Afbeelding 1. Links: globale weergave van de uiterste grens van het landijs tijdens het Saale-glaciaal (Saalien; groen) en het Weichsel-glaciaal (Weichselien; geel). Rechts: globale weergave van de ijsbedekking (blauw) in Nederland tijdens het Saale-glaciaal.

De gletsjers van het landijs die het midden van Nederland bereikten, bevonden zich aan het uiteinde van dit landijspakket en ze waren veel minder dik. Maar met een dikte die meer dan 200 meter bedragen moet hebben, waren ze zeker erg imposant. Deze gletsjers groeven zich in het midden van Nederland in de bodem. Deze bodem duwden ze aan de voorkant en zijkant als een bulldozer omhoog. Waar nu de Gelderse Vallei ligt, bestond die bodem toen uit vooral grind, zand en fijner materiaal dat er eerder door de Rijn was afgezet. Doordat de gletsjers zo dik (hoog) waren, bereikte de opgestuwde bodem ook een flinke hoogte. Toen de gletsjers aan het einde van het glaciaal verdwenen, bleven op de plaatsen waar ze geweest waren depressies (laagten) over die we glaciale bekkens noemen. Aan de voorkant en de zijkanten ervan kunnen we stuwwallen vinden. De Gelderse Vallei is zo’n depressie en de eerdergenoemde Utrechtse Heuvelrug en de Veluwe zijn de stuwwallen aan de zijkanten (afbeelding 2). 

Afbeelding 2. Waar nu de Gelderse Vallei ligt, duwde een gletsjer de bodem aan de zijkanten en voorkant omhoog. Zo ontstonden de stuwwallen. Het uiteinde (donkerbruin in kaartje A) van de stuwwal van de Utrechtse Heuvelrug - Heuvelrug Ede-Wageningen (de kleine stuwwal) ontbreekt. Smeltwater van de afsmeltende gletsjer aan het einde van de voorlaatste ijstijd en de uitslijpende werking van de Nederrijn en haar voorlopers hebben het in de loop der tijd geërodeerd. Op deze plaats treffen we tegenwoordig de Grebbeberg (afbeelding 3) aan. Kaartje B toont een doorsnede van de Gelderse Vallei tussen de stuwwallen.

Afbeelding 3. Enkele impressies van de Grebbeberg.  GPS-coördinaten: N 51°57.069' O 005°36.848'

De invloed van de zee tijdens het Eemien 

Aan het einde van het Saale-glaciaal (ongeveer 128.000 jaar geleden) verdwijnen de gletsjers dus en wordt het weer warmer. De gletsjer verdwijnt ook uit de Gelderse Vallei en vanaf de stuwwallen begint een eerste opvulling van de vallei met smeltwaterafzettingen. Door het afsmelten van het dikke landijspakket stijgt bovendien de zeespiegel waardoor (tijdens het Eemien) de Gelderse Vallei door de zee wordt overspoeld (afbeelding 4). In het noordelijk deel van de vallei is deze zee ongeveer honderd meter diep. Op de bodem van die zee worden mariene sedimenten (zand en klei) gevormd waarin schelpen voorkomen. In het zuidelijk deel van de vallei is de zee minder diep waardoor we tegenwoordig in de buurt van Veenendaal op een diepte van zo’n 14 meter al zeeklei met schelpen tegenkomen. Later verdwijnt hier zelfs helemaal en kunnen veengebieden ontstaan. Een ruim een meter dikke veenlaag uit die tijd komt in de buurt van Veenendaal op een diepte van bijna 10 meter voor. 

Afbeelding 4. Tijdens het Eemien werd de Gelderse Vallei (groene ster) door de zee (paars) overspoeld. Op dit kaartje is ook de loop van de Rijn en de Maas in die tijd te zien.

Afbeelding 5. Ten noorden van Veenendaal ligt in de Gelderse Vallei de Emminkhuizerberg, een geïsoleerde stuwwalheuvel (situatie januari 2002). Ook deze stuwwalheuvel is tijdens het Saale-glaciaal opgestuwd. Dat we deze heuvel in de Gelderse Vallei aantreffen, heeft ermee te maken dat de stuwwalvorming in verschillende fasen plaatsvond. De Emminkhuizerberg ontstond in een tweede fase. De stuwwallen van de Veluwe en de Utrechtse Heuvelrug waren toen al een feit. Een goede plek om de Emminkhuizerberg te zien is ter hoogte van Kooiweg 5 bij Veenendaal. GPS-coördinaten: N 52°02.675' O 005°32.303'

De Gelderse Vallei tijdens het Weichsel-glaciaal 

De warmte van het Eemien maakt ongeveer 116.000 jaar geleden weer plaats voor het koudere Weichsel-glaciaal. Opnieuw rukte het landijs vanuit het noorden op, maar deze keer bereikten de gletsjers Nederland niet. Wel heersten hier toen vaak barre, polaire omstandigheden. Doordat veel water in de vorm van landijs werd vastgelegd kwam de Noordzee droog te liggen en verdween ook het zeewater uit de Gelderse Vallei. Tijdens een deel van het Weichsel-glaciaal waren de omstandigheden zo bar dat er nauwelijks begroeiing voorkwam. Zo kon de bodem gaan verstuiven. Onder andere de hoger gelegen stuwwallen vormden destijds een erosiegebied waar bodemdeeltjes zoals zandkorrels door de wind werden opgepakt om elders weer neer te vallen. Van dat opgestoven materiaal kwam een deel in de Gelderse Vallei terecht. In het centrale deel van de vallei werd met door de wind aangevoerd materiaal zo een sedimentpakket van zo’n 10 meter dikte opgebouwd. Meer naar het oosten loopt die dikte zelfs op tot zo’n 20 meter. Bij dit eolisch (door de wind aangevoerd) sediment gaat het vooral om het zogenaamde dekzand (afbeelding 6). 

Afbeelding 6. Bij het bouwrijp maken van dit terrein in april 2013 voor de bouw van de Sionskerk voor de Hersteld Hervormde Gemeente aan de Hoevelakenseweg 110 in Terschuur werd de ondergrond zichtbaar. GPS-coördinaten: N 52°09.887' O 005°31.334' Deze bestaat uit dekzand. De verschillende geel- en bruinschakeringen van het zand worden veroorzaakt door ijzerhuidjes rond de zandkorrels. Dat hier ijzer in de bodem voorkomt, is ook enige honderden meters verderop bij Terschuur te zien. Langs de Leemweg (GPS-coördinaten: N 52°09.973' O 005°31.625'  maar ook meer naar het noorden) is de bodem van een waterstroompje daar soms oranjebruin gekleurd door neerslaand ijzeroxide (situatie december 2020). Het voorkomen van ijzer in de bodem is overigens een vrij algemeen verschijnsel. Dat geldt overigens ook voor dekzand in de Gelderse Vallei.

Daarnaast gaat het in de nabijheid van de stuwwalflanken nog om tijdens het glaciaal naar beneden gespoeld en gegleden grofkorrelig en grindhoudend zand. Dit is dus grover van structuur dan het dekzand. Hier en daar treffen we er ook leem- en veenlagen in aan. In het algemeen kunnen we zeggen: hoe verder men in de Gelderse Vallei van de stuwwallen verwijderd, hoe meer neemt de grootte van de grind- en zanddeeltjes af. En in het algemeen is het ook nog zo dat de afzettingen in het westen van de vallei grindrijker en wat grover zijn dan in het oosten van de vallei. Dit wordt mogelijk voor een deel veroorzaakt door de grotere invloed in het oostelijk deel van door overwegend westelijke winden aangevoerd eolisch sediment. Door die westenwinden ontstonden aan het einde van het Weichsel-glaciaal parboolvormige (hoefijzervormige) lage duinen die we nu in de Gelderse Vallei terugvinden als langgerekte, brede en lage dekzandruggen, die van west naar oost lopen (afbeelding 7). 

Afbeelding 7. Dekzandrug bij het kruispunt Kraatsweg/Slagsteeg bij Bennekom (situatie juli 2004). Bij de linkerfoto is de glooiing van de rug goed te zien. Soms is er minder reliëf aanwezig (rechts). GPS-coördinaten: N 52°00.371' O 005°36.907'

Als later de mens zich definitief in de vallei vestigt, ontstaan vooral op deze dekzandruggen wegen, akkers en boerderijen. Weilanden treffen we dan meer aan in de ertussen liggende lagere delen. Ongeveer 11.500 jaar geleden is het Weichsel-glaciaal voorbij en komen we in het Holoceen terecht. Het klimaat wordt dan weer warmer. De begroeiing wordt weliger en we krijgen in de Gelderse Vallei te maken met een bosvegetatie. In het zuidelijk deel van de vallei is de overgang naar een rivierenlandschap. 

Afbeelding 8. De opbouw van de bodem in de Gelderse Vallei. Links staat de globale diepte in meters. Op het dekzand kan op een aantal plaatsen ook nog veen voorkomen.

Vorming van veen tijdens het Holoceen 

Aan het einde van het Weichsel-glaciaal smelt de grote hoeveelheid landijs af waardoor de zeespiegel opnieuw stijgt. Maar de inmiddels met afzettingen ‘opgehoogde’ Gelderse Vallei gaat geen deel meer uitmaken van die zee. Wel hebben we naast een zeespiegelstijging met een stijging van het grondwater te maken waardoor veenvorming in de vallei kan ontstaan (afbeelding 9). 

Afbeelding 9. Het Grijze Veen (situatie januari 2021) bij Voorthuizen (links, GPS-coördinaten: N 52°11.301' O 005°38.430') is een ven dat is ontstaan door het afgraven van veen. De afwateringssloten bij dit ven voeren water met een bruine kleur. Deze bruine kleur is een aanduiding van veen in de ondiepe ondergrond. In veengebieden is zulk bruingekleurd water geen vreemd verschijnsel. Elders ter wereld kom je in hotels in veengebieden zelfs wel zulk bruin water in de badkuip tegen als je wilt gaan baden!

Veen, moerasbossen en beken 

In de Gelderse Vallei ontstaat een uitgebreid stelsel van beken (afbeelding 10) die tussen de langgerekte dekzandruggen door van het hogere oosten naar het lager gelegen westen stromen. De ligging van die dekzandruggen bepaalt daarbij mede hun richting. In het westelijk deel van de vallei botsen deze beken als het ware tegen de hogere Utrechtse Heuvelrug. Hierdoor kunnen ze niet verder naar het westen stromen. De beken moeten hun water nu in een meer noordwestelijke richting kwijtraken waardoor de afwatering verslechtert. In het westen van de vallei ontstaat daardoor een erg nat gebied waarin hoogveen gevormd wordt en waarin tot in de vroege middeleeuwen moerasbossen voorkomen. Dit stukje geschiedenis komen we bijvoorbeeld nog tegen in plaatsnamen als Renswoude en Woudenberg. Ook plaatsnamen zoals Zwartebroek, Veenendaal en Nijkerkerveen herinneren nog aan dergelijke natte gebieden waar veen voorkwam en vaak turf werd gestoken. Met het woord broek wordt immers een laaggelegen, nat gebied aangeduid. Tegenwoordig is de afwatering verbeterd en stroomt het water van de beken via het Valleikanaal naar Amersfoort en dan via de Eem naar het Eemmeer. Het Valleikanaal is in de loop der tijd gevormd door bestaande beken te gebruiken, in combinatie met het graven van nieuwe gedeelten. 

Afbeelding 10. Een van de vele beken in de Gelderse Vallei is de Hoevelakense Beek. In hoeverre deze beek een natuurlijk karakter heeft, is niet geheel duidelijk. Als brongebied (GPS-coördinaten: N 52°11.406' O 005°38.204' links) geldt het natuurgebied van het Wilbrinksbos bij Voorthuizen. Rechts zien we de beek ten oosten van Terschuur (situatie februari 2021).

Ingrepen in het verloop van de beken 

In het natuurlijk verloop van de andere beken in de vallei is eveneens door de mens ingegrepen. Onder andere door de kanalisatie is hun mooie natuurlijke karakter verloren gegaan en door het graven van sloten en greppels is de afwatering doelmatiger gemaakt. Of alle beken in de vallei ooit een natuurlijke oorsprong hadden, is overigens nog niet geheel duidelijk. De beken in de Gelderse Vallei worden gevoed door zowel grond- als regenwater. Regenwater dat op de stuwwal van de Veluwe valt, zakt in de diepte weg en komt in de Gelderse Vallei aan de voet van de stuwwal en verderop in de vallei als kwelwater weer tevoorschijn waar het samen met regenwater via de beken wordt afgevoerd. Wel moet hierbij gezegd worden dat kwelwater een kleinere rol is gaan spelen, vooral door het gebruik van grondwater uit de stuwwal van de Veluwe door de mens. 

Afbeelding 11.  Bij het natuurgebied Binnenveldse Hooilanden ter hoogte van de Kooiweg en de Meentweg bij Bennekom is duidelijk te zien dat de Gelderse Vallei een lager gelegen gebied is tussen stuwwallen. De stuwwal van de Utrechtse Heuvelrug is in de verte goed te zien (situatie maart 2021). GPS-coördinaten: N 52°00.284' O 005°36.348'

Voor het schrijven van dit item over de Gelderse Vallei is vooral van de onderstaande werken gebruikgemaakt:

• De ondergrond van Nederland (Ed. F.J. de Mulder et al) is een uitgave van Wolters-Noordhof (Groningen/Houten 2003). 

• Tiel West / Tiel Oost (Toelichtingen bij de Geologische kaart van Nederland 1:50.000) uit 1984 is een uitgave van de Rijks Geologische Dienst. 

• Atlas van Nederland in het Holoceen (landschap en bewoning vanaf de laatste ijstijd tot nu) uit 2012 onder redactie van Jos Bazelmans et al is een uitgave van Uitgeverij Bert Bakker in Amsterdam. 

• De Atlas van Nederland (deel 13 – Geologie) onder redactie van M. de Smidt et al is een uitgave van de Stichting Wetenschappelijke Atlas / Staatsuitgeverij, ’s-Gravenhage 1985. 

• Het Landschapsontwikkelingsplan Gelderse Vallei is een pdf van Brons + Partners landschapsarchitecten uit Culemborg die stamt uit september 2005.

• Aardkundige waarden in de provincie Utrecht (A.A. Brombacher / W. Hoogendoorn) is een uitgave van de Provincie Utrecht, maart 2000.