College van de maand: Eeuwenoude stranden

Afb 1. Goed bewaarde structuren langs de weg vanuit Rousset-lesVignes naar het oosten, in Zuid-Frankrijk. Op de verschillende lagen zijn zowel stroom- als golfribbels te zien.
Wat betreft de temperaturen doet Nederland deze zomer niet onder voor een zonige vakantie aan de Costa del Sol. Zo’n vakantie in eigen land is zo gek nog niet. Daarbij zijn er aan onze kust ook genoeg fossielen te vinden voor de verzamelaar. Alleen de grote gebergtes missen we hier. Gelukkig hebben we altijd de foto’s nog van voorgaande tripjes. Speciaal voor deze zomer heb ik een duik genomen in het archief en ben ik op zoek gegaan naar de overblijfselen van vroegere kusten (afb. 1).

Fossiliseren van de kust
Ribbels, iedereen komt ze wel eens tegen op het strand. Ze zijn te vinden in het mooie onaangetaste droge zand aan de voet van de duinen en het natte zand rondom de zandbanken. Ribbels worden gevormd door de kracht van water en wind die op de losse deeltjes van het sediment duwen. Is de kracht groot genoeg dan kan een korrel gaan rollen of salteren; het sedimentdeeltje komt dan los van de ondergrond en maakt kleine sprongetjes vooruit. Als er genoeg toevoer van sediment is, raken oude rimpels bedekt door nieuwe zonder dat de onderliggende structuren beschadigd raken en eroderen. Over lange tijd kan het oude strandoppervlak diep begraven raken en verstenen.

Afb 2. Golfribbels in de Vogelgroeve nabij Aywaille. De lagen staan hier overkipt, wat betekend dat de lagen zo ver verticaal zijn gezet, dat de bovenkant naar beneden wijst.
Op verscheidende plekken op de wereld komt een zandsteen of schalie tevoorschijn waarbij de ribbels nog bewaard zijn gebleven. Dit levert niet alleen een indrukwekkend beeld op, maar is ook heel nuttig bij het reconstrueren van vroegere stroomrichtingen. Hoe dit precies werkt kun je onderaan dit college lezen.

Een voorbeeld van een prachtige locatie waar de structuur van de oude kust bewaard is gebleven is de ‘Vogelgroeve’ nabij Aywaille in België (afb.2). Tijdens veldwerk daar kwam ik voor het eerst golfribbels tegen. Dit vond ik zo bijzonder, dat ik besloot een losgevallen blok mee te nemen. Je moet wat gek zijn om een 10 kilo zware steen een hele dag mee te tillen, maar dan heb je ook wat!

Sporen in het versteende zand
Afb 3. Enkele sporen van de Diplodocus in de gebarsten klei zijn in blauw geverfd. Aan de linker kant zijn enkele ribbelstructuren te zien.
Minder duidelijk maar ook heel mooi zijn de overblijfselen van een getijdevlakte in het Franse plaatsje Loulle in de Jura (afb. 3). Hier zijn 9 verschillende lagen bewaard gebleven met afwisselend golfribbels en patronen van uitgedroogde klei. Op vijf van die lagen zijn vele sporen van dinosauriërs bewaard gebleven. Een geweldige ontdekking! In het 155 miljoen jaar oude gesteente zijn meer dan 3000 afdrukken ontdekt waarvan er tot nu toe 500 geïdentificeerd zijn op soort. Het oppervlak is echter erg fragiel, daarom is een groot deel van de ontsluiting afgedekt met een laag aarde om erosie te voorkomen. Om de sporen toch nog toegankelijk te maken voor bezoekers is er een klein platform naar het midden van het vlak gebouwd.

Golfribbels
Afb 4. De vorming van golfribbels bij tegengestelde stroming bij eb en vloed. Blauwe pijlen geven de richting van de golven aan, de zwarte pijlen tonen het bewegen van het sediment. In de doorsnede is te zien hoe de sedimentaire gelaagdheid er uitziet als er voldoende aanwas van materiaal is.
Dus hoe ontstaan deze structuren nou precies? Er zijn twee verschillende vormen van rimpelingen die door het water en de wind worden gecreëerd. De golfribbels en stroomribbels. Golfribbels komen vaak in getijdesystemen voor. Ze worden gecreëerd door de werking van de golven op los sediment in ondiep water. Een individueel waterdeeltje beweegt niet mee met de golf, maar maakt een ronde beweging, deze beweging wordt door de waterdeeltjes doorgegeven naar beneden. De beweging zwakt af hoe dieper deze komt, afhankelijk van de grootte van de golven.

Als het ondiep is wordt de beweging doorgegeven tot aan het sediment, waarop de individuele korrels ook gaan bewegen. De resulterende sedimentaire structuur heeft vaak ribbels van enkele millimeters hoog en enkele centimeters lang. De toppen kunnen erg puntig zijn, terwijl de dalen vaak afgerond zijn (afb. 4). Dichter bij de kust waar de golven breken zijn de golfribbels vaak iets minder symmetrisch doordat de vloedstroom vaak sterker is dan de ebstroom. In het geval van een sterke stroming komen we bij de stroomribbels terecht.

Stroomribbels
Afb 5. De vorming van stroomribbels. Blauwe pijlen geven de richting van de stroming aan. Individuele zandkorrels migreren langzaam over de flauwe helling en vallen daarna naar beneden langs de steile kant, aangegeven door de zwarte pijlen.

Is er sprake van een overheersende stroomrichting van wind of water, dan ontstaan asymetrische stroomribbels. Deze bestaan uit een korte steile kant stroomafwaarts en een zwakke helling stroomopwaarts (afb. 5).

De steilheid van de helling aan de stroomafwaartse kant wordt bedaapld door de storthoek van het sediment. Afhankelijk van de korrelgrootte en sortering is er een maximum aan hoe steil een helling kan worden voordat deze instabiel wordt. Deze hellingshoek wordt bepaald door de wrijving tussen de individuele korrels. Voor vochtig zand is de maximale hellingshoek ongeveer 45 graden, maar voor erg nat of droog zand is dit veel minder.

Doordat het sediment zich aan de steile kant opstapelt ontstaat een interne gelaagdheid en migreert de ribbel in de richting van de stroming. Stroomribbels zijn vaak van ongeveer dezelfde grote als golfribbels, maar als de stroming erg sterk is of er een stormvloed optreedt kunnen er grotere structuren ontstaan met toppen tot wel tientallen centimeters hoog. Door te kijken naar de steilheid van de hellingen van fossiele ribbels kan de oorspronkelijke stroomrichting worden afgelezen.


Alle foto’s en afbeeldingen zijn gemaakt door de auteur.

 

Afb 6. Windribbels op het strand in Nederland. Bij een dominante windrichting ontstaan ook stroomribbels.