast elkaar hebben gelegen, een gedachte die vergelijkbaar is met de mijne. Na wat snel bibliotheekonderzoek stuurde hij me een kaart die de structurele parallellen in de interieurs van de Laurentiaanse en Oost-Antarctische schilden belichtte. “Is dit gek?” vroeg hij.

Gelijkenissen in de interne structuren van ontheemde continenten kunnen een krachtig bewijs zijn van een vroegere juxtapositie. Moores vestigde in het bijzonder de aandacht op een rapport waarin wordt vermeld dat langs het Transantarctisch Gebergte – op een plaats die de Shackleton Range wordt genoemd (naar de beroemde Britse ontdekkingsreiziger Sir Ernest Shackleton) – gesteenten liggen die qua leeftijd en karakter lijken op die onder een groot deel van New Mexico en Arizona. Hij wees er ook op dat gesteenten van ongeveer miljard jaar oud, zoals die welke de Grenville-provincie karakteriseren – een verouderde band van gesteenten die langs de oostelijke en zuidelijke rand van Noord-Amerika loopt, van Labrador tot Texas – in de buurt van één Antarctische kust zijn gevonden. Hij noemde zijn hypothese – het idee dat de continenten naast elkaar waren komen te liggen – SWEAT, voor Southwest U.S.East Antarctica.

Gevurig door de mogelijkheid dat mijn vraag eindelijk een antwoord zou hebben, heb ik de Mooress-reconstructie gereproduceerd met behulp van de PLATES-software van ons instituut aan de Universiteit van Texas in Austin. Met dit programma kunnen we stukken van continenten groeperen en ze met geometrische precisie over de aardbol verplaatsen. Korte tijd later hadden mijn collega Lisa M. Gahagan en ik alle onzekerheden over het matchen van de grenzen weggenomen: de schaal en de algemene vorm van de twee oude gespleten randen waren inderdaad compatibel. Bovendien stak de grens tussen het Grenville-gesteente van Texas en het oudere gesteente van Arizona en New Mexico uit in Antarctica – precies op de plaats waarvan ik wist dat er een soortgelijke grens onder het ijs lag, tussen de Shackleton Range en enkele kleine rotspuntjes langs de bevroren kusten van de Weddellzee. Het leek alsof de rotsen recht onder mijn voeten, die de Llano uplift in Texas vormen en waarvan het Texas State Capitol is gebouwd, elektronisch weer tevoorschijn kwamen in Antarctica!

Als de westelijke rand van Noord-Amerika was verbonden met Oost-Antarctica en Australië, dan moet een ander continent zijn afgescheurd van de Appalachische marge. Paul F. Hoffman, nu aan de Harvard Universiteit, en ik hebben gesuggereerd dat de oostkant van het Laurentiaanse schild van Noord-Amerika tegen de Precambrische schilden van Zuid-Amerika, bekend als Amazonia en Rio de la Plata, werd ingeklemd. Bij het manipuleren van de drie schilden op het computerscherm, viel het me op dat het voorgebergte Labrador-Groenland van Laurentia zou kunnen zijn ontstaan in de uitsparing in de Zuid-Amerikaanse marge tussen Chili en Zuid-Peru, die vaak wordt aangeduid als de Arica-belemmering. Aangenomen wordt dat zowel het voorgebergte als de insnijding dateren uit het late Precambrium. Maar hoewel zij even groot en algemeen van vorm zijn, werden zij ingrijpend gewijzigd toen de Appalachen en de Andes ontstonden. Een exacte geometrische fit is dus niet te verwachten.

Kristallijn enigma
MIJN SUGGESTIE geeft een mogelijke verklaring voor een al lang bestaand enigma van de geologie van de Andes. Langs de overigens jeugdige en actieve Peruaanse marge bevinden zich 1,9 miljard jaar oude kristallijne gesteenten. Hardolph A. Wasteneys, destijds verbonden aan het Royal Ontario Museum, dateerde zirkoonkristallen uit het Arequipa-massief, langs de kust van Zuid-Peru. Hij toonde aan dat deze gesteenten sterk gemetamorfoseerd waren toen de Grenville-gebergten van Noord-Amerika werden gevormd, 1,3 miljard tot 0,9 miljard jaar geleden. Zij kunnen daarom een voortzetting van de Grenville-provincie van oostelijk en zuidelijk Noord-Amerika in Zuid-Amerika vertegenwoordigen.

De hypothese van een Zuidamerikaanse verbinding voor de oostelijke rand van Laurentia bracht mijn carrière onverwachts in een stroomversnelling. Ik ben opgegroeid in Schotland en heb mijn geologische tanden in de rotsen daar gezet. Noordwest-Schotland en het onder water liggende Rockall Plateau – aan de westelijke rand van de Britse eilanden – bleven deel uitmaken van Noord-Amerika totdat het bekken van de Noord-Atlantische Oceaan zich bijna volledig had geopend. Schotland lag op de top van het voorgebergte Labrador-Groenland. Wanneer de rotsen van de Schotse Hooglanden, die ik in de jaren zestig voor mijn doctoraalstudie bestudeerde, (electronisch) in de Arica-embargade genesteld zijn, blijken zij door te lopen in even oude rotsen van Peru en Bolivia. Gezien hoe goed de Schotse Hooglanden zijn bestudeerd, kunnen zij kritische tests leveren voor een vroegere Noord-Amerika-Zuid-Amerika verbinding.

Aannemende de SWEAT hypothese en de Pan-Amerikaanse verbinding, kunnen we proberen de wereldwijde verdeling van continenten en oceanen in het late Precambrium te reconstrueren. De meeste geologen geloven dat de relatieve oppervlakte van continenten en oceaanbekkens niet is veranderd sinds het late Precambrium. Als dus Antarctica, Australië, Noord-Amerika en delen van Zuid-Amerika zijn samengesmolten tot een pre-Pangaean supercontinent, dat nu Rodinia wordt genoemd, dan moeten er elders uitgestrekte oceanen zijn geweest. Ophiolitische overblijfselen in de continenten wijzen erop dat deze oceanen lagen tussen India en het huidige Oost-Afrika (de Mozambique Oceaan) en binnen Afrika en Zuid-Amerika (respectievelijk de Pan-Afrikaanse en Braziliaanse Oceaan).

Tussen ruwweg 750 miljoen en 550 miljoen jaar geleden werden deze oceaanbekkens vernietigd, en alle Precambriaanse kernen van Afrika, Australië, Antarctica, Zuid-Amerika en India smolten samen tot het supercontinent Gondwana. Het was in deze periode dat het bekken van de Stille Oceaan zich opende tussen Laurentia en de Oost-Antarctisch-Australische landmassa. Isotopische datering van vulkanisch gesteente in Newfoundland toont aan dat het oceaanbekken tussen Laurentia en Zuid-Amerika pas in het begin van het Cambrium werd geopend. Noord-Amerika kan zich daarom in twee fasen hebben afgescheiden.

Het reconstrueren van de reizen van Noord-Amerika vereist een essentieel stuk informatie: de magnetisatie van gesteenten uit de oudheid. Met dergelijke gegevens kunnen geologen de breedtegraad en de oriëntatie van het gesteente bepalen toen het werd gevormd. Maar omdat het magnetisch veld van de aarde axiaal symmetrisch is, kunnen paleomagnetische metingen ons niets vertellen over de oorspronkelijke lengtegraad van de rotsen. De huidige lava van IJsland en Hawaï, bijvoorbeeld, zou een geoloog over 100 miljoen jaar de breedtegraad en de oriëntatie van deze eilanden kunnen onthullen, maar niet het grote verschil in lengtegraad. Het zou niet duidelijk zijn dat de eilanden in verschillende oceanen liggen.

Traditionele reconstructies van Laurentia plaatsen de Appalachische rand ervan altijd tegenover Noordwest-Afrika tijdens het Paleozoïcum. Ik besloot de relatie van Noord-Amerika tot Gondwana anders uit te zetten, gebruik makend van het feit dat de lengtegraad van het continent niet wordt bepaald door paleomagnetische gegevens. Het bleek dat Noord-Amerika tijdens het Paleozoïcum, zoals een van mijn promovendi het noemde, een “eindspurt” rond Zuid-Amerika kon hebben gemaakt, beginnend naast Antarctica.

Toen Luis H. Dalla Salda, Carlos A. Cingolani en Ricardo Varela van de Universiteit van La Plata in Argentinië de schets van de eindspurt zagen, werden zij enthousiast. Zij hadden onlangs voorgesteld dat een Paleozoïsche berggordel, waarvan de wortels blootliggen in de Andes van Noord-Argentinië, gevormd zou kunnen zijn toen een ander continent op Gondwana botste. Bovendien omvat de westelijke rand van deze Famatinische gordel Cambrium en Neder-Ordovicium kalkstenen (tussen 545 en 490 miljoen jaar oud) met trilobieten die kenmerkend zijn voor Noord-Amerika. Misschien, zo redeneerden zij, is dit een “geologisch visitekaartje” dat is achtergelaten toen Noord-Amerika tijdens het Ordovicium, 450 miljoen jaar geleden, in botsing kwam met Zuid-Amerika.

Het lijkt erop dat Noord-Amerika, nadat het aan het eind van het Precambrium van Zuid-Amerika was afgescheurd, vrij ver weg kwam te liggen. Tijdens het Cambrium, toen Gondwana een ijstijd onderging, was Noord-Amerika equatoriaal. De oceaanbodem werd toen onder het Zuid-Amerikaanse kraton gesubducteerd, en Noord- en Zuid-Amerika botsten opnieuw tijdens het Ordovicium. Wij denken dat het oudere deel van de Appalachen, dat abrupt eindigt in Georgia, ooit doorlopend was met de Famatinische gordel van Argentinië. Deze constructie plaatst Washington, D.C., dicht bij Lima, Peru, in het midden van het Ordovicium.

EINDE VAN DE LOOP
NADAT HET Ordovicium was gebotst, scheidden de continenten zich weer van elkaar, waarbij Noordamerikaanse kalksteen met zijn karakteristieke trilobieten blijkbaar in het noordwesten van Argentinië is achtergebleven. Mijn Argentijnse collega’s en ik hebben gesuggereerd dat deze rotsen de voorouderlijke Golf van Mexico, bekend als de Ouachita-belemmering, hebben afgescheurd. Onlangs zijn door vulkanen uit de Andes van onder de kalkstenen meegevoerde blokken gedateerd op ongeveer een miljard jaar oud, net als die van de Grenville-provincie die waarschijnlijk de embayment bezette.

Het is mogelijk dat het Noord-Amerikaanse en het Zuid-Amerikaanse continent opnieuw op elkaar inwerkten voordat Noord-Amerika uiteindelijk botste met Noordwest-Afrika om Pangaea te voltooien. Franse geologen die de Paleozoïsche sedimentgesteenten van de Peruaanse Andes bestudeerden, hebben ontdekt dat deze bestaan uit brokstukken die van een naburige landmassa moeten zijn geërodeerd. Zij veronderstelden dat dit continent, dat het gebied beslaat dat nu door de Stille Oceaan wordt bedekt, een uitbreiding was van het Arequipa-massief in Peru.

Het kan echter ook Noord-Amerika zijn geweest. Zoals Heinrich Bahlburg van de Universiteit van Heidelberg in Duitsland heeft opgemerkt, vermengt de oude warmwaterfauna van Noord-Amerika zich met de koudwaterfauna van zuidelijk Afrika en de Falklandeilanden (Malvinas) in de 400 miljoen jaar oude (Devoon) lagen van het noordwesten van Zuid-Amerika. Samen met een vervorming langs de oostkust van Noord-Amerika die bekend staat als de Acadische orogenese, en de afknotting van bergstructuren langs de Zuid-Amerikaanse rand, wijst alles erop dat het noordwesten van Zuid-Amerika tijdens het Devoon door Laurentias van de ene kant naar de andere werd geschoven. Er zijn zelfs Ordovicische kalkstenen met Zuid-Amerikaanse trilobieten – een ander visitekaartje – in Oaxaca in Mexico. Pas toen Noord-Amerika zich uiteindelijk verwijderde van de proto-Andeïsche marge, begon de huidige Andes Cordillera zich te ontwikkelen.

Zo’n 150 miljoen jaar later kwam Noord-Amerika weer in botsing met Noord-Europa, Azië en Gondwana. Pangaea – met de Oeral, het Armoricaans Gebergte in België en Noord-Frankrijk, de Ouachita’s en de jongste Appalachen als hechtingen – is het resultaat van de botsingen tussen deze continenten. Na een odyssee van 500 miljoen jaar had Noord-Amerika eindelijk een rustplaats gevonden. Maar niet voor lang. In nog eens 75 miljoen jaar scheidde het zich af van Afrika toen Pangaea uiteenviel, om zich naar zijn huidige positie te bewegen.

Tijdens de zuidelijke zomer van 1993-1994 – zes jaar na mijn eerste glimp van de Pensacola Mountains en de glimp van de odyssee van Noord-Amerika – keerde ik terug naar Antarctica. Deze keer verkende ik met mijn collega Mark A. Helper, twee afgestudeerde studenten en twee bergbeklimmers de Shackleton Range en Coats Land nabij de Weddell Zee. Volgens mijn computersimulaties is dit de plaats waar 750 miljoen jaar geleden Noordamerikaanse Grenville-rotsen zijn ontstaan. Antarctische geologen hebben deze gebieden lang als afwijkend beschouwd.

Aan het eind van ons bezoek aan Coats Land, trokken we samen, pakten onze ijsbijlen op en klommen terug naar een ander klein vliegtuig. De gesteentemonsters die we die dag hadden verzameld, wogen zwaar op onze rugzakken – en op het vliegtuig, dat kreunend de lucht in vloog. In de laboratoria van mijn collega’s Wulf A. Gose en James N. Connelly gingen we aan de slag om die gesteenten te analyseren.

Aanwijzingen
Onze ideeën over hoe de aarde er vóór Pangaea uitzag, die in 1995 voor het eerst in dit tijdschrift werden beschreven, hebben de geologische wereld tot grote activiteit aangezet. Zij boden de eerste testbare hypothese met betrekking tot de wereldwijde geografie in het late Precambrium en vroege Paleozoïcum – het kritieke tijdperk waarin eencellige organismen evolueerden tot meercellige wezens met zachte lichamen, vervolgens ongewervelde dieren met harde schalen en, uiteindelijk, primitieve gewervelde dieren.

In het afgelopen decennium heeft de belangstelling voor het Rodinische supercontinent dat aan Pangaea voorafging, geleid tot onderzoekscentra en internationale programma’s om de opbouw, geografie en fragmentatie van dit supercontinent te bestuderen. Een verwant resultaat van deze wetenschappelijke fermentatie is de “sneeuwbalaarde”-hypothese, die voorstelt dat de aarde 600 tot 700 miljoen jaar geleden, ten tijde van Rodinia’s fragmentatie en de vorming van het bekken van de Stille Oceaan, op zeeniveau helemaal tot aan de evenaar bedekt was met ijs.

De sneeuwbalaarde-hypothese stelt een extreme mondiale omgeving voor die ons begrip van het klimaat in het verleden, het heden en de toekomst op de proef stelt. Indien bevestigd, zou dit betekenen dat een dramatisch kille periode direct voorafging aan de explosie van meercellig leven die ongeveer 545 miljoen jaar geleden plaatsvond. Omdat voorspellers zich baseren op de verdeling van continentale landmassa’s bij het ontwerpen van computer klimaatmodellen, heeft onze nogal esoterische studie van oude supercontinenten de laatste jaren duidelijk aan belang gewonnen.

Omdat er geen oceaanbodem is van vóór Pangaea en de fragmentarische aard van het bewijsmateriaal van de continenten, lopen de meningen over deze periode van de aardgeschiedenis onvermijdelijk uiteen. Sommige deskundigen twijfelen zelfs aan het bestaan van het Rodinian supercontinent uit het late Precambrium dat in dit artikel wordt beschreven – twijfels die moeilijk te rijmen zijn met de duizenden kilometers bewaard gebleven laat-Precambriaanse gescheurde continentale randen.

Andere onderzoekers hebben dezelfde gegevens als wij gebruikt om tot radicaal andere ideeën te komen over de manier waarop dit pre-Pangaea supercontinent eruit kan hebben gezien. In plaats van een verbinding tussen het zuidwesten van de V.S. en Oost-Antarctica, bijvoorbeeld, stellen sommige deskundigen voor dat het zuidwesten van de V.S. en Mexico verbonden waren met het zuidoosten van Australië. En een ouder idee is nieuw leven ingeblazen, namelijk dat Siberië uit de proto-Pacifische rand van Noord-Amerika is gescheurd. Toch zijn er twee lijnen van bewijs die mij ervan overtuigen dat ons concept van hoe de Aarde er voor Pangaea uitzag, het juiste is.

Eerst zijn er de vruchten van onze reis naar Antarctica in 1993-1994: de gesteentespecimens die we van Coats Land hebben verkregen. De paleomagnetische gegevens van deze gesteenten tonen inderdaad aan dat dit deel van Antarctica aan de kern van het huidige Noord-Amerika kan hebben gelegen, toen de gesteenten zich ongeveer 1,1 miljard jaar geleden als vulkanische afzettingen vormden. Uitgestrekte lavastromen van deze ouderdom liggen bloot bij Lake Superior en strekken zich in de ondergrond uit van Kansas tot Trans-Pecos Texas, de Keeweenawan-provincie. Hoewel in de Umkondo-provincie in zuidelijk Afrika identieke afzettingen voorkomen, hebben mijn collega’s Jim Connelly hier in Austin en Staci Loewy van de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill aangetoond dat onze Coats Land-gesteenten loodisotopen bevatten die overeenkomen met die van de Keeweenawan-provincie in Noord-Amerika – maar duidelijk verschillen van de isotopische samenstelling van de Umkondo-lava’s in Afrika.

Ten tweede zijn er steeds meer aanwijzingen dat de kalkstenen uit het lagere Paleozoïcum van de Precordillera in Noordwest-Argentinië uit Noord-Amerika afkomstig zijn – nog een geologisch visitekaartje dat de vroegere aanwezigheid van Noord-Amerika aan de Pacifische rand van Zuid-Amerika verraadt. Werkers uit beide continenten die de gesteenten van Argentinas Precordillera hebben geanalyseerd, hebben ondubbelzinnig aangetoond dat zij uit Noord-Amerika afkomstig zijn.

Het blijft onduidelijk of deze oude Noordamerikaanse kalksteen in Zuid-Amerika is aangekomen als een Madagascar-achtig microcontinent of door overplaatsing als gevolg van een botsing tussen continenten – zoals Italië veel later van Afrika naar Europa werd overgebracht toen deze twee continenten met elkaar in botsing kwamen. Maar hoe ze ook naar Zuid-Amerika zijn overgebracht, deze kalkrotsen bieden het sterkst mogelijke bewijs dat Noord-Amerika tijdens het Paleozoïcum inderdaad een eindspurt heeft gemaakt rond de Pacifische rand van Zuid-Amerika en dat het voorouderlijke Noord-Amerika waarschijnlijk is ontstaan ergens tussen de huidige Antarctisch-Australische en Zuid-Amerikaans-Afrikaanse delen van een pre-Pangaean supercontinent.

De AUTEUR
IAN W. D. DALZIEL heeft de geologie van Antarctica, de Andes, de Caledoniden en het Canadees Schild bestudeerd sinds hij in 1963 aan de Universiteit van Edinburgh zijn doctoraal behaalde. Momenteel is hij onderzoeksprofessor en associate director bij het Instituut voor Geofysica van de Jackson School of Geosciences van de Universiteit van Texas in Austin. In 1992 ontving Dalziel de Murchison-medaille van de Geological Society of Londons. Naast zijn uitgebreide geologische reizen bezoekt hij graag wilde plaatsen, bij voorkeur met zijn gezin. Als hij in Austin is, roeit hij op Town Lake.