Samenvatting: Voor het fenomeen van erosie zijn er vanuit waarneming enkele processen bekend. Een mechanisme van riviererosie, de insnijdende en uitgravende werking van stromend water, kan op dit moment in een kleine, maar substantiële omvang in Taiwan ter plekke worden waargenomen.
Kristen Cook is opgetogen: „(…) het gebeurt zo snel, gewoon voor onze ogen“ (BBC). Deze uitspraak betreft de kloof in de rivier de Da‘an Chi in West-Taiwan (afb. 1). De kloof is pas enkele jaren geleden ontstaan en het is zeer waarschijnlijk dat over enkele decennia deze niet meer bestaat, volgens de recente publicatie in Nature Geoscience (Cook et al. 2014). De auteurs stelden een tot voorheen onbekend, zeer effectief erosiemechanisme vast, dat zij typeerden als „stroomafwaarts wegvagende erosie“ (Downstream Sweep Erosion). Het meerjarig onderzoek is, zo benadrukt de GFZ, de „eerste real-time observatie ter wereld van de ontwikkeling van de wijdte van een kloof door fluviatiele1 erosie“.
Afb. 1: Kloof van de Da’an Chi (Taiwan), tegenwoordig krap 1 km lang, 25 m breed en maximaal 20 m diep. De kloof ontstond hoofdzakelijk in de jaren 2004-2008, na de aardbeving van Chi-Chi (1999). De grote rotspartij in het midden van de afbeelding (groene pijl) werd tijdens een overstroming in juni 2012 binnen een uur weggespoeld (BBC). Zie het tekstgedeelte over erosie. Foto: Kristen Cook (vriendelijk ter beschikking gesteld, GFZ-persbureau). Zie ook de BBC-Video over een van de ernstige overstromingen (verwijzing aan het eind van de tekst).
Wat was er in de rivierbedding van de Da‘an Chi gebeurd? Een aardbeving (magnitude 7,6) activeerde2 op 21 september 1999 de 90 km lange Chenlungpu-breuk; daarbij ontstonden overal barsten in het oppervlak met meer dan 2 m hoge steile randen (Lee & Chan 2007, afb. 2). Aan de noordzijde van de breuk veroorzaakte de beving haaks op de Da’an Chi een opheffing van de bodem (als gevolg van vernauwing) van maximaal 10 m; deze strekte zich uit over een 1 km lange strook van de rivierbedding, aan de randen telkens begrensd door breukvlakken. Bij het bovenste breukvlak vormde zich snel een stuwmeer. Om een ramp te voorkomen, werden er kunstmatige, tot 2 m diepe kanalen voor gecontroleerde waterafvoer gemaakt (Cook et al. 2013). Echter, deze natuurlijke dam brak in 2004. Tot 2008 vormde zich de Plio-Pleistocene gelaagdheid van zand- en kleisteen tot een „splinternieuwe“ 1200 m lange, meer dan 20 m brede en maximaal 20 m diepe kloof (afb. 1).
Het tempo van de verbreding van de actieve kloof (laterale erosie) was ongeveer 5 m per jaar in de periode 2005-2008, echter, slechts ongeveer 1,5 m per jaar voor de periode 2009-2013. De toegenomen erosiekracht manifesteert zich sinds 2008 in het overgangsgebied van de ca. 500 m brede rivierbedding stroomopwaarts naar de smalle kloof. In het bovenstroomgebied verplaatst de vervlochten rivier zijn primaire rivierloop vaak maar onregelmatig, waardoor er voor de afvoer in de (stationaire) kloof meestal scherpe bochten nodig zijn. In deze bochten zandstraalt het door de rivier meegevoerde puinmateriaal de bovenkant van de kloof (door opheffing, zie boven) en veroorzaakt zo significante erosie. Op deze manier freest de bovenstroomse, brede rivier over de gehele breedte van de vallei (circa 500 m) het verhoogde gebied tot 17 m per jaar stroomafwaarts weg („stroomafwaarts wegvagende erosie“), met inbegrip van de kloof. Bijgevolg wordt ook de kloof geleidelijk weggevaagd („eradication“), en kan ze verdwenen zijn in 50-100 jaar. Het mechanisme kan, volgens de auteurs, in vele variaties optreden, en de geologische situatie is niet tot één tektonisch ontstaan beperkt. De uitzonderlijk hoge mate van erosie berust op regelmatige, sedimentrijke overstromingen en (relatief) zacht gesteente.
Afb. 2: Verschuiving op de sportvelden van de voormalige Guangfu Junior High School in Wufeng (Taiwan). De ongeveer 2 m hoge helling – hier schuin onder de 400-meter-loopbaan verlopend – ontstond bij de aardbeving van Chi-Chi op 21 september 1999 (magnitude 7,6). Foto: Iv0202 (Wikimedia Commons), 921 Earthquake Museum of Taiwan.
Het gemiddelde debiet bedraagt ~30 m3/s; bij overstromingen na zware regenval worden waarden van >1000 m3/s bereikt. Dit maakt duidelijk, dat er talloze overstromingen nodig zijn, voordat het materiaal permanent verwijderd is. Vergeleken met mega-overstromingen met een debiet van ≥1 miljoen m3/s (Kotulla 2014) is het maximale debiet van de Da‘an Chi zeer klein. In totaal biedt de real-time observatie van Cook et al. (2014) tal van impulsen en waardevolle informatie voor het begrijpen van bepaalde geologische processen:
De krachtige erosie is gebonden aan gebeurtenissen (hier: zware regenneerslag), dus gebeurtenis-geïnduceerd of –gebaseerd.
Met de toenemende stroom- en afvoersnelheid neemt de mate van erosie toe. Dit wordt echter sterk beïnvloed door de aard en het aandeel van het getransporteerde sediment (hier: puinvracht, stromend water vol sediment).
Het verschijnsel van het „Uitwissen van de (eigen) geschiedenis“ (hier: een kloof die over enkele decennia niet meer bestaat; daardoor ook het „gladschuren“ van een aardbeving-geïnduceerde steile breuklijn) – een (voorheen) hoogenergetische situatie, die niet meer reconstrueerbaar is of lijkt te zijn – is een criterium waar rekening mee moet worden gehouden bij het ontraadselen van de geschiedenis van de aarde.
De ideeën over de vorming van kloven (en dalen) – door gebeurtenissen uit het verleden, die historisch en „wetenschappelijk“-historisch niet gedocumenteerd zijn – moeten voor individuele situaties en eventueel voor het geheel, worden herzien of heroverwogen.
Bovendien is het resultaat van de analyse van Lamb & Fonstad (2010) over de vorming van canyons vermeldenswaard, door Ernst (2010, 91) samengevat: „Niet de stabiliteit en de sterkte van het oppervlaktegesteente, maar de transportcapaciteit van het water is beslissend voor het tempo van de erosie.“
„Kloven ontstaan en verdwijnen meestal in geologische perioden van duizenden tot miljoenen jaren“, zo formuleert Die Welt (2014) het en zo denken waarschijnlijk de meeste mensen. Cook et al. (2014) tonen echter in een reëel geval aan, dat dit niet klopt. Met betrekking tot de „oude“ kloven formuleren zij het (samengevat) aldus: In tegenstelling tot de langlevende („long-lived“) kloven (bijv. Grand Canyon van de Colorado Rivier) kunnen er constellaties van kortlevende („short-lived“) aard voorkomen, waarbij het insnijden en uitwissen van kloven bij herhaling kan plaatsvinden.
De veronderstelde lange levensduur van de Grand Canyon wordt echter niet afgeleid uit de morfologie – in tegendeel: de opmerkelijk steile en ongedeformeerde wanden zonder noemenswaardige puinhellingen, spreken ten gunste van een jonge leeftijd – maar uit de vooraf bepaalde radiometrische ouderdomsgegevens (Ernst & Kotulla 2013).
Literatuur
Cook, K.L., Turowski, J.M. & Hovius, N. (2013) A demonstration of the importance of bedload transport for fluvial bedrock erosion and knickpoint propagation, Earth Surf. Process. Landforms 38, 683-695.
Cook, K.L., Turowski, J.M. & Hovius, N. (2014) River gorge eradication by downstream sweep erosion. Nat. Geosci. 7, 682-686, doi: 10.1038/ngeo2224.
Die Welt (18. 08. 2014) Fluss in Taiwan erodiert Felswände im Rekordtempo.
Ernst, M. (2010) Bildung eines Canyons in nur 3 Tagen. Stud. Integr. J. 17, 88-92.
Ernst, M. & Kotulla, M. (2013) Das Grand-Canyon-Geheimnis. Factum 7/13, 32-35.
Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungszentrum GFZ (17. 8. 2014)
Schluchten verschwinden durch flussabwärts fortschreitende Erosion. Persbericht.
Kotulla, M. (2014) Megafluten. Stud. Integr. J. 21, 4-11.
Dit artikel is met toestemming vertaald en overgenomen uit Studium Integrale Journal. De volledige bronvermelding luidt: Kotulla, M., 2014, „Grand Canyon“ des Da‘an Chi (Taiwan) – Erosion im Eiltempo, Studium Integrale Journal 22 (1): 40-42 (Artikel).
