Hvis vi ser på vejrprognoserne, bliver det ikke arktisk under landevejsløbene i Zürich 2024. Men istiderne var afgørende for skabelsen af vores rute. For kun kort tid siden var ruten geologisk set dækket af flere hundrede meter is. De fremrykkende gletsjere og smeltevandsfloder gjorde ruten til det, den er: et udfordrende løb med 2400 højdemeter for elitekvinderne og ikke mindre end 4500 højdemeter for mændene. Sammen med Institut for Jord- og Planetvidenskab ved ETH, universitetet i Zürich, ser vi på geologien bag verdensmesterskaberne.
Istid
Winterthur-Zürich-området ligger i forlandet til den alpine bjergkæde. I løbet af den såkaldte kvartærperiode, som begyndte for ca. 2,6 millioner år siden, oplevede denne region mindst 15 betydelige og ret dramatiske miljøændringer. Klimaet svingede betydeligt fra varme faser med årlige gennemsnitstemperaturer, der var ca. 2 °C varmere end i Schweiz i dag, til meget kolde istidsperioder. I disse perioder var temperaturerne 16 °C lavere end i dag. Under disse istider var Alperne dækket af is. Store dalgletschere flød ned ad skråningen fra denne alpine iskappe og nåede frem til forlandet på begge sider af Alperne. De dannede omfattende såkaldte piedmont-gletsjere, som du kan se i denne video.
Fra koldt til varmt og tilbage igen
Selvom den kvartære periode var ret kort på den geologiske tidsskala, havde den en enorm indflydelse på landjordens morfologi. Under istiderne eroderede de nedadgående gletschere sammen med grus, sand og vand under isen dybe, karakteristiske U-formede dale ind i Alpernes bjergkæde. I forlandet på den nordlige side af Alperne er relativt bløde sedimentære bjergarter som sandsten den dominerende grundfjeldstype. Piemonte-gletsjerne skar dale, der var mere end 500 meter dybe, ned i grundfjeldet. Bunden af disse uddybede dale var så dyb, at den endda ligger under havets overflade.
Gletschernes erosion skabte ikke kun disse dale, men skabte også flere af de træk, vi ser i landskabet i dag, som moræner og drumlins, ved at aflejre sedimenter. Disse er i meget mindre skala end dalene, men meget synlige langs ruten. Vi fremhæver dem senere, men undersøger først deres oprindelse.
Vand former landet
Var ismasserne alene “skyld” i al erosionen og aflejringen af sedimenter? Nej, det var det ikke. I overgangen fra kolde istider til varme mellemistider var det ikke isen, men store mængder smeltevand, der var hovedansvarlig for de overfladeformende processer. Når gletsjere smeltede og trak sig tilbage, kunne smeltevandsstrømme indeholde store mængder vand. De eroderede og skar kanaler og dale ned i grundfjeldet.
I de varme perioder mellem istiderne blev store mængder klippestykker, som havde samlet sig langs gletscherne fra Alperne og ned til forlandet, transporteret nedstrøms af floderne. Det endte i dalene i forlandet. Thomas forklarede også dette i bloggen til tidsforsøgene. I dag udgør disse grus- og sandaflejringer langt det mest udvundne byggemateriale i Schweiz. Det bruges hovedsageligt som tilslag til fremstilling af beton. Grusopfyldningen i gletsjerdalene udgør også den vigtigste grundvandsopbevaringstype i Alpernes forland.
Is, is baby
De fleste af de geomorfologiske spor efter de ældre eller mindre omfattende gletsjere er blevet ødelagt (eroderet) af efterfølgende gletsjerfremstød. De landskabsformer, vi kan se i dag, er hovedsageligt et produkt af det seneste (yngste) istidsmaksimum (LGM) omkring 24.000 år før nu. Det er geologisk set, som om det skete i går.
Bakkerne, søerne og dalene i vores nuværende landskab i det alpine forland stammer fra de seneste istider. Nogle eksempler er smeltevandskanaler, moræner, drumlins og dale, som vi viser nogle eksempler på senere i denne blog. Det er det synlige bevis på, at isen dækkede landet. De har bare efterladt deres spor, som vi kan se og ride over. Men hvordan kan vi bevise, at gletsjere engang nåede frem til det forland, hvor vi kører, som vi viste i videoen? Tid til at se på de små ting. Vi sammenligner formerne på erosionselementerne eller aflejringerne. Hvordan ser de ud? Vi ser også på materialesammensætningen i sedimenterne med træk, der opstår i dag i gletsjerområder. Hvad er de lavet af?
Det, vi ikke kan se, er de uddybede dale, som nogle gange endda lå under havets overflade. De er fyldt med erosionsprodukter som klippestykker, grus eller sand. Som Thomas forklarede, blev de transporteret nedstrøms i forlandet af gletsjere og derefter af floder. De fyldte de dale op, som var skåret ud i grundfjeldet under den forrige istid. Forestil dig, at vi uden erosion kunne have endnu stejlere stigninger.
Landemærker
Det er tid til at se på nogle af de genkendelige vartegn langs ruten. Den røde linje er mændenes landevejsløb. Kvinderne kører Zürich-sløjfen og en sløjfe rundt om Greifensee. Punkt 1, 2 og 3 gælder kun for mændenes eliteløb. Punkt 4 til 8 gælder for både mændenes og kvindernes eliteløb.
1. Tromler
Vi finder dem kun på mændenes bane, på Winterthur-sløjfen – se kortet nedenfor. Drumlin er et irsk udtryk for “lille højderyg”. Disse højdedrag er langstrakte, ovale bakker, der ofte ligger i grupper. Drumlinerne i den nordlige del af Winterthur og i Glatt Valley-området er omkring 500 meter lange, 100 meter brede og 20-25 meter høje.
Drumlinernes lange akse angiver den retning, som gletsjeren bevægede sig i. Disse bakker har ofte en stejlere flade mod isens strømningsretning. Drumlins er sandsynligvis opstået i samspil mellem isen og de underliggende, ukonsoliderede morænesedimenter. Glaciologer diskuterer dog stadig deres nøjagtige oprindelse.
2. Irchel-bjerget – en nuntak eller et tafelberg?
På den nordvestlige kant af Winterthur-sløjfen i mændenes løb finder vi vores næste højdepunkt. Irchel – nummer 2 på kortet nedenfor – har en markant morfologi med en flad, meget let nordvesthældende top 670-695 meter over havets overflade. Den har stejle flanker på alle sider. Den skiller sig derfor ud fra terrænet med ca. 250-300 meter. Ud fra sin form ligner den et tafelberg. Men Irchels oprindelse er mangfoldig.
Den flade top markerer en tidligere landoverflade, hvor glaciofluvialt grus blev aflejret af smeltevandsstrømme efter en af de første nedisninger i Kvartærtiden for ca. 2 mio. år siden. 2 millioner år siden. Irchel er berømt for daterbare pattedyrsfossiler, der er fundet i mellemistidssedimenter på bakketoppen, og som udgør et vigtigt aldersbevis for disse tidlige kvartære istider.
Ismasser fra senere istider nåede næppe Irchels top, men eroderede det omkringliggende område, som vi forklarede før. Det gør Irchel til en nunatak, som er et bjerg, der stikker ud af ismasserne som en ø i et hav af is.
Hvor langsomt?
Når vi ved forholdsvis meget om de lokale gletsjer- og flodaflejringer og processer, er dette område meget værdifuldt til at estimere mængden og hastigheden af erosion. Den hastighed bruger vi f.eks. til at planlægge et dybt geologisk depot for atomaffald, som Thomas skrev om. Sådan et underjordisk depot skal bygges dybt nok til, at det vil være beskyttet mod erosion i op til 1 million år.
Så hvordan måler vi erosion? Med den relative indsnævring af landoverfladen på ca. 370-450 meter siden det tidlige Kvartær, kan vi udlede en hastighed for erosion fra floder og gletsjere, der giver 0,14-0,22 mm om året. Det er et vigtigt mål for en så langsigtet proces.
Det er tid til at se på nogle flere funktioner langs banen.
3. Tösstal – Kyburg
Vejen stiger 150 meter her over halvanden kilometer. Den gennemsnitlige hældning er 10 %. Den stejle bjergskråning blev dannet af smeltevandet fra Töss-floden, som eroderede relativt hurtigt ned i grundfjeldet.
4. Glatt-dalen
Vi finder sletten i den (uddybede) Glatt-dal, når mændenes elitefelt forlader Winterthur for at køre sydpå til Zürich-rundstrækningen. Vi finder to søer, Greifensee og Pfäffikersee, i denne ca. fem kilometer brede dal. De er rester af større smeltevandssøer, som opstod efter gletschernes sidste tilbagetrækning. Ud over de berømte drumlins længere oppe ad floden i Wetzikon-området er der ikke mange markante landskabsformer på dalens overflade. Det særlige her ligger under jorden.
Forskere foretog mange boringer til forskning eller geotermisk udforskning. De kunne rekonstruere, at der er en dyb U-formet dal, som er skåret ud i grundfjeldet nedenunder. Den er nu fyldt med fluviale sedimenter fra tiden efter istiden. Hvis sådanne erosionsfordybninger i grundfjeldet når under det lokale basisniveau (dræningsbasisniveau, dvs. mere eller mindre det gennemsnitlige niveau for den regionale grundfjeldsoverflade), kalder vi dem en tunneldal eller en overfordybet dal.
Lokalt, som i tilfældet med Bodensøen, kan den uddybede dal i det underliggende grundfjeld nå ned under havets overflade. Overdybninger findes i mange tidligere gletsjerområder i mange forskellige omgivelser i bjergområder og deres forland. Dannelsesprocesserne er stadig et diskussionspunkt. Mest sandsynligt spiller gletsjerudskæring i kombination med fluvial erosion, altså kort sagt is og smeltevand, en nøglerolle.
5. Küsnacht-dalen
Denne fordybning er en del af den øvre Küsnacht-dal langs søen. Den er resultatet af flodens erosion i sandstensgrundfjeldet. Området er kendt for Küsnacht-bentonit. Det er en sjælden, meget finkornet, blød sten, der stammer fra vulkansk aske. Den blev aflejret for 15 millioner år siden efter et vulkanudbrud i det nærliggende Sydtyskland (Hegau-vulkanfeltet).
6. Zürich-søen
Zürichsøen er en af de mange periglaciale søer i Schweiz, som blev dannet under den sidste istid for ca. 14.000 år siden. Den 140 meter dybe sø ligger i en dal, der er uddybet af gletsjere. Den blev eroderet af gletsjere yderligere 150 meter ned i grundfjeldet.
7. Endemoræne i Zürich
Efter sidste istid begyndte ismasserne at smelte, og gletsjerne trak sig tilbage mod Alperne. Det skete ikke i en enkelt proces, men i løbet af flere smelte- og tilbagetrækningsfaser. Varmt, koldt, varmt, koldt. Mellem disse faser gik gletsjerne i stå (stilstandsfase) i nogle år. Under en sådan stilstandsfase, på et tidspunkt mellem 15.000 og 19.000 år siden, blev Zürichs slutmoræne dannet. I dag ligger den i byens gamle bydel. Den bedst kendte rest af denne moræne er den 20 meter høje Lindenhof-bakke. Der er spor af beboelse fra mindst 4.500 år før Kristus (neolitisk periode). Det dokumenterer keltiske og romerske aktiviteter.
Efter den fornyede afsmeltning af isen blev smeltevandet opdæmmet af Zürich-terminalmorænen og dannede Zürich-søen. Det havde ingen steder at løbe hen. Den store mængde boredata fra byggeaktiviteter i byen dokumenterer et lag med meget specielle, kaotiske sedimenter. Disse sedimenter indikerer, at der må være sket en katastrofal begivenhed.
Undersøgelser af søens bundsedimenter har vist, at der for omkring 14.000 år siden var undersøiske mudderstrømme over hele søen, som formentlig blev udløst af et jordskælv. Dette jordskælv, eller alternativt et stort stenfald i søen (som dengang nåede meget højere opstrøms mod kanten af Alperne), fremkaldte en enorm tsunami-lignende bølge, som lokalt ødelagde den opdæmmende moræne og førte til dette udbrud.
8. Zürichberg
Rytterne klatrer op ad en mere end 12% stejl morænebakke her. Gletscheraflejringerne er kun få meter tynde. Skråningen er faktisk defineret af den grundfjeldsdal, der er resultatet af erosionen i flere faser af istiden.
Denne blog er automatisk oversat fra engelsk. Eventuelle sprogfejl er ikke forfatterens.
