In Nederland treffen we aan de oppervlakte alleen in situ afzettingsgesteenten aan, die niet ouder zijn dan de Carboon periode (tot ca. 350 miljoen jaar oud). Oudere afzettingsgesteenten, zowel als stollings- en omvormingsgesteenten, worden slechts als zwerfstenen aangetroffen. Dat is wellicht de reden, dat de Nederlandse amateur-geologen buiten Zuid-Limburg en Winterswijk, de gebieden waar we wel in situ afzettingsgesteentes aantreffen, zich veelal met zwerfstenen hebben bezig gehouden.
De "zwerfsteenkunde" is tegenwoordig het domein van de amateur-wetenschapper. Voor de beroepswetenschap is een gevonden zwerfkei "erratisch". D.w.z. door verplaatsing van de steen is de context, waarin het gesteente ontstaan is, grotendeels verloren gegaan. Het bestuderen van een zwerfkei levert daarom veel minder informatie op dan bestudering van gesteenten in het herkomstgebied van de zwerfkei. Derhalve wordt tegenwoordig veel minder wetenschappelijk onderzoek aan zwerfstenen gedaan. Tot in de eerste helft 20e eeuw bogen naast amateurs ook beroepswetenschappers zich over transportmodus, herkomst, determinatie en classificatie van zwerfstenen. Nadat was vastgesteld, dat niet reuzen, de zondvloed, noch een verdwenen oud gebergte, maar landijs de aanwezigheid van de heel grote zwerfkeien verklaarde, nam de interesse uit de hoek van de beroepswetenschap af. Staring maakte in 1858 al onderscheid tussen zwerfstenen afkomstig uit Scandinavië en die uit het zuiden en oosten. Eind 19e eeuw had de wetenschap algemeen geaccepteerd dat landijs een grote rol had gespeeld in het transport van de grootste keien. In de eerste decennia van de 20e eeuw werd vooral door amateur-geologen / liefhebbers veel werk verricht om "gidsgesteenten" te identificeren, d.w.z soorten zwerfstenen te catalogiseren, die eenduidig te herleiden zijn tot een bepaald gebied van herkomst. Al doende zijn uitgebreide privécollecties ontstaan. De grote invloed van de amateur-wetenschappers, die minder onderzoeksmogelijkheden ter beschikking hebben dan de professionele wetenschap, heeft ertoe geleid dat de geologische conventies voor naamgeving gebaseerd op mineralogische samenstelling minder zijn gevolgd dan naamgeving gebaseerd op gidsgesteenten. Deze laatste methode is minder systematisch en subjectiever dan de wetenschappelijke benadering.
Wat betreft zwerfstenen is het Winterswijkse bijzonder, omdat hier stenen uit het noordoosten (aangevoerd door Saalien landijs), zuiden (aangevoerd door de oer-Rijn en -Maas) en oosten (aangevoerd door de oer-Eems, -Lippe, -Wezer en -Elbe) zijn aangetroffen.
De bovenste drie kaarten schetsen van links naar rechts (oud naar jong) de veranderingen in de rivierlopen en Noordzee in NW-Europa tijdens het Kwartair. Gedurende de weergegeven periode is de Noordzee in omvang geslonken. Dit werd m.n. veroorzaakt door de zich naar het westen uitbreidende rivierdelta's van Eridanos en oer-Rijn en de toenemende ijsbedekking. De rivieren hebben zand en grind, en gedurende koudere periodes flinke stenen aangevoerd. In vergelijking met het noorden en westen van Nederland zijn er, uitgezonderd de smeltwaterdalen, slechts dunne lagen riviersediment in onze regio achtergebleven. De ligging van Winterswijk aan de periferie van de stroomgebieden en erosie van de rivierafzettingen op het hoge Oost-Nederlands plateau vormen de oorzaak hiervoor.
Het oer-Rijn/Maas stroomgebied beslaat delen van de Vogezen, Zwarte Woud, Rijnlands Leisteenplateau (Taunus, Eifel, Hunsrück, Westerwald) en Ardennen. De stenen uit deze gebieden zijn ook dikwijls van paleozoïsche en mesozoïsche ouderdom. Van veruit de meeste door rivieren aangevoerde zwerfstenen kunnen we niet bepalen of ze uit het Rijn/Maas of Elbe/Wezer stroomgebied afkomstig zijn.
De voorlopers van onze huidige rivieren waren met name gedurende de koudere tijden van de Kwartair periode niet vergelijkbaar met de langzaam stromende, meanderende rivieren van nu. De rivieren hadden een groter verhang en vaak een veel groter debiet dan tegenwoordig, en verlegden regelmatig hun beddingen. De rivieren vervoerden, voor aanvang van de Saalien ijstijd, rolstenen in onze richting, die, door de interactie met bedding en andere stenen, bij toenemende transportafstand kleiner en meer afgerond werden. Veel van de paleozoïsche en mesozoïsche sedimentaire stenen zijn erg verhard en minder gevoelig voor fysische en chemische verwering en werden door rivieren over grote afstanden vervoerd zonder volledig uit elkaar te vallen. Dit geldt in het bijzonder voor gangkwarts, kwartsiet, kwartsitische zandsteen, lydiet, radiolariet en vuursteen. Daarentegen hadden o.a. kalksteen, schist en kleisteen nauwelijks kans onze streken via deze rivieren te bereiken. Van de soms jongere vulkanische gesteentensoorten hadden graniet en rhyoliet een grotere kans om onze streek te bereiken dan het makkelijk verwerende tufsteen, basalt en gabbro. De resten van de onderweg verweerde stenen worden in de vorm van zand en klei wel in de Nederlands ondergrond teruggevonden, maar ontbreken in het Winterswijkse t.g.v. erosie van het oppervlak van het Oost-Nederlands plateau.
In keileem kunnen de snel verwerende stenen wel voorkomen, omdat gedurende het transport in de zool van de gletsjer, de stenen afgesloten raakten van atmosferische invloeden.
Tijdens het Laat-Saalien (ca. 170.000 - 140.000 jaar geleden), toen de ijskap tot voorbij Winterswijk schoof, zijn sedimenten van de Rijn, Eridanos en zijrivieren, zoals Wezer en Elbe, in de keileem en smeltwaterstromen meegevoerd en vermengd met stenen afkomstig uit Scandinavië. We kunnen in onze regio daarom zwerfstenen uit noordelijke, oostelijke en zuidelijke richting aantreffen. De huidige Oostzee was gedurende de periode voorafgaand aan de Saalien ijstijd nog een vlak en breed stroomgebied van rivieren komende uit Scandinavië, Polen, de Baltische regio en Rusland. Tijdens de ijstijden is de vlakte uitgeschuurd door gletsjers en pas na de ijstijden, toen de zeespiegel steeg, heeft de zee het gebied ingenomen. Het is daarom mogelijk, dat we stenen in onze regio aantreffen, die afkomstig zijn van wat nu de bodem van de Oostzee is.
Tot aan het einde van de Saalien ijstijd hadden de rivieren een ander stroomgebied en karakter dan tegenwoordig. De Rijn, waarvan de Maas een zijrivier was, stroomde verder naar het noorden dan tegenwoordig voordat die uitmondde in de Noordzee. De Eems en Wezer hadden nog rivierstelsels, die ombogen naar het westen richting het huidige Nederland. De Elbe is lang een zijrivier van de Wezer geweest, en bracht erosiemateriaal uit het oosten van het huidige Duitsland naar onze streken. Het klimaat was kouder dan tegenwoordig, en door de grote landijsmassa's stond het zeeniveau tientallen meters lager dan vandaag, waardoor het verhang van de rivieren aanzienlijk groter was en hogere stroomsnelheden voorkwamen. De rivieren konden zich niet insnijden in de bevroren grond. Enorme hoeveelheden sneeuw in de hoger gelegen gebieden zorgden voor een seizoensgebonden grote aanvoer van smeltwater. Hierdoor hadden de rivieren een totaal ander karakter dan de tegenwoordige meanderende Maas en Rijn: ze verlegden regelmatig hun bedding, bereikten hogere stroomsnelheden en hadden meer ijsgang, waardoor relatief grote stenen konden worden verplaatst. De rivieren hadden geen smalle, vaste beddingen, maar zochten hun weg over een vlakte van tientallen kilometers breed. Er onstonden netwerken van stroomgeulen, die over een groot oppervlak grind en stenen neerlegden.
Omdat de zwerfstenen uit zovele richtingen zijn aangevoerd, is herkomstbepaling van een individuele steen lastig, vaak zelfs onmogelijk. Hoewel de stenen uit het zuiden en oosten veelal vóór de Saalien ijstijd zijn aangevoerd (pre-glaciaal), worden ze door elkaar met noordelijke stenen aangetroffen. Het Saalien landijs heeft de noordelijke stenen vermengd met oude tertiaire bodem en door rivieren achtergelaten stenen, en deels vermalen tot keileem. Hoewel de herkomst van een individuele zwerfsteen zelden kan worden bepaald, kunnen we wel dikwijls het herkomst gebied van een grote verzameling van zwerfstenen en grind bepalen, die op één locatie willekeurig is geraapt. Door de stenen en het grind te classificeren naar soort en daarna de onderlinge verhoudingen van de soorten te berekenen (de zgn. zwerfsteenassociaties), kunnen we bepalen of de stenen uit het noorden, oosten of zuiden afkomstig zijn. De herkomstgebieden van de kleinere zwerfstenen kunnen liggen in Zweden, West-Finland, Botnische Golf, Oostzee, Denemarken, bijna geheel Duitsland, de Belgische en Franse Ardennen en de Vogezen. Sommige stenen hebben afstanden van ca. 2000km afgelegd, voordat ze in Winterswijk werden gevonden.
Tijdens de kwartaire ijstijden verspreidden massa's gletsjerijs zich in verschillende richtingen vanuit Scandinavië en vormden enige malen een ijskap in West Europa. Er waren gedurende de Kwartair periode minstens twintig ijstijden, maar van alleen de voorlaatste, het Saalien, die eindigde 125.000 jaar geleden, weten we met zekerheid dat het landijs tot zuidelijk van Winterswijk reikte. Het Saalien landijs bewoog vanuit Scandinavië, meer precies Zweden, West Finland, de drooggevallen Botnische Golf en Oostzee, in ruwweg zuidwestelijke richting naar onze streken en schraapte onderweg los en vast rotsmateriaal, klei, zand en grind van de bodem. Dit materiaal werd opgenomen en vermengd in de onderste lagen van de ijskap en soms verbrijzeld door de bewegingen in het ijs en over de ondergrond, en vermalen tot een leemachtige substantie, de zgn. keileem. Toen het landijs wegsmolt bleef een enorme hoeveelheid puin achter in de vorm van grote en kleine keien, grind, zand en leem. Tegenwoordig zijn de achtergebleven grote zwerfstenen, die de prehistorische mens gebruikte voor het bouwen van hunebedden, en die her en der als wegmarkering, monumenten en decoratie zijn gebruikt, het meest opvallend in het landschap. Echter, er is een tijd geweest dat Noord- en Midden-Nederland bezaaid lagen met vele kleine en grote Scandinavische keien. Tussen deze zwerfstenen komende uit het noordoosten bevinden zich relatief veel kleurrijke stollingsgesteentes en metamorfe gesteentes, met name granieten en gneisen. De kleurenrijkdom van veel stenen wordt pas duidelijk op een "verse doorsnede" na doorslaan (altijd met veiligheidsbril!). Voor gesteente-determinatie is het bestuderen van zowel verweringsoppervlak als verse doorsnede van belang.
In de directe omgeving van Winterswijk zijn enkele van de grootste, in Nederland aangetroffen, zwerfkeien uit de ijstijd gevonden. Één zo'n kei staat opgesteld in het Vrijheidspark in het dorp, een andere kei staat opgesteld in Meddo. Vele andere, iets kleinere keien staan elders opgesteld. Grote keien kunnen ook nu nog bij graafwerkzaamheden worden aangetroffen. Het lijdt geen twijfel, dat de allergrootste keien door landijs uit Scandinavië zijn aangevoerd. Rivieren, en zelfs rivierijs, zouden daartoe niet in staat zijn geweest.
De keien, die aanvankelijk zijn aangevoerd door rivieren, kunnen een doorsnede van wel 1 à 2 meter hebben, en zijn meegevoerd uit streken honderden kilometers van ons vandaan, ingevroren in ijsschotsen en schuivend over de rivierbedding. Zo worden in het Winterswijkse stenen aangetroffen, die waarschijnlijk afkomstig zijn van de oude stroomgebieden van de Rijn, Eems, Wezer, Elbe en het toenmalige Eridanos rivierenstelsel. Saalien landijs heeft veel stenen uit de oude stroomgebieden naar onze regio verplaatst. We weten dit tamelijk zeker, omdat er zgn. "gidsgesteenten" zijn gevonden, die wijzen op de gebieden van herkomst. In de oude en huidige stroomgebieden van rivieren komende uit het zuiden en oosten zijn relatief meer sedimentgesteenten aanwezig dan metamorfe en stollingsgesteenten. De sedimentgesteenten zijn doorgaans minder kleurrijk, kleiner en meer afgerond dan de noordelijke stenen aangevoerd door het landijs.
Op sommige, pas geploegde Winterswijkse akkers kunnen we relatief veel kleine en minder kleurrijke sedimentgesteenten aantreffen. Deze stenen zijn veelal aangevoerd door oude rivieren. De stenen hebben hun kleur verloren door de lange blootstelling aan de atmosfeer, waardoor verwering optrad, maar zijn sowieso wegens verschillen in gesteente-vormende mineralen minder kleurrijk dan de noordelijke kristallijne gesteenten aangevoerd door het landijs. Stenen geraapt op en naast zandwegen zijn meestal aangevoerd van elders ter verharding van de weg en bevatten vaak puin en slakken afkomstig van ijzererts- en kleiovens.
"De Dikke Stein" in het Zuid-Limburgse Elsloo is een grote zwerfsteen van ca. 7.500kg meegevoerd door de Maas. In de jaren 30 van de 20e eeuw is de steen aangetroffen bij het graven van het Julianakanaal. Zwerfstenen van dit formaat, meegevoerd door rivieren, zijn geen zeldzaamheid. De steen, bestaande uit het harde Revinienkwartsiet, is afkomstig uit de Franse Ardennen, en over een afstand van minstens 200km door de Maas meegevoerd. Kleine zwerfstenen van Revinienkwartsiet worden ook in het Winterswijkse aangetroffen. Ter vergelijking: Het geschatte gewicht van de door landijs meegevoerde zwerfsteen, die staat opgesteld in het Vrijheidspark in Winterswijk, is 43.000kg!
Stenen, die tijdens graafwerkzaamheden zijn gevonden in keileem, waarin ze afgesloten waren van atmosferische invloeden, zijn minder verweerd dan stenen gevonden op akkers. De op akkers aangetroffen stenen zijn doorgaans verweerd en dienen doorgezaagd of doormidden geslagen te worden om de kleuren goed te zien. Het afspoelen en afborstelen van de stenen accentueert de kleuren echter ook. In de keileem worden soms kalkstenen aangetroffen, al dan niet met fossielen, die, wanneer lang blootgesteld aan de atmosfeer opgelost zouden zijn. In het riviergrind van de huidige Maas worden wel kalkstenen aangetroffen, maar in het grind aangevoerd door de vroegere rivierstelsels zijn de ooit aanwezige kalkstenen inmiddels opgelost door de lange blootstelling aan de elementen. Zwerfstenen van kalksteen, zelden aangetroffen in Winterswijk, zijn door het landijs achtergelaten in afsluitende keileem en komen uit het noordoosten (Oost-Nederland, Duitsland, Denemarken, Oostzee, Zweden).
Omdat de zwerfstenen voor en tijdens de Saalien ijstijd zijn aangevoerd, zijn ze bedekt (geweest) door post-glaciale afzettingen, met name dekzanden. We treffen daarom minder zwerfstenen aan op de bolle essen gelegen op de dekzandruggen en -kopjes. De eerste boeren hadden minder last van stenen op hun perceeltjes gelegen op de zandduinen. Op de hoge plateau's, waar weinig of geen dekzand ligt, kunnen we daarentegen wel veel zwerfstenen op het maaiveld verwachten, zoals op de Valkeniersbult, nabij de kleigroeves "De Vlijt" en "Te Siepe", en het Woolds plateau.
Stenen zijn meer geleidend voor kou en warmte dan de bodem eromheen. Als gevolg hiervan bevriest de bodem onder een steen eerder, waardoor de steen omhoog wordt gedrukt. De ontstane ruimtes onder de steen worden opgevuld met fijner bodem materiaal. Dit proces valt onder de noemer vorstwerking.
Aan de oppervlakte worden tenslotte de fijnere bodemdeeltjes door wind en regen weggeblazen en gespoeld, zodat grind en stenen uiteindelijk bloot komen te liggen.
Enkele winterswijkse zwerfstenen in detail
Hieronder volgt een beknopte beschrijving van de meest voorkomende soorten van zwerfstenen, die worden gevonden in het Winterswijkse. Na afborstelen met water wordt zichtbaar, dat een grote variatie aan zwerfstenen in de regio voorkomt. Aan de hand van enkele beschrijvingen wordt meer uitleg gegeven over de drie hoofdgroepen van gesteentes en waar mogelijk hoe de stenen hun weg vonden naar het Winterswijkse. Zowel macro- als microscopische foto's worden getoond en voor redenen van mineralen-determinatie zijn soms zeer dunne plakjes steen (0,03mm) met doorvallend en gepolariseerd licht bekeken. De beschrijvingen en foto's betreffen uitsluitend de meest frequent voorkomende zwerfstenen in de regio Winterswijk. De voor Nederlandse begrippen zeldzame zwerfstenen worden niet behandeld. Informatie over de meer zeldzame vondsten is beschikbaar op websites en in handboeken.
Een loep is een onmisbaar hulpmiddel bij het bestuderen van zwerfstenen. Niet een vergrootglas, zoals afgebeeld in de cartoon, goed voor postzegelverzamelaars, maar een kleine loep of handlens, die we in goed licht dicht bij het oog houden. Een loep met een vergroting van 10x is het beste.
Zandsteen (sediment- of afzettingsgesteente)
Zwerfkeien van zandsteen komen in onze regio veel voor. Zandstenen bestaan grotendeels uit korrels van het harde mineraal kwarts (kwarts krast metaal) en zijn goed bestand tegen verwering. Zuiver kwarts is chemisch gezien gelijk aan siliciumdioxide (SiO2). In de wetenschap wordt zandsteen aangeduid als kwartsareniet. Zandstenen komen in allerlei kleuren voor afhankelijk van de bijmenging van andere substanties dan kwarts en de opname van andere elementen in het SiO2 kristalrooster. De zandkorrels zijn van oorsprong erosieproducten afkomstig van verweerde bodems en bergen, die zijn meegevoerd en achtergelaten door stromend water of de wind. De korrelgrootte is afhankelijk van de afstand tot het herkomstgebied van de korrels en wijze van transport. Immers een kleinere korrel kan verder door water of wind worden meegevoerd dan een grotere. Ook de mate van afronding van de korrels kan ons iets zeggen over de transportwijze.
In zwerfkeien van zandsteen kunnen we vaak nog de originele gelaagdheid zien waarin de korrels zijn achtergelaten voordat verstening plaatsvond. Gelaagdheid kan zijn ontstaan door verschillen in sediment-korrelgrootte, -oriëntatie of -samenstelling. Verstening van het oorspronkelijk losse zand vond plaats nadat het begraven werd onder nieuw aangevoerde sedimenten, waardoor de druk en temperatuur toenamen. Water verzadigd met opgelost silicium, kalk of ijzer infiltreerde het zand en de resulterende neerslag verkleefde vervolgens de korrels met elkaar. In het Winterswijkse kunnen we dit proces nu nog aanschouwen. Dekzand kan oker- en rood-bruinkleurige lagen bevatten t.g.v. het neerslaan van in grond- en kwelwater opgeloste ijzermineralen. Deze lagen verharden door verkleving van de zanddeeltjes, zodat zgn. ijzeroer wordt gevormd.
Zwerfkeien van zandsteen zijn vaak gebroken langs de laagvlakken, waardoor de stenen vaak een kenmerkende platte vorm hebben. Zandstenen worden vaker aangetroffen in materiaal aangevoerd door de rivieren uit het oosten en zuiden dan in materiaal aangevoerd door het landijs. Bij Winterswijk kunnen zwerfkeien van zandsteen alleen bij uitzondering gebruikt worden als gidsgesteente met een eenduidige plaats van herkomst.
Twee zandstenen (rechtsvoor en in de achtergrond) en een granietsteen (linksvoor). De grootste zandsteen heeft afmetingen 60x50x40cm. en weegt ca. 300kg. De blokken zijn vermoedelijk verwijderd uit de aangrenzende Wooldse akker. De grootte van de blokken doet transport d.m.v. landijs vermoeden. De zgn. kriskras gelaagdheid in de zandsteen wijst op sedimentatie tijdens heen en weer stromend kustwater (nabij strand) of door wind (duin)zand. Het ontbreken van kwartsaders duidt op een geologisch gezien "jonge" ouderdom van de zandstenen. De uitgeslepen holtes in de zandsteenblokken doen vermoeden dat deze blokken ooit in een rivierbedding lagen. De zandsteenblokken komen mogelijk uit de omgeving van Bentheim of het Teutoburgerwoud, waar zandsteenrotsen uit het Vroeg-Krijt dagzomen. De granietsteen komt waarschijnlijk uit Finland of Zweden.
Zwerfsteen van zandsteen met afmetingen 9x7x2,5cm. Deze steen heeft de kenmerkende platte vorm van een zandsteen. De originele sediment-gelaagdheid is nog enigszins zichtbaar. De korrelgrootte van deze steen varieert tussen 0,3 en 1mm. De kans is groot dat de zandkorrels in stromend water zijn achtergelaten.
Zwerfsteen van zandsteen met afmetingen 6x5x4cm. De rood-bruine kleur wijst op een zgn. "bontzandsteen" uit de Trias periode. De steen bevat voornamelijk door ijzeroxide rood-bruin gekleurde kwartskorrels. De witte deeltjes zijn verweerde veldspaatkorrels. In tegenstelling tot de ondiep gelegen lagen van bontzandsteen in onze regio nabij grenspaal 780, wordt in veel plaatsen in Duitsland en de Franse Vogezen hoog kwalitatieve bontzandsteen aangetroffen, die gebruikt kan worden als bouwmateriaal. "Onze" bontzandsteen is daarvoor te kleiig en zacht. De hierboven afgebeelde steen is mogelijk afkomstig uit het Teutoburgerwoud of de Eifel.
Platte zwerfsteen van zandsteen met afmetingen 6x5x2cm. De korrelgrootte heeft verschillende afmetingen tot 2,5mm grootte. De steen bestaat grotendeels uit kwarts korrels en wordt, vanwege de aanwezigheid van korrels groter dan 2mm, een zgn. conglomeratische kwartsareniet genoemd. Deze steen is vermoedelijk als riviersediment ontstaan. De steen toont scheuren in drie richtingen, die weer zijn opgevuld met witte kwarts. De scheuren zijn ontstaan door plooiing van het gesteente ten tijde van gebergtevorming en zijn indicatief voor de hoge ouderdom (Carboon periode of ouder, minstens 300 miljoen jaar). De precieze herkomst van deze steen is niet te achterhalen: Duits middelgebergte of de Ardennen.
Kwartsiet (metamorf of omzettingsgesteente)
Stenen van kwartsiet komen in onze regio veel voor. Kwartsiet is hard, en verweerd nauwelijks. Relatief grote zwerfstenen van kwartsiet kunnen we regelmatig aantreffen op akkers en in greppels. Kwartsiet is een gesteente dat, zoals de naam al zegt, voornamelijk uit het mineraal kwarts bestaat. Kwartsiet ontstond vaak uit (sedimentair) kwartszand dat in eerste instantie werd samengeperst tot zandsteen. In zandsteen kunnen we de afzonderlijke zandkorrels nog zien, in kwartsiet is dat niet of nauwelijks het geval. De oorspronkelijke korrels van de kwartsiet zijn namelijk gerekristalliseerd door druk van bovenliggende sedimenten of door hogere temperatuur t.g.v. de nabijheid van een heet magma. Dit soort kwartsiet wordt metakwartsiet genoemd.
Kwartsiet kan ook gevormd worden door afzetting van kiezel tussen de korrels t.g.v. de infiltratie van kiezelzuur (opgelost siliciumdioxide (SiO2) in water). De afzonderlijk korrels zijn door het neergeslagen kiezel samengebonden. Een dergelijk kwartsiet wordt orthokwartsiet genoemd.
Beide soorten kwartsiet hebben een sedimentaire oorsprong, nl. sterk kwarts houdende zandstenen (kwartsarenieten). Het is zeer moeilijk met het blote oog meta- van orthokwartsiet te onderscheiden, en hier wordt verder geen onderscheid gemaakt.
Er bestaat nog een derde type kwartsiet, namelijk kwarts afgezet uit kiezelzuur, dat door scheuren in een gesteente circuleerde (zie de witte gekleurde aders in enkele van de hier afgebeelde zandstenen). Deze soort kwartsiet heeft strikt genomen geen sedimentaire oorsprong, en wordt ook wel gangkwarts genoemd. Grind en stenen enkel bestaande uit gangkwarts komen in onze regio zeer veel voor, en worden hieronder behandeld.
Kwartsiet kan allerlei kleuren hebben, afhankelijk van de opname van andere elementen in het kwarts kristalrooster en de aanwezigheid van andere substanties dan kwarts. De herkomst van kwartsiet zwerfstenen is slechts in enkele gevallen vast te stellen aan de kenmerken van de betreffende steen.
Kwartsiet met afmetingen 14x12x12cm. Deze steen bestaat voornamelijk uit gerekristalliseerde kwartskorrels, die een sedimentaire oorsprong hebben. In de doorsnede (hier niet afgebeeld) is te zien, dat de donkere (niet-kwarts) mineralen enigszins geplet zijn, wat op rekristallisatie onder hoge druk wijst. De herkomst van deze kei is niet te bepalen.
Kwartsiet met afmetingen 12x7x2cm. Dit type dooraderde en scherphoekige kwartsiet komt als zwerfsteen veel voor in onze regio. Na verstening werd het gesteente intensief geplooid en brak het gesteente. De scheuren werden opgevuld met witte kwarts, dat uit een oplossing van kiezelzuur kristalliseerde. De kwarts in de aders wordt ook wel gangkwarts genoemd. Het gesteente laat drie richtingen (generaties) van scheuren zien, geassocieerd met meerdere gebergtevormingen. De ouderdom kan daarom geschat worden op minimaal Carboon periode (minstens 300 miljoen oud). De oorspronkelijk zandsteen, waaruit de kwartsiet is ontstaan, is nog ouder. De herkomst van het gesteente ligt vermoedelijk in de oude middelgebergtes van Duitsland of de Ardennen.
Bovenstaande kwartsiet (10x7x2cm) heeft de kenmerken van een Revinienkwartsiet: grijs- tot blauwzwarte kleur, witte kwartsaders en vierkante holtes aan de buitenkant, waarin kubische pyriet-mineralen hebben gezeten. Revinienkwartsiet wordt algemeen beschouwd als een Maas gidsgesteente. Ontsluitingen van Revinienkwartsiet komen voor langs de Maas op de grens van Frankrijk met België. De Revinienkwartsiet stamt uit de Cambrium periode en is ca. 500 miljoen jaar oud. Een verklaring voor het voorkomen van deze kwartsieten in het Winterswijkse is, dat ooit de Maas in de buurt van Keulen in de Rijn uitmondde en dat de Rijn deze stenen naar onze regio heeft meegevoerd.
Gangkwarts (afzettingsgesteente)
Gangkwarts komt in Winterswijk zeer veel voor met name in de grindfractie van de kwartaire afzettingen, maar ook wel als grotere keien. Gangkwarts is doorgaans tijdens gebergtevorming ontstaan. Het meeste gangkwarts in onze regio is afkomstig uit het Duitse middelgebergte en heeft minstens een Carboon ouderdom (ouder dan 300 miljoen jaar). Gangkwarts is ontstaan door het neerslaan van de mineralen kwarts en chalcedoon uit kiezelzuur, dat holtes, spleten en scheuren in een gesteente infiltreerde.
Gangkwarts is licht van kleur, variërend van wit, grijs tot bruin, afhankelijk van de aanwezigheid van sporenelementen in de kristalroosters van kwarts. Gangkwarts is zeer resistent, en komt daarom als restproduct na erosie relatief veel voor in riviergrind. Ook in het Winterswijkse kunnen we op akkers en in greppels veel witte steentjes vinden, afkomstig van kwartsaders in gesteente. Van gangkwarts als zwerfgesteente kan het gebied van herkomst niet nauwkeurig worden bepaald. Mooi afgeronde steentjes zijn vermoedelijk lang blootgesteld geweest aan een omgeving waar stenen lange tijd tegen elkaar rolden en botsten, zoals in een stenige rivierbedding of op een kiezelstrand.
De foto rechts laat kwartsgrind zien, voornamelijk bestaande uit gangkwarts, van enkele mm's tot cm's grootte, zoals geraapt op een diepte van 0,8m onder het maaiveld in een sleuf van circa één vierkante meter omvang. De bodem van de kuil bestaat uit tertiaire klei. De hoeveelheid kwartsgrind vormt bijna de helft van de totale hoeveelheid stenen op deze plek. De andere stenen (hier niet afgebeeld) bestaan voornamelijk uit zandsteen en kwartsiet. Een dergelijke verhouding wijst erop, dat het grind door een oude rivier uit het oosten of zuiden is meegevoerd.
De foto laat een stuk gangkwarts zien met afmetingen 10x7x5cm. De vlekkerige bruine kleur is vermoedelijk afkomstig van ijzeroxides. Gezien de grootte van de kei en ingesloten stukjes ander gesteente (hier niet zichtbaar), is dit handstuk afkomstig uit verkiezelde scheur, waarbij de gesteentewanden t.o.v. elkaar bewogen.
Graniet (stollingsgesteente, diep)
Zwerfstenen bestaande uit graniet komen in onze regio veel voor. Graniet is ontstaan als gestold magma tot kilometers diep onder het aardoppervlak.
Door zeer langdurige erosie komen de granieten tenslotte aan de oppervlakte en worden dan afgebroken en als sediment elders achtergelaten. Grote delen van Noorwegen, Zweden en Finland bestaan nu uit graniet, dat na opheffing van Scandinavië is bloot komen te liggen door langdurige erosie van de erboven liggende lagen.
Bijna alle grote granietkeien in het Winterswijkse zijn door landijs meegevoerd vanuit Scandinavië. Granieten bestaan voornamelijk uit de licht gekleurde kristallen van de mineralen kwarts, kaliveldspaat en plagioklaas, die met het blote oog te zien, maar moeilijk van elkaar te onderscheiden zijn. Er kunnen ook enige procenten donkere mineralen voorkomen, met name biotiet. Dit kan een granietsteen een gespikkeld uiterlijk geven. Door de aanwezigheid van veldspaten (kaliveldspaat en plagioklaas) verweert een graniet sneller dan een uit kwarts bestaande zandsteen. De verweerde en deels verdwenen veldspaten laten putten achter in het oppervlak van de steen, waardoor een ruwe buitenzijde ontstaat.
De gemêleerd kleurrijke granieten danken hun kleuren aan de veldspaten; kaliveldspaat is vaak roze, terwijl plagioklaas dikwijls een licht groene kleur heeft. Kwarts in graniet kan zowel helder zijn, als ook grijs, roze en blauw. De kleuren zijn vooral te zien op een verse en natte of gepolijste doorsnede van een graniet. Op een verse doorsnede wordt meestal een mozaïekstructuur zichtbaar, zoals we kennen van terrazzotegels of keukenaanrechtbladen. De verweerde buitenkant heeft vaak, al dan niet donker gespikkeld, een lichtgrijze kleur. De meerderheid van de granietkeien is afkomstig uit Zweden en Finland, maar een deel van de hier gevonden keien is afkomstig uit de Vogezen en Duitsland. Alleen wanneer de steen bijzondere kenmerken bezit, zoals de aanwezigheid van zeldzame mineralen of kenmerkende mineraalvormen, kan een goed afgebakend gebied van herkomst worden bepaald.
Zwerfsteen van roze graniet met afmetingen 10x6x3cm. De roze kaliveldspaat eerstelingen zijn tot 1cm. groot. De geschatte mineralenfracties in deze graniet zijn 40% kwarts, 40% kaliveldspaat, 10% plagioklaas en 10% biotiet. Deze steen is vermoedelijk afkomstig uit Zweden of Finland, hoewel de Franse Vogezen of een Duits middelgebergte als herkomstgebied niet uit te sluiten is.
Zwerfsteen van roze graniet met afmetingen 10x8x5cm. Het verweringsoppervlak ziet er pokdalig uit door de holtes ontstaan na het oplossen van veldspaatmineralen. De samenstelling van deze graniet wijkt niet veel af van de eerder getoonde, maar de steen heeft toch een ander uiterlijk.
Sterke vergroting (de dunne zwarte lijn is 1mm lang) van een gepolijste zaagsnede door boven getoonde steen. De doorsnede lijkt op sommige keukenaanrechtbladen gemaakt van graniet. We zien ook dat de kleuren verschillen van die van het verweringsoppervlak.
Deze twee foto's zijn van hetzelfde granietkeitje met afmetingen 7x4x3cm. De linker foto laat de sterk verweerde buitenkant zien, waardoor de steen een lichtgrijze kleur heeft gekregen. De zaagsnede op de rechter foto laat een roodroze gekleurde binnenkant zien, waarin twee verweringszones liggen; de grijze buitenrand, en daarbinnen een donkere zone veroorzaakt door infiltratie van water, waardoor reacties met de aanwezige mineralen op gang zijn gebracht. De mozaïek-achtige kern lijkt onaangetast, maar ook in de kern zijn al reacties gestart die de minder stabiele mineralen aantasten. We zien hier een verweringsproces, dat aan alle zijden van buitenaf plaats vond. Stenen in onverstoorde keileem zijn meestal afgesloten van atmosferische invloeden. Bij deze steen lijkt het dat alle zijden zijn blootgesteld geweest aan de atmosfeer. Mocht de steen zijn meegevoerd met landijs en afgesloten hebben gelegen in keileem, dan is de steen ofwel voordien erg verweerd geweest ofwel eeuwen geleden komen bloot te liggen t.g.v. ploegen of uitspoeling.
Gneis (omzettingsgesteente)
Zwerfstenen van gneis komen in onze regio minder vaak voor dan zwerfstenen van zandsteen, kwartsiet of graniet, maar ze zijn geen zeldzaamheid. De meeste hier voorkomende zwerfstenen van gneis zijn door het landijs aangevoerd uit Scandinavië en kunnen daarom grote afmetingen hebben. Gneis is een omzettingsgesteente, dat onder hoge druk en temperatuur (hoger dan 600˚C), middels rekristallisatie is gevormd uit graniet of veldspaathoudende zandsteen (arkose). Één en ander heeft diep in de aardkorst plaatsgevonden.
Gneis heeft met het blote oog zichtbare kristallen van de mineralen kwarts, veldspaat (lichte kleuren), biotiet en amfibool (donkere kleuren). In graniet liggen de kristallen in een willekeurige richting, terwijl ze in gneis een voorkeursrichting hebben, loodrecht op de uitgeoefende druk. Met name door de voorkeursrichting van de kristallen kan gneis van graniet worden onderscheiden. Mineralogisch en chemisch zijn gneis, graniet en arkosische zandsteen echter min of meer hetzelfde, het onderscheid wordt gemaakt op basis van de gesteentetextuur.
Vergroting van een vuistgrote gneis gevonden in keileem nabij de Muschelkalk groeve. De zwarte balk is 1mm lang. De mineralen van de oorspronkelijke graniet zijn volledig gerekristalliseerd loodrecht op de toenmalige drukrichting (verticaal). De kleuren zijn zoals gevonden, dus zonder doorzagen en polijsten, slechts na afborstelen van de gneis in water. Zwerfstenen aangetroffen in keileem zijn meestal minder verweerd dan stenen gevonden op akkers.
Een gneis steen van 50x40x30cm afmetingen. Op de kopse kant is de kristalgerichtheid goed zichtbaar. Tussen de twee witte pijlen loopt een 1 tot 3cm brede oude scheur opgevuld met grotere kristallen. De scheur werd opgevuld door hete magma, die langzaam afkoelde in het omringende nog hete gneis gesteente. De kwarts en veldspaat kristallen in de scheur kregen hierdoor de tijd om te groeien. Een dergelijk (gang)gesteente wordt pegmatiet genoemd.
Detail van de kopse kant van de in de bovenste foto getoonde gneis. Zowel de lichte als donker gekleurde mineraalkristallen tonen een gerichtheid, die loodrecht op de oorspronkelijke druk richting staat. De pegmatietgang (tussen de witte pijlen) loopt er diagonaal doorheen. De mineralen in de gang zijn niet gericht. Het deel van de steen afgebeeld op de foto is ca. 40cm. breed.
Rhyoliet (stollingsgesteente, uitvloeiing)
Zwerfstenen bestaande uit rhyoliet komen in onze regio regelmatig voor. Rhyoliet is w.b. mineraalsamenstelling grotendeels hetzelfde als graniet, voornamelijk bestaand uit kwarts, kaliveldspaat en plagioklaas. De ontstaanswijze is anders. Graniet kristalliseert op grote diepte uit een heet magma, rhyoliet ontstaat uit de kristallisatie van het magma in de vulkaanpijp en bij het uitstromen van het magma aan de oppervlakte (dan lava genoemd). In de vulkaanpijp kristalliseert het magma nog langzaam en kunnen er met name relatief grote veldspaat- en kwartskristallen als eerstelingen groeien, maar eenmaal aan de oppervlakte vindt er snelle afkoeling plaats, en blijven de kristallen klein. Het gevolg is dat in een rhyoliet gesteente (meestal kwarts) eersteling-kristallen omgeven worden door zeer fijnkorrelig, soms glasachtig, materiaal. De lava van een rhyoliet is een stroperige vloeistof, die langzaam stroomt. T.g.v. drukverlaging tijdens het opstijgen in de kraterpijp komen erupties van ontsnappende gassen voor, die gesmolten en reeds gestold materiaal kilometers hoog de lucht inwerpen. Heel anders dan de snelstromende, kwartsarme basaltstromen uit een ander type vulkaan.
De herkomst van rhyoliet (ook wel porfiergesteente genoemd) kan zowel Scandinavië en Duitsland zijn. Veel kleine rhyolietstenen zijn al voor de Saalien ijstijd via rivieren uit het oosten naar onze streek meegevoerd.
Een steen van rhyoliet met afmetingen 8x3x3cm. De millimeters grote "spikkels" in het gesteenteoppervlak zijn eerstelingen van kwarts en holtes, waaruit eerstelingen van veldspaten zijn geërodeerd. De eerstelingen worden, anders dan bij graniet, omgeven door een zeer fijnkorrelige grondmassa.
De sterke vergroting rechts toont de doorsnede van de steen hierboven. De rode balk is 1cm. lang. Grijze kwarts eerstelingen zijn omgeven door een zeer fijnkorrelige rood-paarse grondmassa. Er is een duidelijk verschil met de mozaïek structuur, zoals afgebeeld in de vergroting van de granietsteen.
Kei bestaande uit rhyoliet (kwartsporfier) met afmetingen 5x4x2cm. De donkere "ogen" in het gesteente zijn eerstelingen van kwarts, die al in de vulkaanpijp uit de afkoelende magma kristalliseerde. In deze steen zijn de eerstelingen tot 5mm groot. De roze kleur van de fijnkorrelige grondmassa (gestolde lava) kan zijn veroorzaakt door de mineralen kaliveldspaat of hematiet. Het herkomstgebied van deze steen is onbekend, maar zou na nauwkeurige bestudering van de mineralogische en chemische samenstelling wellicht vastgesteld kunnen worden.
Rhyoliet gesteente kan in de vorm van "ignimbriet" in onze regio worden aangetroffen. Ignimbriet gesteente komt voort uit een gloedwolk, bestaande uit lava, gassen, as en vaste gesteentefragmenten (xenolieten). De gloedwolk rijst eerst als een wolk boven de vulkaan uit om dan in te storten en als een lawine de vulkaanhelling af te stromen, daarbij snelheden bereikend van honderden kilometers per uur. Gloedwolken hebben een enorme verwoestende werking en kunnen oppervlakten van tientallen vierkante kilometers bedekken. Ignimbriet ontstaat na afkoeling van de gloedwolk. Zwerfstenen van ignimbriet, afkomstig uit Zuid-Zweden en het Duitse middelgebergte worden regelmatig in onze regio aangetroffen. De Zweedse ignimbrieten zijn ongeveer 1,6 miljard jaar oud. De Duitse ignimbrieten ontstonden in de Perm en Carboon periodes, ca. 300 miljoen jaar geleden, en komen in onze regio slechts als een enkele centimeters groot rolsteentje voor.
Foto van een ignimbritische zwerfkei van 28x14x12cm. aangetroffen in keileem nabij de Sibelco-groeve. De grote donkere fragmenten in de steen zijn zgn. "xenolieten", stukjes steen die niet tot de oorspronkelijke magma behoren, en door de gloedwolk werden meegesleurd. Met uitzondering van de xenolieten, is de mineralogische samenstelling van deze zwerfkei rhyolietisch. De kei, gevonden door Fred Bos, werd door gletsjerijs meegevoerd uit Zuid-Zweden
Een vergroting van een zaagsnede van de afgebeelde steen links. De grotere donkere en oranje gekleurde delen zijn xenolieten. Voorts zijn er kleine licht en grijs gekleurde "eerstelingen" te zien. Dit zijn mineralen, hier vnl. kwarts en veldspaat, die in de magma uitkristalliseerde toen de magma zich nog in de kraterpijp bevond en vloeibaar was. De eerstelingen en xenolieten liggen in een zeer fijnkorrelige tot glasachtige lichtbruine grondmassa, die ontstond door de zeer snelle afkoeling van de gloedwolk. De grijze balk is één cm. lang.
Basalt en Andesiet
Basalt is een vulkanisch gesteente, dat evenals rhyoliet wordt gevormd door de stolling van lava. De stolling van het basalt vindt plaats aan het aardoppervlak en daarom wordt basalt een uitvloeiingsgesteente genoemd. Echter, waar rhyoliet (hierboven) een granitische, kwartsrijke samenstelling heeft, is basalt juist kwartsarm en vormt daardoor een minder viskeuze magma en lava. De lavastromen, zoals die voorkomen bij erupties van vulkanen als de Vesuvius en Etna, hebben een basaltische samenstelling. Door de snelle afkoeling worden geen grote kristallen gevormd. De meest voorkomende mineralen in basalt zijn donker van kleur. Basalt is daarom meestal zwart of donkergrijs van kleur en bestaat uit kleine kristallen. Een verweerde basaltkei kan er bruin of lichtgrijs uitzien. Basalt heeft soms grotere licht gekleurde kristallen van het mineraal plagioklaas in de fijnkorrelige grondmassa liggen. Deze kristallen zijn als eerste uit de lava gekristalliseerd en worden daarom ook wel eerstelingen genoemd. De iets minder kwartsarme variant van basalt wordt andesiet genoemd. Door snelle afkoeling van de lava vormt basalt soms de bekende zeskantige zuilen. Basaltblokken worden veel gebruikt ter versterking van zeedijken. De intrusieve variant (dieptegesteente) van basalt wordt gabbro genoemd, d.w.z. dat de magma, net zoals bij graniet, het aardoppervlak niet heeft bereikt, en daarom langzaam afkoelde.
Foto van een zwerfkei (9x7x5 cm.) bestaande uit basalt of andesiet, gevonden in het Willink Weust gebied. Nader onderzoek van de mineralogische samenstelling moet nog uitwijzen of het basalt of andesiet betreft. De witte vlekken worden gevormd door de zogenaamde plagioklaas eerstelingen. De ronde vorm van de zwerfkei is mogelijk veroorzaakt door stromend water. De kei is waarschijnlijk via de oer-Rijn naar onze streken getransporteerd, hoewel een Scandinavische oorsprong niet valt uit te sluiten.
Basalt en andesiet (de meer silicium-rijke variant van basalt) worden bij Winterswijk als zwerfstenen veel minder aangetroffen dan graniet- en gneisstenen. Zwerfstenen van basalt en andesiet zijn door de oer-Rijn vanuit de vroegere vulkanische gebieden in midden-Duitsland, met name uit de HoogEifel, Hessen of het Zevengebergte ten zuiden van Bonn, naar de Winterswijkse regio getransporteerd. Het gletsjerijs heeft basaltkeien uit Zuid-Zweden meegenomen, hoewel andere Scandinavische gebieden van herkomst niet zijn uit te sluiten.
lydiet (afzettingsgesteente)
Stenen van lydiet komen in onze regio regelmatig voor. Lydiet is een kiezelsteen herkenbaar aan de egaal zwarte kleur, dikwijls met een web van witte kwartsaders. Lydiet is keihard, heeft een zachte glans, voelt glad aan en heeft vaak een blokvorm. Lydiet is ontstaan uit slib op de bodems van diepe zeeën. Het slib bestaat uit bezonken kiezelhoudende skeletjes van microscopisch kleine gestorven zeediertjes (radiolaria). Onder de hoge druk van de toenemende sedimentlast veranderden het slib uiteindelijk in een zeer hard gesteente. De intens zwarte kleur wordt vermoedelijk veroorzaakt door de aanwezigheid van een geringe hoeveelheid kleimineralen. Echter lydiet bestaat voornamelijk uit microkristallijne kwarts (chalcedoon en opaal). De hier gevonden lydiet heeft minstens een Carboon ouderdom (minstens 325 miljoen jaar oud). Het is ooit gevormd in een oceaan, onder meer gelegen op de plek van de huidige Ardennen en enkele Duitse middelgebergtes. In de loop van het Carboon verdween de oceaan t.g.v. het tegen elkaar botsen van aardplaten, waardoor de zgn. Varistische bergen werden gevormd. In periodes na het Carboon werd het gebied opgeheven en geërodeerd, waardoor zeer oude aardlagen, waaronder de oude oceaanbodem, aan de oppervlakte kwamen.
De aanwezigheid van lydiet in onze regio vormt bewijs voor riviertransport uit het zuiden of oosten, hoewel landijs en smeltwater daarna een rol kunnen hebben gespeelde m.b.t. de uiteindelijk vindplaats van een lydietsteen.
De foto rechts is van een kleine lydietsteen met afmetingen 4x3x3cm. Deze steen heeft de voor lydiet zo kenmerkende blokvorm en witte kwartsaders.
Steen van lydiet met afmetingen 7x3x2cm. De steen is zo fijnkorrelig, dat zelfs met een loep er geen korrelstructuur waarneembaar is. De ronde uitsparingen zijn afdrukken van schelpen, die eerst werden bedekt door het diepzeeslib, en vervolgens oplosten.
Radiolariet/kiezelgesteente (afzettingsgesteente)
Radiolarieten komen in het Winterswijkse regelmatig voor. Deze stenen worden ook wel kiezellei of kiezelsteen genoemd, en zijn in onze contreien vaak niet meer dan enige centimeters groot. De steentjes worden dikwijls gekenmerkt door een fijne gelaagdheid en een enigszins rechthoekige vorm. De kleuren variëren van grijszwart, grijs, bruin tot rood. De donkere varianten lijken sterk op lydiet, in feite is lydiet een speciaal soort radiolariet. Radiolarieten onderscheiden zich van lydiet door een fijne gelaagdheid en de afwezigheid van witte kwartsaders. De radiolaria kunnen we soms nog net met het blote oog waarnemen als kleine witte stipjes in het gesteente, maar een goede loep is eigenlijk een vereiste om zeker te stellen dat het radiolaria betreft. Dit zijn zeer kleine zeediertjes, waarvan de ronde skeletjes bestaan uit silica. De skeletjes hadden ook uitsteeksels, maar die zijn doorgaans afgebroken en verdwenen. Gelijk aan lydieten, werden radiolarieten ook op de bodem van een diepe zee gevormd. Na opheffing van de zeebodem t.g.v. gebergtevorming en daaropvolgende erosie zijn de radiolarietsteentjes uiteindelijk door rivieren vanuit het oosten en zuiden meegevoerd. Hier gevonden radiolariet werd gevormd in het paleozoïcum of mesozoïcum.
Steentjes van radiolariet, die in korte tijd zijn verzameld in een kleine en ondiepe sleuf in Woold. De enkele centimeters grote steentjes lagen tussen een enkele decimeters dikke zandlaag en tertiaire klei. Vermoedelijk betreft het hier steentjes die door oostelijk rivieren zijn meegevoerd, mogelijk nog zijn verplaatst door ijs en smeltwater en uiteindelijk in een diepe plek zijn bezonken. Op deze locatie werden veel gangkwartsen, zandstenen en kwartsieten aangetroffen, maar geen stenen van éénduidige noordelijke en Scandinavische herkomst.
Vuursteen (afzettingsgesteente)
Vuursteen komt tamelijk veel voor in onze regio. De kleuren kunnen variëren van bijna zwart, grijs, okergeel tot bruin en soms glanzend rood. Vuursteen bestaat uit de chalcedoon variant van het mineraal kwarts, en is zeer hard. De prehistorische mens gebruikte het om werktuigen en wapens van te maken. Zuid-Limburg was één van de belangrijke winplaatsen in West-Europa. Hier kunnen we nog veel oude vuursteengroeves aantreffen. Omdat vuursteen veel harder is dan de omringende kalklagen vinden we vuursteen nog terug waar de kalksteenlagen reeds zijn geërodeerd, zoals bijvoorbeeld in het zgn. vuursteeneluvium van Zuid-Limburg. Maar ook de vuursteen zwerfstenen in onze regio zijn vast en zeker verzameld door de prehistorische mens om er werktuigen en wapens van te maken.
De ontstaanswijze van vuursteen is nog steeds onderwerp van veel veronderstellingen. De gangbare hypothese is dat vuursteen ontstond in poreuze kalksteen, die laagjes van minuscule kiezelskeletjes omsloot. De skeletjes losten op en de opgeloste silica (of kiezel) sloeg weer neer in de vorm van vuursteen. Vuursteen ontstond in zeesedimenten gedurende een lange geologische geschiedenis tot in de Tertiair periode. De vuursteen in Zuid-Limburg stamt uit het Laat-Krijt tijdvak. De verschillende kleuren van vuursteen worden veroorzaakt door de aanwezigheid van kleine hoeveelheden metaaloxiden en -sulfiden, maar kunnen aan de buitenzijde ook ontstaan zijn door verwering. Om vuursteen heeft zich vaak een grijswitte korst gevormd, waardoor het niet altijd duidelijk is dat de betreffende steen een vuursteen is. Door z'n hardheid en de afwezigheid van splijtvlakken, heeft vuursteen een kenmerkend schelpvormig breukvlak. Vuursteen kan uit alle windstreken naar onze regio zijn aangevoerd, zo heeft het landijs o.a. vuursteen uit Denemarken meegevoerd, terwijl het Maas-Rijn rivierenstelsel vuursteen uit Zuid-Limburg, België en Noord-Frankrijk heeft meegevoerd. De ouderdom van vuursteen kan doorgaans worden bepaald aan de hand van de ingesloten fossielen.
Foto van een bruine vuursteen met afmetingen 7x5x4cm. De steen is rijk aan fossielen. Vuursteen heeft geen kristalvorm en splijtvlakken, en kan allerlei grillige vormen aannemen, zowel afgerond als met scherpe hoeken. In het Winterswijkse komen de ronde vormen minder voor.
Microscoop vergroting met opvallend licht van een deel van de vuursteen afgebeeld hierboven. De rode balk is 1 mm. in lengte. We zien fragmenten van fossielen. In deze vuursteen zijn foraminiferen (ééncellige zeeorganismen), bryozoa (mosdiertjes) en fragmenten van crinoïden (zeelelies) aangetroffen. De ouderdom van deze vuursteen is vermoedelijk Krijt periode, maar alleen door een expert met zekerheid vast te stellen.
De foto links toont een enkele centimeters grote vuursteen, geraapt op de Kulverheide met de schelpvormig breukvlakken en scherpe randen, waaraan de meeste mensen vuursteen zullen herkennen. Het is makkelijk voor te stellen, dat de prehistorische mens vuurstenen gebruikte als schraap- en snijgereedschap.
Kalksteen (afzettingsgesteente)
Eigenlijk zouden kalkstenen hier niet genoemd hoeven te worden, omdat dit type zwerfstenen zelden in het Winterswijkse wordt aangetroffen. De oude rivieren, komende uit het zuiden en oosten, vervoerden stroomopwaarts van onze regio kalkstenen, maar de afstand tot Winterswijk was te ver. De kalkstenen vielen uit elkaar en losten op voordat Winterswijk werd bereikt. De weinige exemplaren, die Winterswijk toch bereikten, overleefden de blootstelling aan de buitenlucht niet. Het heeft daarom geen zin op akkers naar kalkstenen te zoeken.
Vanwege de mogelijkheid interessante fossielen in kalkstenen aan te treffen, krijgen deze zwerfstenen hier toch een plaats. De weinige hier gevonden kalkstenen werden aangetroffen in onverstoorde keileem, die voor een goede afsluiting van de buitenlucht zorgde. Door uitspoeling en erosie voldoen weinig keileemlagen in onze regio nog aan deze voorwaarden. Zwerfsteenvondsten van kalksteen zijn gemeld bij het afgraven van de keileemlagen bovenin de groeves van Sibelco en De Vlijt. Deze zogenaamde orthocerenkalk (gevormd in het huidige Zuidwest-Zweden en het Oostzeegebied tijdens de Siluur en Ordivicium periodes, 420 - 485 miljoen jaar geleden) kan decimeters grote fossielen bevatten van voorouders van de huidige inktvis. Fossielrijke kalkstenen, gevormd in het huidige Noord-Denemarken tijdens het Laat-Krijt tijdvak (70 miljoen jaar geleden), kunnen ook sporadisch in de keileem aangetroffen worden. Bij eventuele toekomstige afgravingen van keileem worden mogelijk meer interessante kalkstenen in het Winterswijkse aangetroffen.
Het is wel mogelijk kalkhoudende zwerf- en rolstenen, die afkomstig zijn uit onze regio, aan te treffen in keileem of beken. Er is dan sprake van stenen van Muschelkalk uit de Trias periode of Plänerkalk uit de Krijt periode, die door gletsjerijs, smelt- of beekwater werden losgewerkt en over geringe afstand verplaatst. Behalve bij Winterswijk dagzomen Muschelkalk en Plänerkalk als gebiedseigen gesteenten ten oosten van de Achterhoek en Twente in Duitsland.
Sommige zwerfstenen hebben aan de buitenzijde een dunne korst van kalk, maar bestaan voor de rest uit een ander materiaal. De kalk is afkomstig uit kalkrijke bodem, en sloeg, na oplossing in koolzuurhoudend regen- of grondwater, neer op de buitenzijde van de gevonden zwerfsteen. We hebben in dit geval dus niet met een echte kalksteen te maken. Voorts kunnen we zandstenen aantreffen, waarvan de kwartskorrels door kalkneerslag werden vastgekit. Er ontstond een soort van natuurlijk cement, maar ook deze stenen vallen niet onder de kalkstenen.
Een interessante groep van zwerfstenen wordt gevormd door de verkiezelde kalkstenen. Deze kalkstenen zijn lang geleden door circulerend kiezelzuur omgezet in kwarts en chalcedoon, die goed bestand zijn tegen verwering. Het kiezelzuur is afkomstig van kiezelskeletjes van diepzee organismen. De verkiezelde kalkstenen worden sporadisch in onze regio aangetroffen en zijn vaak rijk aan fragmenten van schelpen, zeelelies, zeeëgels, algen, foraminiferen, sponzen, koralen en andere soorten. Deze oude verkiezelde stenen, waarin de fossielfragmenten vaak zijn omgezet in helder kwarts, kunnen afkomstig zijn uit de Belgische Ardennen (Carboon periode), Noord-Frankrijk (Jura periode) of het Duitse middelgebergte (Trias en Jura periodes).
De foto hierboven toont een zwerfsteen (6x4x3cm) bestaande uit verkiezelde kalksteen, aangetroffen nabij de Sibelco-groeve. De steen zit vol met verkiezelde fossielfragmenten.
Hierboven een afgeronde verkiezelde ooïeden-kalksteen van 3,5x3,5x2cm grootte, aangetroffen nabij de Sibelco-groeve. De steen bestaat vnl. uit verkiezelde ooïeden. Ooïeden zijn concentrische opgebouwde kalkbolletjes van 1 à 2mm. grootte. Ooïeden worden gevormd in ondiep warm zeewater met veel golfbewegingen. Dit steentje is mogelijk afkomstig van de noordrand van het Bekken van Parijs of de Ardennen-hoogvlakte, beide behorende tot het stroomgebied van de Maas.