Geogenese

In Nederland bestaat het bovenste gedeelte van het aardoppervlak, op enkele uitzonderingen na, vrijwel geheel uit Kwartaire afzettingen en dan nog vooral uit afzettingen die in de laatste ijstijd en daarna zijn gevormd.²⁹ Het Kwartair is de jongste periode op de geologische tijdschaal en wordt onderverdeeld in twee geologische tijdperken, namelijk het Pleistoceen (2.6 miljoen jaar geleden tot 11.700 jaar geleden) en het Holoceen (11.700 jaar geleden tot heden).³⁰

Om een duidelijk beeld te krijgen van hoe deze tijdperken het onderzoeksgebied geologisch gezien hebben gevormd, wordt gebruikgemaakt van een tweetal lithostratigrafische dwarsdoorsneden. De eerste doorsnede toont de ondergrond over de lengte van het huidige Berkeldal tussen Eibergen en Rekken (Figuur 2.1). Voorts wordt hier met de term

‘lengtedoorsnede’ naar verwezen. De tweede doorsnede toont de ondergrond over de breedte van het Berkeldal (Figuur 2.2). Vanaf nu wordt met de term ‘dwarsdoorsnede’ verwezen naar dit profiel. De profielen zijn opgebouwd uit een reeks lagen, of formaties, die soms weer zijn onderverdeeld in laagpakketten. Iedere laag is onder verschillende omstandigheden afgezet en kan daarom worden verbonden met een specifieke geogenese en vaak ook een specifieke geologische periode. De opbouw van de lithostratigrafische doorsneden en de verschillende perioden worden chronologisch –dus van onder naar boven- behandeld.

29 Stouthamer et al. 2020, p. 113.

30 Stouthamer et al. 2020, p. 113.

24 Figuur 2.1: Doorsnede geologische eenheden over de lengte van het Berkeldal tussen Eibergen en Rekken.

Vervaardigd aan de hand van DinoLoket.nl.

Figuur 2.2: Doorsnede geologische eenheden over de breedte van het Berkeldal ten noorden en zuiden van Rekken. Vervaardigd aan de hand van DinoLoket.nl.

25 Pre-Kwartair

Oost-Nederland is een van de weinige regio’s in Nederland waar zich dicht aan het oppervlak nog Pre-Kwartaire, meer specifiek Tertiaire, afzettingen bevinden.³¹ Het betreft een zeer oud geologisch gebied dat bekendstaat als het Oost-Nederlands Plateau (Figuur 2.3). Dit plateau is te beschouwen als de voortzetting van het hoogterras dat in Duitsland oostelijk de Rijn begeleidt, tot deze rond Wesel afbuigt naar het noorden, waarna deze langs Bocholt als een rug op Nederlands gebied overgaat.³² Het Nederlandse gedeelte ligt aanzienlijk lager dan het Duitse deel.

De Tertiaire afzettingen die het Oost-Nederlandse Plateau vormen zijn in het lengteprofiel vertegenwoordigd door de formatie van Rupel (RU) en de formatie van Breda (BR).

De formatie van Rupel is de oudere van de twee en is afgezet tijdens het Oligoceen (33,9 miljoen tot 23 miljoen jaar geleden). Oost-Nederland was in deze periode onderdeel van een dalend Noordzeebekken. Deze daling leidde tot transgressie, waardoor er dikke, slecht waterdoorlatende lagen ‘Rupelklei’ werden afgezet.³³ Deze klei ligt in het oosten van het onderzoeksgebied, rondom Rekken, tot slechts enkele meters onder het oppervlak. De formatie van Breda, welke rondom Eibergen dicht aan het oppervlak ligt, is tijdens het Mioceen (23 miljoen tot 5,3 miljoen jaar geleden) en het Plioceen (5,3 miljoen tot 2,6 miljoen jaar geleden) bovenop de Rupelklei afgezet.³⁴ Het Mioceen was een periode waarin de kustlijn zich herhaaldelijk verplaatste, waardoor zich afwisselend mariene en continentale sedimenten hebben afgezet.³⁵ Daarnaast vond in dit tijdvak tektonische opheffing plaats, waardoor het plateau hoger kwam te liggen.³⁶ In het Plioceen trok de zee zich geleidelijk terug tot de omgeving van Doetinchem.³⁷ De sedimenten van de formatie van Breda bestaan uit zowel zand als klei.³⁸

De Tertiaire klei van het Oost-Nederlandse Plateau is impermeabel.³⁹ Hierdoor zal daar waar deze klei binnen enkele meters van het oppervlak ligt veel van de neerslag via begreppeling

31 Stiboka 1979, p. 38; Bruins 1993, p. 13.

32 De Vries 1951, p. 177.

33 Stouthamer et al. 2020, p. 103.

34 Stiboka 1979, p. 38.

35 Stouthamer et al. 2020, p. 106.

36 Ernst 2017, p. 18.

37 Bosch & Kleijer 2003, p. 10.

38 TNO-GDN 2022a, Formatie van Breda.

39 Bosch & Kleijer 2003, p. 8.

26 in het landschap afvloeien naar beken en andere oppervlakkige afwateringssystemen.⁴⁰ Ook vloeit een deel van de neerslag eerst via de relatief waterdoorlatende dekzandafzettingen af naar het oppervlak van de impermeabele Tertiaire afzettingen, waarna het water doorstroomt naar laaggelegen delen in het gebied en naar de beekdalen. Vervolgens kan het grondwater doorvloeien naar diepe smeltwatergeulen, indien aanwezig.⁴¹

Op het lengteprofiel is te zien dat zich in de formatie van Rupel ten westen van Rekken een dergelijke smeltwatergeul heeft uitgesleten. De geul is vervolgens opgevuld met sedimenten behorende tot de formaties van Drenthe en Boxtel. Ook is te zien dat een deel van de sedimenten van de formatie van Breda ten oosten van Eibergen is geërodeerd. De erosie- en sedimentatieprocessen met betrekking tot het erosiedal worden in de volgende subparagraaf in meer detail besproken.

40 Bosch & Kleijer 2003, p. 8.

41 Bosch & Kleijer 2003, p. 8.

27 Figuur 2.3: De omvang van het Oost-Nederlands Plateau in relatie tot het onderzoeksgebied en de

topografische kaart. De begrenzing is gebaseerd op van Beek 2009, kaartbijlage 1.

28 Pleistoceen

De hoger liggende pakketten, met uitzondering van het bovenste Holocene pakket, zijn gevormd tijdens het Pleistoceen. Het Pleistoceen begint volgens de oorspronkelijke definitie op het moment dat de landijskappen zich na het Plioceen voor het eerst op grote schaal over het noordelijk halfrond uitbreidden. Over het algemeen heersten gedurende het Pleistoceen op gematigde breedte koude omstandigheden tijdens de ijstijden (glacialen), maar kwamen er ook warme perioden voor (interglacialen), waarin het even warm of zelfs iets warmer was dan tegenwoordig.⁴²

Op het eerste profiel is te zien dat zich ten noorden van Eibergen bovenop de Tertiaire formaties de Formaties van Peize en Waalre (PZWA) bevinden. Deze formaties zijn gevormd tijdens het Vroeg-Pleistoceen. In deze periode werd het Noordzeebekken opgevuld door een tweetal riviersystemen. Het betreft ten eerste het Eridanos riviersysteem, welke vanuit de Balten door Denemarken en Noord-Duitsland Nederland binnenstroomde en ten tweede het Rijn-Maas riviersysteem, welke zich vanuit het zuidoosten uitbreidde. De kwartsrijke grove witte zanden, afkomstig van het Eridanos riviersysteem worden gerekend tot de Formatie van Peize.⁴³ Het grijze fijn tot grove zand afkomstig vanuit de Rijn-Maasdelta wordt geschaard onder de Formatie van Waalre.⁴⁴ Het feit dat beide formaties samen worden genomen en als het ware vertand voorkomen, duidt erop dat de Rijn-Maasdelta en de Eridanosdelta zich tegelijkertijd uitbouwden en beide een bijdrage hebben geleverd aan de geologische opbouw van het onderzoeksgebied.⁴⁵ Vanaf het Midden-Pleistoceen leidde de toenemende glaciatie van Scandinavië ertoe dat het Eridanos riviersysteem in het gebied dat we nu kennen als de Oostzee, Botnische Golf en Finse Golf sterk erodeerde.⁴⁶ Daarmee hield het Eridanos riviersysteem zoals die in het Vroeg- Pleistoceen was op te bestaan. De Noord-Duitse rivieren de Elbe en Weser bleven nog wel enige tijd een oostelijke sedimentaanvoer naar Nederland in stand houden. De Formatie van Appelscha (AP), die zich boven op de Vroeg-Pleistocene Formaties bevindt, is afgezet door deze

42 Stouthamer et al. 2020, p. 117.

43 Berendsen 2010, p. 120; Stouthamer et al. 2020, pp. 157, 388.

44 Berendsen 2010, p. 122; TNO-GDN 2022b. Formatie van Waalre.

45 Stouthamer et al. 2020, p. 157.

46 Stouthamer et al. 2020, p. 146.

29 rivieren. Hetsediment bestaat uit matig tot uiterst grof, wit gekleurd, grindhoudend zand.⁴⁷ Door verdere glaciatie verviel na verloop van tijd ook de toevoer van deze twee rivieren.⁴⁸

De meeste Nederlandse terreinvormen en hun corresponderende afzettingen zijn gevormd gedurende de laatste twee grote glacialen van het Pleistoceen: het Saalien (380 of 310 duizend tot 130 duizend jaar geleden) en het Weichselien (115 duizend tot 11,7 duizend jaar geleden).⁴⁹

Kenmerkend voor het Saalien was de ijsbedekking die vanuit Scandinavië tot aan de lijn Nijmegen-Wageningen-Vogelenzang liep.⁵⁰ De ijsbergen overreden de Tertiaire afzettingen en zorgden ervoor dat er glaciaal materiaal, zoals grondmorene, ook wel keileem genoemd, en grindhoudend zand werd afgezet. Het keileem ontstond door de grote druk die het ijs uitoefende op de ondergrond, en het grindhoudende zand werd afgezet door het afsmelten van het landijs.

Deze afzettingen worden gerekend tot de Formatie van Drente (DR). Het belangrijkste kenmerk van deze lithostratigrafische eenheid is de aanwezigheid van Scandinavisch kristallijn grind.⁵¹ De keileem is over het algemeen slecht waterdoorlatend en zal op plaatsen waar dit ondiep aan het oppervlak ligt het grondwater, net als bij de Tertiaire klei het geval is, oppervlakkig afvoeren.⁵²

Pierik, Bregman en Cohen bieden in een zesfasenmodel inzicht in zowel de beweegrichting van het ijs alswel het voorkomen van de geologische verschijnselen die verband houden met glaciale omstandigheden (Figuur 2.4).⁵³ Volgens het model trekt het landijs tijdens de eerste twee fasen van het Saalien vanuit het noordoosten Nederland in en buigt het ijs de rivieren af naar het westen. Aan de voet van de ijsbergen vormden zich smeltwaterafzettingen, welke vervolgens weer werden overreden. Tijdens fase drie bereikt het landijs de maximale omvang en vormden zich de stuwwallen in het rivierengebied. Vanaf fase vier wordt het landijs inactief en begint het te smelten en terug te treden. Tijdens deze fase vormen zich in het oosten van Nederland eskers en smeltwatergeulen. Verdere deglaciatie zorgt er in fase vijf voor dat zich

47 Berendsen 2010, pp. 120, 121; Stouthamer et al. 2020, p. 389.

48 Stouthamer et al. 2020, p. 146.

49 Stouthamer et al. 2020, p. 169.

50 Stiboka 1979, p. 39.

51 Stouthamer et al. 2020, p. 174.

52 Bosch & Kleijer 2003. p. 8.

53 Pierik et al., 2010.

30 grote smeltwaterrivieren vormen. Ook raken de laagten tussen de stuwwallen gevuld met water.

Ten slotte verdwijnt het landijs in fase zes geheel uit Nederland.

Figuur 2.4: Zesfasenmodel van de landijsbedekking in het Saalien in Nederland en het westen van Duitsland, naar Pierik et al. 2010, Figuur 8.1 t/m 8.6.

31 De in fase vier gevormde smeltwatergeulen zijn op het Oost-Nederlandse Plateau talrijk en hebben zich veelal in de Tertiaire klei geslepen.⁵⁴ Deze erosie heeft plaatsgevonden doordat zich onder het landijs smeltwater verzamelde.⁵⁵ Door de enorme hydrostatische druk van het ijs had dit smeltwater een grote vervoer kracht, waardoor deze diepe dalen kon uitslijpen. Na het smelten van de ijskappen, en voordat ze werden opgevuld met sediment, bleven deze geulen als langgerekte diepe meren in het landschap achter.⁵⁶ De smeltwatergeul ten westen van Rekken doorkruist het gehele onderzoeksgebied van noord naar zuid (Figuur 2.5). Aan de hand van het lengteprofiel en gelet op de omvang van het materiaal dat de smeltwatergeul heeft opgevuld (behorende tot de formatie van Drente), is te zien dat de geul op zijn minst een kilometer breed was. Mogelijk was deze nog omvangrijker. Echter zijn ook de glaciale sedimenten die het dal aanvankelijk hebben opgevuld grotendeels geërodeerd, waardoor dit niet met zekerheid is te zeggen.

Figuur 2.5: Minimale omvang van de smeltwatergeul afgebeeld op de topografische kaart. Omvang gebaseerd op dwarsdoorsnede van DINOLoket.nl.

54 Stiboka 1979, p. 40.

55 Bosch & Kleijer 2003, p. 12.

56 Bosch & Kleijer 2003, p. 12.

32 In het Weichselien breidden de ijskappen zich wederom sterk uit, maar bereikten deze Nederland niet (Figuur 2.6).⁵⁷

Figuur 2.6: Paleografische situatie in het Noordzeegebied tijdens de maximale ijsbedekking in het Saalien en het Weichselien, naar Stouthamer et al. 2020, Figuur 7.2.

Wel traden er periglaciale verschijnselen op die een grote rol speelden met betrekking tot de vorming van de ondergrond. Sedimenten die zich in periglaciale omstandigheden buiten de dalen van de grote rivieren hebben afgezet worden geschaard onder de Formatie van Boxtel.⁵⁸ Deze afzettingen zijn onder te verdelen in smeltwaterzand en dekzand. Smeltwaterzand werd afgezet doordat de ondergrond permanent bevroren was. Hierdoor kon het water van gesmolten sneeuw de bodem niet infiltreren en moest het aan het oppervlak afvloeien.⁵⁹ Dit water schuurde op de hoger gelegen gebieden zand uit en vormde droge dalen.⁶⁰ Het meegevoerde zand werd benedenstrooms afgezet als smeltwaterzand. Ook was er onder de periglaciale omstandigheden weinig begroeiing.⁶¹ Hierdoor had de wind vrij spel en kon zij op grote schaal zand opstuiven en verplaatsen. Onder meer Oost-Nederland raakte zo bedekt met een pakket dekzand. Het reliëf van dekzand wordt gekenmerkt door vlakke, afvoerloze depressies en dekzandkopjes, afgewisseld met langgerekte ruggen.⁶²

57 Stouthamer et al. 2020, p. 195.

58 Berendsen 2010, p. 128; Stouthamer et al. 2020, p. 200.

59 Stiboka 1979, p. 42.

60 Stiboka 1979, p. 42.

61 Bruins 1993, p. 12.

62 Berendsen 2010, p. 61.

33 Op het lengteprofiel is te zien dat het periglaciale sediment op- en zijdelings van de smeltwatergeul zo’n twintig meter dik is. Ten oosten van Rekken bedraagt de dikte zo’n vijf meter. Hoewel door een gebrek aan onderzoek, en door de beperkte resolutie

van grondboringen op het DINOLoket, niet geheel duidelijk is welke delen van het periglaciale sediment bestaat uit smeltwaterzanden of dekzanden, is het waarschijnlijk dat een aanzienlijk deel van de sedimenten rondom de smeltwatergeul smeltwaterzand betreft. Zo vulden de smeltwatergeulen rondom Winterswijk zich gedurende het Weichselien met afzettingen die een fluvioperiglaciaal karakter hebben.⁶³ Een grondboring die is gezet in een smeltwatergeul in Miste heeft een vergelijkbare opbouw met het lengteprofiel van het onderzoeksgebied (Figuur 2.7). Zo begint het profiel eveneens met een glaciaal pakket van circa acht meter. Daarop volgt een bekkenafzetting uit het Eemien (het laatste interglaciaal). Hierop volgt een dik pakket dat bestaat uit fluviatiele afzettingen, gevolgd door een relatief dun pakket dekzand. Ten slotte zien we een relatief dunne Holocene afzetting. Het is waarschijnlijk dat ook het overgrote deel van de periglaciale afzettingen nabij de smeltwatergeul in het onderzoeksgebied bestaat uit smeltwaterzand en dat het dekzand zich nabij het oppervlak bevindt. Het smeltwater zal vanaf de hogere delen van het Oost- Nederlandse Plateau glaciale zanden naar de geul hebben vervoerd.

Figuur 2.7. Boorprofiel in een smeltwatergeul te Miste, naar Bosch & Kleijer 2003, Figuur 5.

63 Bosch & Kleijer 2003, p. 16.

34 Holoceen

Zo’n 11.700 jaar geleden begon het Holoceen. Kenmerkend voor deze periode was de sterke temperatuurstijging, wat ingrijpende landschappelijke gevolgen had. Zo maakte de voor het Weichselien typerende koudeminnende kruidenachtige open vegetatie vanaf het Vroeg- Holoceen plaats voor berken en dennen. Vanaf het Boreaal (c. 8200 tot 7000 v. Chr.) kwamen daar ook nog eiken, iepen en hazelaars bij en vanaf het Atlanticum (7000 tot 3800 v. Chr.) neemt het aandeel dennen af en worden loofbomen als de els en de eik dominant.⁶⁴ Op de dekzanden waren eiken-berkenbossen en eiken-beukenbossen dominant. In de beekdalen waren dat elzen- essenbossen.⁶⁵

Gedurende het Holoceen werd het hoger gelegen gebied aan weerszijden van beekdalen steeds vochtiger.⁶⁶ Zo ontstonden op niet-doordringbare oppervlakken en op vlakke gebieden waar water niet kon wegvloeien moerasachtige vegetaties.⁶⁷ Doordat de dode plantenresten van deze vegetatie op de vochtige grond of in het water van de vennen niet kon verteren ontstond veen.⁶⁸ Naarmate de veenlaag dikker werd, kwamen de wortels van de moerasplanten buiten het bereik van het grondwater. Ondanks dat dit veen buiten het bereik van het grondwater groeide, bleef het nog steeds verzadigd, zij het met regenwater. Onder invloed van dit voedselarme regenwater ontwikkelde zich een veenmosvegetatie.⁶⁹ Veenmos en veenmosresten hebben een sterk waterbufferende functie en werken als een spons.⁷⁰ Hierdoor bleef het veen, ondanks de hogere ligging, kletsnat. Het resulteerde in de vorming van hoogveenkussens die tot wel zes meter dik konden worden en zich kilometers ver konden uitstrekken.⁷¹ Vooral in het Atlanticum breidden deze kussens zich uit.⁷² Op deze veenkussens groeide onder andere heide.⁷³ De verspreiding van hoogveen is gekarteerd door De Rooi.⁷⁴ Het betreft echter een kartering die

64 Stouthamer et al. 2020, p. 220.

65 Berendsen 2010, p. 65.

66 Neefjes & Willemse 2009, p. 14.

67 Neefjes et al. 2011, p. 42.

68 Veenpakketten die buiten kust- en riviervlakten en beekdalen voorkomen worden gerekend tot het laagpakket van Griendtsveen.

69 Willemse 2008, p. 97.

70 De Rooi 2006, p. 25.

71 Neefjes et al. 2011, p. 42; Willemse 2008, p. 97.

72 Willemse 2008, p. 96.

73 De Rooi 2006, p. 25.

74 De Rooi 2006, p. 108.

35 is gedaan op de schaal van de Achterhoek. De resolutie is daarom niet geheel nauwkeurig met betrekking tot de schaal van het onderzoeksgebied. Het geeft echter wel een grof idee van waar de venen zich bevonden hebben (Figuur 2.8).

De ontwikkeling van het Holocene beekdal wordt besproken in paragraaf 2.5 – Holoceen.

Figuur 2.8. De voormalige hoogveen bedekking in het onderzoeksgebied volgens De Rooi.

36