Vuursteen in Nederland. Waar komt het vandaan?

Vuursteen is met afstand de meest voorkomende zwerfsteensoort. Of je nu in Brabant of Limburg bent, of je wandelt op de Veluwe of op de Utrechtse heuvelrug, overal kom je op en in de bodem vuurstenen tegen. De vuurstenen in Midden- en Zuid-Nederland zijn voornamelijk van zuidelijke herkomst. Vuurstenen van noordelijke herkomst kom je tegen in de noordelijke helft van ons land. Deze zijn mogelijk nog algemener dan de zuidelijke.

Vuursteen is de meest voorkomende zwerfsteensoort in ons land. In een hoop akkerstenen bij Nieuw-Dordrecht in Zuidoost-Drenthe zijn ze talrijk aanwezig. De vuurstenen in het zwerfsteengezelschap zijn met een rode stip gemerkt.

Vuursteen, landijs en keileem

In de Saale-ijstijd, zo’n 155.000 jaar geleden, heeft het Scandinavische landijs miljarden vuurstenen uit het zuidelijke Oostzeegebied en Denemarken in de noordelijke helft van ons land achtergelaten. De aantallen zwerfsteen van vuursteen bij ons en ook in Duitsland tonen aan, dat het landijs op een onvoorstelbare manier in krijtgesteenten met vuursteenconcreties moet hebben huisgehouden.

Vooral in de zuidelijke Oostzee tussen Zweden en Duitsland zijn enorme pakketten wit schrijfkrijt door het ijs uit de ondergrond losgebroken. Schrijfkrijt en vuursteenconcreties werden opgenomen in de zool van het landijs, waar het zachte krijt vermalen werd en de vuursteenknollen in talloze stukken braken. Zwerfstenen van vuursteen en soms ook van wit schrijfkrijt vind je daarom het meest in keileem. Deze taaie, stenenrijke leemsoort bleef in het landschap achter nadat het gletsjerijs verdwenen was.

Keileem met talrijke kleine zwerfstenen van wit schrijfkrijt bij  Sassnitz, Rügen (Dld.). Schrijfkrijt is zo zacht dat keileem alleen in de directe omgeving van schrijfkrijtafzettingen nog veel losse brokjes schrijfkrijt bevat. Hoe verder van de bron, hoe meer er van het zachte krijt verdwijnt.

Op veel plaatsen in Groningen, Friesland, Drenthe en Overijssel kom je aan het oppervlak of ondiep in de bodem vuurstenen tegen. Ze zijn er in allerlei kleuren, met daarbij een vormenrijkdom geen grenzen kent. Hoewel vuursteen in onverweerde keileem meest grijs, donkergrijs, bruin tot zwart is, zijn deze op akkers, bospaden en in zandverstuivingen veelal geelachtig-beige, lichtbruin, bruingrijs tot roestbruin. Soms zit er zelfs een steenrood exemplaar tussen.

Vuursteen verweert anders dan zwerfstenen van graniet of gneis. Chemische invloeden in de bodem lossen in graniet en ook in gneis en andere stollingsgesteenten mineralen op. Deze laten in het oppervlak putten na. Bij vuursteen gebeurt dit niet, de verwering uit zich anders. Vuursteen bestaat in hoofdzaak uit silica (SiO₂). Bestanddelen als kwarts en chalcedoon zijn chemisch resistent en worden in de bodem vrijwel niet aangetast. Alleen een deel van het opaal verdwijnt, omdat dit door het lange verblijf onder of aan het oppervlak zijn chemisch gebonden water verloren heeft. Hierdoor neemt het porievolume aan de buitenkant van vuurstenen toe. In de bodem circulerend grondwater bevat altijd opgelost ijzer. Dit dringt vrij makkelijk in de poreuze buitenkant van vuursteen. Bij uitdroging verdampt het water, waarbij het opgeloste ijzer achterblijft en in contact met zuurstof uit de lucht oxideert. Dit is de oorzaak waarom veel vuurstenen een geelachtige tot bruine kleuren bezitten. Vaak blijkt dat deze bruine kleurpatina voornamelijk tot de buitenkant beperkt is. Meer naar binnen hebben vuurstenen meestal een andere, meer donkerder of lichtere tint.

Het meest te vinden en door hun glanzende uiterlijk ook het opvallendst zijn vuurstenen in keizand. Keizand is het verweringsresidu van keileem, nadat in de laatste ijstijd hieruit de fijnere bestanddelen door wind en uitspoeling zijn verdwenen. Het glimmende uiterlijk danken de stenen aan zand en stof waarmee ze in de ijstijd gezandstraald zijn.

Opvallend is dat vuurstenen in de noordelijke helft van ons land niet overal even talrijk zijn. In sommige keileemafzettingen ontbreken ze zelfs. Dit is vooral op een aantal plaatsen in het Hondsruggebied in Oost-Drenthe het geval. Op de hogere delen van de zandruggen van het Hondsrug-complex komen twee typen keileem boven elkaar voor. De bovenste keileemlaag is een rode Oost-Baltische keileem. Hierin ontbreken vuurstenen. Het andere, onderliggende type is grijze Oost-Baltische keileem. Juist deze bevat vrij veel vuursteen, tot wel 40% van alle zwerfstenen.

In de westelijke helft van Drenthe, in Friesland, Overijssel, Noord-Holland en ook verder naar het zuiden in Midden-Nederland is in de Saale-ijstijd voornamelijk West-Baltische keileem afgezet. Zwerfstenen uit dit keileemtype komen voor een belangrijk deel uit Midden- en Zuid-Zweden en Denemarken. West-Baltische keileem is zeer rijk aan vuurstenen.

West-Baltische, vuursteenrijke keileem – Veenhuizen (Dr.). Deze verweerde, zandige keileem komt in grote delen van West-Drenthe en Friesland voor. Dit keileemtype is rijk aan vuursteen.

Waar komen vuurstenen in Nederland vandaan?

Vuurstenen zijn in ons land zo algemeen, dat het lijkt alsof ze uit alle windstreken zijn aangevoerd. Dit is niet het geval. Wat herkomst betreft kunnen we ze in twee duidelijk van elkaar verschillende groepen verdelen: 1) zuidelijke vuurstenen en 2) vuurstenen van noordelijke herkomst. Westelijke vuurstenen kennen we niet en oostelijke evenmin. Voorlopers van de Duitse rivieren als Elbe en Wezer hebben wel vuursteen-achtige verkiezelingen in Noord- en Oost-Nederland gebracht, maar geen krijtvuursteen.

Zuidelijke vuursteen

In Zuid- en Midden-Nederland komen in de bodem veel vuurstenen voor. Deze zijn daar door rivieren als Maas en Rijn afgezet. Gedurende het Pleistoceen hebben deze rivieren veel zand en grind naar ons land vervoerd. Vuurstenen maken een vast onderdeel uit van de grindbanken en grove rivierzanden van deze rivieren. Je vindt ze in allerlei groottes en kleuren.

Zuidelijke vuursteen – Havikerwaard, Rheden (Gld.).

De beide bruine stukken tonen een zware bruine kleurpatina. Zwerfstenen van zuidelijke vuursteen zijn gemiddeld genomen minder glasachtig dan noordelijke vuursteen.

Zuidelijke vuurstenen komen voor een belangrijk deel uit Duitsland, België en Noord-Frankrijk. Maar we hebben ook vuursteen van eigen bodem. Zuid-Limburg staat er om bekend. De bekendste locatie waar vuursteenconcreties in situ kunnen worden waargenomen, is de inmiddels stilgelegde cementgroeve van de ENCI bij Maastricht. In de steile krijtwanden is de opeenvolging van lagen kalksteen-vuursteen-kalksteen prachtig te zien. Meer van dichtbij is daar te zien dat de vuursteenlagen gekoppeld zijn aan niveaus in de kalksteen met graafgangen van kreeften en wormen. Ook in niveaus waar de kalksteen een korrelige textuur bezit, komen veel vuursteenconcreties voor.

In het Tertiair en ook nog in het Pleistoceen zijn op veel plaatsen in Noordwest-Europa krijt-afzettingen door tektonische oorzaken opgeheven. Eenmaal boven zeeniveau sloegen verwering en oplossing toe. Al vroeg in het Tertiair zijn ook in Zuid-Limburg flinke pakketten van het zachte schrijfkrijt door verwering opgelost. Alleen de onoplosbare vuursteenconcreties bleven achter. Dit verweringsresidu van vuursteen noemt men het vuursteeneluvium. Het komt voor bij Aken, Vijlen, Vaals, Epen en Noorbeek.

In het Geologisch Monument Zeven Wegen in het Vijlenerbos in de gemeente Vaals is het vuursteeneluvium ontsloten. In de loop van het Tertiair is hier een pakket ter dikte van ruim 50 meter krijtkalksteen door oplossing verdwenen. Alleen de vuursteenconcreties, vermengd met leem en zand bleven liggen.

Door allerlei oorzaken, maar vooral door vorstverwering in de ijstijd zijn veel vuurstenen kapotgevroren, reden waarom deze in het vuursteeneluvium vaak hoekige vormen bezitten. In die tijd kwamen veel brokken vuursteen door gelifluctie, verspoeling en zwaartekracht in beddingen van beken en rivieren terecht, en werden stroomafwaarts vervoerd. Hierbij schuurden en botsten de stenen langs en tegen elkaar, waardoor ze in meerdere of mindere mate afgerond werden.

Opvallende verschijningen in Maasgrind zijn de zogenaamde Maaseitjes. Dit zijn sterk afgesleten rolstenen van vuursteen met een oppervlak vol botskringen. Vaak zijn ze blauwgrijs, andere zijn door ijzeroxide meer beige of bruin, maar vrijwel altijd hebben ze een gevlekt uiterlijk. Ze zijn afkomstig van oude Tertiaire steenstranden in België en Noord-Frankrijk, waar krijtlagen door de branding van de zee werden aangetast.

Maaseitjes. Zo noemt men de mooie, zacht aanvoelende sterk afgerolde vuursteentjes die vooral bekend zijn uit Maasgrind. Ze zijn waarschijnlijk niet in de ijstijd ontstaan in snelstromend rivierwater, maar veel eerder in de branding van een oude Tertiaire zee, die de krijtkliffen die toen aan de kust lagen, erodeerde.

In Zuid-, Midden- en Oost-Nederland komen in grind- en zandafzettingen naast rolstenen ook grotere brokken vuursteen voor. Deze zijn te zwaar om in stromend water verplaatst te zijn. Voor een deel zijn het dropstones, die vooral tijdens de ijstijd in de zomerperiode, ingevroren in drijvend grondijs, de rivier afdreven. Tijdens het smelten van het ijs onderweg, vielen de stenen naar de rivierbodem.

Grotere vuurstenen in het grind van Maas en Rijn zijn ingevroren in drijvend grondijs stroomafwaarts vervoerd. Bij het smelten van de ijsschotsen vielen de grote stenen naar de rivierbodem.

Een deel van de zuidelijke vuurstenen is afkomstig uit Noord-Frankrijk, waar vuursteen van nature in grote hoeveelheden voorkomt. Ook delen van België, Duitsland en natuurlijk Zuid-Limburg zelf hebben het nodige aan vuurstenen geleverd. In Noord-Nederland komen zwerfstenen van zuidelijke vuursteen niet voor. De grens van het verspreidingsgebied ligt ongeveer bij de Overijsselse Vecht.

Noordelijke vuursteen

In Noord-Nederland is vuursteen op veel plaatsen de meest voorkomende zwerfsteensoort. De breukgevoeligheid van vuursteen zal hieraan zeker aan hebben bijgedragen. Noordelijke vuursteen is afkomstig uit het zuiden van Zweden, delen van Denemarken, Noord-Duitsland en het zeegebied daartussen. Vandaar dat we spreken van noordelijke vuursteen. De uitdrukking Scandinavische vuursteen is namelijk niet geheel terecht.

Keizand op de helling naar het Hunzedal bij Gieten (Dr.). In keizand komen soms grote aantallen vuursteen voor.  Op de foto zijn ze met een rode stip aangegeven.

De bulk van de vuurstenen is afkomstig uit de zuidelijke Oostzee tussen Zweden en Duitsland. In de voorlaatste ijstijd (Saalien) is veel zacht krijtgesteente met vuursteenknollen door het gletsjerijs geërodeerd en op transport gegaan. Hetzelfde, zij op bescheidener schaal, gebeurde met Krijtkalksteen in de Oostzee voor de kust van Litouwen. Vuurstenen uit deze omgeving komen vooral voor in grijze Oost-Baltische keileem in het Hondsruggebied. Al met al moet het alleen al in de Saale-ijstijd om vele miljarden vuurstenen gaan, die toen door het landijs zijn opgenomen en naar ons land zijn vervoerd. Nadat het landijs verdwenen was, bleven vuurstenen, samen met ontelbare andere zwerfstenen in het landschap achter. Van het zachte krijtgesteente was onderweg naar ons land het meeste al verdwenen. De rest loste grotendeels in de bodem op. Alleen de onverwoestbare vuursteen bleef over.

Zwarte vuursteen met een witte cortex is kenmerkend voor de grijze Oost-Baltische keileem in het Hondsruggebied. Het vuursteentype is dicht, glasachtig en doorschijnend. Dit vuursteentype  bevat weinig macrofossielen. Bryozoën komen er niet in voor.

Verwering van vuursteen

De meeste vuursteenknollen die door het ijs uit kalksteenlagen in het Oostzeegebied en in Denemarken zijn losgebroken, overleefden het transport niet. Vuursteen is weliswaar hard, maar is tegelijk ook bros. Vandaar dat één enkele vuursteenconcretie verantwoordelijk kan zijn voor een groot aantal fragmenten.

Vuursteen is een hard gesteente. Het is tegelijk tamelijk bros. Tijdens het transport in het landijs zijn de meeste vuursteenconcreties in stukken gebroken. Hetzelfde gebeurt met vuursteenbrokken die door de bak van de graafmachine worden geraakt. Een vuursteenknol kan bij versplintering in talloze grote en kleinere fragmenten opbreken. Dit verklaart voor een deel de enorme aantallen vuursteen in de noordelijke provincies.

De lange tijd dat vuurstenen op of ondiep in de bodem lagen, heeft nog andere effecten gehad. Afhankelijk van de bodemomstandigheden zijn veel vuurstenen doortrokken geraakt van ijzeroplossingen. Door uitdroging en oxidatie van in grondwater opgelost ijzer, kleuren vuurstenen in alle tinten beige, geel en bruin. In zeldzame gevallen is vuursteen door ijzeroxide (hematiet) opvallend oranje of zelfs steenrood. Deze rode varianten worden vaak verward met rode Helgoland-vuursteen.

Bij bagger- en graafwerkzaamheden, maar ook in de schelpvisserij in de Waddenzee komen dikwijls pikzwarte vuurstenen tevoorschijn. Op schelpenpaden zijn zwarte vuursteentjes niet zeldzaam. Jammer is dat ze op sommige plaatsen vermengd raken met de oorspronkelijk aanwezige vuursteen, zoals op het Balloërveld bij Rolde. Je zou dit mogen betitelen als een vorm van geologische vervuiling. De zwarte kleur van vuursteen is het gevolg van afsluiting van zuurstof. In zuurstofloze omstandigheden ontstaat in mariene zeebodemafzettingen ijzersulfide. Dit is een verbinding van zwavel en ijzer. Deze sulfideverbindingen dringen door in vuursteen en zorgen ervoor dat deze een zwarte kleur krijgt.

In opgeviste schelpen uit de Waddenzee zitten vaak zwarte vuursteentjes. Ze danken hun donkere kleur aan infiltratie van ijzersulfide.

Ook andere verweringsfactoren spelen bij vuursteen een rol van betekenis. Vuursteen bestaat deels uit silica-varianten met chemisch gebonden water. Opaal is hier een van. Zon, zout water, een kalkrijke omgeving, vorst en mogelijk ook kosmische straling zorgen ervoor dat het gebonden water langzamerhand verdwijnt. De buitenzijde van vuursteen wordt hierdoor poreuzer en verkleurt wit. Dit noemen we patina. Vuurstenen met veel witte patina komen we vaak tegen op al wat oudere, kalkrijke stranden in het Duitse en Deense Oostzeegebied. Op sommige plaatsen daar zijn vuurstenen tot in de kern wit en poreus. Ze plakken aan de tong.

Vuursteen en mensen in de laatste ijstijd

Het Weichselien was tot dusver de laatste ijstijd. Deze koude periode begon zo’n 116.000 jaar geleden en duurde tot zo’n 11.650 jaar voor heden. In deze ijstijd bedekte Scandinavisch landijs delen van Denemarken en het noorden van Duitsland. De rand van de ijskap bleef toen iets ten noorden van Hamburg steken. Nederland bleef in de Weichsel-ijstijd ‘ijsvrij’.

Op deze animatie is te zien hoe de landijskap in het Weichselien in grootte toe nam en aan het eind van deze ijstijd kleiner werd en tenslotte verdween.

De eerste helft van het Weichselien verliep nog niet zo koud. Er waren perioden waarin het klimaat zelfs gunstig was voor de groei van bos. De Noordzeebodem lag in die tijd al grotendeels droog en was duizenden jaren lang een grazige steppetoendra, waarop grote kudden mammoeten, wisenten, oerossen, wolharige neushoorns een bestaan konden vinden. Ook kwamen in die tijd nomadisch levende mensen voor. We kennen ze als Neanderthalers. Voor hun levensonderhoud maakten zij jacht op grote zoogdieren als wolharige neushoorns, mammoeten en dergelijke. In ons land zijn op honderden plaatsen bewijzen gevonden dat Neanderthalers ook door onze contreien trokken.

Heel bijzonder is een klein gebied bij Peest in Noord-Drenthe. Hier zijn kampementen gevonden waar Neanderthalers enige tijd verbleven. Op deze locatie kwam in ruime mate vuursteen in de bodem voor. Deze gebruikte men om werktuigen van te maken. In het gebied zijn tientallen meest kleine vuistbijlen en andere werktuigen gevonden. De aanwezigheid van rondtrekkende groepjes mensen maakt duidelijk dat de omstandigheden in Noord-Nederland in de eerste helft van de Weichsel-ijstijd nog betrekkelijk gunstig waren. Maar dit zou spoedig veranderen.

Pleniglaciaal

Omstreeks 74.000 jaar geleden verslechterde het klimaat. Het werd kouder. Deze periode met lage tot zeer lage temperaturen zou tienduizenden jaren aanhouden. Men noemt dit deel van het Weichselien het Pleniglaciaal. Pas zo’n 18.000 geleden werden de klimaatomstandigheden weer iets beter. Tegelijk hiermee verscheen de moderne mens voor het eerst in onze contreien.

Tijdens de duizenden jaren van het Pleniglaciaal was sprake van klimaatschommelingen. Intens koude en minder koude-intervallen wisselden elkaar af. De mildere perioden duurden meestal niet langer dan een paar honderd jaar, waarna de felle kou voor langere tijd terugkeerde. Dergelijke klimaatschommelingen zijn van alle tijden. Ook in het huidige Holoceen kwamen ze verschillende keren voor. Wie weet is dat nu met de huidige opwarming en een sterk veranderde luchtcirculatie ook het geval. Niet alles valt op het conto van CO₂ te schrijven.

Vuursteen en kou in het Pleniglaciaal

Het klimaat in het Pleniglaciaal was in de periode van 29.000 tot 18.000 jaar geleden bar en boos. Van vegetatie was nauwelijks sprake. De bodem lag bloot aan weer en wind. Noordwest-Europa was in die tijd veranderd in een poolwoestijn. In het koude klimaat had de wind vrij spel. Zand en stof gingen toen op grote schaal op de wind en werden ergens anders in het landschap weer afgezet. In ons land, maar ook in onze buurlanden, zijn in die tijd uitgestrekte en soms dikke lagen dekzand en löss afgezet.

Door het ontbreken van vegetatie en het verwaaien van zand en stof, ontstonden op talrijke plaatsen zogenaamde desert pavements. Dit zijn plaatsen in het landschap waar alleen de zware bestanddelen bleven liggen. In ons gebied waren dit zwerfstenen. Deze stenen werden door de wind gegeseld en gezandstraald. Als gevolg hiervan sleten de scherpe randen af en kreeg het oppervlak van de stenen, afhankelijk van de blootstelling, een karakteristieke glans. Het lijkt alsof de stenen gepolijst of gelakt zijn. In de geologie noemt men dit windlak.

Hoewel alle stenen blootgesteld waren aan verstuivend zand, tonen vuurstenen door hun dichte structuur windlak op zijn mooist. Op plaatsen waar Neanderthalers eerder verbleven, werden achtergelaten werktuigen en afslagsplinters van vuursteen eveneens gezandstraald. Een kenmerk van werktuigen uit het Midden-Paleolithicum is dat deze vrijwel alle in meer of mindere mate windlak vertonen en enigszins afgesleten randen bezitten.

Door grote temperatuurverschillen zijn veel vuurstenen in de laatste ijstijd kapot gesprongen. Bevriezing van poriewater in vuursteen veroorzaakt grote spanningen, waardoor ze kapot vriezen. Vaak sprongen er alleen scherven van de vuursteen af.

De intense kou tijdens het Pleniglaciaal had voor vuurstenen, die aan of nabij het oppervlak lagen, nog andere gevolgen. Vuursteen bevat chemisch gebonden water, maar kan, als dit verdampt is, in de poriën ook bodemvocht opnemen. Bevriest dit, dan veroorzaakt het spanningen in het gesteente. Veel vuurstenen zijn hierdoor letterlijk kapot gevroren. Dit is de oorzaak dat veel vuurstenen onregelmatige, hoekige vormen bezitten. Sommige doen zelfs aan menselijke werktuigen denken. Deze laatste noemt men geofacten. Ze lijken op werktuigen, maar zijn het niet. Eerlijkheid gebiedt te zeggen dat geofacten soms moeilijk van echte artefacten te onderscheiden zijn. 

Vorstsplijting kwam vooral voor in de tweede helft van de laatste ijstijd toen de temperatuurverschillen erg groot waren. Deze rood geoxideerde vuursteen zit vol vorstbarsten.