Rode Oost-Baltische keileem en zwerfstenen in groeve De Boer bij Emmerschans (Dr.)

De laatste 2,58 miljoen was het een komen en gaan van ijstijden. We noemen deze periode het Pleistoceen ofwel het IJstijdvak. Duurden ijstijden in de eerste helft van het Pleistoceen gemiddeld zo’n 40.000 jaar, in de tweede helft duurden ze meer dan tweemaal zo lang, zo tegen de 100.000 jaar. De laatste keer dat ons land kennis maakte met Scandinavisch landijs was tijdens het Saalien, zo’n 175.000 jaar geleden.

Voor zover bekend, was de ijsbedekking in ons land een eenmalige gebeurtenis. Tijdens het Drenthe-stadium, zo’n 175.000 jaar geleden, drong het landijs ons land binnen. In eerste instantie kwam het ijs uit het NNO, later was dit meer NO-ZW gericht. In deze fase bereikte het landijs zijn maximale zuidgrens in Midden-Nederland. De laatste fase in de vergletsjering kondigde tegelijk ook het einde aan van de ijsbedekking in ons land. Uit het Noordzeegebied kwam een NNW-ZZO gerichte ijsstroom op gang, die via Groningen, Oost-Drenthe en het oosten van Overijssel doorschoof tot in het Bekken van Münster in Duitsland. Tijdens de vergletsjering in het Drenthe-stadium stagneerde de aanvoer van ijs voor korte tijd een aantal malen. Terreinvormen die hier het gevolg van waren, zijn op verschillende plaatsen in Noord-Nederland nog zichtbaar.

Het Drenthe stadium in de Saale-ijstijd was nog maar net begonnen toen de aanvoer van Scandinavische landijs een tijdlang in Noordoost-Nederland stagneerde. De ijsrand lag tot aan de rode stippelijn. De ondergrond werd hierbij ijstektonisch gestuwd, waardoor in Oost-Drenthe en Oostelijk Groningen een geaccidenteerd landschap ontstond.

Keileem

De ijsbedekking heeft in Noord-Nederland een 1-5 meter dikke laag gletsjerpuin achtergelaten. Deze grondmorene bestaat uit een chaotisch mengsel van klei, silt, zand en stenen, en wordt keileem genoemd. Keileem is de bron van de miljarden kleine en grote stenen die in de noordelijke helft van ons land in en op de bodem voorkomen.

Lange tijd kwam het landijs uit het noordoosten. Tegen het einde van het Saalien werd ijs uit een andere richting aangevoerd. Uit het Noordzeegebied kwam een NNW-ZZO gerichte ijsstroom op gang met een breedte van enige tientallen kilometers,. Het morene-materiaal dat door de ijsstroom werd meegevoerd kwam uit een ander deel van Scandinavië. Op de ondergrond werd keileem afgezet met een Oost-Baltisch samenstelling. De zwerfstenen erin worden gedomineerd door roodachtige rapakivi-granieten. De meeste zijn afkomstig van de Aland-eilanden en het zuidelijk daarvan gelegen rapakivi-gebied van Kökar. Verder komen in dit gezelschap graniet-soorten voor uit de Botnische Golf, Noord-Zweden en Zweeds Lapland. Norrland-granieten uit dit laatste gebied komen in Oost-Drenthe vrij algemeen voor.

Zuidelijker in het Oostzee-gebied, ter hoogte van Estland en Letland, werden uit Paleozoïsche afzettingen op de Oostzeebodem kalkstenen losgebroken en door het ijs opgenomen. De kalkstenen zijn van Ordovicische en Silurische ouderdom; ze bevatten veel fossielen. Zwerfstenen van kalksteen komen op een paar plaatsen In het Hondsrug-gebied in grote aantallen in de keileem voor. Tussen Groningen en Haren op de noordelijke Hondsrug maken kalkzwerfstenen niet zelden zo’n 70% van het totale aantal zwerfstenen uit.

Twee Hondsrugkeilemen

    * Grijze Oost-Baltische keileem

     * Rode Oost-Baltische keileem

Op de keileemruggen in het Hondsrug-gebied komen een aantal keileemtypen voor. Twee typen zijn dominant. Beide keilemen hebben een Oost-Baltisch karakter en bedekken elkaar. Hierbij vormt de grijze keileem (= Assen-groep) de onderste afzetting, de rode keileem (= Emmen-groep) ligt daar bovenop.

Keileemprofiel in de oude groeve De Boer bij Emmerschans (Dr.)

De keileemafzetting ligt met een scherpe overgang op gestuwde afzettingen uit het Elsterien (Formatie van Peelo). De stippellijn geeft de scheiding aan tussen beide geoxideerde en ontkalkte keileemsoorten. 

In het Hondsrug-gebied is keileem door verwering en uitloging op veel plaatsen ontkalkt. . Kalkstenen komen er niet meer in voor. In de keileem-indeling van Zandstra (1983) wordt onderscheid gemaakt op basis van het kalkgehalte. Hoewel de kalkrijke als de ontkalkte versies in feite dezelfde keileemtype vertegenwoordigen, dragen deze verschillende namen. Bij zwerfsteenverzamelaars en amateurgeologen leidt dit niet zelden tot verwarring, en niet alleen daar. Voor de eenvoud worden beide Hondsrug-keilemen in geologische publicaties tegenwoordig aangeduid als keileem uit de Assen- en de Emmen-groep, ongeacht het kalkgehalte.

De landijsbedekking van ons land tijdens het Drenthe stadium sluit nauw aan bij die in Duitsland (Nedersaksen) Ook daar is in de eerste fase van de vergletsjering uit de zool van het landijs een uniforme laag keileem op de ondergrond afgezet met een West-Baltische samenstelling. In westelijk Nedersaksen komen op talrijke plaatsen op en soms ten dele in deze West-Baltische keileem onregelmatige slierten, lenzen en pakketten voor van rode Oost-Baltische keileem. In kleur en samenstelling wijkt deze niet af van de bekende schollenleem in het noorden van ons land. Schollenleem wordt in de keileem-indeling van Zandstra tot het Voorst-type gerekend. In ontkalkte vorm spreekt men van het Oudemirdum-type.

Onverweerde rode Oost-Baltische keileem heeft een karakteristieke roodbruine kleur. De keileem is inhomogeen. Kleiïge, zwerfsteenarme partijen wisselen af met meer zandige typen en rossige smeltwater-afzettingen - N33, bij Gieten (Dr.) 

De kleiïge partijen vormen onregelmatige lenzen, vegen en strepen. In de keileem-indeling van Zandstra wordt dit type Voorst-keileem genoemd. Kleirijke partijen gaan door toename van het gehalte aan zand en zwerfstenen onmerkbaar over in rode Oost-Baltische keileem. De aparte status van Voorst-keileem is waarschijnlijk niet terecht. 

Kleurverschil en naamgeving

Het kleurverschil van beide keileemtypen is in onverweerde toestand opmerkelijk. Grijze keileem is in vochtige toestand donkergrijs. In droge toestand is de kleur meer lichtgrijs. De rode keileem is rossig roodbruin. In de bodemkunde worden beide keileemtypen sinds jaar en dag grijze en rode keileem genoemd. Het zou niet onverstandig zijn deze naamgeving ook in geologische publicaties te gebruiken, eventueel voorafgegaan door het betekenisvolle zwerfsteenspectrum van het keileemtype. De toevoeging van  ‘Oost-Baltische’ is daarom zinvol. We spreken in het Hondsrug-gebied  in het vervolg dus van grijze Oost-Baltische keileem en rode Oost-Baltische keileem. Vergelijking met overeenkomstige keileemtypen in westelijk Nedersaksen wordt hierdoor ook een stuk makkelijker.

In grote delen van het Hondsrug-gebied is het kleurverschil van de keileem door verwering en oxidatie verdwenen. Beide keilemen zijn kalkvrij en kleuren door oxidatie roestbruin. In het veld zijn beide keileemtypen met het oog niet van elkaar te onderscheiden. Ook in lithologisch opzicht is niet altijd duidelijk met welk type keileem we in een ontsluiting te doen hebben. Beide keilemen vertegenwoordigen geen afzonderlijke vergletsjeringsfases. Een scheidingslaag tussen beide keilemen ontbreekt. Beide liggen zonder overgang op elkaar. Ook zijn nooit periglaciale verschijnselen als vorstspleten en cryoturbatie op het scheidingsvlak van beide keilemen aangetroffen. De conclusie is dat de vorming en afzetting van de twee Hondsrug-keilemen een gelijktijdig proces is geweest.

Bestaat er tussen beide keilemen een koppeling?

In publicaties en lezingen is meermalen gesuggereerd dat de verschillen tussen beide Hondsrug-keilemen gradueel zijn, en dat in feite gesproken kan worden van één keileemtype. Zijn beide Oost-Baltische Hondsrug-keilemen daarom gekoppeld? Het antwoord hierop is: Nee!  Behalve dat het kristallijne zwerfsteengezelschap Oost-Baltisch van karakter is, is van enige koppeling geen sprake. De verschillen tussen beide keilemen werken in alle fracties door.

Vuursteen

Hét kenmerkende verschil tussen beide Hondsrug-keilemen is vuursteen, dat in de grijze keileem wel, maar in de rode keileem niet voorkomt.

De algemene gedachte is dat het vuursteen in de grijze keileem samen met wit schrijfkrijt door het landijs is opgenomen bij het passeren van de zuidelijk Oostzee. Inmiddels is duidelijk dat een flink percentage van de vuursteen in de grijze Oost-Baltische keileem niet afkomstig is uit het zuidelijke Oostzeegebied, maar een noordelijker herkomst heeft in de Oostzee, ter hoogte van Litouwen. Het voornaamste vuursteentype in onverweerde keileem op de noordelijke Hondsrug is zwarte vuursteen met een witte cortex. Dit vuursteentype komt in hoge mate overeen met vuursteen dat in Litouwen voorkomt. Dit vuursteentype bevat bovendien weinig fossielen.

De afwezigheid van vuursteen in de rode keileem wordt wel verklaard door zijn hogere ligging. Glaciodynamische processen hebben er weliswaar voor gezorgd dat de opgenomen vuursteen na verloop van tijd door de hele grijze keileemafzetting verdeeld werd, maar dat het percentage naar boven toe afneemt. Dit zou verklaren waarom vuursteen in de bovenliggende rode keileem nagenoeg ontbreekt. In ontsluitingen waar beide Hondsrug-keilemen door verwering en oxidatie kalkloos en roestbruin zijn, en zo op het oog een doorlopende afzetting vormen, lijkt dit wellicht een aantrekkelijke gedachte, maar tientallen jaren van waarnemingen in onverdacht rode keileem hebben nog nooit één zwerfsteen van vuursteen opgeleverd.

Zwerfsteenrijkdom

Behalve het kleurverschil is het zwerfsteengehalte een opvallend kenmerk. In rode Oost-Baltische keileem is het aantal zwerfstenen vele malen hoger dan in de grijze. In de negentiende eeuw leidde dit in Oost-Drenthe tot een industriële activiteit die zijn weerga niet kent. Op de oostelijke Hondsrugtak, waar rode Oost-Baltische keileem veelvuldig voorkomt, werden op talrijke plaatsen, maar het duidelijkst bij Buinen, uit zo’n honderd vierkante meter heideveld soms wel 3000- tot 4000 kg zwerfstenen ter grootte van een duivenei en meer opgegraven.

Op de westelijke Hondsrugtak, waar voornamelijk grijze Oost-Baltische keileem aan het oppervlak ligt, loonde het delven van keien niet. De zwerfstenen werden tot steenslag geslagen en gebruikt voor het aanleggen van macadamwegen en het verharden van boerenerven.

Zwerfsteenspectrum

Het kristallijne zwerfsteengezelschap in beide Hondsrugkeilemen is Oost-Baltisch van karakter. Rapakivi-granieten van de Aland-archipel zijn dominant aanwezig. Toch verschilt het sortiment. Grijze Oost-Baltische keileem bevat altijd kristallijne zwerfstenen uit Midden en Zuid-Zweden en is vuursteenhoudend. Rode keileem bevat naast Aland-rapakivi’s verhoudingsgewijs meer rapakivi-typen uit het kleine rapakivi-massief van Kökar, zuidoostelijk van Aland. Het percentage porfierische rapakivigraniet van Kökar, grootkorrelige pyterliet, en Finse granietporfier is duidelijk hoger dan in de grijze keileem.

Hetzelfde geldt voor porfieren uit de Botnische Golf en de veel voorkomende Zuidwestfinse microkliengraniet, waarvan Perniö-graniet een bekend voorbeeld en tevens gidsgesteente is. Finse Helsinkiet en de groep Norrland-granieten uit Zweeds Lapland komen in rode Oost-Baltische keileem ook veel meer voor. De verschillen op kristallijn gebied vallen niet toe te schrijven aan het feit dat de rode keileem op een hoger niveau in het ijs is getransporteerd. De brongebieden van beide keileemsoorten in Scandinavië verschillen.

Het sedimentaire zwerfsteengezelschap

Mocht er nog twijfel bestaan dat beide Hondsrug-keilemen van elkaar verschillen en dat beide geen koppeling hebben, dan blijkt dit wel uit de inhoud aan sedimentaire zwerfstenen. Hier zijn de verschillen het meest overtuigend.

In onverweerde rode Oost-Baltische keileem komen talloze Paleozoïsche kalkzwerfstenen voor. Ze zijn van Ordovicische en Silurische ouderdom. Daarnaast bevat rode keileem talrijke Silurische en Devonische dolomietische kalkstenen. Deze laatste ontbreken in de grijze keileem. Onder de kalkstenen nemen Silurische beyrichiënkalken een belangrijk aandeel in. In rode keileem zijn deze kalkstenen overwegend geelgrijs tot groengrijs, terwijl ze in de grijze keileem grijs(wit) tot blauwgrijs zijn. Bovendien is de grootte van de kalkstenen in deze keileem geringer.

Koloniefragmenten van stromatoporen, rugose en tabulate koralen komen verhoudingsgewijs veel voor in rode Oost-Baltische keileem. Weliswaar worden deze fossielen ook in de grijze keileem aangetroffen, maar significant minder, in soortensamenstelling anders en ook hier weer kleiner van stuk. Ook de bekende Laat-Ordovicische paleoporellenkalk is typisch een zwerfsteentype uit rode Oost-Baltische keileem.

Kalkzwerfstenen uit rode Oost-Baltische keileem

In grijze Oost-Baltische keileem komen, zij het sporadisch, zwerfstenen voor van zwarte Cambrische stinkkalk en Ordovicische rode en grijze orthocerenkalk. Zowel stinkkalk als beide orthocerenkalken zijn afkomstig uit het westelijke Oostzeegebied bij Oland of meer uit het binnenland van Zuid-Zweden. Verder zijn in de grijze keileem vondsten gedaan van witte Faksekalk en vezelcalciet uit het Eoceen van het Skagerrak. Deze West-Baltische zwerfsteentypen ontbreken volledig in de rode keileem.

Het karakter van de grijze keileem als een grondmorene (lodgement till)  blijkt ook uit spoelmonsters. Hierin komen talrijke witte bryozoën-fragmenten voor uit het Laat-Krijt of het Vroeg-Tertiair (Danien). Ook kleine vuursteensplinters zijn talrijk. Verder zijn Tertiaire foraminiferen en fragmenten van mollusken gevonden. Altijd aanwezig zijn kleine zwartbruine partikeltjes bruinkool, regelmatig vergezeld van barnsteen van zandkorrelgrootte, ook van Tertiaire ouderdom. Bij het passeren van de zuidelijke Oostzee en delen van Denemarken en Noord-Duitsland zullen bovengenoemde bestanddelen door het ijs uit de ondergrond zijn opgenomen.

In de zandfractie van spoelmonsters van rode keileem valt de rijkdom op aan rode veldspaatpartikels en de rossige kleur van het zand. Mesofossielen uit het Laat-Krijt en uit het Tertiair ontbreken. Wel aanwezig zijn talrijke kleine Silurische bryozoën en fragmenten van brachiopoden.

Kalkzwerfstenen uit grijze Oost-Baltische keileem

Wat veroorzaakt de kleur van rode Oost-Baltische keileem?

De rossig rode kleur van de rode keileem is primair en is dus niet het gevolg van oxidatie. Spoelmonsters van dit keileemtype en zandmonsters van begeleidende smeltwaterafzettingen bezitten een rossige tint. De zandkorrels zijn omgeven door een heel dun huidje van hematiet. Ook de klei in de rode keileem heeft dezelfde roodbruine kleur.

Voor de oorzaak moeten we naar het brongebied van deze keileem. In Estland en Letland en aangrenzende Oostzeebodem zijn afzettingen van Old Red Zandsteen uit het Onder-Devoon ontsloten. Old Red Zandsteen is een afzetting uit een warm droog klimaat, waarbij ijzeroxide in de vorm van hematiet het kleurend bestanddeel is. Deze zandsteen is op talrijke plaatsen fraai ontsloten, onder meer rond het Peipusmeer in Estland. De slecht verkitte zandsteen erodeert gemakkelijk. Langs de oevers van het meer vormt het hier en daar lage roodbruine kliffen. De stranden langs het meer bestaan uit los rossig bruin tot licht roodbruin zand dat hier en daar zelfs tot duinen is opgestoven.

Delen van de landijskap die uit het noorden van Scandinavië, via de Botnische Golf en de noordoostelijke Oostzee langs en over Estland en aangrenzende Oostzee bewogen, hebben van de ondergrond een grote hoeveelheid verweringsmateriaal van de Old Red Zandsteen-formatie opgenomen. Op de bodem van de aangrenzende Oostzee komen sliblagen voor die een karakteristieke roodbruine tint bezitten. Zand en klei hebben zich door glaciotektonische processen met het overige morenemateriaal vermengd en hebben deze een karakteristieke roodbruine kleur gegeven.

Het brongebied van de rode Oost-Baltische keileem verschilt daarmee van die van de grijze Oost-Baltische keileem. Deze laatste bevat sedimentaire componenten die er op wijzen dat deze veel meer naar het westen van de Oostzeebodem zijn opgenomen, buiten het bereik van de Old Red Zandsteen.

Bijzonder is dat in glaciale afzettingen uit het Elsterien en ook uit het Weichselien rode Oost-Baltische keileem voorkomt. De samenstelling van de keileem is steeds dezelfde. Hoewel het om primaire keilemen uit de betreffende glaciale perioden zou kunnen gaan, is het niet onmogelijk dat het landijs in het noordelijke Oostzee-gebied tijdens het Saalien rode Oos-Baltische keileem uit de Elster-ijstijd van de ondergrond heeft opgenomen. Door ijstektonische processen hebben deze keileempakketten ter hoogte van Letland het contact met de ondergrond verloren en zijn vanaf dat punt op een hoger niveau englaciaal zuidwaarts getransporteerd. Dit verklaart ook het ontbreken van vuursteen in rode Oost-Baltische keileem. Vuursteen komt namelijk iets zuidelijker, ter hoogte van Litouwen, in krijt-afzettingen op de bodem van de Oostzee voor.

Voorkomen van grijze en rode Oost-baltische keileem

Binnen het Hondsrug-gebied beperkt het voorkomen van Rode Oost-Baltische keileem zich tot de hogere delen van de keileemruggen. In het noorden voornamelijk aaneengesloten, vormt deze keileem op de hoogste delen van de keileemruggen meest geïsoleerde, langgerekte ‘eilanden’.

Op de Hondsrug zelf is de verspreiding van dit keileemtype opmerkelijk. Afgezien van het noordeinde van de Hondsrug tussen Harenermolen en het noorden van de stad Groningen, en op de zuidelijke Hondsrug in Emmen, komt rode Oost-Baltische keileem in hoofdzaak voor op de oostelijke Hondsrugtak. De Hondsrug is namelijk over zijn volle lengte verdeeld in een westelijke en een oostelijke tak. Beide Hondsrugtakken zijn gescheiden door een laagte, die in het terrein op veel plaatsen goed is waar te nemen.

Binnen het Hondsrug-complex is de Hondsrug de meest prominente keileemrug. De Hondsrug vormt de oostrand van het Drents Plateau. De Hondsrug is over zijn volle lengte in twee aparte takken verdeeld. Beide worden door een laagte van elkaar gescheiden. De esdorpen liggen in snoeren achter elkaar op beide Hondsrugtakken. 

De enorme rijkdom aan zwerfstenen op de oostelijke Hondsrugtak, waar in de negentiende eeuw vele honderden mensen een boterham verdienden aan het opgraven van stenen, is gekoppeld aan rode Oost-Baltische keileem. Op de westelijke Hondsrugtak waar voornamelijk grijze Oost-Baltische keileem voorkomt, was het delven van zwerfstenen niet lonend. Rode Oost-Baltische keileem ontbreekt daar op de meeste plaatsen.

Herkomst van beide Hondsrugkeilemen

Het is duidelijk dat grijze en rode Oost-Baltische keileem in het Balticum een verschillende herkomst hebben. Hoewel het brongebied van de rode Oost-Baltische  keileem in grote lijnen gereconstrueerd kan worden, is dit met de grijze keileem minder duidelijk. De aanwezigheid van veel Ordovicische en Silurische kalkstenen wijst op een herkomst uit het middengedeelte van de Oostzee, globaal tussen de Baltische staten en het Zweedse eiland Gotland.

De aantallen kristallijne zwerfstenen en de samenstelling ervan is opvallend, waarbij de gedachte opkomt dat het landijs op de Oostzeebodem verspreid aanwezig, los morenemateriaal heeft opgenomen. Smalandgranieten zijn altijd in Grijze Oost-Baltische keileem aanwezig,  maar ontbreken makkelijk herkenbare Smalandporfieren als Paskallavik- en Emarp-porfier. Ook Bornholm-graniet komt in de grijze keileem niet voor.

De samenstelling van sedimentaire zwerfstenen sluit hierbij aan. West-Baltische zwerfsteentypen als Vroeg-Cambrische zandstenen met levenssporen, fraai bruinviolet gelaagde Kalmarsundzandsteen en de karakteristiek gevlekte Hanaskogvuursteen zijn in onverweerde grijze Oost-Baltische keileem op de noordelijke Hondsrug nog nooit gevonden, om over het voorkomen van Oslo-gesteenten maat te zwijgen. Al deze gesteenten maken wel onderdeel uit van West-Baltische keileemtypen. Op het middendeel van de Hondsrug, bij Borger, op het Balloërveld (Rolderug) en op het Hoge Veld bij Bunne (Zeijenrug) komen Vroeg-Cambrische zandstenen met levenssporen, Kalmarsundzandsteen en andere typische West-Baltische zwerfstenen wel voor. Zij komen voor in keizand van West-Baltische Heerenveen-keileem. Dit keizand vormt erosieresten, die door het ijs van de Hondsrug-ijsstroom niet zijn opgeruimd en afgevoerd.