Tjerk Vermaning - pingoruïne.

Pingo's in het landschap van de Neanderthaler.

In de tijd dat de Neanderthalers Noord-Nederland bewoonden, vormden zich tijdens de laatste twee ijstijden unieke landschapverschijnselen: de vorstheuvels of pingo's. De term "pingo" komt uit de Inuittaal en betekent "heuvel die groeit". Deze heuvels ontstaan in gebieden met permafrost wanneer bevroren grondwater door uitzetting en hydrostatische druk een laag bevroren grond omhoogduwt. De kern van een pingo bestaat uit een lensvormig ijslichaam. In gebieden zoals Drenthe, kwamen minder grote pingos voor dan in de tundra-regio's van het noordpoolgebied, maar ze konden lokaal in Drenthe wel 20 meter hoog of meer zijn geweest. Pingo's hebben doorgaans een ronde of ovale vorm. Wanneer de bovenste laag scheurt, wordt de ijslaag blootgesteld aan de zon, wat kan leiden tot de vorming van een krater of een meertje. Als het klimaat warmer wordt, smelt de ijskern en glijdt de opgestuwde grond vaak naar beneden, waardoor er een cirkelvormige wal ontstaat rondom de oorspronkelijke pingo. Dit overblijfsel staat bekend als een pingoruïne. Binnen deze wal kan vervolgens een meertje ontstaan dat langzaam met veen wordt opgevuld. Het afsmelten van pingo's tot pingo-ruïnes vond voornamelijk plaats na de laatste ijstijd, toen het klimaat warmer werd. Dit proces begon ongeveer 10.000 jaar geleden, toen de permafrost langzaam verdween en de pingo's geleidelijk instortten en afsmolten. In Drenthe, Nederland, zijn deze heuvels ook ontstaan tijdens de laatste ijstijd, die zich uitstrekte van ongeveer 115.000 tot 11.700 jaar geleden. Dit betekent dat er pingoheuvels aanwezig waren in Drenthe, ten tijden van de Neanderthalers in Noord-Nederland. De Neanderthalers leefde ongeveer 400.000 tot 40.000 jaar geleden in Europa. In het Weichselien werden de pingo's in Noord-Nederland op grote schaal gevormd, terwijl de Neanderthalers daar toen nog leefden.

▲ Afbeelding links: Pingoheuvels in een landschap dat vergelijkbaar is met het keizandlandschap toen Neanderthalers in Noord-Nederland verbleven. Met achtergebleven gesteente door het terugtrekken van ijskappen in een permafrost-gebied met een ijsvlakte. Afbeelding rechts: De kern van een pingo bestaat uit een lensvormig ijslichaam. De uitzetting van bevroren water en de hydrostatische druk duwen de grond omhoog.

Pingoheuvels zijn unieke formaties die ontstaan in permafrostgebieden en komen meestal voor in koude klimaten. Pingo's hebben mogelijk een cruciale rol gespeeld in het leven van de Neanderthalers. Als Neanderthalers aan de zuidzijde van een pingo beschutting zochten, zouden ze profiteren van de extra warmte die door zonlicht wordt gegenereerd. Tijdens de intacte fase dienden de heuvels als uitzichtpunt voor de jacht op wild, en in de ruïnefase konden ze een bron van drinkwater bieden. In Drenthe zijn er naar schatting 2500 potentiële pingoruïnes te vinden, variërend van enkele meters tot tientallen meters diep en met een diameter van 50 tot 300 meter, verspreid over het hele Drents Plateau. In Nederland zijn veel van deze pingo’s in de loop der tijd geërodeerd of zijn ze deels afgegraven. De aanwezigheid van pingoheuvels in de nabijheid van bekende vindplaatsen zoals Hoogersmilde, Hijken en Eemster bood mogelijk verschillende voordelen voor de Neanderthalers tijdens de ijstijd. Ze konden bescherming bieden tegen extreme weersomstandigheden en dekking bieden, wat strategisch voordeel bood bij het jagen en het beschermen tegen roofdieren en andere gevaren. Het is mogelijk dat de Neanderthalers deze locaties selecteerden om hun overlevingskansen te vergroten. De Vuursteen-werktuigen uit Hijken werden ontdekt op enkele tientallen meters van de verdwenen pingoheuvel. De zuidkant van de pingo bood vermoedelijk bescherming tegen de elementen en werd waarschijnlijk gekozen als kampement door de Neanderthalers. De pingoruïnes variëren van enkele meters tot tientallen meters diep en hebben een diameter van 50 tot 300 meter. Ze zijn verspreid over het hele Drents Plateau te vinden. De Neanderthalerkampementen zijn alle vrij dicht bij een pingoruïne gevonden. Was dit toeval? Dit leidt tot de hypothese dat er mogelijk meer vindplaatsen kunnen zijn die dichtbij een pingoruïne liggen. Tot dusver is er geen wetenschappelijk bewijs en verband gelegd tussen de vondsten van Vermaning en een pingoruïne. Pingo’s kunnen wel een belangrijke rol hebben gespeeld in het gebruik van het landschap door de neanderthaler. Hoewel het klimaat uitdagend was, waren Neanderthalers in staat om zich aan te passen en te overleven in het noordelijke deel van Europa tijdens koude perioden. Ze zullen wellicht de pingo's en hun omgeving hebben benut voor hun jacht- en verzamelactiviteiten, wat hen hielp om de zware omstandigheden te overleven.

▲ Links naar rechts: 1. Hijken. 2. Hoogersmilde vindplaats A en B, dichtbij de pingoruïne 876. De terrein-gelaagdheid op Google Maps doet vermoeden dat de pingo groter was dan dat oorspronkelijk in kaart is gebracht. 3. Ook bij de vindplaats aan de Schietveld, (Eemster) bood de Pingoruïne 1427, vermoedelijk beschutting aan Neanderthalers.

De impact van pingoheuvels op het cryoturbatieproces.

Tijdens het onderzoek voor deze website, kwamen enkele opmerkelijke overeenkomsten naar voren. Eén daarvan is de aanwezigheid van pingoheuvels in de nabijheid van de drie belangrijke vindplaatsen van Vermaning.

Vuurstenen werktuigen die Vermaning vond, lagen niet op de pingoruïne maar waren mogelijk tientallen meters verder weg in de keizandbodem gezakt door cryoturbatie door vorst en dooi. Wanneer een pingo smelt, stijgt de temperatuur van het bodemvocht, wat invloed heeft op de omliggende permafrost. Het ijs in een pingo smelt sneller dan op open vlaktes, wat leidt tot meer modder en waterafvoer, ontdooiing, bevriezing en dus meer cryoturbatie tijdens voorst en dooi periode. Dit verklaart mogelijk waarom artefacten op deze plekken beter vastgeperst in de keizandbodem liggen, terwijl een omgeving zonder pingo minder cryoturbatie optreedt door aanhoudende bevriezing en permavorst. Meer temperatuur verschillen in cryoturbatie kan ook leiden tot meer beschadigingen, slijtage en afronding van de vuursteenartefacten.

Het temperatuurverschil tussen de luwte van een pingo of vorstheuvel en de open vlakte kan groot zijn, doordat pingos bescherming bieden tegen koude wind. Aan de windzijde blijft de grond relatief kouder, en meegevoerde zandkorrels kunnen ver afdrijven over de pingo heuvel heen voordat ze neerstrijken, en daar door niet direct aan de voet onderaan de pingoheuvel kan dekzand in grote hoeveel heden zich ophopen wanneer een pingo intact is. Tijdens de laatste ijstijd bepaalden noord- en noordoostelijke windpatronen het klimaat in Nederland, met droge, koude lucht en toendra-vegetatie. Bij mainly noordelijke wind wordt dekzand naar het zuiden hierdoor afgezet; de ophoping achter een pingo hangt af van de hoogte van de heuvel, windsterkte en zandhoeveelheid zijn daar bij bepalend. Bij een pingo tot 20 m hoog begint dekzand op mogelijk ongeveer op 100 m afstand zich pas op te bouwen, waar de wind met zand meer vrij spel heeft om neer te dalen.

De hellingen van een pingo vangen zonlicht verschillend: De noordelijke schaduwzijde is kouder dan de zijde die aan het zonlicht komt, met temperatuurverschillen van enkele graden Celsius. In de luwte kan het 5-10°C warmer zijn dan in open gebieden. Studies van Groot et al. (2017) en Bockheim et al. (2007) tonen dat klimaatverandering en topografie invloed hebben op temperatuurverschillen rond een pingo, permafrost en hydrologische processen rondom de pingo's. Het smelten van permafrost door klimaatverandering bedreigt de vorming en het behoud van pingo's. Plaats dit in de context van een geleidelijke seizoen en klimaat schommeling ten tijde van de neanderthalers toen het klimaat opwarmde.

De vuurstenen artefacten van Hijken vertonen weinig glans, mogelijk door hogere bodemtemperaturen en vochtigheid. Kalkrijk water in het keizand achter de pingo kan patina veroorzaken. Maar, lokale bodemverzuring door organisch materiaal veenophoping met daardoor verzuurde water door veen kunnen de silica glansvorming verminderen en doen afnemen of onmogelijk maken. Dit zijn drie mogelijkheden waarom vuursteen niet noodzakelijk een glans krijgt. Daarnaast kan de pingo de effecten van zandstormen op artefacten hebben verminderd, waardoor minder tot geen windlak en door weinig zand het silica glanspatina ontstonden, terwijl verder weg in open gebieden zandstormen mogelijk wel bijdroegen aan deze glansvorming de glimmers. Een pingo kan waarschijnlijk wel degelijk de vorming van windlak en silica patina op gevonden Vermaning artefacten van Hijken hebben beperkt.

Samengevat: Hier gaat het over langdurige klimaatprocessen die zich achter de zuidkant van een pingo-heuvel hebben afgespeeld. De locatie waar de neanderthaler aangenamer kon verblijven. Het is niet zo dat de vuursteen aan een pingo zuidkant binnen een jaar een silica glanslaag of silica-afzetting krijgt door langdurige blootstelling aan noordoostelijke zand winden. In plaats daarvan komt de verandering door een combinatie van opwarming door de zon en hydrothermische processen als gevolg van seizoen gebonden klimaat fluctuatie.

Het is denk ik ook niet zo dat een vuursteen dat tientallen meters achter de pingo ligt, snel een zandwindlaag dus windalak of silica-afzetting krijgt. Cryoturbatie, het proces van dooi en vriezen, zorgt ervoor veel eerder al voor, dat de windlaag met zand dat verder weg neerkomt niet van invloed was op het vuursteen achter de pingo. Hierdoor krijgen windlak en silica geen kans om zich snel op de vuursteen af te zetten, Wel kon de hydrologische vocht door dooi en vries processen verzakking van vuursteen in de bodem versnellen en silica glans veroorzaken.

Tijdens de dooi-periodes kunnen hogere temperaturen ervoor zorgen dat de vuursteen in de bodem aan een zuidkant van een pingo wat dieper wegzinkt in de bodem. Daardoor kunnen beschadigingen ontstaan door het afwisselend vriezen en dooien, zoals afgeronden ribben drukpolits en pseudoretoche. Dat op 50 a 70 cm in de bovenlaag van de bodem kon gebeuren. Als de vuursteen eenmaal in het permavorstlaag is opgenomen door seizoengebonden klimaat opwarming en afkoeling, kunnen die artefacten niet meer verplaatst worden uit het spermavorst laag waneer ze daar eenmaal in zijn vast gevroren, dit was vermoedelijk op 50 tot 70 cm diepte waar de artefacten zijn ingedaald als we afgaan op de drie belangrijke Vermaning vindplaatsen.

Pingoruïnes, staan bekend om het grote aantal veenlagen dat ze bevatten en dan zijn we al wel vele tientallen duizenden jaren verder wanneer een pingo in verval is geraakt. Dit veen dat ontstond in het pingo afsmelt krater meertje leidt tot verzuring van de omliggende bodem. Door deze verzuring kan de silica-afzetting op de vuursteen op den duur ook verdwijnen. Immers verzuring is van invloed op de silicalaag. Interessant is dat de artefacten die gevonden zijn in Hijken nog steeds een zeer dunne glanslaag vertonen. Deze vermoedelijk rest van een silica-afzetting was vermodelijk door verzuring in de bodem opgelost en verdwenen. De silica-glans die zich in de poriën van de vuursteen heeft gevormd, hecht zich aan hetporiën oppervlak van afgeslagen vuursteen werktuigen. Deze glanslaag geeft ons inzicht in de oude processen die op de vuursteen hebben ingewerkt. Apan-lid Peter Knor heeft enkele artefacten van Vermaning uit Hijken onderzocht in het archeologisch depot van Nuis. Niet in verband met pingoheuvels. Wel zo interessant is, opvallend was de zeer dunne, duidelijk waarneembare minuscule glans van silica op de Hijken vondsten van Vermaning. Neem de proef op de som en neem een silica glanspatina vuursteen leg hem in zoutzuur en kijk naar het effect. Zuur verwijderd silica glanspatina! Ook een prima test om te onderzoeken op je windlakkers wel windlakkers zijn.

Animatie: Tijdens het verval van een pingo kon keizandmodder artefacten bedekken. Nadat de pingo verdween, hadden dekzandlagen en organische resten weinig invloed op de onderliggende keizandbodem.

Een zure bodem kan het oppervlak van vuursteen en vergelijkbare mineralen mat maken, maar meestal niet op dezelfde directe en snelle manier als slijtage of fysische bewerkingen. Hier is waarom:

Chemische reactie met zuren: Zure bodems bevatten vaak zwakke of sterke zuren, of andere organische zuren) die kunnen reageren met mineralen. Bij vuursteen (meestal een soort silicaten zoals kwarts) is de chemische reactie meestal minimaal omdat silicaten relatief resistent zijn tegen zuren. Echter, in sommige gevallen kan langdurige blootstelling aan zure omstandigheden leiden tot chemische veranderingen of onderlaag- of oppervlakafbraak.
Oxidatie en vervuiling: Zure bodems kunnen bijdragen aan de vorming van een dunne laag vuil, oxidatie of andere chemische afzettingen op het oppervlak. Deze afzettingen kunnen het oppervlak ruw maken of een dunne film vormen die de reflectie verstrooit, waardoor de glans vermindert en het oppervlak mat wordt.
Verweking en afbraak: Bij bepaalde mineralen of bij aanwezigheid van andere mineralen in de bodem kan de zure omgeving samen met vocht de structuur van het oppervlak ondermijnen, waardoor het ruw wordt en de glans verdwijnt.

Een zure bodem kan indirect bijdragen aan het mat worden van vuursteen door het bevorderen van chemische veranderingen, afzettingen of de vorming van een dunne laag vuil of oxidatie op het oppervlak. Dit proces is meestal trager en minder direct dan fysiek slijpen of schuren, maar het kan wel degelijk het uiterlijk beïnvloeden door het oppervlak dof te maken en de glans te verminderen. Samenvatting: Een zure bodem kan het oppervlak mat maken doordat het chemische en fysische veranderingen veroorzaakt die de reflectie verstoren en de glans doen verdwijnen.

Veenophoping waardoor een zure hydrologie bodem ontstaat kan daarom wel degelijk van invloed zijn op vuursteenwerktuigen in de omgeving van Pingoruïnes waar verzuring langdurig invloed heeft gehad op vuursteen werktuigen die silica glans hadden.

Op het eerste gezicht lijken de werktuigen uit Hijken mat, maar onder een strijkglanslicht worden glans en details zichtbaar. Amateurarcheoloog Peter Knor onderzocht de Hijken-artefacten door ze met licht te beschenen in het archeologisch depot van Nuis.

Bron, invloed door verzuring op vuursteen:

Bickmore, B. R. (2000). "Geochemical stability of opal in natural environments." Geochimica et Cosmochimica Acta, 64(13), 2303-2312.
Deze studie onderzoekt de stabiliteit van opaal onder verschillende chemische omstandigheden, inclusief pH-variaties.
Keller, C. et al. (2014). "Chemical weathering of opal-CT and opal-A in natural waters." Applied Geochemistry, 49, 45-58.
Focus op chemische erosie en alteratie van amorf silica in natuurlijke omgevingen.
Rimstidt, J. D., & Barnes, H. L. (1988). "The geochemistry of opal and opal-CT in hydrothermal systems." Geochimica et Cosmochimica Acta, 52(5), 1327-1334.
Onderzoek naar chemische processen die opaal beïnvloeden in hydrothermale omstandigheden.
De publicaties, worden gekenmerkt door verschillende studies die chemische erosie en stabiliteit van silica-mineralen zoals opaal onder invloed van zure oplossingen onderzoeken. Veel van deze publicaties zijn te vinden in toonaangevende geochemie- en mineralogietijdschriften.

Externe inhoud