HOOFDSTUK V
Aangezien unaniem wordt
verondersteld dat de aarde in den beginne een hete gloeiende bol was moeten we
wel aannemen dat oorspronkelijk alle gesteenten uit gloeiend magma ontstonden.
Zulke gesteenten worden stollingsgesteenten
genoemd, en we kunnen hun ontstaan tot op de huidige dag waarnemen, b.v. bij
het stollen van lavastromen. Als tweede hoofdgroep worden onderscheiden de afzettingsgesteenten, welke zijn gevormd
òf direct uit het gruis van verweerde gesteenten, òf door neerslag van bij die
verwering in oplossing weggevoerde minerale bestanddelen. Tot het eerste
vormingstype kan bijvoorbeeld zand behoren, tot het tweede rekent men
steenzout. Vaak ook worden afzettingsgesteenten opgebouwd uit de
afbraakproducten van oudere afzettingsgesteenten of uit delen van de laatste
hoofdgroep, die van de omzettingsgesteenten.
Terwijl we vele afzettingsgesteenten om ons heen zien ontstaan (vorming van
zandlagen voor het strand, groei van veen in verlandende moerassen, afzetting van
slib in dode rivierarmen) is dat bij omzettingsgesteenten vrijwel nooit het
geval. Deze namelijk vormen zich in hoofdzaak in de diepte van de aarde onder
invloed van de daar heersende hoge druk en temperatuur.
De zojuist opgegeven
driedeling der gesteenten is de algemeen gebruikelijke, maar is om
verschillende redenen lang niet ideaal. Ten eerste zijn er talrijke
overgangsgevallen; men denke aan vulkanische as die sterk aaneengekit is
(hiertoe behoren vele porfieren), aan gedeeltelijk tot marmer omgezette
kalksteen waarin toch nog wel fossielresten te vinden zijn. Het tweede bezwaar
weegt nog meer; de gegeven classificatie berust op processen, is een genetische
ordening, gaat dus uit van interpretaties
in plaats van een materiaalcatalogus.
|
|
49.
Conglomeraat: aaneengekit grind, afzetting uit brokken verweerd gesteente
ontstaan. |
Nu zijn er genoeg
gevallen waarin geen twijfel mogelijk is; zo zal niemand beweren dat zand vol
met schelpen een stollingsgesteente is of dat vulkanisch glas als
afzettingsgesteente moet worden beschouwd. Toch is er in heden en verleden
aanmerkelijk verschil van mening over de plaats van hele grote gesteentegroepen.
Historisch is de strijd tussen plutonisten en neptunisten (ca. 1770 - 1820)
waarbij de laatste groep, waarlijk niet uit de eerste de beste geologen
bestaande, aannam dat basalt tot de in dieper zeewater ontstane
afzettingsgesteenten moest worden gerekend. Deze mening heeft het veld moeten
ruimen; maar aan de andere kant heeft de geologische wereld de gedachte moeten
aanvaarden (eerst als ongehoorde ketterij beschouwd!) dat vele van de
granitische stollingsgesteenten in werkelijkheid niets anders zijn dan sterk
veranderde omzettingsgesteenten. De huidige mening kan ‘t beste worden
weergegeven in onderstaande petrogenetische
cyclus (kringloop der steenwording), waarin het verloop van de pijlen dat
van het gesteentevormende proces weergeeft:
Aan dit schema zien we
dat bij de endogene (= binnen, d.w.z.
in de aardkorst gevormde) processen het verloop van de gesteentevorming in twee
richtingen kan plaatsvinden. Dat we alle drie gesteentegroepen te zien krijgen
danken we vooral aan de gebergtevorming, en de daarop volgende erosie of
afbraak van de bergen door wind en water. Zó krijgen we lagen terug te zien die
door temperatuur en drukverhoging volkomen zijn veranderd.
In ons land zijn we aan
de oppervlakte uitsluitend voorzien van afzettingsgesteenten; zelfs in de
boringen zijn stollingsgesteenten heel zeldzaam (basalt bij Winterswijk,
Oldenzaal, Berkel). Omzettingsgesteenten mankeren bijna geheel; de kwartsiet
zuidelijk van Epen kan als zodanig worden aangemerkt. De zwerfstenen vergoeden
veel van dit tekort; vooral de kristallijne erratica (errare = zwerven) welke
boven de grote rivieren in menigte voorkomen geven een mooie staalkaart van
allerhande gesteentetypen. De genetische gesteente- classificatie echter is
daarbij een sta-in-de-weg; terwijl men in Zweden de prachtigste overgangen kan
zien tussen enerzijds typische omzettingsgesteenten als gneizen en anderzijds
granieten, welke in dat geval eveneens als omzettingsgesteenten moeten worden
beschouwd, zullen wij het moeten doen met losse stukken en brokken waarvan we
soms de ontstaanswijze maar in het midden moeten laten.
Toch brengen de drie
hoofdwijzen van gesteentevorming, als weerspiegeld in de classificatie
stollingsgesteente-afzettingsgesteente-omzettingsgesteente, zulke
karakteristieke gevolgen teweeg dat we ook in dit boek er aan vast zullen
moeten houden, daarbij overigens bovengemelde onzekerheden niet uit het oog
verliezende.
A. Stollingsgesteenten
Deze
gesteenten bestaan bijna steeds uit een mozaïek van minder of meer fraai
uitgegroeide kristallen; soms van maar één soort mineraal, meestal behorende
tot meerdere mineraalsoorten. Zijn de kristallen groot genoeg dan hebben
stollingsgesteenten meestal een mozaïekachtig bont uiterlijk. In andere
gevallen zijn de kristallen zó klein dat het gesteente éénkleurig wordt en
homogeen lijkt, ook onder de loupe; zulke noemt men aphanietisch (aphanes = onzichtbaar). Gelukkig vormen de laatste
soorten, die zelfs onder het microscoop moeilijkheden kunnen opleveren, een
minderheid.
Het
blijkt dat er twee groepen van mineralen zijn te onderscheiden met enige
moeite: gesteentevormende mineralen, die in grote hoeveelheden voorkomen en
kenmerkend zijn voor bepaalde gesteentetypen; en accessorische mineralen,
allemansvriendjes, die in kleine hoeveelheden in talrijke overigens geheel
verschillende gesteenten kunnen voorkomen. De veldspaatsoorten vormen
voorbeelden van de eerste groep; pyriet (‘Hans in allen Gassen’ noemen de
Duitsers deze!) is typisch vertegenwoordiger van de tweede. Deze verdeling is
al min of meer arbitrair; en net zo onscherp is de onderverdeling die er naar
de aard van de gesteentevormende mineralen voor de verschillende gesteenten is
opgesteld.
50. Graniet: kwarts gestreept, veldspaat
Wit, glimmer zwart.
Heel
algemeen is bijvoorbeeld de combinatie orthoklaas-plagioklaas-muscoviet-kwarts,
in mineraalkorrels van ongeveer eendere grootte; dit is het ons reeds bekende
stollingsgesteente graniet. Aan de
andere kant komen ook veel gelijkkorrelige stollingsgesteenten voor met de
samenstelling plagioklaas-augiet, welke basalt
worden genoemd. Er zijn gesteentevormende mineralen die nimmer met elkaar in
één gesteente voorkomen; het belangrijke geval daarvan is dat van de foïden (nefelien, leuciet, hauyn) welke
nimmer met kwarts samen gevonden worden. Zulke algemene gesteenten, en zulke
scherp-afgegrensde combinaties zijn natuurlijk mooie grondslagen voor een
classificatie. Maar helaas zijn er talloze overgangen tussen de gesteenten, en
kan het dus voorkomen dat we stenen in handen krijgen die niet eenvoudig te
plaatsen zijn. Daarbij komt nog dat de inzichten van de petrologen steeds meer
verscherpt worden, en dat de gesteenteclassificatie natuurlijk de ontwikkeling
van de gedachten volgt. Reeds werd genoemd het onderscheid dat men thans vooral
binnen de granietgroep maakt tussen de uit het magma gekristalliseerde magmatieten en de door omzetting van
reeds bestaande gesteenten ontstane migmatieten.
Hier was de genetische classificatie in het geding; maar ook de descriptieve
classificatie, gegrond op de aard van de mineralen welke de stollingsgesteenten
opbouwen is nog niet (zoals bij b.v. de mineralenclassificatie zelf) tot een
min of meer definitieve ordening uitgegroeid. Vooral in de laatste twintig
jaren is men tot het inzicht gekomen dat de verschillen tussen de veldspaten
die onderscheiden kristallijne gesteenten opbouwen veel belangrijker zijn dan
die tussen de donkere bestanddelen of mafieten
(pyroxeen, amfibool, biotiet b.v.) daarin. Door deze nieuwe opvattingen neigt
men er meer toe de mafieten bijeen te nemen als ‘donkere mineralen’ tegenover
de veel meer gedifferentieerde opgegeven veldspaten. Dat hierdoor de
nomenclatuur van oudere auteurs (zoals b.v. de klassieke van Rosenbusch) sterke
verschuivingen ondervindt is wel duidelijk. Die nomenclatuur was trouwens reeds
overbelast met een steeds aanzwellende massa van namen voor telkens weer in
andere, kleine details verschillende stollingsgesteenten. Het overzicht van
Streckeisen (1967) heeft hierin grote schoonmaak gehouden; het moet in dit boek
wel worden gevolgd, al kost dat moeite, aangezien sommige namen zó ingeburgerd
zijn (Drachenfelstrachiet gaat latiet heten!) dat het tijd zal kosten om aan de
nieuwe namen te wennen en de oude synoniemen te vergeten.
De
indeling van de stollingsgesteenten nu berust op de mineralogie en op de structuur.
Mineralogisch belangrijke factoren zijn de aard van de lichte mineralen (zoals
kwarts c.s., veldspaten en foïden) en de ruimteverhouding tussen de ‘lichte’ en
de ‘donkere’ mineralen. Zijn gesteenten al te fijnkorrelig (vulkanisch glas,
puimsteen) dan berust de naamgeving op chemische analyse en valt dus verre
buiten het terrein van dit boek. In wat grovere gesteenten vindt de bepaling
van de mineraalsoorten plaats door optisch onderzoek onder het microscoop van
slijpplaatjes. Deze belangrijke, door Sorby (1858) ontwikkelde
bestuderingswijze is helaas gesloten gebied voor de amateur, die het met
macroscopische kenmerken zal moeten doen; een benadering waar men het op den
duur ver in kan brengen, maar waarbij fouten en zelfs grote fouten niet goed te
omzeilen zijn. Maar reeds de oude Fraas schreef ‘eine Fehlbestimmung ist kein
Staatsverbrechen’, er schuilt geen schande in een vergissing onder deze
omstandigheden.
Gelukkig leent de
structuur van de stollingsgesteenten zich veel beter tot inspectie met de loupe
of het ongewapend oog dan de mineralogie. Dit kenmerk hangt deels samen met de
mineralogie, maar vooral met de wordingsgeschiedenis van de stenen. Drie
groepen worden onderscheiden (vergelijk ook Fig. 46):
1)
Dieptegesteenten, ontstaan als stollingsproducten
van batholieten.
2)
Ganggesteenten, gevormd door vastwording van met
magma gevulde gangen en laccolieten.
3)
Uitvloeiingsgesteenten of vulcanieten (Vulcanos = vuurgod), welke ontstaan zijn door snelle
stolling van magma aan de aardoppervlakte (lava).
De groepen 1 en 2 worden
wel samengevat als plutoniet (Pluto = god van de onderwereld). Het is niet zo
dat de begrenzingen tussen de groepen scherp zijn; een dun gangetje in
afzettingsgesteente gedrongen op
|
|
|
17.
Gangen van witte kiezel in kwartsiet (Zwerfsteen van Amersfoort). In vrijwel elke grindhoop kunnen
we zulke steentjes vinden, afkomstig van Devoon en Carboon van Rijn- en
Maasgebied meestal. |
|
|
|
18.
Chalcedoon (Zwerfsteen
van Sibculo). Vooral
in Noord-Nederland bevatten grind- lagen regelmatig doorschijnende, veelal
blauwige of bruinige chalcedoonconcreties in grillige vorm die voor een deel
uit oostbaltische ordovicische kalkstenen verweerd moeten zijn. |
|
|
|
19.
Porfier met veldspaatkristallen (Zwerfsteen van Amersfoort). Min of meer idiomorfe veldspaten
in een syenitische porfier zoals die van Wintersbach in het Rijngebied.
Vondst Van der Lijn, collectie Geologisch Instituut Amsterdam. |
|
|
|
20.
Schriftgranietrolsteen (Zwerfsteen van Amersfoort). Afgerold veldspaatbrok,
oorspronkelijk deel uitmakend van een fennoscandische pegmatiet. Vondst Van
der Lijn, collectie Geologisch Instituut Amsterdam. |
|
|
|
21.
Diorietbreccie (Zwerfsteen
van Havelte). Fijnkorrelige dioriet verkit hoekige brokken
dioriet-apliet. Zeldzaam erraticum, afkomstig uit Fennoscandië. Vondst Van
der Lijn, collectie Geologisch Instituut Amsterdam. |
|
|
|
22.
Stroomribbels in zandsteen (Heimansgroeve Epen, 1942). De gebergtevorming aan het einde
van het Carboontijdvak plooide de vroeger vlak liggende zandsteenlaag steil
op; daarbij ontstonden vele barsten en spleten. |
|
|
|
23.
Stockholmgraniet (Zwerfsteen
van Amersfoort). Mooi
gelijkmatigkorrelige graniet, door ‘t ijs uit Midden-Zweden vervracht en door
waterbeweging tot ronde rolsteen afgerond. |
|
|
|
24. Uppsalagraniet (Zwerfsteen uit de Noordoostpolder). Vrij grove graniet met veel
zwarte hoornblende; de kwartsen korrelig-verbrijzeld. |
Uppsalagraniet - Sassnitz, Rügen (Dld.)
Bron:
Dieptegesteenten dan zijn in het algemeen langzaam
afgekoeld; er was ampele tijd voor het uitkristalliseren van de mineralen,
zodat we meestal een middel- tot grofkorrelige structuur zien (mineraalgrootte
tussen 2 en
Een zeer
merkwaardig verschijnsel is in enkele enorme lichamen van donker
dieptegesteente waargenomen. Hier heeft het er veel van weg dat in het magma
eerst enkele zware silicaten zijn uitgekristalliseerd (olivijn, pyroxeen,
chromiet) en dat deze naar de bodem van de magmakamer zijn gezonken, voordat
het overige magma stolde. Op deze wijze kunnen ‘gelaagde’ batholieten en
laccolieten worden verklaard, maar uitgemaakt is deze zaak nog niet. Ook heeft
men wel concentraties van lichte mineralen (het monomineraal gesteente anorthosiet,
bestaande uit alleen plagioklaas) door het omhoogdrijven van lichte kristallen
in nog gesmolten, zwaarder magma willen laten ontstaan.
Meestal
blijken de mineralen in één plutonisch gesteente niet al te ver uiteen te
liggen voor wat hun kristallisatievoorwaarden betreft. Er zijn dan ook
verschillende mineraalcombinaties die weinig voorkomen, zoals de stellen
oligoklaasolivijn, orthoklaas-diopsied, labrador-muscoviet. Sommige mineralen
zijn uit dieptegesteenten volkomen onbekend; leuciet is daarvan een voorbeeld.
Veel verbindingen kristalliseren in de diepte tot een ietwat ander mineraal dan
kort bij de oppervlakte; dit geldt vooral voor allerlei veldspaatvariëteiten.
Monominerale gesteenten (uit olivijn, uit plagioklaas of uit pyroxeen
opgebouwd) komen tussen de dieptegesteenten méér voor dan in de andere typen
stollinggesteenten.
De
structuur van het gesteente spreekt een belangrijk woordje mee bij het
vaststellen of een dieptegesteente nu een echt stollingsgesteente (magmatiet)
of een verregaand veranderd omzettingsgesteente (migmatiet) is. In sommige
zwerf- stenen (zie foto 21) weten wij wel zeker dat het kristallijne materiaal
zich als (al dan niet secundair ontstaan) magma gedragen heeft. Een ander geval
is rapakivi (zie foto 3). Dit hoogst
interessante gesteente is vooral algemeen in Drenthe en Groningen; het valt
direct op door de grote ronde veldspaten waarvan de kern uit orthoklaas
bestaat, de mantel echter uit oligoklaas; in de verweringskorst zien we
daardoor bijzonder typische ringen. Rapakivi’s zijn goed vertegenwoordigd in
Finland en Zweden waarvandaan onze zwerfstenen komen. Vroeger heeft men van
deze bijzondere granieten klakkeloos een wording als dieptegesteente
verondersteld, en het werd dan ook als grove ketterij ondervonden toen Backlund
(1938) als zijn mening naar voren bracht dat ze ontstaan zouden zijn door
verregaande omzetting, gepaard gaande met toevoer van nieuw materiaal in
oplossing (zgn. metasomatose) van de
zandsteenlagen die er vaak om heen gevonden worden! De oorspronkelijke
gelaagdheid van de zandsteen zou min of meer bewaard zijn gebleven. In dit
geval zijn toch de geologen in meerderheid vóór een magmatische oorsprong van
de rapakivi gebleven. Elders (1968) meent dat de mantels van de veldspaten
ontstonden door reactie van de reeds uitgegroeide orthoklazen met de
omringende, hete smelt.
Heeft in
dit geval de klassieke hypothese ‘gewonnen’, elders blijken indrukwekkende
voorbeelden van migmatieten aanwezig; zo op de oostkust van Groenland waar
Haller aldus ontstane massieven aantoonde, met doorsneden van wel
Ganggesteenten zijn meestal, maar niet altijd
chemisch ongeveer gelijk aan de dieptegesteenten. Oorzaak van deze geringe
afwijking is de beïnvloeding van de meestal betrekkelijk kleine gangen, intrusieplaten
of laccolieten door het neven- gesteente waaruit allerlei bestanddelen kunnen
worden verwerkt in het uiteindelijke stollingsgesteente. Toermalijn is een
voorbeeld van een mineraal dat in ganggesteenten naar verhouding veel voorkomt;
amfibolen zijn erin algemener dan pyroxenen. Vaak ook zijn in gangen
restmagma’s gestold, magma’s waaruit de meerderheid der reeds bij hoge
temperatuur en druk uitkristalliserende, eventueel zwaardere, mineralen reeds
verdwenen zijn.
Typerend
voor ganggesteenten is hun structuur. Heel vaak bestaan de stollingsproducten
uit weliswaar gelijkkorrelige, maar zeer fijnkorrelige mineralen die nog wel in
een granitoïd structuurverband liggen. Zulke gesteenten heten micrograniet als ze van granitische
samenstelling zijn, doleriet of microgabbro als ze uit een basaltisch
magma stammen. Vooral in de laatste groep is de afgrenzing naar basalt en diabaas (uitvloeiingsgesteenten van het basaltische magma) heel
vaag. In tamelijke zeldzame gevallen overwegen in zulke ganggesteenten de
donkere mineralen; men spreekt dan van lamprofier.
Veel vaker zijn de donkere mineralen juist heel schaars; we komen dan in de
groep van de apliet. Soms zijn
brokken gangwand, xenolieten,
ingesloten.
Naast
deze zeerfijn kristallijne stollingsgesteenten vinden we ook heel
grofkristallijne: de pegmatieten
waarin metersgrote kristallen kunnen voorkomen van gesteentevormende en
accessorische mineralen. De mikroklien-kwartsvergroeiing schriftgraniet is een typisch verschijnsel in de granitische
pegmatiet. Economisch zijn pegmatieten van veel belang.
De
porfierstructuur is typisch voor ganggesteenten en uitvloeiingsgesteenten. Porfirisch noemt men gesteenten met twee
generaties kristallen, grotere die eerstelingen of fenokristen heten, en zich in een grondmassa die uit veel kleinere kristallen is opgebouwd, bevinden
(zie Fig. 51). Van de structuur van de grondmassa hangt het af, of we een
bepaald gesteente rekenen tot de gang- gesteenten of tot de uitvloeiingsgesteenten.
Is die grondmassa al met het ongewapend oog in de verschillende samenstellende
mineraaltjes op te delen,
dan
spreken we van een granietporfier
indien de mineralogische samenstelling die van een graniet (een dieptegesteente
dus) benadert. Een bijzonder geval hiervan is granofier, waarin we fijne schriftgranitische structuurtjes zien.
Dit bijzonder fraaie gesteente vinden we gelukkig ook onder onze zwerfstenen
(zie Fig. 60). Erratica met op ‘t oog homogene grondmassa rekenen we tot de
volgende groep.
|
|
|
|
51.
Porfierstructuur in andesietgesteente, op ware grootte. |
52.
Agglomeraatlava, aaneengesmolten pyroclastica in een zwerfsteen van Buinen |
Uitvloeiingsgesteenten hebben ook vaak een porfirische
structuur; het is alsof het magma reeds kristallen bevatte tijdens het
opstijgen, maar bij het stollen aan de oppervlakte geen gelegenheid meer had om
verder uit te kristalliseren. Bijgevolg vindt men in porfirische
uitvloeiïngsgesteenten een grondmassa die òf uit zeer fijnkorrelige
mineraaltjes bestaat, òf (eventueel ten dele) zelfs glasachtig is. In extreme
gevallen zien we helemaal geen eerstelingen meer en bestaat het hele gesteente
uit glas, b.v. obsidiaan, te
vergelijken met hoogovenslakkenmaterie. Dit uiterste komt niet zo vaak voor;
meestal bestaat maar een gedeelte van de grondmassa uit glas (b.v. in basalt),
en vaak is dat glas nog weer gerekristalliseerd in de lange tijden die vele
uitvloeiingsgesteenten reeds overleefden.
Deze
veranderingen hebben er toe geleid dat men zeer lang in de mening heeft
verkeerd dat reusachtige dekken van porfirisch gesteente met granitische mineraalsamenstelling,
dusgenaamde rhyolieten (of
kwartsporfieren) als gestolde lavameren moesten worden beschouwd.
Laboratoriumonderzoek toonde dat deze lava’s nimmer bestaan konden; en
veldonderzoek leerde dat al deze uit kiezelzuurrijke magma’s afgeleide
gesteenten ignimbrieten zijn, tot
dicht gesteente aaneengesmolten afzettingen van reusachtige vulkanen. Het
verschil tussen echte uitvloeiïngsgesteenten en door vulkanen uitgeworpen vaste
gesteenten (pyroclastica) vervaagde
hiermee volkomen.
Met de
ignimbrietverklaring werd ook begrijpelijk waarom er in dein Nederland niet
zeldzame rhyolieten zo weinig holten voorkomen. Echte, typische
uitvloeiïngsgesteenten, zoals basaltlava en puimsteen bevatten immers gasblazen
in overvloed; al zijn deze nog al eens door veel latere secreties van
secundaire mineralen in de holten opgevuld.
Het
volgende schema geeft een overzicht van de stollingsgesteenten, met een
classificatie op structuur en mineraalinhoud.
Dit
schema bevat voor de volledigheid tal van gesteenten welke in onze streken als
zwerfsteen schaars zijn (de syenietgroep vooral) of zelfs zeldzaam (de
monzonietgroep) tot totaal mankerend (kwartsandesiet). Aan de andere kant staan
er enige monominerale gesteenten (peridotiet, anorthosiet) niet op. Eén groep
die er niet op staat is wel de moeite waard om nog in een apart tabelletje
samen te vatten; dat is die van de alkaligesteenten welke een hoog gehalte aan
alkaliveldspaat (zoals orthoklaas, microklien, anorthoklaas) bezitten, en
vooral uit het gebied rondom Oslo in ons land als zwerfsteen terechtkwamen.
B. Afzettingsgesteenten
Alles wat
aan de aardoppervlakte uit lucht of water wordt afgezet heet een
sediment, of het nu vulkanische as, modder
in zee, losse brokken aan de voet van een berg of zand in een duingebied
betreft. Het meest komen voor klastische sedimenten (klastos = gebroken), welke
bestaan uit langs mechanische weg bijeengekomen losse brokjes en afgeronde
korrels. In onverharde vorm kennen we in ons land al heel wat klastische sedimenten.
Rivieren vormden de zand- en grindgronden van de hoge helft van Nederland en de
rivierklei in de lage helft. Thans nog vindt afzetting van zand plaats in de
beddingen, en van klei in de uiterwaarden. In waddengebieden werden de
zeekleien en zavelgronden (zavel = kalkhoudend mengsel van fijn zand en klei)
gevormd. In zeeën ontstonden de kalksteenlagen van Zuid-Limburg (uit het gruis
van skeletjes van plant en dier). Met windwerking hebben we ook te rekenen:
onze duinen immers zijn door windwerking opgeworpen heuvels. Vroeger was de
windinvloed nog veel belangrijker: het dekzand op de hoge helft van Nederland,
alsmede de löss van Zuid-Limburg ontstonden in de pleistocene tijd, toen
Nederland tientallen eeuwen lang deel uitmaakte van een arctische woestijn.
Tijdens datzelfde koude Pleistoceen hebben gletsjers de noordhelft van ons land
overdekt en een bijzonder interessant sediment, het keileem achtergelaten. Voor
het bestuderen van klastische sedimenten is Nederland vanwege deze veelheid een
prachtig werkterrein; Nederlandse sedimentologen als Edelman, Van Veen, Kuenen,
Doeglas en Van Straaten verwierven dan ook een wereldnaam.
Er zijn
enkele bijzonder typerende structuren in klastische afzettingsgesteenten. Zo is
een conglomeraat een al dan niet verharde
grindlaag, waartussen haast altijd nog wel wat zand te vinden is. Conglomeraten
worden zowel in zee (b.v. in rolsteengebieden voor rotskusten) als in rivieren
gevormd. De Nederlandse naam ervoor is puddingsteen.
|
|
|
53.
Breccie (links) en conglomeraat (rechts), hoekige brokken of afgerond grind
aaneengekit.
Breccie noemen we aardlagen met grove
componenten welke niet (als grind) afgerond zijn, maar hoekig gebleven. Zulke
sedimenten vormen zich b.v. rondom de voet van steile bergen (heten dan exogeen) of in door gebergtevormende
bewegingen verbrijzelde gesteenten (worden dan endogeen genoemd). Terwijl in conglomeraten en exogene breccies de
grove componenten elkaar wel meestal ergens aanraken, hoeft dat in endogene
breccies volstrekt niet het geval te zijn.
Tillieten zijn
de moreneafzettingen onder gletsjers ontstaan; in onverharde toestand noemen we
ze keileem. Ze lijken op conglomeraten; maar missen geheel de sortering:
dikke steenblokken bevinden zich middenin kleimassa’s, een stand van zaken
die onmogelijk kan ontstaan in rivieren of op kusten waarde stroming die de
keien aanbracht de fijne kleideeltjes onmiddellijk zou wegvoeren. Van
conglomeraten onderscheiden ze zich doordat de grovere componenten elkaar vaak
niet aanraken, ‘zweven’ in een grondmassa. Breccies zijn veel rijker aan
hoekige brokken.
Turbidieten zijn
vormingen van reusachtige onderzeese modderstromen, hebben typerende gegradeerde
gelaagheid (grof onderin de laag, fijn bovenin) naast nog tal van andere
kenmerken. Alhoewel ze b.v. in de Alpen veel voorkomen en grote delen van de
Apennijnen opbouwen zijn ze als formatie in Nederland niet gevonden; ook tussen
onze zwerfstenen zijn nog geen voorbeelden bekend, al zijn wellicht sommige
kleirijke zandstenen als turbidiet te beschouwen. Aan losse keien kunnen we
trouwens de talrijke kenmerken noodzakelijk voor de turbidiet-diagnose
nauwelijks opmerken!
Zandstenen en
kalkstenen zijn vaak goed gelaagd; door wisselingen in de aanvoer en de
afzetting van deze gesteenten vormen zich nu eens grofkorrelige, dan weer
fijnkorrelige laagjes, die we soms fraai kunnen waarnemen. Vooral in zandstenen
treffen we golf- en stroomribbels aan; zie foto 22. De gelaagdheid is ook wel
eens verdwenen, b.v. in afzettingen die door dieren sterk zijn omgewerkt. Niet
zelden vindt men prachtig gelaagde klastische kalkstenen rondom een geheel
ongelaagd versteend rif de rifkalksteen is organogeen, behoort tot de
volgende groep.
De
organogene sedimenten ontstonden uit de resten van planten of dieren,
die leefden op de plaats waar thans het sediment zich bevindt. De grens tussen
klastische en organogene sedimenten is niet heel scherp; aan kalksteen,
ontstaan door de bezinking van myriaden nog gave schelpjes van zeediertjes zijn
aspecten van beide categorieën. Typische gevallen van organogeen sediment zijn
b.v. rifkalksteen (bestaande uit afgestorven koralen en kalkalgen) en veen
(gevormd door bewaard gebleven plantendelen). Gevormd uit ingesloten resten
van, organismen zijn aardolie en aardgas; aangezien deze beide stoffen niet
vast zijn en ze bovendien evenmin als ‘meren’ of ‘gasbellen’ onderaards
voorkomen kunnen ze alleen als bestanddeel van afzettingsgesteenten, niet als
sediment worden aangemerkt. Wel is dat het geval met asfalt, een organische
stof die achterblijft na verdamping van aardolie (zo goed in de raffinaderij
als in de natuur); een interessante met asfalt gevulde kloof bevindt zich even
over onze grens te Sieringhoek bij Bentheim.
Chemische sedimenten zijn uit oplossingen afkomstig, haast altijd in
water, meestal door uitdamping en soms bij hogere temperaturen. Steenzout is
hiervan het klassieke voorbeeld. Dat komt alleen in extreme woestijngebieden
aan de oppervlakte voor; in ons land vormt het onder Gelderland, Overijssel,
Drenthe, Groningen en Friesland honderden meters dikke lagen, welke hier en
daar tot zouthorsten zijn opgeperst (zie Fig. 54). Daar krijgt het grondwater
het zout wel eens te pakken; zo waren er vroeger bij Weerselo in Overijssel
zoute bronnen!
54.
Oostwest-doorsnede van de zoutpijler bij Schoonlo in Drenthe, naar Mulder
(1950).
|
De zoutkoepel bij
Schoonlo bestaat uit omhoog geperst steenzout uit grote diepte naar een
bovenliggende breuk of kleine opwelving. Door de wegvloeiing van zout
ontstaan rondom de zoutkoepels zouttekorten, waar bedekkende lagen inzonken
en een ringvormige depressie vormden (o.a. aangetoond in de ondergrond bij
Hooghalen). Deze is in latere tijden opgevuld. Door seismisch onderzoek zijn
onder meer zoutkoepels aangetoond bij Amen. In de ondergrond van de
zuidelijke helft van Drenthe loopt een boemerangvormige zoutrug. Hierop
liggen drie zoutkoepels: de zoutkoepel van Hooghalen in het westelijk deel,
die van Schoonloo op het scharnierpunt en die van Gasselte/Drouwen op het
noordoosteinde. De zoutkoepel van Schoonlo ligt met zijn bovenkant op Het zout is tot op heden niet ontgonnen. Het is mogelijk dat er nog
steeds beweging in de plastische zoutlagen plaatsvindt. De es ten zuiden van
Schoonloo ligt op het hoogste punt van de zoutpijler. De radiale afstroming
van de beken rond de koepel is opvallend en bepalend voor het huidige
landschap van het Drents plateau. Onder de dekzanden en keileem aan de
oppervlakte komen hier grove grindhoudende zanden voor die door de Rijn zijn
aangevoerd. Zandzuigerijen winnen het hieronder aanwezige zand van jong
Pliocene ouderdom. Hierin zitten brokken bruinkool en klei. Het grensvlak
tussen Plioceen (laatste periode van het Tertiair) en Pleistoceen ligt op |
Als
belangrijk chemisch sediment moeten sommige kalkstenen worden beschouwd.
Zeewater is bijna steeds al een verzadigde oplossing van calciumcarbonaat, en
in warme ondiepe delen van de zee (Perzische Golf, Bahama-eilanden) komt het
dan ook veelal tot het uitscheiden van minuscule kalkkristallen; soms ontstaat
daar kalkmodder (drewiet) uit, in andere gevallen groeperen zich de kalkkristalletjes
in concreties van zandkorrelgrootte (oöieden) die in grote hoeveelheden
het kalkgesteente oöliet vormen. Vermoedelijk is de kalksteen uit de
Triasperiode welke achter Winterswijk voorkomt een dergelijk chemisch sediment.
Veel later, in het Kwartair, vormde zich in allerlei meertjes ten onzent de moeraskalk
op dergelijke wijze.
Het laatste voorbeeld wijst meteen aan welke moeilijkheden we krijgen indien we
de classificatie van de afzettingsgesteenten alleen volgens de genetische driedeling
klastisch, organogeen of chemisch zouden willen doorvoeren. Er zijn immers
kalkstenen uit alle drie groepen bekend, en vaak daarvan nog mengvormen
gevonden! Beter is het, om net als bij de stollingsgesteenten de samenstelling
van de sedimenten te laten prevaleren boven de wordingswijze zoals die is
weerspiegeld in de structuren van de omzettingsgesteenten. We komen dan tot
onderstaand schema, waarin alleen de meer algemene afzettingsgesteenten zijn
opgenomen.
Dit schema is verre van volledig: men denke aan ijzeroer, guano, steenzout
welke alle drie afzettingsgesteenten zijn, echter van zeer afwijkende
samenstelling. Een belangrijk evenmin in het schema opgenomen sediment is veen,
dat onder invloed van druk- en temperatuursverhoging omgezet kan worden in
bruinkool, steenkool of anthraciet. We hebben intussen door deze reeks een
voorbeeld van diagenese; er is nauwelijks één afzettingsgesteente dat in
de loop van de lange geologische tijden niet enigszins is veranderd. De
producten van die processen staan reeds in de derde kolom van het schema, als
‘verkit gesteente’ voor een deel vermeld. Er kan van alles gebeuren; wateronttrekking
(b.v. door uitdrogen of door uitpersing onder het gewicht van jongere,
bovenop het sediment gevormde lagen) is heel algemeen; zo wordt klei na lange
tijd schalie. Omzetting komt ook voor: aragoniet verdwijnt vaak, calciet
of dolomiet worden nieuwgevormd. Verkitting is regel; dat geschiedt vaak
door afzetting van kalk- kit of limonietkit in de poriën tussen de korrels,
soms vormt zich daar ook veldspaat. Er groeien zo concreties met als
bindmiddel limoniet, calciet, sideriet, apatiet.
|
Los gesteente |
Verkit gesteente |
Samenstellende delen |
Gebieden waarin gesteente veelal gevormd wordt |
|
Zand en grind |
Conglomeraat |
Kwartszand, afgeronde kiezelstenen |
Rivierbedding, zeebodem bij kusten |
|
Kiezelig hel- lingpuin |
Breccie (exogeen) |
Scherpkantige brokken |
Berghellingen |
|
Verweringsgruis graniet |
Arkose |
Korrels kwarts en veldspaat soms toermalijn |
Granietgebergten |
|
Zand |
Zandsteen |
In hoofdzaak kwarts |
Rivierbeddingen, stranden, zeebodem; ook duinen |
|
Groenzand |
Groenzandsteen |
Kwarts, veel glauconiet |
Ondiepe zee bij kusten |
|
Zand met kleibal- letjes |
Grauwacke |
Kwarts, vrij wat klei, ook stukjes lei etc. |
In zee (turbidieten!) |
|
Sloef (heel fijn zand) |
Siltsteen |
Kwarts |
Diepe meerbodems, zeeën; ook wel woestijnen en steppes |
|
Vulkanische as |
Tuf |
Vulkanische mineralen, glasdeeltjes, gesteentebrokjes |
Om vulkanen, zowel op ‘t land als in ‘t water |
|
Klei |
Schalie |
Kleimineralen, vaak wat kwarts |
Opzij van rivieren, in lagunes, in zee, in meren |
|
Radiolariënslik |
Kiezellei |
Kwarts, opaal (kiezelskeletjes), kleimineralen |
Diepere zee |
|
Kalkrijke klei |
Mergel |
Half klei, half kalk |
Vooral in zee |
|
Kalkbrokken |
Kalksteen (breccieus, con- glomeratisch,
zandachtig, dicht |
Min of meer zuivere calciet, eventueel glomeratisch, zand- achtig,
dicht) |
Kalkgebergten |
|
Oöiedenzand |
Oölietkalksteen |
Eerst aragoniet later calciet |
Ondiepe zee |
|
Kalkzand |
Dolomiet |
Eerst kalkig, later dolomiet |
Ondiepe zee |
Maar
meestal zien we een kiezelig kit, door afzetting van huidjes van opaal of
kwarts op kiezelige componenten. Met dit laatste proces houden verband de verkiezelingen die we hier te lande als
zwerfsteen veel vinden.
Belangrijke
voorbeelden ervan zijn:
·
cementkwartsiet,
ontstaan in natte zandlagen en bij bronnen bij wat hogere temperaturen;
·
vuursteen,
als knollen en banken uitgescheiden in nog vers kalkzand en kalkslib;
·
hoornsteen,
meestal door waterverlies uit vuursteen ontstaan, niet schelpvormig maar
splinterig brekend;
·
kiezeloöliet,
als hoornsteen maar de oölietstructuur van de uitgangsmaterie oöiedenzand bleef
bewaard;
·
ijzerkiezel,
door rode haematiet gekleurde kwartsmassa’s, wellicht deels ontstaan door
onderzeese hete bronnen;
·
kiezelgips,
ontstaan door verkiezeling van gipslagen.
De
hierboven opgesomde verkiezelingen komen laagsgewijs voor; intussen vallen er
ook concretionnaire verkiezelingen te vinden. Soms bevatten deze reeds
holten waarin secretionnaire verkiezelingen uitgroeiden. Heel bekend
zijn de achaten, welke tot laatstgenoemde groep behoren. Tenslotte wordt tot
deze groep ook de gangkwarts gebracht, secretionnair ontstaan in
rekspleten binnen hard kiezelrijk gesteente en dus vooral in plooiingsgebergten
te vinden; maar ook als laatste uitloper van magmatisch ganggesteente
voorkomend en dan wat veldspaat en glimmer, soms ertsen bevattende; een typisch
grensgeval tussen afzettingsgesteenten en kristallijne vormingen!
In de gangkwarts zullen we dan ook nimmer resten aantreffen van levende wezens,
of versteende tekens van hun activiteiten. Toch zijn fossielen heel
kenmerkend voor afzettingsgesteenten; ze kunnen van allerlei aard zijn, zoals
beenderen, schelpen en afdrukken daarvan dan wel graafgangen, boorgaten,
voetsporen en wat dies meer zij. Fossielen ontbreken ten enen male in de
stollingsgesteenten; verfomfaaide specimina ervan vinden we nog wel in niet al
te zeer veranderde omzettingsgesteenten.
C. Omzettingsgesteenten
In de geologische wereld
worden deze veelal metamorfe gesteenten of metamorfieten (meta = na,
morphè = vorm) genoemd. Reeds kwam in het vorige stuk de diagenese ter
sprake; veranderingen in afzettingsgesteenten zonder grote temperatuurs- of
drukverhogingen. Deze diagenese vervloeit zonder scherpe afgrenzing in de echte
metamorfose. Los kwartszand kan b.v. na verloop van tijd diagenetisch door
kiezel verkit worden tot harde cementkwartsiet, indien een vochtig milieu en
een hoge oppervlaktetemperatuur aanwezig zijn. In de diepte van de aardkorst nu
kunnen eveneens verkittingen door kiezelzuurrijk water optreden; vocht en hoge
temperatuur zijn ook daar wel voorhanden. Maar wat in de diepte ook ondervonden
wordt is de gesteentedruk; en terwijl de zandkorrels in cementkwartsiet
schijnen te zweven, zijn ze in gewone in de diepte ontstane kwartsiet dicht
opeengepakt, zelfs soms in elkaar gedrukt. Er is trouwens nog een wijze waarop
kwartsiet kan ontstaan, namelijk door aaneensmelting van kwartskorrels wanneer
een zandlaag overdekt wordt door een heet lavadek. Het product van deze pyrometamorfose
is de zgn. verglaasde zandsteen, een kwartsietsoort die bestaat uit door
kiezelglas verkitte kwartskorrels.
Heel vaak wordt bij gesteenten uit de diepte ook opgemerkt, dat het niet blijft
bij aanvoer van een eenvoudig kittingsmateriaal dat poriën tussen korrels
opvult. Vaak wordt zó veel in oplossing toegevoerd dat er grote kristallen of porfiroblasten ontstaan. We komen dan al
een aardig eind van metamorfose
(gedaanteverwisseling) naar metasomatose
(inhoudsverandering), het proces dat maakt dat er geen scherpe grens te trekken
valt tussen omzettingsgesteenten en stollingsgesteenten - een stand van zaken
die reeds in het eerste deel van dit hoofdstuk werd toegelicht.
De druktoename heeft niet
alleen tot gevolg dat allerlei minerale substanties veel gemakkelijker
oplossen, maar ook leidt deze tot gerichtheid
van reeds bestaande, en van nieuwgevormde kristallen. We bespeuren deze in
drukgelaagdheid of schistositeit.
Door de parallelle oriëntatie van de mineraalpartikels splijten deze gesteenten
niet meer langs de oorspronkelijke laagoppervlakken, maar langs de nieuwe door
druk ontstane richtingen, Men noemt dit clivage.
Dit verschijnsel wordt in Fig. 55 geïllustreerd; het is duidelijk dat fossielen
uit zulke lagen, zo ze nog voorkomen, heel moeilijk te verkrijgen zijn.
Schistositeit is vaak fraai aan metamorfe laagpakketten van afwisselende zand-
en kleilaagjes te zien. Uit de kleilaagjes, bestaande uit platte
phyllosilicaten, ontstaat leisteen met duidelijke clivage; uit de zandlaagjes
kwartsiet, waarin echter geen drukgelaagdheid op kan treden omdat de
kwartskorrels geen voorkeuroriëntatie aannemen; en waarin dus de
oorspronkelijke gelaagdheid nog is te observeren.
|
|
55. Wording van
leisteen. Boven gelaagde klei; onder plooiing en steile drukgelaagdheid,
rechts loodrechte splijting |
Bij nog verder gaande
metamorfose van leisteenlagen verschijnen ook amfibolen in het gesteente, dat
vaak uiteindelijk overgaat in amfiboliet, een gesteente dat uit amfibool en
plagioklaas is opgebouwd. Zoals we reeds zagen zijn amfibolen meestal
langgerekte prismatische kristallen. Deze leggen zich in een bepaalde
drukrichting volgens één bepaald vlak; treedt naderhand (b.v. bij plooiing van
het gesteente) een andere drukrichting op dan voegen de lange kristallen zich
volgens de snijlijn van beide vlakken, zodat dan de amfibolen als visjes in een
school evenwijdig aan elkaar in het gesteente komen te liggen. Dit verschijnsel
noemt men lineatie (zie foto 81);
waar lineatie in metamorfe gesteenten optreedt, zijn de fossielen reeds lang
verdwenen.
Willen we nu de
omzettingsgesteenten gaan rangschikken, dan moeten we eerst een aantal factoren
die het resultaat van de metamorfose bepalen opsommen. We hebben er al enige
leren kennen. Het zijn onder meer de volgende punten:
·
de
aard van het uitgangsmateriaal
·
al
dan niet aanvoer van nieuwe materie tijdens de metamorfose
·
eventuele
gebergtebewegingen tijdens de metamorfose
·
het
verloop van de temperatuur
·
het
verloop van de druk
·
de
grootte van het gebied waarin de metamorfose plaatsvond.
Men ziet dat dit factoren
zijn waarover men òf laboratoriumgegevens (druk, temperatuur, wijze van inbouw
van nieuwe stof) langs experimentele weg moet verzamelen, òf veldgegevens van
zeer grote ontsluitingen (uitgangsmateriaal, grootte gebied) dient te bezitten
alvorens tot een uitspraak over een bepaald gesteente te kunnen komen. Eendere
metamorfe gesteenten kunnen langs heel verschillende weg ontstaan; zo gneis
(gelaagd gesteente van kwarts, veldspaat en glimmer) uit graniet (zgn.
orthogneis) als uit zandige mergel (zgn. paragneis). We zagen reeds dat
kwartsiet ook op vele wijzen kan ontstaan. Waar wij in Nederland vrijwel geen
metamorfe gesteenten aan de oppervlakte hebben (de kwartsietgroeve bij Epen is
de enige ontsluiting daarvan!) en verder op losse zwerfstenen zijn aangewezen,
lijkt het niet zinvol om in een ingewikkeld diagram wat overzicht te brengen
van de velerlei soorten metamorfe gesteenten; daarom zijn in onderstaande tabel
de meeste van die soorten voor zover ten onzent voorkomend, opgenomen naar
mineralogische samenstelling.
In deze tabel zijn alleen
bekende, of veel voorkomende metamorfe gesteenten opgenomen; er zijn nog enkele
soorten meer uit Nederland bekend maar deze zijn zeldzaam. Interessant is
eclogiet (granaat + pyroxeen), vermoedelijk het gesteente waarin olivijngabbro
onder extreem hoge druk overgaat; men meent wel dat het in de aardmantel veel
zou voorkomen. Verder zijn er contactmetamorfe
gesteenten die alleen aan de rand van intrusies te vinden zijn. Daartoe behoren
sanidiniet (in veldspaat omgezette insluitsels in trachiet), luxulyaniet
(hoornblendekwarts-gesteenten, aan de rand van graniet), knooplei (leisteen met
pleksgewijze concentraties van grafiet, cordieriet, biotiet) en hoornrots
(dichte gesteenten, fijnkorrelig en bestaande uit meest silicaten;
porfiroblasten van allerlei mineralen, zoals amfibool en pyroxeen). Van deze
slechts in kleine hoeveelheden voorkomende en dus als erraticum zeldzame
gesteenten is alleen knooplei wat schisteus. Tenslotte zijn er ook steensoorten
die meest alleen als lenzen in gneisgebieden optreden; men kan daarvan
chlorietschist, aktinolietschist, hoornblendeschist wel eens tussen de
zwerfstenen tegenkomen.
Het blijkt wel dat er een
bonte variatie in gesteenten bestaat. Welhaast ieder gebergte heeft zijn eigen
assortiment, en naast ‘doorlopers’ zoals b.v. basalt en gneis omvat dat ook
gesteenten die zó karakteristiek zijn (rapakivi, rhombenporfier) dat we ze gidsgesteenten kunnen noemen. Van
zwerfstenen uit deze gesteenten bestaande is zonder veel omhaal de herkomst te
bepalen. Deze eigenschap heeft het mogelijk gemaakt vast te stellen dat veel stenen
in Noord-Nederland uit bepaalde plekken in Scandinavië, Finland,
Noord-Duitsland afkomstig zijn. Anderzijds vinden we in Zuid-Nederland juist
zwerfstenen van gesteenten uit België, Frankrijk en West-Duitsland. Zo is het
mogelijk gebleken om te voorspellen dat bepaalde gesteenten hier te lande als
zwerfsteen gevonden zullen worden. Aan de andere kant is ook duidelijk gebleken
dat er hele aardlagen verdwenen zijn in de bergstreken; daarvan vinden we thans
de zwerfstenen als laatste overblijfsel, en interessant document.
Wij hebben in het
voorgaande gezien dat de vele mineralen (waaronder moeilijk determineerbare) in
talrijke combinaties en allerlei structuren zeer vele verschillende gesteenten
kunnen opbouwen, en dat het dus niet altijd zal meevallen om deze op naam te
brengen. Bij alle twijfel dient er in de praktijk toch gekozen te worden, wat
tengevolge zal hebben dat in een verzameling sommige stenen niet bij hun soort
komen te liggen. Erg is dat niet daar men al doende leert en na verloop van tijd
de collectie zal herzien; al zullen we die niet zeven maal het venster uit
moeten gooien eer we een goede bewaren, zoals de Franse geoloog Hébert meende!
Maar mooie typen uitkiezen, dat leren we eerst na lang zoeken. Dit staat vast:
alle gesteenten zonder slijpplaatje en microscoop herkennen is onmogelijk;
nauwkeurige determinaties zijn meestal uitgesloten; zelfs kan het moeilijk zijn
als aanvanger een gneis, een amfiboliet te herkennen. We bepalen ons dan liever
voorshands tot een van deze verzamelnamen. De rest komt later wel terecht; het
is de amateur immers niet direct te doen om gedetailleerde wetenschap, en er
staan bij natuurliefhebbers zo veel vraagtekens in de geest dat enige
onzekerheid hun gezondheid niet zal schaden!