In de toekomstige woonwijk Daalkampen, opzij van de Koesteeg in Borger, kwamen bij archeologisch onderzoek in voormalig akkerland onverwacht veel grote zwerfstenen tevoorschijn. Ze hadden daar meer dan tienduizend jaar ingebed gelegen in een laag dekzand uit de laatste ijstijd. De locatie in Borger ligt aan de andere kant van de N34, op de westflank van de Hondsrug. Een opvallend aantal van de keien vertoonde duidelijke sporen van windabrasie. In de geologie staat dit voor afslijting door wind en verstuivend zand; zandstraalwerking dus. Sommige stenen waren zo sterk afgeslepen dat ze als echte windkanters kunnen worden beschouwd.
Dit laatste is bijzonder, want windkanters — in de geologie ventifactsgenoemd — komen in het Hondsruggebied nauwelijks voor. De omstandigheden waren hier kennelijk niet gunstig genoeg om ze op grote schaal te vormen. Slechts één keer vond ik zelf een ruim twintig centimeter grote windkanter van Åland‑rapakivi, in de oude zandgroeve in Emmerschans bij Emmen. Daar bleef het ook bij. Een paar jaar geleden werden in Oosterhaar bij Haren ook windkanters gevonden, ditmaal aan de top van de keileemafzetting. Het ging om kleine exemplaren van slechts enkele centimeters groot, bestaande uit Silurische en Ordovicische kalksteen. De kleinste was niet groter dan anderhalve centimeter. Opvallend was bovendien dat één van de windkanters uit fossiel koraal bestond, een stukje Silurische honingraatkoraal (Favosites) dat door windwerking tot een miniatuurwindkanter was geslepen.
Uit de vondstomstandigheden in Haren valt af te leiden dat deze windkantertjes van kalksteen al aan het einde van de Saale‑ijstijd moeten zijn ontstaan, dus niet pas in tweede helft van de laatste ijstijd. Dat maakt ze uitzonderlijk, want de meeste ventifacts in Noordwest‑Europa dateren uit de tweede helft van de Weichsel‑ijstijd, het Pleniglaciaal, toen het klimaat extreem koud en droog was.
Hoe en wanneer ontstonden de windkantertjes van Haren?
Na het verdwijnen van het landijs en het ijs van de Hondsrug‑ijsstroom in Drenthe was de Saale‑ijstijd nog niet voorbij. Het koude Warthe-stadium zou nog volgen. De tussenliggende periode waarin het klimaat gematigd koud was duurde zo’n 3000 tot 5000 jaar. Het Warthe-stadium was de laatste grote uitbreidingsfase van het landijs in de Saale-ijstijd. Nadat de voorrand van het landijs zich teruggetrokken had tot aan Zuid-Zweden, schoof het ijs tussen 140.000 en 135.000 jaar geleden opnieuw zuidwaarts op, stak de zuidelijke Oostzee over en verder het huidige Duitse Mecklenburg en Nedersaksen in. De voorrand van het landijs in de Warthe-tijd kwam tot stilstand tussen Hamburg en Bremen in Duitsland. Deze periode van intense kou duurde naar schatting twintig- tot dertigduizend jaar. Pas na het afsmelten van de Warthe‑ijskap braken periglaciale omstandigheden aan, waarna rond 126.000 tot 130.000 jaar geleden het warme Eemien‑interglaciaal begon.
Ook zonder landijsbedekking bleef het klimaat in onze streken nog duizenden jaren koud. Van plantengroei was weinig sprake; het landschap bestond uit toendra met open, kale vlakten waar wind vrij spel had. Onder die omstandigheden zullen hoogstwaarschijnlijk de kleine kalkstenen windkantertjes op de oosthelling van de Hondsrug naar het tientallen meters diepe Hunzedal in Haren zijn ontstaan.
Windkanters als hunebedkeien
Een aantal zwerfstenen uit de akker langs de Koesteeg in Borger zijn bijzonder groot, zo ongeveer van het formaat hunebedkei. Dat de grote stenen in de tijd van de hunebedbouwers niet zijn opgemerkt, betekent dat ze toen geheel of grotendeels door zand en vegetatie aan het oog waren onttrokken.
De meeste keien tonen duidelijke sporen van zandstraalwerking. Hun oppervlak is tot een opvallende hoogte afgeschuurd door botsende zandkorrels, die in stormachtige omstandigheden over het aardoppervlak zijn geblazen. Windkanters komen elders in ons land wel meer voor; de meeste zijn van kwartsietische zandsteen. Ze worden vooral op de (noordelijke) Veluwe en in het Gooi gevonden. Daar vinden we vooral stenen afkomstig van Rijn en Maas. Van nature zijn dat vooral zandstenen. In Drenthe hebben we met noordelijke zwerfstenen te maken. Daar zitten ook wel veel zandstenen tussen, maar als het om grote keien gaat, zijn die meestal van graniet en gneis. Dat zien we terug in de zwerfkeien/ventifacten van de Koesteeg: granodioriet, biotietgraniet, rapakivigraniet, kwartsporfier en (migmatiet) gneis.
Opmerkelijk is het hoge percentage gefacetteerde keien. Dat zijn keien met platte vlakken die in de tweede helft van de Weichsel-ijstijd door wind en stuivend zand gezandstraald werden en zijn afgeschuurd. Van sommige grote keien kun je van echte windkanters spreken. De vraag hoe lang dat proces geduurd heeft en wanneer het voornaamste afschuren plaats vond, laat zich niet een-twee-drie met een stopwatch beantwoorden.
Vooral de hoogte tot waar de keien gezandstraald zijn is bijzonder. Wie op een stormachtige dag langs het strand loopt, ziet hoe zand in lange vegen over het strand wordt voort geblazen. De afzonderlijke korrels stuiteren daarbij sprongsgewijs (salteren) in de wind maar komen meestal niet hoger dan een centimeter of tien van de grond. Bij sommige keien van de Koesteeg moeten de zandkorrels echter tot meer dan zestig centimeter hoogte door hevige winden zijn opgetild en voort geblazen. Dat wijst op krachtige, langdurige windcondities, waarschijnlijk in een vrijwel vegetatieloos landschap waar weinig tot niets de windstroom kon breken.
De stenen zelf zijn ouder dan het vormingsproces tot ventifact. Het zijn Scandinavische zwerfstenen, door het landijs in de Saale-ijstijd, zo’n 150.000 jaar geleden, naar Drenthe zijn gevoerd. Ze lagen ooit ingebed in keileem. Pas veel later, vooral tijdens de laatste ijstijd (het Weichselien), kreeg de wind vat op ze. Toen was er weliswaar geen landijs in Nederland, maar er heerste hier wel een poolwoestijnklimaat met een diep bevroren bodem, vrijwel geen begroeiing en een bij tijden een harde overheersende westenwind.
In dat kale, koude landschap blies de wind de fijnere bestanddelen uit de keileem weg. Wat overbleef was een laag grof zand met grind en stenen. Dit noemen we het keizand, een deflatielaag die als een soort woestijnvloer (desert pavement) aan het oppervlak lag. De stenen in dat keizand staken in vastgevroren toestand half uit de grond en kregen de volle laag van het langs stuivende zand. Omdat de windrichting tamelijk constant was, bleef dezelfde kant van de steen blootgesteld, en zo ontstonden de vlakke facetten en scherpe ribben. Door vorst- en dooiwerking veranderden de stenen wel eens van positie, waardoor ook andere zijden van de steen blootgesteld werden aan de schurende werking van botsende zandkorrels. Precies in zo’n keizandniveau, op de westhelling van de Hondsrug bij Borger, zijn deze windkanters gevonden.
Desertpavement, windlakglans en ventifacten op IJsland
Het schurende en tegelijk polijstende werk van stof en zandkorrels is vandaag de dag op IJsland nog op een bijna demonstratieve manier te zien. Wie in het noorden van IJsland via Akureyri en Húsavík naar Europa’s krachtigste waterval, de Dettifoss, rijdt, komt kilometerslang door een volkomen troosteloos landschap zonder enige begroeiing, een wereld die uitsluitend bestaat uit basaltgruis, stenen, keien en rotsblokken. Je moet het willen zien en de betekenis ervan kennen, maar dit landschap is uniek in Europa.
De Dettifoss ligt in een kale, stenige vlakte op de rand van de hoogvlakte van Ódáðahraun, een uitgestrekt lavaplateau dat vaak “Europa’s grootste woestijn” wordt genoemd. Het klimaat is er koud en winderig. Regen- en dooiwater regenwater zakt meteen weg in de poreuze lava, in plaats van op of in de bodem te blijven. Fijn materiaal zoals stof, asdeeltjes en basaltzand worden bij stormweer over grote afstanden voort- en ook weer weggeblazen, waardoor alleen gruis, stenen en rotsblokken achterblijven. Zo’n landschap staat bekend als een desert pavement, een landschap dat je veel vaker aantreft in hete, rotsige woestijngebieden.
De rotsblokken en stenen hebben daar op IJslandbeen opvallend glanzend, gladgeschuurd oppervlak, met overal groeven, strepen en uitgeblazen kuiltjes en putjes. Wie op weg is naar de waterval, ziet dit verschijnsel op vrijwel alle blokken langs het pad, vooral met zonlicht, alsof de stenen natgeregend zijn. Het is het resultaat van de aanhoudend sterke wind en stormen die er waaien, waarbij zandkorrels en stofdeeltjes met kracht de stenen zandstralen en het oppervlak langzaam afslijten en polijsten. Een vergelijkbaar proces heeft de grote keien langs de Koesteeg hun gladde, uiterlijk gegeven. Het kale, droge en winderige vulkaanlandschap van Noord‑IJsland mag je gerust een soort poolwoestijn noemen, enigszins vergelijkbaar met de omstandigheden die in de tweede helft van de laatste Weichsel‑ijstijd duizenden jaren lang in het Hondsruggebied hebben geheerst.
De windkeien van de Koesteeg?
Terug bij de windkeien van de Koesteeg in Borger wordt meteen duidelijk welk tijdskader ze vertegenwoordigen. De keizandlaag, waarin de stenen lagen, ontstond deels nadat het landijs van de Saale‑ijstijd was verdwenen, terwijl het landschap nog duizenden jaren onder invloed stond van een koud periglaciaal klimaat. In die periode werd de bovenlaag van de blootliggende keileem voor een deel uitgespoeld en afgevoerd, waardoor het grovere materiaal – grof zand, grind en stenen -achterbleef als een soort keienvloer, in de geologie keizand genoemd. Het verdere uitspoelen en het wegwaaien van stof en zand vond vele tienduizenden jaren daarna vooral plaats in het Pleniglaciaal, in de tweede helft van de laatste Weichsel‑ijstijd. Dit was de koudste fase van die ijstijd, ruwweg tussen 30.000 en 18.000 jaar geleden. Het landschap was toen duizenden jaren lang een poolwoestijn: koud, droog en vrijwel zonder vegetatie. De Zwerfstenen die aan het oppervlak lagen werden in die tijd deels bedekt en soms zelfs begraven door dekzand, maar de grotere keien bleven ruim boven het aangewaaide zand uitsteken. De windkanters van de Koesteeg kregen hun karakteristieke vorm hoogstwaarschijnlijk pas later in de allerlaatste koudefase van de Weichsel-ijstijd, voordat ze uiteindelijk volledig door dekzand werden bedekt en zo bleven liggen tot ze onlangs werden opgegraven.
Wanneer ontstonden de windkeien van de Koesteeg en hoe lang duurde het afschuringsproces?
Het afschuringsproces hangt af van de hoeveelheid gesteente die moet verdwijnen en van de snelheid waarmee dat gebeurt. Metingen aan recente ventifacts laten zien dat in actieve kustmilieus abrasiesnelheden kunnen oplopen tot enkele tienden tot ongeveer anderhalf millimeter per jaar, terwijl laboratorium- en veldexperimenten waarden geven tussen 0,05 en bijna 5 millimeter per jaar, afhankelijk van windsnelheid en gesteentehardheid. Zulke cijfers kun je echter niet zomaar op de keien van Borger toepassen. In een koud periglaciaal landschap liggen zandtransport en abrasie vaak lange tijd stil. Zo is bekend dat bij zwerfstenen op de westelijke Arctische kust van Canada over een periode van vijftig jaar vrijwel geen slijtage kon worden vastgesteld. De werkelijke vorming van ventifacten verloopt dus schoksgewijs, alleen in de uren en dagen waarin de wind hard genoeg waait, er voldoende zand beschikbaar is en sneeuw of ijs de steen niet beschermt.
Voor een afgeslepen vlak van enkele centimeters diep op hard kristallijn gesteente zoals graniet, gneis of porfier betekent dit geen dagen of jaren, maar eerder eeuwen van herhaalde fasen van effectieve zandstraalwerking. Grote, goed ontwikkelde windkanters ontstaan doorgaans pas na honderden jaren. De keiharde kwartsporfieren slijten nu eenmaal veel langzamer dan zachtere gesteenten, en juist daarom getuigen de Borgerse windkanters van een langdurig vormingsproces.
Een belangrijk detail is dat windabrasie vooral plaatsvindt in een smalle zone vlak boven de grond, waar zandkorrels salterend ofwel stuiterend over de bodem bewegen. De grote afmeting van de Koesteeg‑windkanters laat zien dat de stenen langdurig stabiel op hun plek bleven liggen, lang genoeg om facetten te ontwikkelen en die ook te behouden. Dat veel van de grote windkanters tot bovenaan door zandkorrels zijn afgeslepen zegt bovendien iets over de windkracht en de periode waarin ze zijn gevormd. Dit laatste moet vooral zijn gebeurd tijdens de Jonge Dryas (12.700 – 11.560 jaar geleden), toen in het steenkoude klimaat aan het einde van de Weichsel‑ijstijd windsnelheden een veel grotere rol speelden dan in het voorafgaande Pleniglaciaal. Dat blijkt ook wel uit de gemiddeld grovere zandkorrels in het dekzand uit de Jonge Dryas. Bovendien is deze laag dekzand opvallend arm aan lemige bestanddelen. Stof- en leemdeeltjes werden door de sterke wind uit het zand weggeblazen, waardoor alleen de zwaardere, grotere zandkorrels achterbleven. In dit wat grovere dekzand uit de Jonge Dryas zijn in profielen geregeld heel dunne snoertjes te zien van heel grove zandkorrels, die geregeld de minimale grootte van grindsteentjes overschrijden.
Bij de vorming van de grote windkanters in Borger gaat het dus waarschijnlijk om vele eeuwen aan daadwerkelijke zandstraalwerking uit een 1400 jaar durende periode op het allerlaatst van de Weichsel-ijstijd. Het meeste afschuringswerk lijkt dus in die droge, ijskoude en winderige periode van de Jonge Dryas te hebben plaatsgevonden. De windkanters van Borger zijn zo stille getuigen van een traag, polair slijpproces dat pas eindigde toen dekzandvorming in de Jonge Dryas de keien volledig bedekte en ze tot voor kort verborgen hield.
Waarom was het tijdens de Jonge Dryas zo koud?
Over de oorzaak van de plotseling intredende intense koude tijdens de Jonge Dryas wordt door wetenschappers nog veel gediscussieerd. Eerder werd wel aan de inslag van een komeet of grote asteroïde gedacht, maar daarvan zijn geen overtuigende bewijzen gevonden. Waarschijnlijker is het plotselinge leeglopen van het enorm grote Agassiz-smeltwatermeer in Noord-Amerika. De enorme hoeveelheid koud zoet water blokkeerde de Noord-Atlantische Stroom. Deze zeestroming is de noordoostelijke uitloper van de Golfstroom die warm water richting West- en Noord-Europa voert en zorgt voor ons milde klimaat. De temperatuur in Noord- en Noordwest-Europa daalde door het leeglopen van het meer binnen tien jaar met 5 graden. Op Groenland werd het zelfs 15 graden kouder! Dit was de start van de Jonge Dryas-periode. De intense kou ervan eindigde zo’n 1400 jaar later, waarna het klimaat binnen 30 tot 50 jaar definitief opwarmde tot waarden die we nu kennen en het huidige Holoceen begon.
