Cippolino-marmer (Efese)

Mineralen in Amsterdam

In het voorjaar van 2008 hield Richard Kroes voor de Vrienden van Livius een lezing over de totstandkoming van verschillende gesteenten. Na afloop nam hij de bezoekers mee op een wandeling door de Amsterdamse binnenstad, waar hij in de muren en vloeren van diverse monumenten de verschillende gesteenten aanwees. Hier vat hij alles nog eens samen.

De aarde bestaat vooral uit het element silicium, met een boel bijmengingen, dat wel. Vroeger, toen de aarde nog een vloeibare bal was, gebeurde er met de verschillende silicium-vormen precies hetzelfde als wat er in een kopje hete chocolademelk gebeurt: wat het lichtst is, komt naar de oppervlakte totdat er een velletje op de chocomel drijft. Op dat velletje, de korst, leven wij en daaronder, in de mantel, is het nog steeds vloeibaar en in beweging.

Peridotiet, Kloveniersburgwal 47De aardkorst bestaat uit twee verschillende componenten: het lichtere materiaal dat voornamelijk bestaat uit silicium (Si) en aluminium (Al),en daarom ook wel Sial genoemd wordt. Het is de korst van de continenten en die dekt niet het hele aardoppervlak. Op de bodem van de oceanen vinden we gesteenten die vooral uit silicium en magnesium bestaan (SiMg). Deze zijn veel zwaarder en bestaan eigenlijk vooral uit gestold mantelgesteente. De continenten drijven echt op de mantel, want ze zijn veel lichter (2800 kg/m³ tegen 3100 kg/m³) terwijl de oceaanbodem ongeveer even zwaar is. Continentaal gesteente is bovendien ook veel lichter van kleur, omdat het meer ‘lichte’ (in beide betekenissen van het woord) mineralen bevat.

Serpentijnbreccie, monumentje tegenover het RembrandthuisAls gevolg van het bewegen van continenten en mantel wordt er voortdurend nieuw gesteente gevormd. Die gesteentes kunnen veel verschijningsvormen krijgen omdat ze soms in oceaanbodem, soms op continenten ontstaan, maar soms ook in interactiezones tussen die twee. Vrijwel alle gesteente zijn korstgesteenten, maar op sommige plekken komt ook echt mantelgesteente aan de oppervlakte voor. Peridotiet  is een typisch mantelgesteente, herkenbaar aan zijn donkere kleur en de groenige vlekken, veroorzaakt door het felgroene mineraal olivijn. Het gesteente verwert snel en vormt dan serpentijnbreccie dat vaak gebruikt wordt als bekleding van panden waarin een edelsmid of juwelier is gevestigd.

Bovendien bestaan niet alle gesteenten uit gestold oorspronkelijk materiaal. Geologen onderscheiden drie fundamenteel verschillende soorten gesteenten: magmatische, sedimentaire en metamorfe.

Graniet, Damstraat 24De magmatische gesteenten zijn de gesteenten waarover hierboven geschreven is. Het zijn gesteenten die onder hoge druk, diep in de aardkorst zijn ontstaan. Ze zijn zo langzaam gestold dat de verschillende mineralen in grote kristallen herkenbaar zijn. Graniet is een mooi voorbeeld. Magmatische gesteenten komen soms vrij plotseling naar boven, door de aardkorst heen en stollen pas aan het oppervlak. Geologen spreken dan van uitvloeiingsgesteenten, terwijl gewone mensen het over vulkanen hebben. Tufsteen  is een magmatisch gesteente dat zo gevormd is: als as door een vulkaan uitgespuwd en aan het aardoppervlak aaneen gekit.

Tufsteen, Nieuwe KerkGraniet en tuf zijn twee verschijningsvormen van ‘lichte’, continentale magmatische gesteenten. Hun ‘zware’, oceanische evenbeeld bestaat uit het diepzwarte gabbro, waarnaar je goed moet kijken wil je de kristallen kunnen zien, en het vulkanische basalt. Gabbro is te smelten in een pan op een fornuis. Wie dat doet en het gesmolten gesteente op een koude betonplaat giet, krijgt vers basalt.

Zandsteen, Kloveniersburgwal 47In de diepte gevormde magmatische gesteenten zijn ontstaan bij hoge temperaturen en hoge druk. Als gevolg van het voortdurend bewegen van de aardkorst komen magmatische gesteenten regelmatig aan de oppervlakte waar het koud en nat is en de druk enorm afgenomen is. Vorst, plantengroei, algen, zonlicht zorgen voor een sterk verschillend chemisch milieu, waarin deze gesteenten het niet lang volhouden: ze verweren tot poeder. Zo ontstaan zand en klei die kunnen wegspoelen of wegwaaien die door water of wind elders weer verzameld worden. Zo ontstaan sedimentaire gesteenten: brokjes verweerd materiaal –geologen spreken van ‘klasten’  die door wind en water worden getransporteerd en uitgesorteerd en daarna door chemische processen, of temperatuur en druk weer aan elkaar worden gekit. Zo ontstaan ‘klastische’ gesteenten zoals zandsteen of kleisteen.

Kalksteen, Nieuwezijds Voorburgwal 161Niet alle sedimentaire gesteenten zijn klastisch: in een binnenzee slaan als gevolg van verdamping van het zeewater gips en steenzout neer. Planten en bomen in moerassen vormen soms dikke pakketten organisch materiaal die uiteindelijk veranderen in steenkool. Hetzelfde gebeurt in zee met de kalkskeletjes van microscopisch kleine diertjes. Als die sterven, zinken hun skeletjes af naar de bodem en vormen daar een kalkmodder die uiteindelijk verandert in kalksteen. Sedimentaire gesteenten zijn bij uitstek geschikt om fossielen in te vinden, dat zijn immers ook een soort ‘klasten’. Sterker nog: kalksteen bestaat eigenlijk alleen maar uit fossielen, zij het microscopisch kleine. Al wil er natuurlijk op de zeebodem regelmatig een schelp of ander groot fossiel in de kalkmodder gaan liggen...

Een fossiel in het voormalige postkantoor aan de Nieuwezijds VoorburgwalKalkstenen kunnen vaak goed gepolijst worden en hebben dan vaak hele felle kleuren, één van de makkelijkere manieren om ze te onderscheiden van andere gesteenten.

De beweging van mantel en aardkorst gaat nog steeds door. Waar op de ene plaats magmatisch gesteente aan de oppervlakte verzeild raakt, verweert en omgezet wordt in sedimentair gesteente, wordt op een andere plek gesteente weer in de aardkorst opgenomen. Door afdekking met jonger sediment of door gebergtevorming. Waar verschillende delen van de aardkorst tegen elkaar botsen, ontstaan breuken en plooien en kan gesteente dieper de aardkorst in getrokken of geduwd worden. De druk en de temperatuur nemen dan weer toe en het gesteente verandert van opbouw en soms ook samenstelling. Geologen spreken van ‘matamorfe gesteenten’. Het bekendste gesteente van dit type is marmer: onder hoge druk en temperatuur gemetamorfoseerde kalksteen. Kleisteen wordt onder hoge druk uiteindelijk leisteen, dat we als dakpan kunnen gebruiken omdat het daardoor waterdicht geworden is.

Een fossiel in een stoep in de PapenbrugsteegVeel metamorfe gesteenten gaan onder hoge druk en temperatuur herkristalliseren, waardoor ze gaan lijken op kristallijne metamorfe gesteenten. Toch kunnen geologen het verschil nog lang blijven zien: door het voorkomen van speciale kristallen die alleen in metamorf gesteente voorkomen en door het optreden van duidelijk in één richting geduwde laagjes kristallen; geologen spreken dan van ‘schistositeit’. De vele met het blote oog vaak onzichtbare kristallen die allemaal in één richting liggen zorgen soms voor een goed zichtbare zijdeglans op breukvlakken. Sommige leistenen hebben het ook. Sommige kristallijne gesteenten kunnen ook door de leek herkend worden als metamorf, omdat ze er duidelijk uit zien als sterk ‘gekneed’ gesteente.

Getagged: Amsterdam, mineralen

De cursussen kwamen tegemoet aan langgekoesterde interesses. Op heldere wijze werden diverse onderwerpen tot leven gebracht door professionele docenten, die gebruik maakten van mooie beelden. De reizen die later volgden, gingen verder de diepte in dan ik gewend was. Zo heb ik in 2012 een reis langs de Donau gemaakt waarbij de nalatenschap van Romeinen, Germanen en Kelten centraal stond. Van musea tot ruïnes: een echte eye-opener.

Lauren van Zoonen, oud-studente Oudheidkunde