Sporen van een duizenden jaren oude catastrofe stelden Charles Darwin voor een raadsel

In 1838 keerde Charles Darwin in Engeland terug van zijn tweede onderzoeksreis, die hem onder meer naar Patagonië, Chili en de Galapagos Eilanden had gevoerd. Vanwege enige lichamelijke klachten besloot hij een korte trip naar de Schotse Hooglanden te maken, om bij te komen van het slopende avontuur met HMS Beagle.

Kuuroord Schotland was echter van korte duur. Een kennis nam hem mee naar een afgelegen vallei genaamd Glen Roy, gelegen in de provincie Lochaber in de Westelijke Hooglanden. Hij wees hem op een raadselachtig fenomeen genaamd de Parallel Roads of Glen Roy. De heuvelhellingen aan beide zijden vertoonden drie opvallende horizontale lijnen boven elkaar, terwijl de onderste lijn zich door de ingang van de vallei voortzette in Glen Spean, waarvan Glen Roy een zijdal is. Vlak voor de ingang van Glen Spean, een zijdal van de Great Glen, de diagonale breuklijn tussen Fort William en Inverness, stoppen ze aan beide zijden van de glen abrupt.

De inwoners van Glen Roy waren de laatste in Lochaber voor wie tot in de vijftiger jaren van de vorige eeuw het Gaelic voor jong en oud nog de voertaal was. De inwoners van de afgelegen glen vertelden bezoekers dat de lijnen op de hellingen oude wegen waren, die volgens de overlevering ooit werden gebruikt door de mythische Keltische reus Fingal en zijn krijgers van de Fianna tijdens hun tochten op zoek naar heldendaden. Ook de oude Schotse koningen bereden de wegen volgens plaatselijke legenden tijdens jachtpartijen vanuit nabij gelegen Inverlochy Castle.

Theorieën

Aardplaten

Als ervaren wereldreiziger zag Darwin onmiddellijk overeenkomsten tussen deze raadselachtige evenwijdige lijnen en de oude zeestranden die hij eerder had bestudeerd bij het Chileense Coquimbo, de zogenoemde Coquimbo Formation. De conclusie lag voor de hand. De Parallel Roads waren zeestranden die dateerden uit een lang vervlogen tijd, toen het zeeniveau hoger was dan tegenwoordig. Dat idee paste wonderwel in een theorie die hij aan het ontwikkelen was over aardplaten die langzaam op en neer bewegen in een permanent en stabiel evenwicht. Het enige wat hem nu te doen stond was om op de richels schelpen en fossiele zeediertjes te vinden, zoals hij die in Coquimbo in overvloed aangetroffen had.

Enthousiast wierp hij zich op z’n taak. Vijf zonnige dagen lang bezocht hij Glen Roy, op zoek naar het bewijs dat zijn theorie over deinende aardplaten vlees op de botten zou geven. Ook maakte hij uitgebreide aantekeningen over het verloop van de parallelle lijnen in het landschap. Aan zijn collega Charles Lyell, die eveneens geloofde dat landmassa’s geleidelijk konden stijgen en dalen, schreef hij:

I wandered the mountains in All directions and examined that most extraordinary district. It is by far the most remarkable area I ever examined. I can assure you Glen Roy has astonished me.

Maar toen het Darwin duidelijk werd dat de schelpjes en fossieltjes waar hij zo naarstig naar speurde geheel afwezig waren, sloeg zijn houding om. Tegenover alternatieve theorieën over de evenwijdige lijnen zette hij de hakken in het zand. Met name de theorie dat het voormalige stranden waren van een zoetwatermeer, zoals die al in het begin van de negentiende eeuw in Schotland circuleerden, bestreed hij. In een publicatie uit 1839 stelde hij koppig dat de Parallel Roads wel degelijk van mariene oorsprong waren en dat ze de stadia toonden van het stapsgewijze oprijzen van Schotland uit de oceaan.

Schotten die de lijnen verklaarden als oevers van een verdwenen zoetwatermeer noemde hij denigrerend catastrophists: aanhangers van de opvatting dat plotselinge rampen een belangrijke rol hadden gespeeld bij de vorming van het aardoppervlak, in tegenstelling tot de geleidelijke veranderingen waarvan Darwin uitging. Toen een nieuwe theorie van de Zwitserse geoloog Louis Agassiz – een briljant wetenschapper wiens reputatie zich snel verspreidde – Darwins ideeën over Glen Roy van de kaart leek te vegen, maakte zijn koppigheid plaats voor schampere berusting:

Nu en voor altijd geef ik Glen Roy en alles wat er bij hoort op. Ik verfoei het. Hoevelen hebben er niet rond geblunderd over die afschuwelijke randen!

Those horrid shelves. De woorden bieden een onverwachte kijk in Darwins ziel. Klaarblijkelijk kon de geniale autodidact het maar moeilijk verkroppen om een raadsel niet onmiddellijk doorgrond te hebben. In later jaren sprak hij over zijn tijd in Schotland als “one long gigantic blunder.”

Al die frustratie zou hem bespaard gebleven zijn als hij Agassiz’ later uitgegeven boek Nouvelles Études et Expériences sur les Glaciers Actuelles (Nieuwe Studies en Ervaringen Over Bestaande Gletsjers) had kunnen lezen. Wellicht had het zijn aandacht verlegd naar iets wat in zijn gedachten over de Parallel Roads slechts een ondergeschikte rol had vervuld: ijs.

Gletsjers

In Darwins tijd bestond er over het fenomeen der ijstijden een spaarzaam inzicht. Darwin zelf stelde zich een aarde voor waarin ijsbergen tot ver buiten de polaire regio’s doorgedrongen waren. Morenen – opgehoopte lagen gruis en stenen – en grote zwerfstenen beschouwde hij als het overblijfsel van smeltende ijsbergen door opwarmend klimaat. Een gestage regen van stenen en puin die op de toenmalige zeebodem neerdaalde.

Ongeveer gelijktijdig met Darwins reis naar Schotland presenteerde Agassiz op een conferentie in Neuchâtel een revolutionaire theorie. Daarin stelde hij dat ijstijden niet vooral werden gekenmerkt door ijsbergen, maar door uitgestrekte ijskappen, landijs en gletsjers. Om zijn theorie te bewijzen stelde hij een diepgravend onderzoek in naar gletsjers in de Zwitserse Alpen. Zijn baanbrekende inzicht in ijstijden en gletsjers leverden hem wereldwijd de titel founding father of glaciology op, plus zijn eigen Alp, de Agassizhorn.

IJsmuur

Inmiddels was de faam van Glen Roy als een ‘natuurlijk laboratorium’ internationaal gegroeid en ging de Zwitser zelf ook een kijkje in Schotland nemen. In gezelschap van de Engelse geoloog William Buckland, een aanhanger van de theorie van zoetwater stranden, bezocht hij in 1840 Glen Roy. In een brief aan een vriend schreef hij:

Aan de voet van Ben Nevis en in de voornaamste valleien ontdekte ik duidelijke morenen en onmiskenbaar gepolijste rotsige oppervlakken, net zoals in de valleien in de Zwitserse Alpen. Aan het bestaan van gletsjers in Schotland gedurende vroege perioden kan niet langer worden getwijfeld.

Naar aanleiding van wat hij in de Alpen aangetroffen had, concludeerde Agassiz vervolgens dat een gletsjer ooit de ingang van Glen Roy geblokkeerd had. Die ijsmuur verhinderde het water in de vallei om in lager gelegen Glen Spean te stromen, en vandaar in de Great Glen. Het water dat achter de ijsmuur gevangen zat hoopte zich in Glen Roy op tot hoogtes waarop het over cols in naburige glens kon overvloeien.

Hoewel dit voor die tijd revolutionair gedachtegoed was, kreeg Agassiz voldoende steun uit het veld. Sir Archibald Geikie onderschreef zijn theorie in in 1865 in zijn boek The Scenery of Scotland:

Instead of tracing back the origin of the Parallel Roads to the days of Fingal, they stand before us as the memorials of an infinitely vaster antiquity, the shores, as it were, of a phantom lake, that came into being with the growth of the glaciers, and vanished as these melted away.

De catastrofe

Ben Nevis

Wetenschappelijk onderzoek naar de grote hoeveelheid zwerfstenen die aan de zuidkust van Loch Lomond in de zuidelijke Highlands te vinden zijn, leidde in 1933 tot een opmerkelijke ontdekking, die de laatste ijstijd onder een vergrootglas legde. Die kwam 14.000 jaar geleden ten einde. Het landijs in Schotland trok zich terug tot op de toppen in bergachtige gebieden in de West Highlands. Maar ongeveer 12.900 jaar geleden vond er op het noordelijk halfrond een plotselinge terugkeer naar lagere temperaturen plaats. De ijskappen op de Schotse bergen breidden zich langzaam weer uit tot een deken van landijs en gletsjers van meer dan 9000 vierkante kilometer, tijdens een periode van zo’n 1200 tot 1300 jaar die Loch Lomond Stadial (LLS) genoemd wordt. Daarna smolt het ijs voorgoed en liet op veel plaatsen zwerfstenen en morenen na.

Het ligt voor de hand dat het ijs zich in het begin van de LLS vanaf de hoogste toppen verspreidde, zoals het Ben Nevis massief nabij Fort William, de hoogste berg van het Verenigd Koninkrijk. Dat nam de vorm aan van gletsjers die zich door de door drainage uitgesleten geulen (gullies) en keteldalen (corries) op de hellingen omlaag bewogen. De in de gletsjerbodem vastgevroren stenen schuurden de valleien, waarin de ijsmassa’s zich aan de voet van de berg een weg kozen, krachtig uit. Op die manier waren tijdens vroegere ijstijden de lochs Lochy, Oich en Ness, gelegen in elkaars verlengde in de Great Glen, tot stand gekomen.

Maar nog één golf van immense verwoesting wachtte Lochaber tijdens ruwweg de laatste twee of drie eeuwen van het Loch Lomond Stadial, alvorens de grote dooi, het Caledonische oerbos en de eerste mensen de Schotse geschiedenis betraden.

Fase 1

Een gletsjer afkomstig van de hoogste berg van het land, een meer dat zich achter de door ijs verstopte ingang van de glen vormt, stranden hoog op de helling – om dat plaatje te verklaren hoef je tegenwoordig geen Agassiz te heten. Maar waarom drie stranden? Het antwoord is hierboven deels al gegeven: …tot hoogtes waarop het over cols in naburige glens kon overvloeien.

Hier is het volledige plaatje zoals het sinds de jaren zeventig van de vorige eeuw, vooral door de nauwgezette metingen van morenes, grind- en gravelhopen en zwerfstenen in het veld door de Engelse geoloog Brian Sissons (1926-2018) algemeen aanvaard wordt. Met het ontstaan van nieuwe geologische en klimatologische meetmethodes en onderzoek naar korstmossen op zwerfstenen kon en kan de tijdlijn steeds nauwkeuriger worden bijgesteld.

Tijdens fase 1 beweegt een gigantische gletsjer zich aan het begin van de LLS van de noordelijke rotswand van Ben Nevis omlaag. De berg ligt in de neerslagrijke West Highlands, dichtbij de Atlantische Oceaan en de gletsjer wordt dan ook gevoed door eeuwenlange zware sneeuwval uit het westen, die op de hogere regionen van de bergwand neerdaalt. Hij kan gemakkelijk een dikte van twee tot driehonderd meter bereikt hebben. Aan de voet gearriveerd, kruipt hij noordwaarts de Great Glen in en blokkeert ook de ingang van Glen Spean.

Achter die ijsmuur ontstaat langzaam maar zeker in Glens Spean en Roy een aaneengesloten en ruwweg L-vormig meer van 35 kilometer lengte. Rivieren zoals de Roy en de Spean, talloze beken, smeltend sneeuw en overvloedig regenwater van de hellingen kunnen niet meer afgewaterd worden.

Als het water 260 meter boven het huidige zeeniveau bereikt heeft, stuit het in de oostelijke Glen Spean op een waterscheiding bij het huidige KinlochLaggan, de Feagour col. Verdere stijging van het water wordt verhinderd doordat het over de waterscheiding in het bekken van de rivier de Spey in Strathspey overvloeit, waarna het uiteindelijk in de Noordzee geloosd wordt. De hoogte van 260 meter blijft dus lange tijd het niveau van het ‘Roy en Spean-meer.’ De onderste van de drie evenwijdige stranden van Glen Roy is bereikt en slingert ook Glen Spean in, om vlakbij de mond van de glen te verdwijnen. Golfslag plus de invloed van vorst en dooi vlakt de helling iets af tot een horizontale richel van enkele meters breed.

Fase 2

De gletsjers in de Great Glen en in Glen Spean rukken verder op. Die in Glen Spean bereikt bij het huidige Roy Bridge de ingang van Glen Roy en na verloop van tijd blokkeert hij die volledig door er voorlangs te schuiven. Nu zijn er twee gescheiden meren ontstaan, ‘Lake Roy’ en ‘Lake Spean.’ Het laatste blijft op het niveau van de waterscheiding in het oosten bij KinlochLaggan. Hoezeer de gletsjer het water ook oostwaarts opstuwt, het surplus vloeit omlaag het Spey-bekken in.

Het water in Lake Roy gedraagt zich anders. Het stijgt achter de ijsmuur tot een hoogte van 325 meter. Dat is de hoogte van een col aan het einde van een korte oostelijke zijvallei vlak achter de mond van Glen Roy, genaamd Glen Glaster. Overtollig water in Lake Roy spoelt over die col omlaag Lake Spean in. Dat kan er best ruig aan toe gegaan zijn, zeker bij hevige regenval boven het meer. Geologen spreken van torrential overspill, een ware stortvloed die over de helling omlaag kolkt.

Gedurende enkele honderden jaren word nu in Glen Roy de richel op 325 meter gevormd.

Fase 3

De gletsjer kruipt verder oostwaarts Glen Spean in en bereikt bij de huidige Laggan Dam z’n verste punt. Ook in Glen Roy schuift de gletsjertong verder omhoog. Zo wordt de ingang van Glen Glaster afgesneden. Erachter ontstaat nu een relatief klein meer, ‘Lake Glaster,’ dat over de col op 325 meter afwatert in Lake Spean. Het wegnemen van de afwatering op 325 meter via Glen Glaster dwingt het Roy meer te stijgen tot de hoogte van de volgende col. Die bevindt zich helemaal aan het noordelijke einde van de glen, op 350 meter hoogte. De col is de waterscheiding tussen het Roy/ Spean/ Lochy-bekken, dat afwatert in de Atlantische Oceaan, en het Spey-bekken. Nu ontstaat in Glen Roy het bovenste strand op 350 meter.

Uit naburige vallei Glen Gloy, waarvan de ingang door de gletsjer in de Great Glen afgesneden wordt, vloeit water vanaf een col op 355 meter hoogte Lake Roy in. De afwatering op 350 meter kan dus tijdens slecht weer te maken hebben gehad met torrential overspill uit beide gletsjermeren, Gloy en Roy. Even voorbij de waterscheiding bevindt zich tegenwoordig het nietige Loch Spey, waarvan het bassin ongetwijfeld door die soms tumultueuze overloop gevormd is. In Glen Gloy is op 355 m boven zee aan beide zijden een horizontaal terras te zien.

Opwarming

Om een beeld van het meer in Glen Roy te schetsen: de ingang van de glen ligt op een hoogte van ongeveer 100 meter boven zeeniveau. De vloer van de vallei loopt aan het einde vlug op naar de waterscheiding op 350 meter boven zee. De blokkade van de ingang bestaat uit een 500 tot 800 meter brede ijsmuur van tussen 250 en 300 meter hoogte die, opgestuwd door de constante gletsjervloed vanaf Ben Nevis, omhoog de glen in schuift. Op het verste punt dat de gletsjer bereikt, terwijl de formatie van de hoogste van de drie Parallel Roads plaatsvindt, staat het water van Lake Roy enkele tientallen meters onder de bovenrand van de ijsmuur. De onderste twee Parallel Roads liggen inmiddels op 25 en 90 meter diepte onder water.

Kan ijs een dergelijke potentieel catastrofale waterdruk weerstaan? Als het constant vriest wel. Maar tegen het einde van de Loch Lomond Stadial begon de temperatuur op te lopen. De sneeuwval boven Ben Nevis maakte vaker plaats voor regen en de gletsjers in Glen Spean, Glen Roy, Glen Gloy en de Great Glen begonnen zich door het smelten van de gletsjermonden terug te trekken. Na een millennium van opbouw volgden enkele eeuwen van totale instorting van het systeem.

Voorspel

Op de noordhelling van Glen Spean, boven een huidig gehucht dat iets ten oosten van de Laggan Dam ligt en dat naar de toepasselijke naam Roughburn (Ruwe Beek) luistert, vindt op zeker moment een enorme vergroting van uitstroom uit Lake Glaster plaats. Aan de andere zijde van de helling is de oorzaak zichtbaar. De terugtrekkende gletsjermuur in Glen Roy begint de noordelijke helling van Glen Glaster vrij te maken.

Het gevolg hiervan is immens. Water uit Lake Roy, dat 25 meter boven het niveau van Lake Glaster staat, dringt door de eerste spleet heen en begint het bergmeertje met toenemend volume te overstromen. De gletsjerwand begint ter plekke te desintegreren en nu kolkt het hoger gelegen water met onvoorstelbaar geweld Glen Glaster in, om over de col in Lake Spean te storten. Wanneer de rust weergekeerd is, heeft het niveau van Lake Roy het strandje op 325 meter opnieuw bereikt. In Lake Spean is de gigantische overtollige watermassa over de waterscheiding in het oosten gegolft en door de Spey met horten en stoten afgevoerd.

De gebeurtenis is een voorbode van de volgende catastrofe, één van nog veel grotere omvang, die zich zal voltrekken wanneer de terugtrekkende gletsjer in Glen Roy de ingang van de glen zelf vrijmaakt. Bij die gelegenheid doemt voor het eerst een schimmig fenomeen op dat een naam draagt die uit de bevroren wereld van IJsland, Spitsbergen en Groenland afkomstig is: jökulhlaup. Hedendaagse wetenschappers gebruiken liever de Engelse term Glacial Lake Outburst Floods (GLOFs), hoewel daarmee wel een deel van de mythische dreiging verdwijnt die alleen door reuzen als Fingal zonder angst tegemoet getreden zou zijn.

Tijdens een jökulhlaup wordt het water van Lake Roy onder enorme druk onder de gletsjer geperst die het meer van Lake Spean scheidt. De ijsmuur raakt z’n verankering aan de bodem kwijt, wordt instabiel en begint te verschuiven. Tenslotte bezwijkt de muur en vindt de watervloed door een slagveld van brokken ijs en vastgevroren stenen een allesvernietigende weg het negentig meter lager gelegen Lake Spean in. Alleen dat deel van de gletsjer dat Glen Spean afgesloten houdt van de Great Glen staat nog overeind.

Het mega-event, waarvoor superlatieven tekortschieten, resulteert er in dat de twee bergmeren zich opnieuw verenigen tot een L-vorm met een lengte van 35 kilometer, en een hoogte van 260 meter. De vroegste stranden in Glen Roy en in Glen Spean zijn weer bereikt.

Eenzelfde lot trof Lake Gloy toen de gletsjer in de Great Glen zich tegelijkertijd begon terug te trekken. De ingang van de glen kwam deels vrij. Het uitstromende water botste schuin op de enorme muur en werd in noordoostelijke richting omgebogen. Het baggerde vervolgens de 400 miljoen jaar oude tektonische breuklijn uit en bleef achter in de drie achter elkaar gelegen bassins Lochy, Oich en Ness.

Gorge

Een onbepaalde tijd na de Glen Gloy catastrofe was de ijsmuur die in de Great Glen overbleef en die alleen nog de ingang van Glen Spean afsloot, voldoende afgezwakt om de genadeslag te ontvangen. Om een indruk te geven van de grootte van de laatste jökulhlaup eerst wat cijfers.

Het Roy en Spean-meer was 35 kilometer lang. Het was het diepst waar in Glen Spean de lijnen op 260 meter hoogte verdwijnen, ongeveer 160 meter. De oppervlakte besloeg 73 vierkante kilometer. Het meer bevatte 5 kubieke kilometer water, twee derde van de inhoud van Loch Ness, het grootste waterbassin van het Verenigd Koninkrijk.

Behalve de Parallel Roads bevat het landschap nog een overblijfsel van de enorme catastrofe: Spean Gorge. Dat is een drie kilometer lange en dertig meter diepe kloof die vanaf het huidige Spean Bridge in westelijke richting naar Highbridge slingert. Die naam verwijst naar de ruïne van een achttiende-eeuwse brug over de Spean Gorge waar de eerste schermutseling tijdens de Jakobijnse Rebellie van 1745 plaatsvond.

Geologische metingen hebben vastgesteld dat een bocht noordwaarts die de Spean Gorge halverwege maakt, samenhangt met een kreukelzone uit de periode dat de Great Glen door langs elkaar schuivende tektonische platen gevormd werd. Iets dwong de kloof tijdens z’n vorming om een route te nemen waarvan de bedrock al gevoelig gefractureerd was geraakt.

De kloof zelf vertelt het verhaal van de immense krachten die tijdens de laatste grote jökulhlaup in Schotland in botsing kwamen. Het lijkt een tweestrijd tussen Fingal en een mythologische ijsreus, een titanenstrijd die de aarde verwond achterliet. De strijd begon bij het huidige Spean Bridge. Waar de kloof eindigt, iets voorbij Highbridge, moet de strijd beslecht zijn, waarna de krachten wegebden en de reusachtige leegloop van het glaciale meer begon.

Reconstructie

Op honderdzestig meter onder water dringt geen zonlicht door. De met hopen gruis, stenen en ijsklompen bezaaide bodem loopt dood op een onzichtbare muur, acht tot tien kilometer breed en tweehonderdvijftig meter hoog. Er is een opening, de gletsjermond. Een ijsgrot van zestig meter hoog die spookachtig inwaarts welft. Maar de mond is zoals de hele ijsmuur aangetast door calving, het afbreken en omlaag storten van grote brokken ijs. Het is de mond van een stervende reus.

Nu de gletsjer kwetsbaar geworden is, openbaart zich krachtiger dan ooit de onbuigzame wil van het hooggelegen meer om de wal te breken. Op zeker moment krijgt het de overhand en als een stoot van Fingals speer schiet een lans van water diep de gletsjermond in.

Het gewicht van tweehonderdvijftig meter ijs dwingt de lans van water de rotsbodem in. Stukken gesteente worden losgewoeld en beschadigen het bovenliggende ijs als een reusachtige op hol geslagen tunnelboor. Waar de aardkorst noordwaarts krullende kreukels vertoont buigt de boor instinctief mee.

Na drie kilometer boren neemt de druk van boven langzaam af en verlaat het razende water de rotsbodem. Kort erna breekt het door de achterwand. Met een straal ter grootte van negen Olympische zwembaden per seconde spuit het Roy en Spean-meer de Great Glen in.

Waaier

Fingal staat op het restant van de gletsjer waar het alleen de Great Glen nog afsluit. Hij wijst het kolkende water met zijn speer in uitgestrekte arm naar waar in de noordoostelijke glen Loch Lochy, Loch Oich en Loch Ness achter elkaar liggen te glinsteren in een frisse lentezon. Twee uur later heeft de vloed het laatste loch bereikt.

Het water van Loch Ness stijgt 6 tot 8 meter. Dat resulteert in de vorming van een waaiervormige delta van gravel die het meer direct met de Noordzee verbindt. Gedurende de volgende twee of drie eeuwen blijft de delta een getijdengebied. Zeewater stroomt bij vloed het meer in. Pas als de laatste gletsjers uit de Loch Lomond Stadial gesmolten zijn, raakt Loch Ness z’n open verbinding met zee kwijt. Het wegvallen van het gewicht van de ijsdeken veroorzaakt een forse stijging van de bodem van noordwest Schotland en de Schotse lochs stijgen mee. Het is Glacio-isostatische rebound. Darwin zou er de vingers bij hebben afgelikt.

Als 48 uur na de jökulhlaup het Roy en Spean-meer leeggestroomd is, keren Fingal en zijn Fianna de zieltogende ijsreus de rug toe. Ze galopperen over de Parallel Roads of Glen Roy de heuvels in, weg uit Lochaber, op zoek naar nieuwe avonturen in een groener, warmer land, waarin de grove den, de eik, de berk en de wilg opschieten. Herten worden opgejaagd door wolven en beren en door jager-verzamelaar van over de Doggerbank. Het Holoceen is begonnen.