De klim- en bergsport is onlosmakelijk verbonden met gesteente en het is interessant om een zeker minimum aan kennis te hebben over de verschillende gesteenten en hoe ze gevormd werden. Er is een grote kans dat je daarna zelf in de rots meer details herkent, zoals een stuk koraal wat in de rots zit.

Op NKBV events zoals de Kaderdag of de Bergsportdag is af en toe de workshop 'Gesteentekunde' gegeven. In deze workshop wordt uitgelegd welke soorten gesteente er zijn, ga je zelf aan de slag met een set stenen en krijg je een presentatie te zien. De presentatie bij deze workshop kun je hier downloaden: Presentie gesteenten herkennen (pdf, 3 Mb).  Interesse om de workshop een keer lokaal te organiseren? Je kan de workshop aanvragen via academie.nkbv.nl.

Gesteenten herkennen

Grofweg zijn er drie typen gesteenten. Sedimentaire gesteenten worden door verschillende afzettings(sedimentaire) processen aan (of dicht onder) de aardoppervlakte gevormd bij relatief lage temperatuur (onder 200 graden Celsius) en druk. Stollingsgesteenten ontstaan door stolling van magma. En metamorfe gesteenten zijn gesteenten die bij verhoogde druk en/of temperatuur een verandering (metamorfose) hebben ondergaan in textuur en/of mineralogische samenstelling. Hieronder een aantal voorbeelden:

Sedimentaire gesteenten

• Kalksteen/Dolomiet
• Zandsteen
• Conglomeraat
• Evaporiet (gips, zout)
• Bruinkool/steenkool

Stollingsgesteenten

• Extrusief: Basalt (basisch) of rhyoliet
• Intrusief: Graniet of Gabbro

Metamorfe gesteenten

• Gneiss
• Schist (mica’s overgroeien originele textuur)
• Schalie/leisteen (basismateriaal kleideeltjes, bevat veel organisch materiaal)
• marmer (kalksteen of dolomiet als basismateriaal)
• Kwartsiet (uit zandsteen, zandschalie, radiolariet, chert). Fuseert de voormalige korrels. Kenmerkend is dat een breuk van het gesteente dwars door korrels heen gaat. Gebeurt dat niet, dan is het materiaal nog een zandsteen.

Sedimentair gesteente

Hoe ontstaan sedimentaire gesteenten?

Hiervoor nemen we een situatie waarbij er al sprake is van een hard aardoppervlak bestaande uit gesteenten. Deze gesteenten aan het aardoppervlak zijn instabiel en zijn gevoelig voor verwering (erosie). Er zijn twee belangrijke verweringsmechanismen:

Fysische/mechanische verwering: hierbij valt het gesteente in kleine stukjes uiteen, zonder dat er chemische processen bij komen kijken, bijvoorbeeld door het kapot vriezen van een gesteente.

Chemische verwering: hierbij worden (sommige) mineralen uit het oorspronkelijke gesteente omgezet in nieuwe mineralen. Hierdoor valt het gesteente uit elkaar. Sommige mineralen kunnen in water oplossen.

Er zijn daarna drie mechanismen waarop sedimentaire gesteenten kunnen ontstaan: De (hardere) bestandsdelen die door wind, ijs of water worden getransporteerd hopen zich in een rustig milieu op. Er wordt een sedimentair gesteente of sediment gevormd. Sedimentaire gesteentes kunnen ook door chemische neerslag van in water opgeloste bestandsdelen ontstaan. Denk aan zout of gips. Biogene afzettingen resulteren in bijv. kalk en veen. Chemische verandering in de zich vormende gesteentes zelf kunnen andere mineralen opleveren dan er oorspronkelijk in de neerslag aanwezig waren. Sedimentaire gesteenten kunnen dus bestaan uit detritus, chemische precipitaten of biogene producten.

Sedimenttypen

• (Silici)-klastische sedimenten: afzetting van bestandsdelen door transporterend medium, afhankelijk van de zwaartekracht. Denk aan een rivier. Grote zandkorrels slaan eerder neer dan kleikorrels. Onderverdeling in grofkorrelig (silt, zand, pebbels) en fijnkorrelig (klei).
• Carbonaten: marien milieu, bestaan voornamelijk uit Ca en Mg -carbonaten (CO₃). Onderverdeling in drie groepen:
• Biogene kalkafzettingen: deze zijn gevormd door organismen. Denk aan riffen gevormd door koralen, kalkalgen, kalksponzen enz.
• Detritisch kalkafzettingen: net als klastische afzettingen, maar dan restjes van biogene kalken of fossielen.
• Chemische kalkafzettingen: druipsteen
• Overige sedimenten:slaat neer uit oplossing, ontstaat organisch, vulkanogeen of is residuair. Afzetting hangt af van milieu. Verdeling in 4 subgroepen:
  • Evaporieten, ontstaan door verdamping van water (gips en steenzout).
  • Organogene sedimenten: (veen, bruinkool, steenkool).
  • Vulkanogene sedimenten: (pluimsteen, tuf).
  • Overige niet-klastische sedimenten: (ijzerverbindingen, fosfaten ed).

Wat kun je in een sediment ‘lezen’?

Je kan de geschiedenis van ontstaan en en verdere ‘loopbaan’ lezen – je kunt de sedimentaire en post-sedimentaire geschiedenis reconstrueren. Dit is handig voor:

• Analyse van sedimentaire bekkens (delta’s).
• Ontwikkelingen in het aardse milieu in het geologische verleden en toekomst.
• Winning van water, olie, gas, kool, erts enz.
• Aanleggen van dammen, wegen, tunnels en evt opslaan van (radioactief) afval in sedimentaire gesteenten.
• Geschiktheid van sediment als bouwmateriaal.
• Gedrag van sedimenten bij ingrepen in het milieu.

Beschrijving van sedimenten

Hardheid

Hoe hard is een sediment. Krast het in je nagel of krast het in het staal van je zakmes? Indien het niet krast, kan het een siltsteen zijn of een (steen)kool. Krast het wel dan zit er in het sediment Kwartsmineralen. In ieder geval en klastisch of carbonaat sediment.

Reactie met zoutzuur (HCl 10%)

Als het sediment gaat bruisen dan betekent dit dat het reageert met CaCO3, kalk dus. Dus geen zandsteen of klastisch sediment, maar een carbonaat sediment.

Macroscopische beschrijving op grond van de volgende eigenschappen.

• Kleur
• Mineralogische samenstelling
• Structuur
• Textuur
• Overige bijzonderheden

Kleur

Aanwijzing voor mineralen die niet zomaar met het blote oog zichtbaar zijn. Rood is meestal aanwezigheid van ijzeroxiden, organisch materiaal is meestal zwart of (donker) grijs.

Mineralogische samenstelling

Welke mineralen bevinden zich in het sediment?

• Detritisch sediment opgebouwd uit getransporteerde componenten geeft informatie over het herkomstgebied en de wijze van verwering. In sedimentair gesteente is dit meestal kwarts.
• Organische componenten kunnen worden gevonden en zeggen iets over de plek waar iets is gevormd.
• Chemische componenten zijn meestal een neerslag. Kan tussen de poriën van het sediment zijn neergeslagen in de vorm van cement.

Structuur

Interne opbouw geeft informatie over milieu. Voorbeelden zijn scheve gelaagdheid, parallelle laminatie, ribbels, korrelgrootte gradiënt, oriëntatie van korrels, fossielen en klasten

Textuur

Er zijn drie soorten textuur: detritisch, kristallijn of bioconstructed? Relaties tussen korrelvorm, korrelgrootte en porositeit.

• “Bioconstructed” textuur: sediment opgebouwd uit samenhangende organismen, die daarbij evt sedimentdeeltjes hebben ingevangen.
• Kristallijnen textuur: sediment ontstaan door chemische neerslag uit een oplossing. Is geen echte textuur zichtbaar.
• Detritische textuur: sediment ontstaan door afzetting van getransporteerde sedimentdeeltjes.

Overige bijzonderheden

Opvallende eigenschappen die duidelijk zichtbaar zijn in het sediment.

Detritische structuur

Structuur van de korrel.

Opbouw

Bestaat het gesteente uit: korrels, korrels en matrix, korrels en cement.

• Korrels: Grove bestandsdelen van een sediment.
• Matrix: kleinere detritische fragmenten die tussen de korrels zitten. Indien geen ondersteunende functie: “grain supported”, indien wel, “matrix supported”.
• Cement: chemische neerslag tussen de korrels, dient als een soort bindmiddel

Grootte

Hier bestaat een standaardindeling voor. Grind > zand > silt > klei. Korrelgrootte zegt iets over de energie in het afzettingsmilieu. Hoe grover de gevonden korrel, hoe meer energie (midden in een stroom) er was in het afzettingsmilieu. Hoe fijner, hoe minder energie (aan de oever). Grootte wordt gemeten met een korrelgrootte-liniaal.

Vorm

Rondheid: Hier zijn ook standaarden voor.

Sortering van de korrels

• Goed gesorteerd: korrels hebben allemaal dezelfde korrelgrootte.
• Slecht gesorteerd: korrels hebben ieder een andere korrelgrootte. Dit kan komen door biologische menging.

Pakking

• Wijze waarop deeltjes zijn gestapeld in een sediment.
• Grain supported, korrels rusten direct op elkaar.
• Matrix supported, korrels rusten niet op elkaar.

Naamgeving sediment

Nadat de structuur, textuur en vorm bepaald en we weten of het een klastisch of carbonatisch gesteente is, gaan we bepalen wat de juiste naam moet wezen. Hier zijn ook figuren voor om te helpen met de indeling.

Silici-klastische gesteente

Bijvoorbeeld zandsteen. Indien grain supported: Areniet. En indien matrix supported: Wacke. Als mineralogisch een sediment voor meer dan 25 % uit kwarts of veldspaat bestaat, dan noemen we dit een Akosische areniet of wacke. Indien een sediment voornamelijk ui gesteente fragmenten bestaat noemen we dit een lithische areniet of wacke. Als het klei/silt percentage meer dan 90% is en het niet meer een zandsteen is dan: mudstone

Indien een sediment uit zowel silt als zand bestaat, dan siltige zandsteen of zandige siltsteen.

Carbonaat gesteente

Bijvoorbeeld kalk.

Detritische textuur

Indien grain supported: grainstone (zit geen matrix in, alleen cement) of packstone (zit nog een beetje matrix in). En indien matrix (mud) supported: kalk mudstone (minder dan 10% korrels) of kalk wackestone (meer dan 10% korrels).

Bioconstructed textuur

Het sediment is opgebouwd door ter plaatse levende organismen. Deze organismen hebben meestal detritische korrels ingevangen. Dit heet een Boundstone.

Kristallijnen textuur

Je ziet alleen maar cement in de vorm van kristal vormen. Je ziet geen korrels. Dit heet een Kristallijne kalk of dolomiet.

Overige gesteenten

• Evaporieten, ontstaan door verdamping van water (gips en steenzout).
• Organogene sedimenten: (veen, bruinkool, steenkool).
• Vulkanogene sedimenten: (pluimsteen, tuf).
• Overige niet-klastische sedimenten: (ijzer verbindingen, fosfaten ed).

Bij de naamgeving van een gesteente vermeld je

De kleur + korrelgrootte + korrelvorm + sortering + herkenbare fossielen, gelaagdheden of bijzonderheden + naam die je hebt gegeven aan de hand van textuur en korrelsamenstelling.

Voorbeeld: Licht grijze, middel fijne tot grof zandige, hoekige, slecht gesorteerde, arkosische (quartz) wacke. Rood gelige, zeer grof korellige, ronde, goed gesorteerde, grainstone.

Magmatische gesteente (stollings gesteente of igneous rocks)

Dit zijn gesteenten die ontstaan zijn door stolling van heet, gesmolten magma. Ze zijn onder te verdelen in twee groepen.

Extrusieve gesteenten (vulkanische gesteenten): vulkanisch, gesteente gevormd aan het aardoppervlak, bijvoorbeeld tijdens een uitbarsting van een vulkaan. De stolling van de vloeibare massa ging aan het koele aardoppervlak snel. De bestanddelen (atomen, mineralen) in het vloeibare magma hadden geen tijd om grote kristallen te vormen. Typisch voor extrusief gesteente is de fijnkorrelige of glasachtige structuur.

Intrusieve gesteenten (plutonische gesteenten): gesteenten gevormd diep in de aarde. Hier valt een onderverdeling te maken tussen plutonisch (kilometers diep in de aarde) en hypabassaltisch (dichtbij het aard oppervlak) gestolde gesteenten. Plutonische gesteenten koelen in de warme aardkorst slechts langzaam af en hebben de tijd gehad om kristallen te vormen. Ze zijn dus vaak grofkorrelig. Hypabassaltische gesteenten zitten qua structuur en textuur tussen vulkanische en plutonisch gesteenten in.

De kleur van een magmatisch gesteente wordt bepaald door het gehalte SiO₂:

Felsisch gesteente: Hoog SiO₂ gehalte, en dus een lichte kleur. Mineralen bestaan voornamelijk uit kwarts (transparant), veldspaat (roze) en plagioklaas (wit). Een voorbeeld van een felsisch gesteente is ryoliet* (vroeger kwartsporfier genoemd).  

Mafisch gesteente: Laag SiO₂ gehalte, en dus een donkere kleur. Mineralen bestaan voornamelijk uit Olivijn (groen), Pyroxeen (zwart glimmend) en Amphibool (zwart dof).

* Porfier is een verzamelterm voor relatief zure vulkanische gesteenten die bestaan uit grofe kristallen in een fijne matrix. Dit soort gesteentes ontstaat doordat in de langzaam afkoelende smelt kristallen groeien. Bij een pltoseling afkoelen door opstijging van de smelt koelt ook de rest van de smelt af tot een fijnkorrelige matrix. Een typisch voorbeeld van een porfyrisch gesteente is ryoliet.

Kenmerken voor de determinatie van magmatische gesteenten

• Kleur (donker, licht of doorzichtig);
• Minerale inhoud (hier bestaat een tabel voor met alle kenmerken per mineraal);
• Splijting;
• Hardheid (o.a. te testen door te krassen);
• Dichtheid (relatief licht of zwaar gesteente ivm andere samples).

Metamorfe gesteenten

Gesteente kan diep in de aarde van structuur veranderen, een proces dat metamorfose heet. Vaste gesteenten kunnen onder invloed van druk, temperatuur en tijd een verandering (metamorfose) ondergaan in textuur en/of mineralogische samenstelling. De achterliggende mechanismen voor metamorfose zijn divers en varieren van continentale botsingen (subductie) tot intrusies door magma. De kenmerken voor de determinatie van metamorfe gesteenten zijn eigenlijk hetzelfde als voor magmatische gesteenten.

Gesteenten met foliatie
Typisch voor een groot deel van de metamorfe gesteenten zijn lineatie en foliatie. Dit zijn termen die gebruikt worden om de in lijnen en vlakken geordende structuren in een metamorf gesteente aan te duiden. Deze lijnen en vlakken ontstaan loodrecht op de drukrichting in het gesteente. Je vind ze onder andere in gneis, schist, fylliet en leisteen. 

In één gesteente kunnen meerdere foliaties voorkomen: een foliatie kan sedimentair zijn, veroorzaakt door verschillen in korrelgrootte of samenstelling van sedimentdeeltjes. Men noemt dit ook wel de sedimentaire gelaagdheid van het gesteente. Tweede voorbeeld is schistositeit, een structuur die wordt gevormd als mineralen met een langwerpige of platte vorm (meestal mica’s) door de druk die op het gesteente stond in één oriëntatie komen te liggen. De derde soort foliatie ontstaat als onder druk banden met concentraties van dezelfde mineralen (compositionaire banden) in het gesteente ontstaan, zoals in gneiss goed is te zien.

In de meeste gemetamorfoseerde sedimentaire gesteenten zal een sedimentaire gelaagdheid voorkomen, maar daarnaast één of meerdere foliaties. Als een metamorf gesteente twee van elkaar verschillende niet-sedimentaire foliaties heeft betekent dit dat het twee verschillende fasen van deformatie heeft gehad, waarin de druk anders van richting was.

Je kunt onder meer de volgende metamorfe gesteenten met foliatie onderscheiden, oplopend in mate van metamorfose:

• Leisteen (Fijnkristallijn gesteente. Oorspronkelijk kleisteen met lage metamorfose-graad) 
• Fylliet (Medium-grof kristallijn gesteente. Oorspronkelijk kleisteen met medium metamorfose-graad)
• Schist (Medium-grof kristallijn gesteente. hoge metamorfose-graad)
• Gneis* (Medium-grof kristallijn gesteente. hoge metamorfose-graad)

Gesteenten zonder foliatie zijn o.a.:

• Kwartsiet
• Marmer
• Hornfels
• Antraciet (kool)

Marmer is een bekend metamorf gesteente. Het ontstaat als kalksteen rekristalliseert, waarbij onzuiverheden uit de kristallen worden gedreven. Tijdens de metamorfose gaat de vroegere structuur van het kalksteen, inclusief fossielen en korrels verloren.

*Gneis wordt vaak verward met graniet. Het kan er qua voorkomen en kleur vergelijkbaar uit zien, maar bevat (voor klimmers interessant) vaak meer grepen dan graniet. In gneiss kan bijvoorbeeld ook kalk voorkomen. Tref je op een rots die je in eerste instantie graniet had genoemd ineens een dunne druipsteenlaag van kalk aan, goede kans dat het gneis is.