1 Glaciale invloeden op basis van U1-metingen

In de ondergrond van Nederland worden waterspanningen (u1) bij sonderingen gemeten die ver boven de heersende waarde van de stijghoogte kunnen uitkomen Dit artikel gaat in op het voorkomen van deze overdrukken en relateert deze overdrukken aan de galciale afzettingsgeschiedenis van Nederland. Op basis van deze bevindingen wordt de volgende hypothese opgeworpen:

Overdrukken die tijdens het Saalien en het Elsterien ten gevolge van ijsbedekking in de Nederlandse ondergrond zijn ontstaan, kunnen minimaal tot 0,5 miljoen jaar na vorming nog gemeten worden.

Indien deze hypothese verder wordt uitgewerkt ontstaat een ander beeld van de verschillende ijsbedekkingen dan in de klassieke opvattingen naar voren komt.

1.3 Opbouw artikel

Dit artikel gaat o.a. in op de volgende zaken:

- Methode van meten

- Analyse van de meetwaarden

- Consequenties voor de verschillende ijstijden

2 Methode

2.1 Algemeen

Door middel van het meten de hoeveelheid opgebouwde waterdruk tijdens sonderingen wordt de waterspanning gemeten die optreedt net achter de punt van de sondeerkop. In goed doorlatende materialen, bijvoorbeeld grindig zand en grind, zal tijdens het sonderen geen extra drukopbouw plaats kunnen vinden door het gegeven dat opgebouwde drukken makkelijk kunnen afvloeien naar de omgeving. De geregistreerde druk is dan gelijk aan de heersende stijghoogte. In sterk samengepakte fijne zanden, lemen, glaciale diamictons, kleien en venen kan de druk moeilijker afvloeien en registreert de drukopnemer een waterdruk boven de heersende stijghoogte.

2.2 Eerder onderzoek

Voor zover mij bekend is over vergelijkbaar onderzoek naar de relatie tussen de U1 en de glaciale afzettingen niet eerder gerapporteerd.

2.3 Analyseren van meetwaarden

2.3.1 Voorbeelden

In de naastgelegen figuur is een voorbeeld van een U1-meting in een sondering (locatie: net ten zuiden van Leeuwarden.

Hierin zijn duidelijke twee trajecten met een verhoogde U1 te zien, te weten het deel tussen maaiveld (+1 [m NAP] en -12 [m NAP], en een tweede traject met verhoogde U1-waarden tussen -27 [m NAP] en -30 [m NAP]. Van het hoogste traject is bekend dat op deze locatie keileem aanwezig is, te weten het traject tussen -6 [m NAP] en -12 [m NAP]. De zanden daaronder zijn op basis van de U1 metingen niet tot nauwelijks overgeconsolideerd. Deze zanden zijn ouder dan de keileem (want ze liggen eronder). De laag op grotere diepte waarin de U1 waarden oplopen tot een maximum van 145 [m] is dan te correleren met een oudere ijsbedekking.

Deze U1 is nu op de volgende wijze geanalyseerd:

- Het maximum van de U1 in het bovenste traject in meter

- De top van de verhogingen in het bovenste traject in [m NAP]

- De basis van de verhogingen in het bovenste traject [m NAP]

- Het maximum van de U1 in het lagere traject in meter

- De top van de verhogingen in het lagere traject in [m NAP]

- De basis van de verhogingen in het lagere traject [m NAP]

Opgemerkt wordt dat over het algemeen het tweede traject te diep ligt voor sonderingen. De informatiedichtheid van de gegevens over het tweede traject is dan ook aanzienlijk lager dan de informatiedichtheid van het hoogste traject. Voor het hoogste traject zijn voor de samenstelling van de voorkomens- en diktekaarten circa 330 punten, verspreid over Nederland, geanalyseerd.

Voor het lagere traject zijn circa 75 punten geanalyseerd. Over het algemeen zijn beide trajecten goed van elkaar te onderscheiden, soms liggen beide trajecten op elkaar en dient een (arbitraire) grens tussen beide bepaald te worden.

De hier te presenteren kaartbladen geven dan ook een globaal beeld, waarbij ten overvloede wordt opgemerkt dat het een eigen interpretatie is.

2.4 Verschil met U2

In grovere afzettingen is vaak de U1 gelijk aan de U2. In kleien kan de U2 nog veel hoger uitkomen dan de U1, in overgeconsolideerde kleien soms zelfs negatief zijn. In deze notitie wordt hierdoor exclusief de U1 geanalyseerd.

3 Beeld

3.1 Bovenste traject

3.1.1 Topligging

Het hoogste traject heeft in Nederland een verloop met een steeds diepere top naar het westen toe (figuur 3.1). Het hoogste voorkomen wordt gevonden in Oost-Nederland, over het algemeen rond 15 [m NAP] met een enkele uitschieter in de Achterhoek van meer dan 35 [m NAP], het laagste voorkomen ligt onder Noord-Holland met een top rond -25 [m NAP]. De helling van het oppervlakte bedraagt maximaal, op basis van een hoogteverschil van 40 meter over 100 km (kortste afstand tussen de meest voorkomende topliggingen), 0,4 ‰. Deze helling ligt in de orde van grootte van de “normale” helling van bijvoorbeeld de pre-Holocene ondergrond tussen Tiel en Hoek van Holland (daar 0,2 ‰).

Figuur 3.1 Diepteligging top Hoogste traject in [m NAP].

3.1.2 Basisligging

De diepteligging van de basis is opgenomen in figuur 3.2. Hierin is een vergelijkbaar beeld te zien als dat van de bovenzijde: een helling van oost naar west met een maximale helling van 35 meter over 90 km (0,38 ‰).

Figuur 3.2 Diepteligging Onderzijde Hoogste traject in [m NAP].

Ten zuiden van de HUN-lijn (Haarlem-Utrecht-Nijmegen) is het een U1 verhoging vaak niet terugvindbaar. Dit komt met name naar voren als de hoogste waarde van de U1 in het Hoogste traject wordt gekarteerd. In figuur 3.3 is deze kartering opgenomen.

3.1.3 Hoogste U1

In figuur 3.3. is de hoogste waarde van de U1 in het Hoogste traject, op basis van 330 meetpunten, opgenomen.

Figuur 3.3 Hoogste waarde voor de U1 in Hoogste traject [m].

Voor het samenstellen van figuur 3.3 zijn de U1 pieken onder 50 [m] niet zichtbaar.

Dit aspect wordt nader uitgewerkt in dit artikel

3.1.4 Interpretatie van het kaartbeeld

In figuur 3.3. vallen een aantal zaken op:

- De hoogste U1 waarden komen voor vlak ten noorden van de HUN-lijn. Met name ten oosten van Nijmegen worden zeer hoge waarden gevonden. Deze hoge waarden correleren met het voorkomen van stuwwallen, welke altijd ten westen/zuiden van deze hoge waarden voorkomen.

- Bij de Duitse grens in Oost-Nederland komt een circa 40 km breed “dal” voor waarin de U1-waarden erg laag zijn. Dit dal sluit naadloos aan op de oerstroomdalen zoals Pierik deze beschrijft in zijn Msc-Thesis (Pierik,2010). In figuur 3.4 is een aantal figuren uit de Msc-Thesis (in roze het voorkomen van keilemen (NB: aan het maaiveld!) , pijlen/lijnen wijzen op de stromingsrichting van het landijs) gecombineerd met de U1 kaart (NB: in een pakket van circa 20 meter dik!). Hierin valt de correlatie met de stroomdalen in Duitsland duidelijk op. Figuur 3.4. Vergelijk U1-kaart met voorkomen keilemen in Duitsland

Een intrigerend deel van deze correlatie is de stromingsrichting die uit de Hondsrug kan worden afgeleid. In figuur 3.5. is een optie voor de stroming die aan het eind van het Saalien is opgetreden (ref: Pierik, 2010). Volgens de stroomrichtingen in Duitsland kan een ijstong tegen het Duitse Middelgebergte zijn “gebotst”, afkomstig van een richting over de Hondsrug. Deze tong kan zijn afgebogen naar het oosten (zie richtingen bij Bielefeld, figuur 3.5) en naar de omgeving van Arnhem. Dit zou de vorm van de stuwwallen bij Velp en de Oostelijke Veluwe kunnen verklaren. Verder verklaard het de vorm van de U1-druk. Een flink deel van de oppervlakkige keileem (de roze vlekken) is later door de Maas/Rijn opgeruimd. En alleen in de U1 is hier nog een echo van terug te vinden.

Figuur 3.5 Stromingshypothese Hondsrug-ijstong

3.2 Laagste traject

3.2.1 Hoogste U1

Het laagste traject heeft te weinig meetpunten om een goede analyse te maken van de ligging van de top en de basis. Wel komt ze voor onder het hoogste traject, en vaak nog onder een niveau van -36 [m NAP]. NB: dit houdt dan in dat alle tunneldalen (uit het Elsterien) aan dit niveau gelieerd zijn, alsmede de glaciale bekkens bij Amsterdam en onder de IJssel.

De hoogste waarden liggen boven 900 meter waterdruk (zei figuur 3.6), wat in theorie een resultante kan zijn van de druk ten gevolge van de oudere ijstijd (het Elsterien?) zelf vermeerderd met de druk van de Saalien ijskap.

In figuur 3.6. is hiernaast nog een bundel stuwingsrichtingen opgenomen die oost-west zijn gericht. Deze zijn in het veld terug te vinden in de Utrechtse heuvelrug en aan de noordzijde van de Veluwe en als kleine ruggetjes ten oosten van Hattem. De groeve bij Hattem is hierin een belangrijke onderzoekslocatie.

Een beschrijving van de stuwingsverschijnselen en sedimentologie in deze groeve is opgenomen op deze locatie op de website.

Figuur 3.6 Hoogste waarde U1 in het Laagste traject [m]

4 Conclusies

4.1 Algemeen

Op basis van de U1 metingen bij sonderingen in de Nederlandse ondergrond kunnen twee niveau’s worden onderscheiden waar de U1 een verhoogde waarde heeft. Dit verschijnsel treedt met name op in fijne zanden, lemen en kleien. Het Hoogste traject komt overeen met afzettingen uit het Saalien, het laagste traject is te koppelen aan afzettingen uit een eerdere glaciatie mogelijk het Elsterien. Aan de hand van de verdeling van de drukken kunnen aspecten worden afgeleid van de ligging en de stroming van ijstongen die afwijken van de klassieke interpretaties van de Nederlandse glaciale geschiedenis, bijvoorbeeld stuwing uit het oosten en het voorkomen van stuwwallen (Hattem) uit de oudere ijstijd. Indien inderdaad Elsterien (U1) overdruk aanwezig is in de sonderingen blijft de overdruk informatie minimaal 0,5 Ma behouden, de leeftijd van het Elsterien.

4.2 Nog uit te zoeken consequenties.

- De tunneldalen onder Amsterdam die van Elsterien ouderdom zijn, wat vergaande implicaties heeft voor de leeftijd van de Eemien afzetingen daar ter plekke

- Het Tunneldal onder de IJssel is eveneens van Elsterien ouderdom.

- De aanwezigheid van een oerstroomdal uit het Elsterien in Noord-Nederland (de zone met legere waarden in figuur 3.6.).

5 Literatuur

Pierik H.J.	2010	An integrated approach to reconstruct the Saalian glaciation	Utrecht, Msc Thesis