I\
T
A— A
4
r
1) }C"j
ORIENTATIE PATRONEN VAN STENEN.
— Een onderzoek naar het richtingsproces van stenen in een solifluctie leem—
Verslag van een doktoraalonderzoek Fysische Geografie.
door Bert Lotz begeleider A.W.L. Veen
Cron"-1
P hek BIOIOOISCh
CctP 0.0. Voorwoord. KerkIa 30 iO
AA HA;'j— 4Nadere kennis van het abiotische milieu is vereist voor inzicht in vegetatiekunde. Niet alleen hierom, maar oak uit belang—
stelling voor de geweldig groptse processen die zich in het landschap afspelen of hebben afgespeeld, besloot ik tot de keuze van een
fysisch geografiscli doktoraal onderwerp.
Veel eigen initiatieven heb 1k tijdens dit onderzoek kunnen nemen ,een plezierige ervaring. Echter,mocht dit werk geslaagd zijn, dan is het door de hulp van velen:
t4ijn
begeleider
Arthur Veen hielp me met het opzetten van hetonderwerp en het bespreken van de resultaten.
Marjelein, Bertus, Jack en Reinder maakten gezamelijk met de schone Ardennen het veidwerk tot een fijne periode.
Diverse biologen hielpen tenslotte bij de statistische verwerking met behuip van de komputer.
Allen dank,
FYSISCHE GEOGRAFIE EN BODEI4KUNDE
Bert.
RIIKSUNWERSITEIT GRONINGEN
(Fe bruari 1982)
Kerklaan 30
9751 NN HAREN (Gr.) The Netherlands
01.
Samenvatting.In de periode van mei—augustus 1981 is in het dal van de eri (Ardennenzoom, Belgie) onderzoek gedaan naar de orientatie van stenen in een leem. Uit de resultaten blijkt dat op de Noord—
gexponeerde. helling een richtingsproces van de stenen heeft plaats—
Th
t
\ I./ gevonden
onder invloed van Pleistocene solifluctie. Daar o.a. ook afmetingen van de stenen zijn bepaald, kan de mate van gerichtheid van de stenen gecorreleerd worden met de vorm van de steen. Voor de benodigde statistische bewerking zijn de richtingen van de lengte.—as van de stenen getransformeerd naar een verdeling van 09Oc •Be vorm van de steen blijkt signifikant van invloed te zijn op de variantie in de richting van de stenen. Hoe langer een steen, of hoe minder bol, des te minder wordt de steen gericht naar de vocrkeursorjentatie, Voor dit niet te verwachten resultaat worden in de discussie referenties van analoge relaties genoemd.
Ook de plaats op de helling waar gemonsterd is blijkt het richtingsproces te beinvloeden. Verschillende variabelen (langgerekt—
held van de steen, sphericity index, gemiddelde diameter, expositie van lokatie) blijken van plaats tot plaats in verschillende mate te correleren met de orientatie van de stenen.
0.2. INDEX.
0,0. Voorwoord.
0.1. Samenvatting.
0.2. Index.
1.0. Inleiding.
1.1. —
Inleiding
periglaciale verschijnselen.1.2. —
Definitie
solifluctie.1.5. —
raagste11ing
/Hypothesen.
1.4. —
Theorie
van circulaire en semicirculaire distributies.1.5. —
Beschrijving
onderzoeksterrein.2.0. Methode.
2.1. —
Raaikeuze.
2.2. — Verzamelen van gegevens per lokatie.
2.2.1. —
Lokatie
en bodem beschrijving.2.2.2. — Stenen monsteren.
2.2.3. — Gemeten variabelen.
2.2.4. — Stenen zeven.
2.3. Verwerking gegevens.
2.3.1. —
Berekeningen
en benaming van variabelen.2.3.2. —
Transformaties.
2.3.3. —
Statistiche
verwerking van gegevens.3.0. Resultaten.
3.1. - Bodem en lokatie beschrijvingen.
3.2. —
Voorkeursrichtingen.
3.3. — Anova tabellen.
3.4. —
Multiple
regressie.3.5. — Pearson correlaton coefficient, scattergram.
3.6. —
Lithologie,
"Powers roundness"klassen, zeven.4.0. Diskussie.
5.0. Konklusies.
6.0. Literatuur.
7,0. Tabellen, figuren.
8.0. Appendix.
1.0. Inleiding.
Tijdens een verkenningstocht (najaar 1980) nam Veen
(mondelinge mededeling) in de Ardennenzoom ten zuiden van Wellin
/
(Belgie)
lemen op kwartsietisch gesteente waar. Het leek aannemelijk dat onder periglaciale omstandigheden dergelijke leem gelegen op hellingen solifluctie heeft ondergaan. Platteborze(1970) vermeldt inerdaad lemen die modif.icatie hebben ondergaan door solifluctie en "ruissellement". Na de verkenningstocht werd een nader onderzoek van de leem als zinvol beschouwt.French(1976) noemt als rnaat voor solifluctie de menging van bovenliggende lagen met 1agei die er onder liggen. Deze werk—
wijze vereist uitgebreid sedimentologisch crderzoek. In dit doktoraal onderzoek wordt geprobeerd processen die in periglaciale omstandig—
heden hebben plaatsgevonden, te beschrijven en te kwantificeren aan de hand van uit de leem gemonsterde stenen.
11.
Inleiding periglaciale verschijnselen.Onder het periglaciale milieu wordt het gebied verstaan waar "frostact1on" overheerst. French(1976) noemt 2 diagnostische criteria:
1. Het bevriezen van de ondergrond in aanwezigheid van water.
2. De aanwezigheid van permafrost.
Menrekent tot het periglaciale milieu de gebieden met een gemiddelde 1uchttemperatuur van minder dan 3°(gerekend over een jaa4.
De studie van periglaciale processen is te verdelen in twee takken:
Ten eerste, de studie van de processen zoals deze in het huidige gebied met permafrost plaatsvinden.
Ten tweede, het onderzoek van de sporen van periglaciale processen die wij waarnemen in die gebieden die tegenwoordig een gematigd
klimaat bezitten, maar waar in het Pleistoceen een veel kouder klimaai heerste.
French(1976) en Pissart(1976) geven goede beschrijvingen van processen die zich afspelen of hebben afgespeeld in het perigla—
dale milieu.
In het huidige periglaciale milieu viridt men weinig verscriillen in relief in tegenstelling tot die gebieden waar zich vroeger perigla—
dale omstandiheden ontwikkelden. De Ardennen zijn een voorbeeld van een reliefri3k gebied met in het Pleistoceen een periglaciaal milieu.
1.2. Definitie solifluctie.
Solifluctie wordt beschouwd als de resultante van twee processen (French,1976, met daarin de volgende referenties):
1- Gelifluctie =
"slow
flowing from higher to lower ground of masses of waste saturated with water"(Anderson) —geassoci—eerd met bevroren grond (ashburn).
2— Frostcreep = " the net downward displacement that occurs when the soil, during a freeze—thaw cycle, expands normal to the surface and settles in a more nearly vertical direction (Be- nedict):
1.3. Vraagstelling.
De vraagstelling kan in 3
delen
worden opgesplitst:1. Inleidende vraagstelling— Vindt men in de leem op de noord—ge—
exponeerde helling van de beek de Weri een voorkeursorienttie van zich in deze leem bevindende stenen? 4
2.
Methodische vraagstelling— Is de groottevan de steen van invloedop he t richting s proc e s?
3.
Vraagstelling
met betrekking tot net proces van solifluctie—Beinvloeden plaats van lokatie op de raai, de bijbehorende hellingshoek en de expostie het richtingsproces? '-',,-'-
/__-_
Hypothesen.
VA
ad 1. In het Pleistoceen zal in het da]. van de eri solifluctie hebben plaatsgevonden, welke een voorkeursorientatie van ste—
nen in de leem heeft bewerkstelligd.
ad 2. De verhoudirig van de langste as van een steen t.o.v. de over—
ge assen zal van invloed zijn op het ricntitsproces. :iet
volume van de steen en de mate van afgeplatheid beinvloeden het orientatieproces niet.
/-__________--_______
/
ad 3. De hellingshoek en de expositie van een terreindeel beinvloe—,-.— -
den--de mate van gerichtheid van de aldaar gemonsterde stenen.
1.4.
Theorie
van circulaire en semi—circulaire distributies.In sedimenten die soliLfiuctie hebben ondergaan zijn stenen met de lengte—as gericht naar de bewegingsrichting (o.a. French,1976)
Deze voorkeursrichting is aan te tonen door van een aantal stenen de lengte-asrichting te bepalen. Daar een statistische verwerking van deze metingen vereist is, is een nadere studie van de verdeling van de gemeten variabele "richting van de lengte—as" gewenst. Estenen zijn
gelegen in he dime sb eviak
.De betreffende lengte-asrichting (gemeten in graden) kan geprojekteerd worden in het platte viak; een circulaire verdeling van 0-360°ligt dan ook voor de hand. We beschou- wen echter stenen met een richting d.en+ 1800 als identiek georien—teerd. Een verdeling van 0_180a
is
dan ook meer geschikt. z01c semi—circulaire verdeling maakt een statistische verwerking echter gecom—
pliceerd ,
daar
het bereik van de richtingsverdeling niet te beschrij yen valt met een monotoon stijgende functie. Het richtingsverschil tussen de beide uiterste waarden (0 en 180°) is namelijk 0. Het grootste verschil in richting vindt men tussen de waarden 0 en 90G•Briggs(1977)
signaleert deze moeilijkheid en vindt een oplossing door te werKen met richtingsklassen en toetsen met behuip van rang—orde waaraen. Deze methode is voor een uitgebreide numerieke verwerki erg omslachtig. Daarom is in dit doktoraalonderzoek de semicirculaire verdeling getransformeerd naar een bereik van 0—90 •
Binnen
dezelaatste verdeling zijn de richtings—waarden te beschrijven in een monotoon stijgende functie. De beide grenzen o en 90 geven flu het maximake verschil aan ten opzichte van de hellingsexpositie, welke gesteld wordt op 00 •
In
9aragraaf 2.3.2. worden de betreffendetransformaties behandeld.
I
1.5. Beschrijving onderzoeksterrein.
Het onderzoeksterrein is gelegen ruim 4 km ten zuiden van Wellin op de rand van de Ardennen, op een Noord—geexponeerde
helling van de RI. de Weri (ook gespeld ale
Rade Wery).
Topografische kaart van Belgie 1 :25000, Pondr6,me—Wellin 59/5—6(1969)
Kordinaten:
0 50.07',N
500.03'.
De Weri ,een zijbeek van de Lesse, ligt in een asymetrisch dal.
De zuid—gexponeerde helling is zeer steil(± 40 ,
dip—slope).
Denoord—geexponeerde helling hee±'t een gemiddelde helling van 5-10' en is ongeveer 1080 meter lang. De kam ligt op 340—360 meter hoogte, terwiji de eri stroomt op 220 meter.
De geologische kaart van Belgie (Forir,1897) geeft aan:
schalie van St.Hubert met soms schaliehoudende zandsteen,psammieten en kwartsophy1ades;"depts limoneux des pentes" en "eboulis des pentes". De formaties dateren uit het Siegenien.
De bodem bestaat ult een leemgrc.nd met plaatseiijk een struktuur B-horizont. Sommige plaatsenvertonen oppervlakkig een
stenige face. Waarschijnlijk hebben we te maken met een residue—leem van formaties jonger dan het Devoon. Levelt(1965) en Buurman (1972) beschrijven dergelijke lemen voor andere delen van de Ardennen.
2.0. Methode.
Gegevens werden verzameld met behuip van kuilen gegraven in 2 raaien loodrecht op de Weri. Per lokatie werden van gemonsterde stenen verschillende variabelen gemeten. Daarnaast vond er een lo —
katie
en bodem beschrijving plaats. De lokaties zijn genummerd van Li tot L24.2.1. Raaikeuze.
De kuilen waren gelegen in 2 raaien (figuur 1.). Een kleine raai vanaf het hoogste punt van de oora—gexponeerde helling met de kuilen Ll,L2,L3. Daar dit gedeelte van de helling nabij de eri
overgaat in de "Tine des 1ayons",waardoor de helling niet regel—
matig daalt en storingen van hellingsprocessen verwacht mogen worden, werd meer oostelijk, vanaf' een lager gedeelte van de watecheiding een lange raai aangelegd, die reikt tot aan de Werl. Kuilen1-4t/m225 liggen op deze lange raai. Kuilen L 8t/m 13 zijn gegraven aan elkaar grenzend op één lokatie. Het zelfde geldt voor L14 enl5 en L20 en 21.
Ter verkenning werden op een lokatie op de zuid—gexponeerde helling twee kuilen gegraven (L 23 en 24).
2.2. Verzamelen van geevens per lokatie.
2.2.1. Lokatie en bodem beschrijving.
Per lokatie werden korte karakteristieken genoteerd van de geologie, geomorfologie, hydrologie en vegetatie. Van elke monster—
plaats werd de bodem uitvoerig beschreven. Daar de bodembeschrijving en de bijbehorende interpretatie geen aandeel hebben in de vraag—
stelling, wordt de methode van dezLbeschrijvingen niet nader behandeic
?
2.2.1.
Stenen monsteren.Per lokatie werden'ininimaal 4.5
stenen
gemonsterd. De stenen namen naar schatting maximaal5O%
doorgaans minder dan 25%van
het volume van de gemonsterde lagen in. Derhalve is de kans dat stenen onderling elkaars orientatie bepalen gering. In deze zin nebben we te maken met een onafhankelijke steekproef. Be stenen werden bijbenadering
aselekt
aangeprikt uit een zijwand van dekuil op minimaal 25 cm diepte. De diepte van de kuil betrof doorgaans G.70—1.OO meter. In kuil L4 werd geen orientatie van de stenen bepaalc daar hier bij uitzondering ongeveer 80% van het bodemvolume door
stenen werd ingenomen.
2.2.3. Gemeten variabelen.
Van elke gemonsterde steen werd bepaald:
— de afmetingen van de steen (Briggs,1977)
i de "a—lengte", de lengte van de langste as.
* de"b—lengte"
de lengte van de kortste as.i
de"c—lengte",
de lengte van de intermediaire as loodrecht op a en b.De afmetingen zijn gemeten met een schuifmaat in mm.
I c
___
— de richting van de steen. -—
De ricrting van de a—lengte van de steen werd gemeten met een geologisch kompas (meetbereik O—360). Hierbij werd de a—as geprojekteerd in het platte viak en werd indienmogelijk in de dip richting afgelezen. Be gemeten richting werd afgerond op 5'
IJJ
Be richting werd alleen bepaald als er een langste as aanwezig was.
— de "Powers's roundness index".
Be mate van afgerondheid van de steen werd geschat met behulp van een visuele vergelijkingskaart naar Powers (Briggs,1977).
Deze ordinale schaal bevat 6 kiassen, te weten: very angular, angular, subangular, su'orounded ,rounded en well rounded.
— de lithologie.
De lithologie van de steen werd bepaald m.b.v. een nominale
\
\ -'- 91.schaal
van 5klassen:
grijze kwartsiet(matrixkleur grijs), rode kwartsiet(matrixkleur rood) ,schalie
of zandsteen, limoniet konkretie en als laatste "overige".2.2.4. Stenen zeven.
Ult elke kil
werden
bodemmonsters van ± 2kg gezeefd.De gebruikte zeven hadden een maaswijdte van resp. 3.962 en 1.168 mm.
De massa's van de uitgezeefde fraktie werden uitgedrukt in grammen per kilo verzameld monster. Be monsters werden per kuil verzameld op 20—30 en 50—60 cm diepte.
2.3. Verwerking gegevens.
2.3.1. Berekeningen en benaming variabelen.
Uit de meetwaarden voor ie lengte van de 3 assen van de steen werden de volgende indices berekend:
— gemiddelde diameter van de steen:
GENDIAM = (a—lengte + b—lengte +
c—lengte)/3.
eenheid in mm.
— Krumbein sphericity index
KRUMBEIN = 3(b—lengte i
c—lengte/a—lengte).
(Briggs,1977) dimenieloos.—
Cailleux'—flatness
index:CAILLEUX engte±b—lengte 100 (Briggs,1977) dirren5ieloos.
—
Schatting
van het volume:VOLUME =
a-lengte
b-lengte i c—lengtedimenie cm3.
—
Langgerektheidsindex:
LANGREK =
2i
a_lengte/(b—lengte+c-lengte) dirnenieloos.Naast deze berekende indices werden benomd:
RELAFST =
Relatieve
afstandsmaat vø'br aanduiding van de plaats van de kuil op de raai (de kam:0, de Weri:1).HELKUIL =
hellingshoek
van terreindeel van kuil.EXPUIL =
expositie
van terreindeel van lokatie.NRKUIL Zie paragraaf 2.3.3.
HOE9ON Zie paragraaf 2.3.2.
2.3.2. Transformaties.
De circulaire verde1invan de gemeten orientatie van de steen werd getransformeerd naar een verdeling van 0—9O (paragraaf 1.4).
Hiervoor werd in eex) kornputerprogramma de volgende bewerking geprograinmeerd:
VARLABELS HOEKST = de gemeten rickiting van de lengte—as.
EXPKUIL =
expositie
van het terreindee]. van de kuilin graden.
LA J
,_f)1.
COMPUTEHOEST'=(360-EXPKUIL) +
HOEKST /'2.
IF
(HOESTN.GT. 360) HOESTN =HOESTN— 3603. IF
(HOESTN,LE. 360) HOESTN?=HOESTNI
4. IF (HOESTN GT 180) HOE18ON =HOESTN—180 5. IF (HOESTN LE 180) HOE1BON =HOESTN
6. IF (HOE18ON GT 90) HOE9ON = 180 -HOE18ON 7. IF (H0E180N LE 90) HOE9ON = HOE18ON
Kommentaar.
ad 1. Er vindt een rotatie plaats waardoor de ricriting van de steen gerekend wordt t.o.v. de expositie van het terreindeel van de kuil.
ad 2,3,4,5. M.b.v. rotaties wordt de richting van de seen getrans—
formeerd naar het en 2e kwadrant (0-l80).
ad 6,7. M.b.v. een spiegeling in de 90u_as wordt de richting van de steen getransformeerd naar het 1e kwadrant. De flu verkregen variabele HOE9ON (met bereik O—90) voldoet aan de in para—
graaf 1.4 omschreven voorwaarden.
2.3.3. Statistische verwerking van gegevens.
Poisson—test voorkeursrichting.
Met een Poisson—test (Briggs,1977) werd getoetst of er sprake was van een voorkeursrichting van de stenen per kuil. iiiertoe werden de richtingen van de stenen geturfd per richtings-klasse van 15 en 30°
en getransformeerd naar het 1e en 2ekwadrant. Dit is de enige statis—
tische verwerking waarin afzonderlijke richtingen van stenen herleid zijn naar kiassen.
SPSS-verwerking.
De in 2.2.3. genoemde variabelen werden in matrix-vorm als data in een SPSS—programma verwerkt (sPSs betekent :Statistical Package
for the Social Sciences). Het aanbieden in matrix—vorm biedt de mogelijkheid per steen de beLreffende waarden van variaoelen te kor—
releren. Voor de programma's en de mogelijkheden van SPSS wordt verwezen naar iie et al (1975); voor de toegepaste statistiscne bewerkingen zie o.a. onnacott & Wonnacott (1977).
De volgende "subprogramst' van SPSS werden benut:
PEARSON CORR. Dit subprogramma berekent de Pearson correlatie voor ingevoerde waarden van variabelen en berekende indices.
De Pearson correlatie coefficient (r) wordt gebruikt om aan te geven de mate van relatie tussen 2 variabelen; r2 geeft aan
hoeveel van de variantie van de ene variabele verklaard wordt door de andere. De significantie van r is tweezijdig getoetst met een t—toets.
- ANOVA Dit subprogramma voert een
variantie
analyse uit.Als groepen waartussen de variantie in de afhankelijke variabele HOE9ON (par. 2.3.2.) werd geanalyseerd, wercen kuilen van de lange raai(L5—22) ingevoerd. Als eerste stap in de variantie analyse werd onderzocht de invloed op de variantie van HOE9ON door de als
covariaten ingevoerde indices LANGREK, KRUMBEIN ,GENDIAM, VOLUME en CAILLEUX (2.3.1.). Vervolgens werd het verkiarend aandeel van ae hoofdfactor in de variantie van HOE9ON beschouwd. Deze factor, die niet-metrisch moet zijn werd aangeduid als NRKUIL. Hiermee wordt een karakteristiek aan de kuilen verleend zodat verschillen tussen kuilen tot uitdrukking kunnen worden gebracht.
— REGRESSION Met dit subprogramma is een multiple regressie uitge- voerd op de afhankelijke variabele HOE9ON. De verkiarende variabelen werden "step by step" ingevoerd, d.w.z. dat telkens die variabele die het beste verklaart in de regressie wordt gebracnt, waarna gezocnt wordt naar een volgende variabele die in de rog niet
verklaarue rest van de variantie van IIOE9ON het beste past, zolang de tot dan toe verkregen set van variabelen gezameUj verklaard.
Als verkiarende variabelen werden ingevoerd: HELKUIL, 'RELAFST, EXPKUIL, LANGREK, KRUMBEIN:en GEMDIAM (2.3.1.).
- SCATTERGRAM Het subprograrnnia Scattergram geeft als uitvoer een figuur waarin de coordinaten van de geplotte punten waarden zijn voor twee te relateren variabelen.
Betrouwbaarheidsinterval.
Als betrouwbaarheidsinterval werd 1= 0.95 aangehouden.
3,0. Resultaten.
Voor de primaire resultaten, de waarden voor de gemeten variabelen,wordt verwezen naar een file op ponskaarten aanwezig op het laboratorium van Fysische Geografie.
3.1. Bodem en lokatie beschrijvingen.
Tabel 2 geeft voor elk terreindeel behorend bij een kuil de waarden voor:
— de relatieve afstand (RELAFST).
— de expositie (EXPKUIL).
— de hellingshoek (HELKUIL).
Op grond van deze Tabel zijn de volgende hellingselemerten te onderscheiden (naar hellingshoek):
Kuilen Gem. hel1ingshoe(%)
L 1—3 3.6
L 5,6 8,6
L 7—15 4.0
L16
7.0L 17—22 14.8
Voor de bodembeschrijvingen en de overige lokatie :eschrij—
vingen
wordt verwezen naar Appendix 8.3.2. Voorkeursrichtingen.
Piguur 2 geeft voor elke kuil de diagrammen waarin aangegeven het aantal stenen per richtingsklasse. In het algemeen blijkt de
mediaanklasse gericht te zijn naar de hellingsexpositie.
In Tabel 3
lezen
we de resultaten van de"Poissontest tegen het toeval" op de aantallen stenen in de mediaanklassen. Het blijkt dat in de kiassen van l5 voor alle kuilen in de mediaanklasse meer• stenen aanwezig zijn, dan aan het toeval mag worden toegescnreven.
Het indelen in kiassen van 5—2O is georuikelijk (Briggs,1977).
Kiassen van 3O laten nog het zelfd. beeld zien; slechts voor 2 kuilen vinden we geen aantallen die signifikant afwijken van het toeval.
(Met uitzondering van L
1,
welke kuil zich op de kam bevint. flet terreiree1 netaaar
eriigszilis west.)3,3. De ANOVA—tabellen.
Tabel 4 geeft een overzicht van resultaten verkregen met de variantie analyse. Tabel 4a toont dat op de raai tussen de kuilen i5-22van de variantie in HOE9ON signifikant wordt door de
ovariaat LANGREK. De bijbehorende regressie-coefficient is positief, d.w.z. er bestaat een tendens: hoe langgerekter een steen, des te groter is HOE9ON (de hoek van de steenfiètrànsformèerd naar het
kwadrant). De overige covariaten afzonderlijk verkiaren niet signifi—
kant (F> o.o5), maar gezame]ijk nemen zij 1.6% van de variantie signifikant voor hun rekening. a de korrektie voor de covariaten
blijkt de hoofdfactor NRKUIL 4.9%
van
de variantie van HOE9ON te verkiaren. Van de variantie in HOE9ON wordt door de covariatenen de hoofdfactor gezamelijk 6.5% verklaard; hiervan nemen de covari—
aten 24.2% (met LANGREK 15.7%) voor hun rekening en de hoofdfactor NRKUIL 75.8%.
Tabel 4b toont de resultaten van een soortgeiijke analyse
voor de kuilen
8-1)
,welke
aanelkaar grenzend gegraven en bemonsterd/
zijn.
De covariaten verkiaren flu een groter deel van demet KRLIMBEIN
(sphericity
index) en GEMDIAM (gemiddelde diameter).Uit de bijbehorende regressle—coefficientefl blijkt dat in het algemeen 1geldt: hoe boiler een steen des te kieiner is e bijoenorende HOE9OL
L
Le
tussen ae gemiaaelde diameter van een steen en HOE9ON bestaat/
)een
positie1 verband.Als beiangrijk
resultaat
moet worden beschouwd het feit dat NRKUIL ook hier binnen n lokatie signifikant 4.7% van de variantie van HOE9ON verkiaard.3.4. Multiple
Regressie.Tabel 5
geeft
een overzicht van de resultaten verkregen na het uivoeren van een aantal multiple regressies.Tabel 5a toont dat bij
multiple
regressie van waarden van afzonderlijke kuilen slechts in 6 kuilen ingevoerde variabelen signifikantspreiding verkiaren. WIj zien dat per kuil verschillende variabelen signifikant verkiaren.
In tabel 5b staan de resultaten van een multiple regressie van de grote raai (L 5—22) en van verschillende deeltrajecten.
De resultaten van de multiple regressie op de grote raai verschillen aanmerkeljk van de variantie analyse over dit traject. Het grote verschil ligt in het felt dat in de nriltiple regressie metrische variabelen als factor ingevoerd kunnen worden, jets wat in ANOVA
onrnogelijk is. We
verkrijgen
zo andere variabelen kombinaties diè'kunnen Alle variabelen zijnin
dze multiple regressie betrokken, waarbij in totaal 21% van de variantie van HOE9ON wordt verklaard.Hierin heeft KRUMBEIN het grootste aandeel. LANGREK verklaart van de overige variantie slechts weir.ig, maarvertoont een vrij hoge
"simple r" en correleert derhalve aanzienlijk met HOE9QN. Populair
- —_\ -——--——---.—-—----——-
gezegd: KRUMBEIN heeft te verkiaren variantie van LAi'GREE1 afesnoept.
Be deeltrajecten L 2,3 ; L 7—15; L 16 en L 17—22 zijn naar hellingshoek ingedeeld (3.1). Ook hier geldt weer dat op deze afzon—
derlijke hellingstrajecten verschillende variabelen verklaren.
Op L 2,3 en L 7—15 (beide met een geringe gemiddelde hellingshoek) verklaart GEMDIAN opvallend (resp. 14% en 1.2% van de variantie in HOE9ON). Op
trajecten
met grotere gemiddelde hellingshoek verklaren vooral LANEK en KRUNBEIN. Ophet
steilste traject verklaart EXPKUILsignifikant (ook indlvidueel).
3.5.
Pearson
correlatjecoeffj.cienten.Tabel 6 geeft een overzicht van correlatie coefficienten van verschillende variabelen met HOE9ON. Van elke variabele is het
al
of niet signifikant z]Jn aangegeven (2 kolom, signifikante : P=O.05).Slechts
voor LANGREK en KRUMBEIN vinden we een signifikante correlatãe.LANGREK correleert posief met HOE9ON en KRUI4BEIN negatief.
HELKUIL, RELAFST, CAILLEUX, GENDIAM en VOLUNE correleren niet Isignifikant met HOE9ON.
Scattergram.
Figuren 7 a,b,cI tonen Scattergrams van verschillende variabelen met HOE9ON. De relatie van LANGREK is beter dan met een rechte te beschrijven met een kromme waar de geplotte punten binnen
(
vallen. Hetzelfde geldt voor KRUNBEIN (te beschQuwen als de inverseej- - -
van LANGREK). In beide gevaleen versterken slechts "marginale
\
punten
het beeld van een lineaire relatie ons door de Fearson corr.coefficient geschetst. In de scattergram van R.LAFST,HELKUIL en
' EXPKUIL zien we geen duidelijk patroon in punten verdeling van deze variabele
n met iIO±9O1.
3.6. Lithologie, "Powers'roundness" kiassen en zeefresultaten.
3.6.1. Litrlologie(Fig. 8).
Verreweg de meeste gemonsterde stenen behoren tot de kwart—
sieten. Op de grote raai (L4—22) behoren zelfs minimaal 91% van de stenen tot deze tdassen. .el vinden we tussen de kuilen verschillende aantallen in de klassen rode en grijze kwartsieten. De interpretatie van deze verschillen is onduidelijk. Hebben we hier te maken met een facies—verschil of zijn de rode kleuren secondair in de bodern ontstaan?
In elk geval mogen we zien als belangrjk resultaat dat de lithologie van de verschillende lokaties wein gevarieerd is.
3.6.2. De mate van afgerondheid (angularity) naar Powers (
Fig.
9).De 6 kiassen van Powers zjn bij de weergave van de resultaten teruggeleid naar 4 kiassen. De grafiek vertoont verschillen per kuil in mate van afgerondheid van de stenen, Een nadere verkiaring van
deze verschillen is niet gemakkelijk. Over de gehele raai genonen hebben de frakties subangular en angular een belangrijk aandeel in
de aantalsverdelingen.
3.6.3. Zeefresultaten (
Piguur
10).De massa's van de uitgezeefde frakties verschillen over de gehele raai. Van af kuil L 16 blijken de monsters van de diepere laag (5o—6o cm) meer massa aan uitgezeefde frakties te hebben dan de monsters uit hogere lagen (2o—3o cm). Deze tendens geldt voor beide frakties. Kuilen L 12 en 18 werden in duplo bemonsterd en
gezeefd, waardoor een indruk werd verkregen van de fout in deze bepaling. Het verschil tussen de duplo—waardenis aanzienlijk
(gemiddeld 50%). Verdergaande interpretaties is daarom onmogeli3k.
If
k LJ-'- -'---
40.
Diskussie.De gemonsterde stenen vertonen gemiddeld een voorkeurs—
orientatie. De stenen zijn gericht naar de expositie van het betreffen—
de terreindeel(FigUUr 2). Dit richtingsprOCeZOu kunnen worden toe—
geschreven aan solifluctie, een periglaciaal proces,plaatsvindefld in het Ileistoceen. Vele auteurs beschrijven dergelijke voorkeursrich—
tingen onderinvloed van solifluctie, zowel in actuele als in Pleistocene milieus (o.a. Briggs,l977 en French,1976).
De mogelijkheid bestaat echter dat actuele bodern—creep ook een aandeel heeft in het bewerkeri van een voorkeursorientatie. Bij
het
onderschei—den van deze twee processen stuiten we op moeilijkheden.EChter
Volgens Pissart(1976) kan de invloed van de actuele hellingsprOCeSSefl beschouwd worden als zeer gering vergeleken met de solifluctie in het extreme Feriglaciale milieu. Toch kunnen wi,j de -:evolgen van actuele en Pleistocene processen scheiden. In een omgeving waar
bodem—creep optreedt, vindt nl weinig of geen bodemvorming plaats (o.a. Buurman,l972). Uit de bodernbeschrijViflgen (Appendix) blijkt dat er wel degelijk van bodernvorming op de lokaties sprake is. e vinden bodems met een struktuur—B horizont en in L 7,8 en 11 werden zelfs mikropodsols aangetroffefl. Hieruit mogen we konkluderen dat de be—
treffende hellingsprocessefl, die resulteerde in de orientatie van de steneri, zich vnl. in vroegere tijden hebben afgespeeld.
Naast solifluctie wordt ook "slopewash" een belangrijk Periglaciaal proces genoemd (French,l976). Slopewash wordt gerelateerd aan gelaagde afzettingefl—"ratIfied slopedeposits" ,
"grzes
lites" (Dylic 1960, French 1976,Pisar:t 1976). In de bodems van de verschillende lokaties werd slecnts in L 8 fragmentarisCh geladfleiu risterien
aangetroffen(zie apndix 8 ).
e
moeten konkluderen dat slopewash geen belang—rijk aandeel heet gehad als hellingsprOCeS. Uit bovengenoemde
argumenten en uit het feit dat we te maken hebben met slecht gesor—
teerde afzettingen met een groot aantal angulaire en subangulaire stenen (een eigenschap van solifluctie—lemen, French 1976), kunnen we de konklusie trekken dat inderdaad(PleistOcefle)SOliflUct1.e het richtiflgsPrOces van de stenen bewerkt zal hebben.
Deze konklusie is niet in overeenstemlTling met het felt dat voor een aantal kuilen de massa vaii uitgezeefde fracties groter was voor het diepere niveau. Alexandre (1958) noemt juist eeA groter
aandeel van fijner materiaal in de bovenste lagen een eigenschap van creep ten o zicnte van solifluctie.DeZe regel is riiet ix de
overige literatuur vermeld en vereist misschien nader onderzoek.
Nogelijk speelt Frostcreep , een van de componenten van solifluctie, hierbij een rol.
Het correleren van LANGREX en KRUMBEIN.
Van de te verkiaren variantie. kan 15.7% toegeschreven worden aan de mate van langgerektheid van de steen, waarbij geldt:
hoe langer een steen, deste gr3ter de richting van de steen t.o.v.
de expositie (LANGREK correleert positief met HOE9ON).
LANGREK en KRUNBEIN (geeft mate van boiling aan) zijn echter afhan- kelijke variabelen en in feite elkaars inverse. Krumbein correleert dan ook negatief met HOE9ON. Het invoere van afhankelike variabelen
in de multiple regressie, jets wat niet gebruikelijk is, kan verdedigd wordei'idoor het felt dat uit 3
metingen
(a—,b— en c—lengte) 3 indices worden afgeleid en ingevoerd. Dat de variabelen elkaar niet geheel overlappen blijkt uit de verschillende variantie—analyses en multiple regressies. Dan verklaart de ene, dan de andere.Het positief correleren van LANGREK is niet goed causaal te beredeneren. MenzouhettegenOVergeSte]!d verwachten Hoe lang—
gerekter eensteen (
of
hoe minder bol), deste beter wordt de steen gerichtnaar een voorkeurorientatL. rrwordt echter
ook melding gemaakt van transversale orientaties In vele richtings- diagrammen van orientaties van stenen in keileem doen zich voor 2 frequentie maxima1oodrecht op de bewegingsrichtiflg (o.a. Boek—
schoten en Veenstra,l967 ; Harris,l972). In modeilen van orientatie van deeltjes in modderstromen vindt Lindsay(1968) in een bepaald stadium in het stromlngsproCes een transversale orientatie. Nader onderzoek van de dynamica van het richten van stenen in solifluctie—
lemen is dan ook gewenst. Be scattergrammen (figuren 7)
suggereren
gecompliceerde interacties.
De invloed van de plaats op de helling.
Over beide raaien vindenwe voorkeursorientatie van de
(stenen
die loodrechtstaat opde RI
de Weri.Alexandre
(1958)onderscheidt transversale en longitudinale solifiuctie. W1J
hebben
I
hier
te maken met transversale solifiuctie. Naar het model vanAlexandre zouden we meer stroomopwaarts van de eri op de hellingen sporen van longitudinale solifluctie mogen verwachten.
Uit de multiple regressie blijkt dat per terreindeel van de raai ingedeeld naar hellingshoek verschillende variabelen ver—
kiaren. Dit is in overeenstemmiflg met de waarschuwing van Harris
(1972) om correlaties van verschillende variabelen met net
ricntings—
proces, in keileem gevondenop n loKatie,te betreken op andere
gebieden.
Uit dit doktoraaionderzoek zouden voorzichtig de suggesti.es mogen worden gewekt dat:
— op hellingen met geringe hellingshoek stenen met grotere diameters minder goed gericht zijn in een voorkeursorientatie (GENDIAM
correleert positief met HOE9ON7op deel traject L7—15). Harris (1972) noemt voor keilemen eveneens dat grotere stenen slechter
gericht zijn.
—
bij steile
hellingen (L20—L22) correleert de expositie van de kuil met HOE9ON, d.w.z. hoe meer een helling is gericht op het noordendes te minder stenen hebben een voorkursorientatie. Het gaat
hier om kleine expositie en nader onderzoek is noodzakeliik.
— op de overige hellingen verklaart de vorm (en wel de mate van langgerekt of bol zijn) de variantie in het richtingsproces.
De factor NRKUIL.
De factor NRKUIL, die gecreeerd is om de kuilen te karak—
teriseren zodat verschillen benoernd kunnen warden, verklaart ongeveer 5% van de variantie in HOE9OL(tabel 4a). Uit tabel 4b blijkt dat
ook binnen n lokatie NRKUIL no steeds 47%
variantie
verklaart.Het is gewenet dit aandeel in de variantie van HOE9ON causaal te verkiaren. Er moet dan gezocht worden naar een factor! covariaat
— op kleine schaal, bijvoorbeeld per bodemhorizont.
—
in
de methode.5.0. Samenvatting konklusies
1— Be gemonsterde stenen vertonen per lokatle een voorkeursorientatie naar hellingsexpositie. Op de noord—hefling van de RI de Weri
heeft in vroegere tijden (Pleistoceen) solifluctie plaatsgevonden welke e-en richting_—proce- tot gevo1 had.
2— Slechts een k1eir1ee1 van de variantie in de richtingen van de stenen is signifikant te verkiaren.
3- Uit het wel te verkiaren deel van de variantie blijkt dat de vorm van de steen het richtingsproces beinvloedt. Het gevonden resul—
taat dat stenen die langgerekt zijn minder goed gericht worden )naar de voorkeursorientatie, verdient nader onderzoek.
4- Er is reden om aân.tè nernen-dat deinv1oed van verschillende variabelen op het richtingsproces
afhanke1ijan
de plaats op de helling. Cok hier is nader onderzoek,met name op verschillende hellingen, vereist.6.0. Literatuur.
Alexandre, J.(1958) Le mode1 quarternaire de 1'Ardenne Centrale.
Ann.Soc.Geol. de Beig. ,T.LXXX1, pp.m213—331, Liege.
Boekschoten, G.J. en i-i.J. Veenstra (1967) Over stenen—orientaties in het Nederlands keileem. Geologie en mijnbouw : 195—205.
Briggs, D.(1977) Sediments— Sources and ethods in Geografie, Butterworths, London.
Buurman, P.(1972) Pa1eopedoiog and stratigraphy on the Condrusian peneplain (Belgium); Pudoc, v1ageningen.
Dylic, J.(1960) Rhytmically stratified slope waste deposits, Eluletyn Periglacjalny, no8,31—4l.
French, H.M.(l976) The ieriglacial Jnvironment, Longman- London.
-
-
Kruger,
J.(1973) Operator variance in orientation measurements in till macrofabric analyses— experimental study,Bull .Geol .
Inst.Univ.
Upps .: 117—125.Levelt, h..i.(l965) Die Piateaulenme Sud—LuxemLL;s una i-n.re eueuting fir aie £orphogenetiscfle interpretation
der Landschaft, dissertatie Universiteit v. Amsterdam.
Lindsay, J.F.(l968) The development of clast fabric in mudflows, Journal of Sedimentary Petology,: pp.l242—l253.
Nie, N.H. et ai(l975) Statistical Package for the Social Sciences, second ed. McGraw—Hill.
Pissart, A(1976) in: Geomorphologie de la Belgique— Hornmage au Professeur P.Nacar, Universit de Lige.
Platteborze, A.(1970) Verkiarende ekst bij
kaartblad
'ellin 194E, Bodemkaart, Centruin voor bodemkartering, Belgie.Wonnacott,T.H. &R.J.Wonnacott(1977) Introductary Statistics 3eedition, Wiley & Sons.
A
-
___j -
- SA — __ \ ,\
A -' 0
A
\
-. \O
•1 ---,.23 o
0--
-o
0
— C-
0
0
0
\
0
0 15
0
•0J$J3
—
0-- 0 1 Li—\
-
-
-
-- t -
--
0 0
d '0H V--:f
0
-- --- 0
0
A
ux
0Boyons \
-0
\
Figuur 1.
au Doré
Schaal 1
A Overzicht van onderzOeks—terreifl.
10.000 S
I
A:p
- III
SI
c. -
\
C
---A--
A A
0 0
0
I
Tabel 2.
Enkele geomorfologische karakteristieken van de lokaties waar kuilen gegraven zijn.
Kuil nr. Relatieve afstand Expositie. Hellingshoek.
van af de kam. (graden)
1 0.00 — 2
2 0.06 20 1
3 0.18 0 6
4 0.00 - 0
5 0.12 325 5
6 0.18 330 12
7 0.30 360 2
8 0.42 350 4
9
0.42
350 410 0.42 350 4
11 0.42 350 4
12 0.42 350 4
13 0.42 350 4
14 0,45 350 5
15 0.45 350 5
16 0.55 350 7
17 0.73 345 10
18 0.83 355 21
19 0.91 350 12
20 0.96 360 15
21 0.96 360 15
22 0.99 345 16
23 170
±50
24 170
±50
FIGUUR 2.
Orientatie—diagrammen per kuil.
Richtingen getransformeerd naar een semi—circulaire verdeling.
Het betreffende aantal stenen per kuil is aangegeven.
Pj1 geeft expositie van lokatie aan.
/
I
L6
P1:
I
fl:Jg
1.j
fl:
Li.
fl:SO
'-S
I
L.r
I
Vervoig FIGIJUR 2.
¶
Li
bl 'vz.
L1
1: An
L1, L :z.
p% =41
L3
W: £i
L14
fl :
I
I
VERVOLG FIGUUR 2.
L
i
v'fZ
p) 'II
I
p1
k1 43
1
'11?
Tabel 3.
Poisson—test tegen het toeval (0.05 sign. niveau)
x betekent signifikant, d.w.z. het aantal stenen in de mediaan kiasse mag niet worden toegeschreven aan het toeval. (ns =
niet
signifikant)naar Briggs,1977.
Kuil Kiasse 15° Kiasse 30q
L 1 ns ns
2 x x
3 x x
4
5 x x
6 x x
7 x x
8 x x
9 x ns
10 x x
11 x x
12 x x
13 x x
14 x x
15 x x
16 x x
17 x x
18 x x
19 x x
20 x ns
21 x x
22 x x
23 x X
24 x x
Tabel 4.
Sarnenvatting ANOVA—tabellen HOE9ON (hoekvan de steen getransfor- meerd naar het eerste kwadrant)
Volgorde van verkiaren: eerst covariaten,dan de factor NRKUIL.
Voor betekenis van variabelen zie paragraaf 2.3.1.
Verkiarende Signif. % spreiding Regressie %van totaal
var, v. P verklaard coef. verklaarde
variantie.
-A
ANOVA(L5—22)
LANGREK 0.004 1.0 4.786 15.7
KRUMBEIN, GENDIAM, ni e t
CAILLEUX, VOLUME sign.
Covariaten totaal 0.023 1.6 24.2
NRKUIL 0.001 4.9 75.8
Totaal verklaard 0.001 6.5
B
ANOVA(L8-13)
KRUMBEIN 0.029 1.7 —19.994 18.0
GMD1AM
0.029 1.7 .147 17.9LANGREK, CAILLEUX, niet
VOLUME sign.
Covariaten totaal 0.023 4.6 49.1
NRKUIL 0.020 4.7 50.8
Totaal verklaard 0.004 9.4
TABEL 5
Overzicht
van resultaten van Nultipie Regressie.Cncier ue Kolom signhliKant staan die variauelen die geza1ileiiK signifikant variantie in de"step oy step" rerssie verkiaren.
De met een x aageduide variabelen verklaren ook afzonderlijk
signifikant. "R change" is (analoog aan de verwerking in de variantie analyse) te interpreteren ale de fraktie van de totale variantie die verklaard
Zie
wordt door de betreffende variabele.
voor betekenis van variabelen paragraaf 2.3.1.
Regressie over elke kuil afzonderlijk.
Kuil Signi fikant R2 change R
GEM DIAM x LANGREK KRUMBEIN x KRUMBEIN x GENDI AM GEMDIAJi x LANGREK
KRUMBEI N
LANGREK x GEMDIAM KRUMBEIN GEI4DIAM x
.14329 .00045 .10897
.15531
.00550
.11485 .07441 .00282
.19992 .01031 .00339
.08674
.37853 .01791
— .33010
- .39410
.05616 .33890
— .13902
.09443 .44713
.04182
— .39359
— .29452
GEMDIAM x EXPKUIL LANGREK KRUMBEIN x
HELKUIL GENDIAN
EXPKUIL RELAFST LANGREK LANGREK x
GEMDIAM x
KRUMBEIN
LANGREK EXPKUIL x
KRUMBEIN x RELAFST GEMDIAM LANGREK HELKUIL
.14329 .05302
.00045
.01299
.00408 .00092
.00074 .00179
.00004
.05988 .01279
.00260 .00411 .02618 .01672 .00388 .00232 .00017 .00005
.3785 3
.30413 .01791
— .37853
.06280
.03284
.02880 .02631 .10068
.24471 .11309 .06898
.03908 .16181
— .13748
— .00517
— .08645
.12052 .04877
L2
L6 L7
L8
Li?
L22
B
L2,3
L5—22
L5 ,6 L7—15
Li7—22
T.ABEL 6
Overzicht van PEARSON—correlatie coefficienten.
2ekolom geeft signifikantie aan van coefficient (signifikant
PO.O5)
Voor betekenis van variabele zie paragraaf 2.3.1.0t (?)
Variabele
Pearson cor.coef. SignifikantieLANGREK .0922 .005
iIELKUIL
.0188
.564niet
sign.KRUNEEIN — .1072 .001
RELAFST .0408 .211 niet sign.
GEMDIAN
.0160
.623 niet sign.CAILLEUX .0343 .293 niet sign.
VOLUME .0002 .994 niet sign.
1! IS I4T3 IF
A C'JECIET C.'T E CUT.
17LA L71:9 Cl, C) c+ tCD I-.. CDO '•l Luro •0
S 0 PILEC.16jif!1€
11 Lii 121s2TTA1
iF(CATI04 tLT-• 1?13141 11311411511 1221231?'
(4) 1CiK)
iClTING VAN TCCN !4 (VAAMT 1 (ACRCS)LA
1AtFXTI4fISIN1W1LI)1/ J..)Q.5 ). :•'.GE0 S 6
I • :z
S-.I I
a I $ S.19
.7
.951.341722102'.32963 253 61 lC..3+•41*4•90.30 I 12*2•'**
2 I kl.0Q•1.000
•?* 2****41*T I41**
*41*41**f 72.CC*72.00 II I•••* • •23 3341*41*41*411 •3'223 241*41**j bl.03•63.00 I 141**41*2* •2 *41 •22 * 2
541.004141412*'*2se* 4141414141+54.00 II •*3412*341*
*2 45.00*3'2 *2?'7*34145.00 Th.00***,2*2'*23**4 2**$ . 12 2'2'232*3?*** * 2.3b.00 27.C0•222**422** 222* 1*41**41*• •27.00 2'"33'33 2?'523* •*2'2
I••455.?2'274*?4'*2 3****
41- - 1'.QO I•2*!4443*536?47 452'*23 2•**41 I...
9.00••*•'44' '222 •
9.00 I22*4S$1725'7A*34 5* A*3222.2'***** C4'2?'3'4.559'45 3* ?4 23*••' •444++44+444_4__4____4__4___4___,____4____41___41
0.3
.751.11.511.912.2'2..73.
3.443.B2S S S S S S a si at 1ST :3QLATI1 (-)—.33109. S3I&P' ST)F ST —24..C5e.7T'I1t.°T (A) 3TGIFy:N2EA—.0D)J1SLCP(B) B—•36,3 ?L)TTF CLJ S—4XCLJ2 3 VALJE S—12T c ST iG is 1NTED IFA C)FICIF4T CA.'T BECM'.'T').
V4IJFS —0
•v •ii 23.0L'tD'6VF'C .1rrr.
i
,..—. :145I) 4.08', 1.OY) )4T)P.°1F'jrB—'.V513
SUBFILE
1
LI--- L15Lit)LiiLibL19L2QL.i SCATTLR(,RAPfl-(U0VN)hU9VN (ACROSS) KRUIL3L1F KI1JNbI1PSPF4N1C1TYjt[)fX VAN DE STELN .751.251.752.252.1537i14.2115(J
+?***+85.OD II II IA***** *I II 7t,.0++7b,50 I**1 II II 3*** **?*A*1 +68.00 a I**AA*****I II 1
1 +*2**a?
**
**59.50—3 11 II T***Aa***32.521 3I 51.00++ I**** *g'2A***I II II I**IA*A*j ++ ***A** *2**
ICDc+ II d(D
3ti.j
•**A**** 2*2?***+314.00I.
11)11 1O)
IA2U*A2**** II 25.51)+25.50 I***A*A*? * **
I IIS 1** a***?3a 32*2*
1