Tunneldal

Een tunnelvallei is een U-vormige vallei die oorspronkelijk onder het gletsjerijs is uitgesneden nabij de rand van continentale ijskappen, zoals die die nu Antarctica bedekken en vroeger delen van alle continenten bedekten tijdens voorbije ijstijden. Ze kunnen wel 100 km lang zijn, 4 km breed
en 400 m diep.

Tunnelvalleien werden gevormd door subglaciale erosie door water en dienden als subglaciale drainagepaden die grote hoeveelheden smeltwater vervoerden. Hun dwarsdoorsneden vertonen vaak steile flanken die lijken op fjordwanden. Ze verschijnen momenteel als droge valleien, meren, depressies op de zeebodem en als gebieden gevuld met sediment.

Als ze gevuld zijn met sediment, worden hun onderste lagen voornamelijk gevuld met gletsjer-, glaciofluviaal of glaciolacustrien sediment, aangevuld met bovenste lagen van gematigde vulling.
Ze zijn te vinden in gebieden die voorheen bedekt waren door gletsjerijs, waaronder Afrika, Azië, Noord-Amerika, Europa, Australië en voor de kust van de Noordzee, de Atlantische Oceaan en in
de wateren nabij Antarctica.

Tunnelvalleien verschijnen in de technische literatuur onder verschillende termen, waaronder tunnelkanalen, subglaciale valleien, ijswegen, slangenkronkels en lineaire incisies.

De Finger Lakes in New York. De Finger
Lakes, ten zuiden van Lake Ontario, vormden
zich in tunnelvalleien.

Betekenis

Tunnelvalleien spelen een rol bij het identificeren van olierijke gebieden in Arabië en Noord-Afrika. De materialen uit het Boven-Ordovicium en het Onder-Siluur bevatten daar een ongeveer 20 meter dikke, koolstofrijke laag zwarte schalie. Ongeveer 30% van de olie in de wereld bevindt zich in deze schalieafzettingen. Hoewel de oorsprong van deze afzettingen nog steeds wordt bestudeerd, is vastgesteld dat de schalie routinematig over gletsjer- en glacio-marien sediment ligt dat ongeveer 445 miljoen jaar vóór heden is afgezet door de Hirnantiaanse ijstijd. De schalie is in verband gebracht met de nutriëntenverrijking van het ondiepe mariene milieu door gletsjersmeltwater. Daarom is de aanwezigheid van tunnelvalleien een indicator voor de aanwezigheid van olie in deze gebieden.

Tunnelvalleien vertegenwoordigen een aanzienlijk deel van alle smeltwaterafvoer uit gletsjers. De afvoer van smeltwater beïnvloedt de stroming van gletsjerijs, wat belangrijk is voor het begrijpen van de duur van glaciale-interglaciale perioden, en helpt bij het identificeren van de glaciale cycliciteit, een probleem dat belangrijk is voor paleomilieuonderzoek.

Tunnelvalleien worden doorgaans geërodeerd tot gesteente en gevuld met gletsjerpuin van verschillende groottes. Deze configuratie maakt ze uitstekend in het opvangen en opslaan van water. Daarom vervullen ze een belangrijke rol als watervoerende lagen in een groot deel van Noord-Europa, Canada en de Verenigde Staten. Voorbeelden zijn onder meer de Oak Ridges Moraine Aquifer, de Spokane Valley-Rathdrum Prairie Aquifer, Mahomet Aquifer, de Saginaw Lobe Aquifer en de Corning Aquifer.

Eigenschappen

Begraven, open en gedeeltelijk gevuld

Tunnelvalleien zijn waargenomen als open valleien en als gedeeltelijk of geheel begraven valleien. Als ze worden begraven, kunnen ze gedeeltelijk of geheel gevuld zijn met gletsjerwater of ander puin. De valleien kunnen worden ingesneden in gesteente, zand, slib of klei.

Een deel van een tunnelvallei kan bergopwaarts gaan: water kan bergopwaarts stromen als het onder druk staat in een afgesloten pijp: in Doggerland (ondergedompeld land dat nu deel uitmaakt van de bodem van de Noordzee) zijn bijvoorbeeld enkele gevulde tunnelvalleien die stroomden
van noord naar zuid over de holte van de Outer Silver Pit.

Afmetingen

Ze variëren in kanaaldiepte en -breedte. Deense voorbeelden zijn 0,5 tot 4 km breed en 50 tot
350 m diep. Ze variëren in diepte gedurende hun loop en vertonen een overmatige verdieping; overdiepe secties die in het gesteente zijn uitgesneden en doorgaans aanzienlijk dieper zijn dan de stroomopwaartse of stroomafwaartse delen van hetzelfde tunneldal. Ze hebben steile wanden die vaak asymmetrisch zijn

Tunnelvalleien omvatten vaak relatief rechte afzonderlijke segmenten evenwijdig aan en onafhankelijk van elkaar. Tunnel valleibanen kunnen periodiek worden onderbroken.
De onderbreking kan een stuk verhoogde esker omvatten, wat aangeeft dat het kanaal een tijdje door ijs loopt.

De secties onder het maaiveld hebben doorgaans een lengte van 5-30 km in sommige gevallen vormen de secties een groter patroon van een onderbroken kanaal dat bestaat uit reeksen depressies die zich kunnen uitstrekken van 70 tot 100 km.

Dwarsdoorsnede toont een tunnelvallei die na
erosie opnieuw is opgevuld tot gesteente

Structuur

Het stroomopwaartse deel, dat gedeelte dat het verst in de gletsjer ligt, bestaat uit een vertakkingssysteem dat een netwerk vormt, vergelijkbaar met de anastomostische vertakkingspatronen van de bovenloop van een rivier (in tegenstelling tot dendritische patronen). Ze vertonen doorgaans het grootste dwarsdoorsnede-oppervlak in het midden van de baan en eindigen over een relatief korte afstand in verhoogde uitstroomventilatoren aan de ijsrand.

Tunnelvalleien blijken de regionale gradiënt te doorkruisen – als gevolg daarvan kunnen ze worden doorsneden door moderne stroomnetwerken.
In één voorbeeld sneden de rivieren de Kalamazoo bijna haaks door een begraven tunnelkanaal gevuld met ijs en puin. Ze eindigen vaak bij een recessiemorene. Tunnelvalleien van opeenvolgende ijstijden kunnen elkaar kruisen.

Tunnelvalleien blijken de regionale gradiënt te doorkruisen – als gevolg daarvan kunnen ze worden doorsneden door moderne stroomnetwerken. In één voorbeeld sneden de rivieren de Kalamazoo bijna haaks door een begraven tunnelkanaal gevuld met ijs en puin. Ze eindigen vaak bij een recessiemorene. Tunnelvalleien van opeenvolgende ijstijden kunnen elkaar kruisen.

Tunnelvalleien lopen vaak langs ongeveer evenwijdige banen. Ze vinden hun oorsprong in en lopen door gebieden waar duidelijk bewijs is van gletsjererosie door slijtage en kunnen strepen en roche moutonnée vertonen. Aan het uiteinde zijn afzettingsvormen te vinden, zoals eindmorenen en afvoerventilatoren. In Michigan is waargenomen dat de tunnelvalleikanalen enigszins divergeren
met een gemiddelde afstand tussen de kanalen van 6 km en een standaardafwijking van 2,7 km.

Tunneldalgeulen beginnen of stoppen vaak abrupt. Ze hebben convexe longitudinale profielen. Ze worden vaak bezet door langgerekte meren met ondermaatse beken. Ze vertonen vaak tekenen van latere afzettingen, zoals eskers.

Bewijs van erosiemechanismen

Er zijn aanwijzingen dat erosie in een tunnelvallei voornamelijk het gevolg is van waterstroming.
Ze eroderen door smeltwater, waarvan wordt beweerd dat het af en toe in herhaalde jökulhlaups uit subglaciale meren en reservoirs wegstroomt; voorbeelden van dergelijke bewegingen zijn waargenomen op Antarctica. Hoewel er aanwijzingen zijn voor ijserosie, zoals lineaire strepen in het gesteente, worden deze alleen in de breedste valleien waargenomen en wordt aangenomen
dat ze een ondergeschikte rol hebben gespeeld.

De Kawartha-meren in Ontario zijn gevormd
in resterende tunnelvalleien uit de late
Wisconsoniaanse ijstijd. De waterstroom liep
van rechtsboven naar linksonder. Onderzoek
toont ook het bestaan van begraven
tunnelvalleien aan; deze kunnen worden
geïdentificeerd door contrasterende vegetatie.

Vorming van tunnelvalleien

Hoewel er overeenstemming bestaat over de rol van smeltwater bij het ontstaan van tunnelvalleien, worden er nog steeds verschillende theorieën overwogen over de rol van dat smeltwater

Steady state-theorie:

Tunnelvalleien ontstaan in niet-geconsolideerd sediment wanneer smeltwater onder druk door een aanvankelijk smalle subglaciale leiding stroomt. Door de geleidelijke verwijdering van sediment door smeltwater, vervormt ijs onder zijn eigen gewicht in de holte om een tunnelvallei te creëren via een positief feedbackmechanisme.

Door Jökulhlaup aangedreven erosie:

IJskappen kunnen in sommige gevallen een koudebasis hebben, dat wil zeggen dat ze in contact komen met bevroren land (permafrost) en
bevriezen tot aan de permafrost. Smeltwater hoopt zich op achter dit bevroren ijseindpunt totdat het voldoende druk genereert om het ijs op te
tillen en de verbinding te verbreken, met een catastrofale uitstoot van smeltwater zoals te zien is bij de IJslandse jökulhlaup. Als gevolg van deze jökulhlaup ontstaat er een tunnelvallei.

Erosie van de upgletsjer:

Tunnelvalleien kunnen zich geleidelijk vormen, waarbij de valleikop tijdens de deglaciatie geleidelijk terugsnijdt naar de bron op de gletsjer.

Er zijn periodieke uitbarstingen van subglaciaal water waargenomen waarbij subglaciaal water tussen subglaciale meren onder de Oost-Antarctische ijskap beweegt. Satellietgegevens registreerden een subglaciale ontlading van in totaal twee km3 die ongeveer 260 km aflegde over een periode
van minder dan een jaar. Toen de stroming afnam, sloot het gewicht van het ijs de tunnel en sloot het meer weer af. De waterstroom werd op bevredigende wijze gemodelleerd met kanalisatie in ijs en in sediment. Het analytische model laat zien dat in sommige regio's de geometrie van het ijsgesteente delen omvatte die bevroren zouden zijn en de stroming zouden blokkeren, tenzij erosie van het sedimentaire substraat het middel was om een kanaal te creëren en de afvoer in stand te houden. Door deze gegevens en analyse te combineren met IJslandse jökulhlaup-waarnemingen
is er dus experimenteel bewijs dat een of andere vorm van de jökulhlaup-hypothese met kenmerken van het steady-state-model correct is.

Geografische spreiding

Op elk continent zijn door gletsjers gevormde tunnelvalleien geïdentificeerd.

Afrika

Tunnelvalleien die verband houden met de laat-Ordovicium-ijstijd zijn waargenomen in Noord-Afrikaanse landen. Deze grootschalige, met kanalen gevulde zandsteenlichamen (tunnelvalleien) zijn een opvallend sedimentologisch kenmerk van de gletsjergerelateerde afzettingen aan de oude rand van Noord-Gondwanaland. Ze variëren van 10 tot 200 m diep en 500 tot 3.000 m breed. De tunnelvalleien zijn in het gesteente uitgehouwen en kunnen over een lengte van 2 tot 30 km worden getraceerd. In Mauritanië, in de westelijke Sahara, omvatten de laat-Ordovicische siliciclastische gletsjerkenmerken en afzettingen op het continentale plat van Noord-Gondwana bijvoorbeeld ingesneden kanalen die worden geïdentificeerd als tunnelvalleien. De gevulde tunnelvallei is enkele kilometers lang en enkele honderden meters breed. Reconstructies concluderen dat deze structuren zich in gletsjerijsmarges bevonden; de dwarsdoorsneden van de valleien zijn vergelijkbaar met die waarvan is bevestigd dat ze tijdens de gletsjers zijn gevormd, de valleien eindigen in uitstroomventilatoren die lijken op tunnelvalleien, en de vulling is post-glaciaal typisch voor die waargenomen voor tunnelvalleien.

Antarctica

De actieve vorming van tunnelvalleien wordt in de huidige periode waargenomen onder het Antarctische ijs.

Azië

Tijdens het late Ordovicium was oostelijk Gondwana bedekt met ijskappen. Als gevolg hiervan vertonen Jordanië en Saoedi-Arabië regionaal uitgebreide gevulde tunnelvalleistructuren.

Australië

Goudmijnen in de buurt van Kalgoorlie, West-Australië, leggen een uitgebreid netwerk van door gletsjers geërodeerde valleien bloot, gevuld met tilliet en schalie die onder de laat-Paleozoïsche Pilbara-ijskap is uitgehouwen.

Europa

Tunnelvalleien en daarmee samenhangende gletsjereffecten zijn geïdentificeerd in Rusland, Wit-Rusland, Oekraïne, Polen, Duitsland, Noord-Frankrijk, Nederland, België, Groot-Brittannië, Finland, Zweden, Denemarken en Noorwegen. Ze zijn in detail bestudeerd in Denemarken, Noord-Duitsland en Noord-Polen, waar de dikke ijskap van de Vistula en eerdere ijstijden, die vanuit de bergen van Scandinavië naar beneden stroomden, tegen de Noord-Europese helling begonnen op te stijgen, aangedreven door de hoogte van de accumulatie van gletsjerijs boven Scandinavië. Hun uitlijning geeft de richting van de ijsstroom aan op het moment van hun vorming. Ze worden veelvuldig aangetroffen in het Verenigd Koninkrijk, met bijvoorbeeld verschillende voorbeelden uit Cheshire. Ze zijn ook te vinden onder de Noordzee.

Afbeelding-1

Afbeelding-2

1: Tunneldallandschap van het eiland Seeland in Denemarken

2: Het Thielpark in Berlin-Dahlem maakt deel uit van verschillende gletsjergeulen in het zuidwesten van Berlijn, gevormd tijdens de
Weichseliaanse ijstijd

Noord-Amerika

Okanagan Lake is een groot, diep lintmeer in de Okanagan-vallei van British Columbia, gevormd in een tunnelvallei vanaf de Okanogan-lob van de Cordilleran-ijskap. Het meer is 135 km lang, tussen 4 en 5 km breed en heeft een oppervlakte van 351 km2. Noord-Idaho en Montana vertonen tekenen van tunnelvalleivorming onder de Purcell-kwab en de Flathead-kwab van de Cordilleran-ijskap. Tunnelvalleien in het zuidoosten van Alberta vormen een onderling verbonden, vertakkend netwerk dat bestaat uit Sage Creek, de Lost River en de Milk River en lopen over het algemeen naar het zuidoosten af. Oostelijk deel van de bathymetrische kaart van Lake Superior. De verzonken valleien zijn mogelijk ontstaan als tunnelvalleien.

Tunnelvalleien zijn waargenomen in Minnesota, Wisconsin en Michigan aan de rand van de Laurentide-ijskap. Voorbeelden van gesteentetunnelvalleien in Minnesota zijn onder meer de River Warren Falls en verschillende valleien die diep onder de grond liggen totdat ze zijn afgezet door de gletsjers die ze hebben gecreëerd, maar die op veel plaatsen kunnen worden getraceerd door de Lakes in Minneapolis en meren en droge valleien in St. Paul. .

Cedar Creek Canyon is een tunnelvallei in Allen County, Indiana. Het is een zeer rechte, smalle kloof van ongeveer 15 tot 30 meter diep die een deel van het lagere segment van Cedar Creek bevat, de grootste zijrivier van de St. Joseph River.

In het Laurentian-kanaal voor de kust van Oost-Canada zijn talloze tunnelvalleien geïdentificeerd die afkomstig zijn uit de verzonken vallei van de St. Lawrence-rivier, die ook van gletsjeroorsprong is. Seismische reflectieprofielen van de vulling van tunnelvalleien suggereren dat ze van verschillende leeftijden zijn, waarbij de jongste dateert van kort na het Late Glaciale Maximum. Ze zijn het gevolg van erosie door subglaciaal water dat het oostelijke Scotiaanse plat bij Nova Scotia doorkruist. Ze zijn afkomstig uit het Laurentian-kanaal ten zuiden van de Straat van Cabot. Bovendien
laten seismische profielen diep begraven post-Mioceen-kanalen zien, waarvan sommige 1.100 m onder het moderne zeeniveau liggen en het oostelijke deel van het buitenste Laurentian-kanaal doorsnijden, waarvan voorlopig ook is vastgesteld dat het tunnelvalleien zijn. Seismische profielen hebben ook grote tunnelvalleien op Banquereau Bank en Sable Island Bank in kaart gebracht.

Zuid-Amerika

De Perito Moreno-gletsjer ligt in het zuidelijke Patagonische ijsveld en eindigt in het Argentinomeer. Het verdeelt het Argentinomeer in het Los Témpanos-kanaal en de Rico-tak, waardoor het kanaal wordt geblokkeerd en een ijsdam wordt gevormd. Het Argentinomeer breekt periodiek door bij uitbarstingen van overstromingen, waarbij de drainage aanvankelijk via een tunnel loopt en vervolgens het dak instort om een open kanaal te vormen.

Bronnen: Wikipedia-nl, Wikipedia-en, Wikipedia-de

Categorieën: Klimaat en klimaatverandering I Weer en klimaat A tot Z