|
| |
| |
| |
Hoofdstuk II Erosie meer in finesses
Termen
Tot dusverre hebben wij het woord erosie gebruikt in een zeer algemene betekenis. Wij hebben er een groot aantal verschillende processen onder samengevat, die alleen dit gemeen hebben dat zij veranderingen van de aardkorst van buiten af teweeg brengen.
Om dieper op de erosie in te kunnen gaan, moeten wij van meer termen gebruik maken. Ook geven lang niet alle auteurs een zo ruime betekenis aan het woord erosie als wij tot dusverre gedaan hebben. De erosie kan van tweeërlei aard zijn: erosie in de geologische betekenis, de erosie dus die bergen afgraaft tot schiervlakten in onmenselijk lange perioden en de erosie in bodemkundige betekenis, welke b.v. tijdens een storm een vruchtbaar stuk grond kan veranderen in een dorre steenwoestijn.
Men gebruikt verschillende benamingen naast elkaar en door elkaar. Dit is minder onpraktisch en verwarrend dan het lijkt, omdat de verschillende processen meestal zich gelijktijdig afspelen en dikwijls het ene het andere met zich meesleept.
Zo betekent erosie feitelijk ‘uitknaging’ (lat. erodere) terwijl men onder denudatie eigenlijk alles tegelijk verstaat: de afbraak van een hoogte, dus het tot puin worden van het gesteente tezamen met het transport ervan; het woord betekent ‘ontbloting’.
Het transport volgt niet alleen op de verwering maar gaat ook op zichzelf weer met afbraak gepaard. Want de puindelen zullen tijdens het transport kleiner worden door slijtage en ten tweede zullen zij een uitschurende, eroderende werking hebben op de weg die zij volgen: de helling waar zij afglijden, het rivierdal waarin zij door het water worden vervoerd.
Kleine deeltjes die zich louter door de zwaartekracht (maar meestal toch ook wel met behulp van afstromend regenwater) aan de voet van een helling verzamelen, noemt met colluvium. Onder eluvium verstaat men de achtergebleven, grove en/of onoplosbare restanten.
| |
| |
Is het te transporteren materiaal opgelost geweest en niet zeer ver van de plaats van herkomst neergeslagen, dan spreekt men van illuvium. Alluvium is materiaal dat door een rivier vervoerd is en afgezet.
Het landijs, zoals zich dat op Groenland en Antarctica bevindt en ook de gletsjers hebben een bijzondere eroderende werking die men wel abrasie noemt. Dezelfde naam wordt bovendien gegeven aan de verwoestende werking die de zee, beladen met rolstenen, op de kusten uitoefent. De zee kan op deze wijze aanzienlijke vlakten afschaven (abrasieplatten).
Attritie is meer in het bijzonder de slijtage van het onderweg zijnde puin zelf. Hoe langer het vervoer duurt, hoe kleiner zijn korrelgrootte wordt. De stortbeken in het hooggebergte sleuren grote rotsblokken mee. Maar als hun water via een lange rivierloop eindelijk in zee uitmondt en zijn materiaal in een delta afzet, zijn de stenen verpulverd tot zand en klei.
Een bijzondere vorm van transport bewerkt de wind. De wind kan fijn materiaal uitblazen (deflatie). Daarvoor is nodig dat het vaste gesteente door andere oorzaken tot fijn poeder uiteengevallen is en bovendien zal droogte bevorderen dat het materiaal gemakkelijk wordt opgenomen door de wind. Voortdurende droogte veroorzaakt afwezigheid van vegetatie, welke anders het materiaal met zijn wortels vasthoudt en ook de wind afremt. Woestijnen zijn dus de gebieden waar deflatie een grote rol speelt. De met stof beladen wind oefent op zichzelf ook een zekere schurende werking uit (corrasie) maar van veel belang is deze niet.
Door oneffenheden in de bodem of doordat de wind gaat liggen, verliest hij zijn transportkracht en laat het materiaal vallen (accumulatie).
De transportkracht van wind en water is afhankelijk van de snelheid van deze media.
De snelheid waarmee het water stroomt kan op verschillende plaatsen in een dal zeer uiteenlopen. Daar waar deze snelheid plotseling vermindert, bijvoorbeeld doordat het dal zich verbreedt, zal het water zijn materiaal niet meer in beweging kunnen krijgen. Ook daar vindt accumulatie, afzetting, plaats. De grofste delen worden van- | |
| |
zelfsprekend het eerst afgezet. Deze wijze van afzetting heet aggradatie. Indien een rivier minder materiaal vervoert dan hij uit hoofde van zijn snelheid kan dragen, zal hij nieuw materiaal uit het dal meeslepen (degradatie).
Zowel het lengteprofiel van het rivierdal als het dwarsprofiel vertellen ons iets over de ouderdom van de stroom. Nemen wij aan dat een gebied omhoog komt uit zee. Het wordt blootgesteld aan de werking van de atmosfeer. Het regenwater verzamelt zich op de laagste punten en stroomt langs de weg van de minste weerstand naar de oceaan. De reliefenergie (het verschil in hoogte tussen het laagste en het hoogste punt) is groot. Het lengteprofiel van de rivieren zal steil zijn, het water zal vooral in vertikale richting insnijden. Het dal dat zodoende ontstaat, bezit steile wanden, het heeft in doorsnede gezien de vorm van een V. Bij langere duur van de riviererosie, dieper insnijden, zal het lengteprofiel minder steil worden, de transportkracht van het stromende water neemt af. Ook het V-vormige dwarsprofiel wordt vlakker, want verwering en denudatie brengen materiaal van de dalwanden in de rivier. Op de zeer lange duur zal een evenwicht kunnen ontstaan. De rivier stroomt dan door een zeer vlak dal waarvan de bodem en de omgeving bestaan uit zijn eigen puin dat hij niet meer in staat is verder te brengen. De dalwanden zijn zo vlak geworden, dat het losse materiaal zo goed als niet meer aan de zwaartekracht onderhevig is, niet meer naar beneden rolt, niet meer door afstromend regenwater wordt meegenomen, ook al doordat op de flauwe hellingen, met een dikke laag verweerd gesteente bedekt, zich een dichte vegetatie heeft kunnen vestigen waarvan de wortels het materiaal vasthouden. De geomorfoloog noemt een dergelijk relief oud. Het is vooral de Amerikaanse geomorfoloog W.M. Davis geweest, die zich erop toelegde uit de terreinvormen de ouderdom van een landschap te bepalen.
In een ‘oud’ gebied heerst een zeker evenwicht. Erosie en denudatie zijn zeer gering geworden. De toestand zou zogezegd altijd zo blijven, wanneer niet de abrasie van de zee voortging te knagen, zijn abrasieplat uit te breiden ten koste van dit oude relief dat zich maar weinig boven zeeniveau verheft.
Een dergelijke evenwichtstoestand kan door drie oorzaken worden
| |
| |
verstoord: a) bewegingen in de aardkorst, b) klimaatsverandering en c) ingrijpen van de mens.
De bewegingen in de aardkorst en de veranderingen van het zeeniveau hebben gedeeltelijk een zelfde uitwerking: nl. een verplaatsing van de erosiebasis, een verandering van het bedrag der reliefenergie.
Verlaging van de erosiebasis kan ten gevolge hebben dat de rivier, die al min of meer tot evenwicht gekomen was, opnieuw vertikaal gaat insnijden in zijn eigen puin. Een nieuwe, lagere dalbodem wordt gevormd; van de oude dalbodem zullen ter weerszijden terrassen overblijven. Maar ook deze terrassen kunnen aan denudatie ten offer vallen terwijl eveneens in het gehele gebied erosie en denudatie in kracht zullen toenemen. Davis legde zeer de nadruk op het begrip ‘erosiecyclus’. De erosie heeft in theorie althans een cyclisch verloop, gemarkeerd door (relatieve) stijging en daling van het zeeniveau.
Een klimaatsverandering kan een soortgelijke uitwerking hebben (wanneer het klimaat vochtiger wordt, de rivieren dus meer water gaan voeren) maar in het algemeen zullen klimaatsveranderingen veel ingrijpender en gevarieerder veranderingen teweeg brengen.
De Franse bodemdeskundige Erhart onderscheidt twee toestanden die hij Biostasie en Rhexistasie heeft genoemd. Biostasie is een evenwichtstoestand waarbij de erosie door de begroeiing bijna tot stilstand is gebracht.
Het is een bekend feit dat rivieren die door ongeschonden tropische oerwouden stromen in geen geval grof materiaal en meestal ook geen fijn materiaal medevoeren. Alleen de oplosbare delen van het gesteente transporteren zij. De onoplosbare delen (eluvium) blijven achter, vastgehouden door het dichte plantendek, waaronder alleen de chemische verwering actief is. Verweringsbodems van enorme dikte worden zodoende gevormd. Zolang deze toestand ongewijzigd blijft, is er sprake van biostasie. Maar een klimaatsverandering zal het evenwicht verstoren. Nemen wij bijvoorbeeld eens aan dat het klimaat droger wordt, in die zin, dat terwijl eerst de regen het gehele jaar door viel, er thans langdurige droge perioden voorkomen, terwijl de regen als hij valt, in zondvloedachtige stortbuien naar beneden komt. Het ligt voor de hand dat de vegetatie die ontstaan was onder een altijd vochtig klimaat zal afsterven. Niet langer zal zij in staat
| |
| |
zijn het losse verweringsmateriaal vast te houden. De wind krijgt vat op de kleinere delen en verstuift deze: enorme stofstormen ontstaan. Gedurende de schaarse maar heftige regenval zal het puin in grote massa naar beneden komen. Erosie en denudatie gaan anders te werk dan voordien. De rivieren veranderen in modderstromen, hun dalen zijn bovendien niet aangepast aan het vervoer van grote waterhoeveelheden ineens, de rivieren zullen derhalve buiten hun oevers treden en enorme overstromingen veroorzaken. Bovenstrooms vindt snelle erosie plaats, benedenstrooms afzetting, aggradatie van grote omvang. Deze rhexistatische toestand, waarin een nieuw evenwicht gevonden moet worden, zal het relief van een gebied grondig wijzigen.
Iets soortgelijks gebeurt als de mens de natuurlijke vegetatie verwijdert, vooral als dit op onoordeelkundige wijze geschiedt. Wij komen hierop in hoofdstuk V uitvoerig terug.
| |
Water
Het lijdt geen twijfel dat de voornaamste rol bij de erosie door het water wordt gespeeld. Water doordrenkt de gehele aardkorst tot op grote diepte, voorzover het gesteente waar hij uit bestaat water doorlaat. Dit ondergrondse water noemt men grondwater. Men kan meren en rivierdalen definiëren als plaatsen waar het vaste oppervlak beneden het niveau van het grondwater daalt.
Dit niveau van het grondwater kan zich op zeer verschillende diepten beneden het aardoppervlak bevinden.
Ook het grondwater stroomt, zij het meestal uiterst langzaam. Het stroomt het snelste waar het aan de buitenlucht treedt, omdat het daar de minste weerstand ondervindt.
Wichelroedelopers die immers beweren langs magische weg ‘wateraders’ te kunnen aantonen, behalen meestal een goedkoop en alleszins verklaarbaar succes. In een land als Nederland dat aan de oppervlakte bijna geheel uit los, water doorlatend materiaal bestaat en bovendien laaggelegen is, zal men praktisch overal water aanboren, waar men ook maar een gat maakt.
| |
Grondwater
Ook het grondwater heeft een transporterende en eroderende wer- | |
| |
king. Met name heeft het deze daar, waar het gesteente oplosbaar is. In water is altijd enig koolzuur opgelost en in grondwater meer dan in ander water, omdat de wortels van levende planten koolzuur afgeven en bij het vergaan van planten- en dierresten koolzuur vrijkomt. Grondwater is zodoende in staat kalksteen op te lossen. In gebieden die uit kalksteen zijn opgebouwd, kan het water grote holen en onderaardse kanalen door oplossing vormen. Het grondwater beweegt zich met zoveel gemak, dat rivieren overbodig worden. Zij ontstaan dan ook of wel helemaal niet, doordat het water van het begin af is weggezakt in de grond, of zij lopen bij lage waterstand droog, het rivierstelsel wordt ondergronds. Het grondwater heeft dan een sterk ondermijnende werking. Inmiddels wordt het voortdurend aangevuld door regenwater dat van boven naar beneden komt sijpelen door het oplosbare gesteente. Deze oplossing zal op bepaalde plaatsen (bijvoorbeeld daar waar twee barsten in het gesteente elkaar snijden) gemakkelijker gaan dan op andere. Daar kan zich door oplossing een min of meer vertikale pijp vormen (geologische orgelpijp, doline), welke zich op den duur tot een kuil verwijdt (polje). Poljes kunnen ook onmiddellijk ontstaan door instorting van een hol. Verenigen zich verscheidene dolines doordat zij aan elkaar groeien, dan spreekt men van een uvala. Deze erosie zal pas een einde nemen als al het oplosbare gesteente verdwenen is. Lag hieronder bijvoorbeeld een laag zandsteen, dan zal de ondergrondse hydrografie hierop weer in een normaal bovengronds riviernet veranderen.
Het klassieke voorbeeld van dit soort erosie vindt men in het Karstgebergte. De vreemde terminologie is dan ook ontleend aan de benamingen daar ter plaatse. Karsthydrografie, karsterosie komt bijna overal voor waar zich kalkgesteente bevindt. Spectaculairder dan de dolines in Zuid-Limburg (zie foto 4) zijn de grotten van Han, Remouchamps enz., de enorme Carlsbadgrot in Nieuw Mexico en andere meer.
Kalksteenplateaus kunnen veranderd worden door oplossing in een buitengewoon grillig landschap van talloze kloven en geulen die elkaar snijden. Dit noemt men lapiès.
IJs, steenzouten en gips zijn eveneens oplosbare gesteenten, maar karstverschijnselen komen er zelden in voor. Dit is begrijpelijk: kalk- | |
| |
steen is weliswaar oplosbaar, maar dit proces gaat zeer langzaam. Bovendien is kalksteen hard. Holen in een steenzoutlaag zullen daarentegen, behalve wanneer zij geheel gevuld zijn met verzadigde oplossing, niet lang standhouden. Gips- en zoutlagen die dagzomen, verdwijnen spoedig geheel, behalve in gebieden met zeer droog klimaat.
| |
Periglaciale en glaciale erosie
De temperatuur van de lucht daalt in het algemeen van beneden naar boven. Als wij b.v. met een ballon opstijgen van de grond zal een niveau bereikt worden waar de temperatuur zo laag wordt, dat water niet meer in vloeibare toestand kan bestaan. Dit hoeft niet precies het niveau van oo C te zijn, omdat in de atmosfeer ook veel onderkoeld water voorkomt, maar het is er wel bij in de buurt. Gemakkelijk valt in te zien dat dit niveau in de buurt van de equator hoger ligt dan op gematigde breedte (de temperatuur beneden is immers in de equatoriale streken ook hoger en de temperatuurdaling per 100 m stijging is overal min of meer gelijk). Naar de polen toe komt het bevriezingsniveau steeds lager te liggen. Lang voor wij de polen zelf bereikt hebben, snijdt het het aardoppervlak. De lijn volgens welke het aardoppervlak gesneden wordt, schuift op het noordelijk halfrond naar het zuiden in de winter en naar het noorden in de zomer. Hoge gebergten prikken door het bevriezingsniveau heen, in het koude jaargetijde verder dan in het warme.
De sneeuwgrens noemt men de grens rondom de gebieden waar sneeuw het hele jaar blijft liggen. Zulke gebieden vinden wij dus rondom de polen en in hoge gebergten, waar zij te hoger liggen, naarmate het gebergte zich dichter bij de evenaar bevindt.
De sneeuwgrens houdt nauw verband met het hierboven aangeduide niveau, is echter ook afhankelijk van de hoeveelheid neerslag die valt. In de subtropen ligt hij hoger dan aan de evenaar, omdat de subtropen droger zijn. Op door de geografische omstandigheden begunstigde plaatsen (beschutte plaatsen, naar het noorden gerichte hellingen, streken ver verwijderd van warme zeestromen) zal de sneeuwgrens tot lager breedte, resp. lager niveau kunnen reiken. In Nieuw Zeeland reiken de gletsjers tot aan het tropische oerwoud, in
| |
| |
8a. Grillig restant van granietbult waar schaalvormige stukken afgesprongen zijn.
8b. El Grove (Galicia, Spanje). Barst ontstaan door differentiële volumevermeerdering, vergroot door chemische verwering.
8c. Een der granietkoepels van El Grove van nabij gezien. Mossen beginnen reeds vaste voet te krijgen op het oppervlak van verweerd gesteente. De scheuren verwijden zich door oplossing en uitspoeling. (Foto's Dr. W.F. Hermans)
| |
| |
9a. Exfoliatie, waargenomen aan een grafzerk van ruim honderd jaar oud (Cimetière Montparnasse, Parijs). (Foto Dr. W.F. Hermans)
9b. Aardpiramiden in de omgeving van Sabang (Sumatra). (Foto Prof. Dr. F.A. van Baren)
| |
| |
10a. Bovenste foto: Zuid-Afrika. Oppervlakte-erosie en geulerosie. De geulen hebben een U-profiel. (Foto Grondbewaringsdienst, Pretoria)
10b. Beneden: voortgeschreden stadium van erosie. Bouwvoor grotendeels verdwenen. ‘Sheet’ erosie en ‘gully’ erosie. Men lette op de richting van de ploegvoren: deze is niet parallel aan de hoogtelijnen.
| |
| |
11a. Door geulerosie verwoest gebied, grenzend aan gebied dat nog in stand is gebleven. maar bedreigd wordt, o.m. door verlaging van de grondwaterspiegel. Zuid-Afrika. (Foto Grondbewaringsdienst, Pretoria)
11b. Geulerosie op een terrein in de buurt van een kopermijn. De giftige dampen van de fabriek hebben eerst alle vegetatie gedood.
| |
| |
hun dalen voortgestuwd naar gebieden waar de temperatuur nooit onder het vriespunt komt.
Men noemt wel de orografische sneeuwgrens de buitenste omranding tot waar sneeuw het hele jaar door kan blijven liggen. Tussen deze grens en het gebied van aaneengesloten sneeuwbedekking dat door de werkelijke sneeuwgrens in de zomer wordt omsloten, ligt de vergletsjeringsgrens, de uiterste rand waartoe uitlopers van het altijd besneeuwde gebied, gletsjers dus, zich kunnen uitstrekken. Daar weer buiten ligt een zone waar weliswaar 's zomers geen sneeuw ligt en de bovengrond niet bevroren is, maar wel het grondwater. Dit gebied is het periglaciale gebied.
Deze bevroren ondergrond nu, geeft aanleiding tot typische vormen van erosie en transport. Als in voorjaar en zomer de sneeuw en de bovengrond ontdooien, kan het smeltwater niet wegzakken. Het vormt met het puin een dikke brij die al bij een geringe helling in staat is af te glijden (solifluctie). Herhaaldelijk bevriezen en ontdooien bevordert de snelheid van dit proces. Herhaaldelijk bevriezen en ontdooien zal, eerder nog dan in noordelijke streken, voorkomen in het hooggebergte op lage breedte. Daar immers is het temperatuurverschil tussen dag en nacht zeer groot. Het smeltwater dringt dus in gaten en spleten, bevriest, zet daardoor uit met enorme kracht, verwijdt de spleten en wringt het gesteente los. Overdag kan het weer gesmolten water nog dieper in het gesteente doordringen, waarna de gang van zaken zich herhaalt. Het is bekend dat alpinisten bij voorkeur lang voor zonsondergang op pad gaan, om de steenregen te vermijden die bij het aanbreken van de dag langs de hellingen losbarst.
De verwering waaraan de toppen van de hooggebergten zijn blootgesteld, is enorm.
In hoeverre dit laatste ook geldt voor de gebieden die geheel met landijs zijn bedekt, zoals Groenland en Antarctica, is niet geheel bekend. Wel weet men dat het landijs niet werkt als één grote gladmakende schaaf. Er steken nog altijd toppen boven het ijs uit (nunataks). De moeilijkheid is dat niemand onder het ijs kan kijken. Gelukkig bestaan er gebieden die vroeger door landijs bedekt waren maar nu niet meer. Zij waren dat in de ijstijden, toen landijs en gletsjers
| |
| |
een veel grotere uitbreiding hadden en zijn thans weer bloot gekomen. In deze gebieden treft men vaak echter geen erosievormen aan, maar afzettingsvormen.
Finland, waar deze afzettingen soms afwezig zijn, heeft toch geen gladafgeslepen relief, het is geen schiervlakte, maar heeft ronde rotsen (roches moutonnées) en talrijke diepten, waarin zich de beroemde meren hebben gevormd. Dergelijke gebieden noemt men fjelden. Hetzelfde geldt voor het noorden van Canada en het Finger Lake gebied in de staat New York. Het ijs laat groeven, krassen, diepe uitgefreesde geulen en gepolijste oppervlakken na op de rots waarover het zich bewogen heeft.
Landijs en gletsjers ontstaan uit sneeuw en zijn doorspekt met puin. Als het ijs afsmelt, blijft het puin liggen. Deze afzettingen noemt men moraines. Zij komen in verschillende gedaanten voor en dragen naar gelang van hun vorm verschillende namen. Ook kan het materiaal waaruit zij bestaan van zeer verschillende korrelgrootte zijn. O.a. in ons land kamt uit de ijstijd afkomstige keileem voor, een zware leem, doorspekt met keien. Het smeltwater verenigt zich tot stromen die de kleinere delen met zich meevoeren en afzetten in de omgeving van de gletsjers (fluvioglaciale afzettingen).
De gebieden waarover het ijs zich in de ijstijden uitbreidde, waren voordien al aan andersoortige erosie, vooral fluviatiele erosie blootgesteld geweest. Het ijs maakte vanzelfsprekend gebruik van dit relief, het begon zich op te hopen in de rivierdalen. De fjorden zijn zulke rivierdalen die vergletsjerd zijn geweest en nu weer bloot gekomen. Het ijs heeft in de dalwanden brede terrassen, trogschouders uitgeslepen. Er zijn geologen die menen dat het wereldklimaat vóór het Tertiair zoveel warmer is geweest, dat toen zelfs Groenland en Antarctica niet met landijs waren bedekt; is deze hypothese juist, dan is het nu door het ijs bedekte relief van deze gebieden, ook slechts een door het ijs gewijzigd fluviatiel relief.
IJs transporteert traag, maar het transporteert zonder op grootte te letten: enorme brokken zo goed als de kleinste stofdelen voeren de gletsjers even snel mee in hun binnenste en op hun rug. Gletsjers die in zee afkalven, brengen de ijsbergen voort welke, smeltend op lage
| |
| |
breedte, hun materiaal dus zeer ver van de plaats van herkomst op de bodem van de oceaan laten vallen.
Het is begrijpelijk dat in de ijstijden de periglaciale gordel, die het ijs omgeeft zich ook veel zuidelijker (en in de gebergten lager!) bevonden heeft dan nu het geval is. Bodems waarin de sporen van solifluctie nog worden aangetroffen, zijn dan ook bijna overal in West-Europa gevonden, op plaatsen waar zij al minstens 10.000 jaar niet meer kunnen ontstaan. De gebieden waar het ijs zich terugtrok, gingen vanzelfsprekend in periglaciale gebieden over. De steeds bevroren ondergrond van periglaciale gebieden vormt een grote belemmering voor de begroeiing. Het klimaat dat op de laatste ijstijd volgde was warm en droog. De wind kon gemakkelijk vat krijgen op de kleinste delen van het glaciale puin en enorme stofstormen ontstonden. Uit deze stofstormen zijn de lemige afzettingen neergeslagen die wij löss noemen. Löss is een eolische afzetting. Löss verraadt het feit dat het is afgezet door de wind, doordat de deeltjes waaruit het bestaat, weinig zijn afgerond, minder dan rivierzand waarvan de korrels, door tegen elkaar te rollen, geneigd zijn de kogelvorm aan te nemen. De korrelgrootteverdeling van löss is bovendien typerend.
Al deze hier besproken wijzen van erosie worden gerekend tot de geologische erosie. Maar toch, een essentieel onderscheid tussen bodemerosie en geologische erosie is er niet: de eerste is alleen maar een onderdeel van de laatste. Het is een normaal natuurlijk proces. De mate waarin en de manier waarop de bodemerosie in zijn werk gaat is evenals de geologische erosie in hoofdzaak afhankelijk van het klimaat en het relief en de aard van het gesteente. Het enige verschil tussen de twee is, dat er sommige vormen van geologische erosie zijn die de mens met geen mogelijkheid kan keren, terwijl hij bodemerosie kan tegengaan - meestal na dit verschijnsel ongewild te hebben bevorderd.
|
|
Auteursrechtelijk beschermd