Inleiding
De stuwwal in het Nederlands-Duitse grensgebied tussen Nijmegen, Mook en Kleve is ontstaan in de voorlaatste ijstijd, het Saalien, 350.00 tot 130.000 jaar geleden. Enorme landgletsjers die in Scandinavië kilometers dik waren reikten toen tot in onze omgeving.
Twee gletsjertongen die hier nog enkele honderden meters dik moeten zijn geweest, stuwden de uit riviersedimenten bestaande bevroren bodem op tot het heuvellandschap zoals we dat nu kennen. Na het terugtrekken van de gletsjers bleef een landschap achter met heuvels van soms wel tweehonderd meter hoogte, waarin door het smeltwater van de gletsjers diepe dalen werden uitgesleten in de bevroren ondergrond.
In de hierna volgende hoofdstukken wordt ingegaan op wat er voorafging aan het ontstaan van de stuwwal, hoe deze is ontstaan en uiteindelijke zijn huidige vorm kreeg.
In deze geologische uitleg zijn tussen haakjes de nummers van de wandelingen vermeld waar de besproken verschijnselen te zien zijn.
De aarde is als planeet ongeveer 4,6 miljard jaar geleden samen met de zon en de andere planeten in ons zonnestelsel uit een exploderende ster ontstaan.
De eerste paar miljard jaar had onze aarde een zeer turbulente geschiedenis. De aarde was als geheel vloeibaar en kon zo door de zwaartekracht een nagenoeg perfecte bolvorm krijgen. Ook de bolvorm van bijvoorbeeld de maan is een bewijs voor zijn vloeibare bestaan voordat de massa stolde.
Het Krijt tijdperk (tabel 1) duurde van 145 miljoen jaar tot 66 miljoen jaar geleden en maakt onderdeel uit van een paar honderd miljoen jaar durende periode (Mesozoicum) waarin de aarde een tropisch tot subtropisch klimaat had en ijs gedurende deze lange tijd een onbekend verschijnsel op aarde was, zelfs de beide polen lagen er gematigd bij.
Vereenvoudigde geologische tijdschaal
Toen in Tertiair, dat duurde van 66 miljoen jaar tot 2.5 miljoen jaar geleden, door continentale drift het continent Antarctica vrij kwam te liggen was het echt afgelopen met de hogere mondiale temperaturen. Er kwam rond Antarctica een circumpolaire zee- en windstroming op gang (westenwinden), niet meer geremd door continentale obstructie.
De noord naar zuid warmte-uitwisselingen tussen evenaar en Antarctica werden afgeremd waardoor Antarctica de eerste pool was die ging afkoelen maar van ijs was nog geen sprake. Naarmate echter de circumpolaire zee- en windstromingen Antarctica gedurende het Tertiair steeds meer in hun greep kregen en iedere vorm van warmte-uitwisseling met equatoriale gebieden werd afgeknepen, begon zich op Antarctica ijs te vormen. Aanvankelijk dikke sneeuwpakketten, maar door opstapeling en toenemende druk vormden zich ijslagen. Al dat ijs kaatste ook nog eens meer zonlicht terug, wat bijdroeg aan de temperatuurdaling van dit continent.
Op de Noordpool was voorlopig nog geen ijs te bekennen, omdat circumpolaire stromingen door de vele landmassa's op het noordelijk halfrond zich daar niet konden ontwikkelen. Tot op de dag van vandaag vindt er, in tegenstelling met het zuidelijk halfrond, op het noordelijk halfrond veel meer warmte-uitwisseling met equatoriale gebieden plaats, denk bijvoorbeeld aan de Golfstroom.
Het afkoelende Antarctica deed echter zijn invloed over de gehele wereld gelden en de temperatuur ging mondiaal dalen, een ongekend fenomeen in de voorgaande geologische tijdvakken van Jura, Krijt en ver daarvoor met een tijdspanne van wel 250 miljoen jaar.
Het geologische tijdvak Pleistoceen maakt deel uit van de geologische Periode Kwartair. De Periode Kwartair omvat de tijdvakken Pleistoceen en Holoceen (het tijdvak waarin we nu leven).
Het Pleistoceen begon 2.5 miljoen jaar geleden en eindigde ongeveer 11.000 jaar geleden toen het landijs grotendeels uit o.a. Europa was verdwenen.
Aan het relatief warme Tertiair kwam 2.5 miljoen jaar geleden een einde door een verscherpte temperatuurdaling. Er brak wereldwijd een tijdperk aan met een serie heftige temperatuurschommelingen waarin zeer koude perioden (glacialen) afgewisseld werden met warmere perioden (interglacialen). Tijdens de glacialen hoopte zich ijs op in de gebergten op aarde o.a. in de Alpen en op de hoger gelegen gebergten rond de Noordpool. Het ijs op Antarctica en op Groenland nam verder in volume toe.
We slaan de vele temperatuurschommelingen met hun koudedieptepunten en glacialen in de eerste paar miljoen jaar van het Pleistoceen over en gaan door naar de zwaarste temperatuurdaling die verantwoordelijk is voor de nooit eerder vertoonde komst van het landijs in onze regio.
Na het Saalien volgde een warmer oceanisch interglaciaal, een bijna subtropische periode, die Eemien wordt genoemd en die duurde van ongeveer 130.000 tot 115.000 jaar geleden.
Het Eemien ontleent zijn naam aan het Nederlandse riviertje de Eem bij Amersfoort, waar net als bij de Saale de fossiele inhoud van o.a. riviersedimenten aanwijzingen gaf voor de temperatuur in die periode, ditmaal aanwijzingen voor een warme periode.
Door de hogere temperaturen smolt het landijs en steeg de zeespiegel tot ongeveer zes meter boven het huidige niveau. Door bodemdaling van het Noordzeebekken liggen ondanks de lagere huidige zeespiegelstand de hoogste Eemien zeesedimenten nu ongeveer 10 meter onder N.A.P.
De temperatuur begon opnieuw te dalen en het volgende glaciaal, Weichselien genaamd, brak aan. Dit glaciaal duurde van 115.000 tot ongeveer 11.000 jaar geleden.
De naam Weichselien komt van de Poolse rivier de Wisła (in het Duits Weichsel), die stroomt door Krakau en Warschau. Net als langs de Saale en de Eem wees het riviersediment ook hier met zijn fossieleninhoud op zeer koude omstandigheden tijdens de vorming, echter wel in een andere koude periode van het Pleistoceen.
Het Holoceen is de huidige warmere periode, die 11.000 jaar geleden begon. Deze periode is te typeren als een interglaciaal.
In het Laat Weichselien smolten de ijskappen op Scandinavië en Noord-Amerika zeer snel af. Hierdoor steeg de zeespiegel met 110 meter, met gemiddeld een meter per eeuw, tot het huidige niveau.
Stuwwallen behoren tot de geologisch meest interessante gebieden in Noordwest-Europa en zijn sterke getuigen van het ijsgeweld in glaciale tijden. Hun vorm en samenstelling zegt veel over het ontstaan van het landschap en ze vormen met hun heuvels, dalen en vergezichten een boeiend wandelgebied.
Gedurende zowel het Saalien als het Weichselien was de bodem permanent bevroren, ook wanneer in het voorjaar en de zomer smeltwater van het gletsjerfront stroomde. Het smeltwater kon daardoor, evenals het regenwater, niet gelijkmatig in de zandige ondergrond wegzakken. Het water sleet geulen uit in de hard bevroren ondergrond en vormde zo dalen. Wanneer de toplaag van een bevroren bodem smolt, ontstond er een modderstroom. Door dit proces, dat solifluctie heet, werden dalen deels opgevuld en werden sandrs uitgebreid. De dalen die toen werden gevormd, staan nu bijna allemaal droog, want in de grove zanden zakt het water zonder bevroren ondergrond meteen weg. Daarom spreekt men van droogdalen. Ze zijn te vinden aan beide zijden van de stuwwal zoals te zien in afbeelding 7. Sommige droogdalen zijn door de aanwezigheid van bronnetjes echter watervoerend. Ondanks deze huidige natte toestand worden ze toch vanwege hun geologische oorsprong nog steeds droogdalen genoemd (NL-07, NL-08, DE-01).
Over solifluctie en gelifluctie
Erosie door gelifluctie (ijsvloeing), solifluctie (bodemvloeing), smelt- en regenwater hebben allen in de glaciale perioden bijgedragen tot de huidige droogdalmorfologie. De percentage's ijs, water en vaste massa in zo'n vloeistroom zijn natuurlijk nu niet meer vast te stellen en zullen niet voor ieder droogdal precies hetzelfde zijn geweest. Vloeien met vervorming van de oorspronkelijke bodemlagen in het sediment is wel gebonden aan bevroren water wat plastisch vervormd kan worden. Eigenlijk heb je dus meestal met solifluctie te maken, tenslotte zul je toch vast materiaal moeten afvoeren wil je een dal in het landschap krijgen.
Solifluctie herken je in een dwarsprofiel vaak doordat de oorspronkelijk parallele bodemlagen in een sediment met weinig hellingshoek een kreukel- of golfpatroon krijgen, soms lijkend op 'overslaande brandingsgolven'. Dit kan alleen maar als de hellingshoek van het oorspronkelijke sediment gering is, anders vervloeit de massa tot een vormloos geheel. Deze 'solifluctiegolven' waren ooit te zien in de oude groeve in de sandr vlak ten noorden van Molenhoek, een sediment met een geringe hellingshoek, ideaal voor rustig vloeien met grotere kansen voor vloeistructuurbehoud. Je kunt je voorstellen dat bij grotere hellingshoek van de indertijd gevormde dalen de vloeisnelheid groter wordt en de kans dat je vloeistructuren in een dwarsprofiel kunt zien geringer wordt. Het is mogelijk dat bij grotere helling van het sediment vloeistructuren bewaard kunnen blijven indien er minder ijs in gemengd is en de vloeisnelheid daardoor afneemt.
In de ijstijden spoelde smeltwater van het landijs op verschillende plaatsen over en van de stuwwal naar beneden. Zand en grind dat mee spoelde, bleef onderaan de stuwwal liggen en vormde hier een licht aflopende vlakte die sandr of spoelzandvlakte wordt genoemd. Het woord 'sandr' is afgeleid van het IJslandse woord ‘sandur’. Dit proces is ook te zien rechtsonder op de foto van de Thompson Gletsjer(afbeelding 9).
De bodems van de stuwwal bestaan voornamelijk uit meer of minder grindhoudende rivierzanden zoals ze waren gevormd voordat ze werden opgestuwd. Tijdens de verschillende ijstijden waren deze bodems hard bevroren (permafrost zoals nu in Noord-Rusland en Siberië) en het landschap leek op een poolwoestijn waar de wind vrij spel had. De door het landijs tot meer dan 100 meter omhoog gestuwde bodems zijn door hun hoge ligging de laatste 180.000 jaar niet meer bedekt met verse rivierafzettingen. In warmere perioden, als de bodems niet bevroren waren, spoelde regenwater de resterende voedingsstoffen snel uit door de dan makkelijk doorlatende lagen. Hierdoor ontstonden droge, verarmde en verzuurde bodems die 'podsol’ worden genoemd. Deze arme bodems zijn, mede vanwege de hoogteverschillen, minder interessant voor de landbouw, maar wel voor de bosbouw.
Kenmerkend voor het huidige landschap van de stuwwal zijn de bronnen en beken. Deze stroompjes zijn ontstaan als gevolg van de speciale bodemsamenstelling waarbij onder doorlatende zandlagen op verschillende plaatsen waterkerende leem- en kleilagen voorkomen. Regenwater stroomt niet nu meer weg aan het oppervlak, zoals bij de bevroren ondergrond in de ijstijden gebeurde, maar het zakt meteen in de bodem. In de ondergrond hoopt het zich op boven de veelal schuin gestelde ondoorlatende lagen. Op de stuwwal ligt de grondwaterspiegel dan ook vaak diep, zoals bijvoorbeeld bij restaurant ’t Zwaantje op de Bisselt waar in de waterput de grondwaterspiegel zich op 57 meter diepte bevindt (NL-01).
Het water wordt ondergronds over de waterkerende lagen naar de randen van de stuwwal afgevoerd. Waar deze lagen in de stuwwal aan de oppervlakte komen, ontstaan bronnen en beekjes, zie (afbeelding 13). Veelal gebeurt dit in de droogdalen.
Geologisch gezien maakt de regio van de stuwwal tussen Nijmegen, Kleve en Mook deel uit van het Noordzeebekken met zijn lange geschiedenis.
Wie zich na het lezen van de informatie over de geologie op deze website verder wil verdiepen in de geologie van de stuwwal bij Nijmegen, Kleve en Mook, vindt hier een overzicht van de geraadpleegde literatuur
