Wat is basalt?

 

Basalt kent vrijwel iedereen, al was het maar van de stenen in de dijkglooiingen langs onze kust. Met duizenden liggen de basaltblokken, nauw aaneengesloten, keurig in een patroon, zoals de natuur het bijna niet beter had kunnen doen.

 

Dijkbekleding van basaltblokken op het eiland Schokland in de Noordoostpolder.

 

Basalt wordt om een aantal goede eigenschappen veel toegepast. Het is een hard gesteente, bezit een dichte structuur en is zeer weerbestendig, beter nog dan veel andere gesteenten. Basaltblokken werden om die reden veel toegepast in onze zeeweringen. De stenen zijn door hun hun veelhoekige vorm goed in een sluitend verband te leggen, waar nog bij komt dat basaltsteen niet moeilijk te verkrijgen was. In het nabije Duitsland, in de Eifel, het Westerwald en in het Rhöngebied komt basalt in voldoende winbare hoeveelheden voor. 

Het gebruik van basalt voor zeeweringen nam in de tweede helft van de 19e eeuw een hoge vlucht. Voordien en ook daarna nog werd voor de steenglooiingen gebruik gemaakt van zwerfstenen. Deze kwamen in eerste instantie uit Drenthe, maar de vraag naar grote zwerfkeien was zo groot, dat men ook breuksteen en grote zwerfkeien uit het kustgebied van Zuid-Noorwegen en Zuidwest-Zweden importeerde. Grote zwerfblokken haalde men vooral uit Polen, maar ook Denemarken en Noord-Duitsland kwamen voor aanvoer in aanmerking.

In de dijken langs de voormalige Zuiderzee zijn eind 19e eeuw en in de 20e eeuw enorme hoeveelheden breuksteen van basalt en vooral veel zuilenbasalt toegepast. Basaltgroeven in het Duitse Westerwald leverden bijna iedere gevraagde hoeveelheid. Vervoer naar de zeedijken was redelijk makkelijk omdat de afvoer via de Rijn over water kon plaats vinden.

 

 

De Druïdensteen in het Westerwald is een door erosie vrijgelegde basaltformatie.

De basaltkop van de Lösershag in de Rhön, zuidwestelijk van het Thüringerwoud, was zo’n 15 miljoen jaar geleden nog een actieve vulkaan.

 

Zuilenbasalt laat zich makkelijk winnen. Dat gebeurt in steengroeven. Deze zijn vaak in oude vulkaankraters aangelegd. Vroeger ging het loswerken van de lange basaltzuilen met handkracht. Arbeiders gezeten op een plankje aan lange touwen werkten langs de verticale rotswand de basaltzuilen met breekijzers los. Die vielen vervolgens op de vloer van de steengroeve. Doordat dit ongecontroleerd gebeurde braken de basaltzuilen onvoorspelbaar in een groot aantal brokstukken. Naderhand liet men losgewerkte basaltzuilen via lieren op de groevevloer zakken, waarna steenhouwers de zuilen in afgepaste stukken hakten. 

Hoewel veel van deze oude basaltgroeves inmiddels zijn stilgelegd, is basalt in Duitsland nog steeds een gewild exportartikel, zowel als werksteen, bouwsteen of als steenslag. Alleen al bij de bouw van de Afsluitdijk zijn vele honderdduizenden tonnen aan basaltblokken in de dijkglooiing verwerkt.

De toepassing van zuilenbasalt in dijken, pieren, dammen en kademuren verdwijnt echter meer en meer. De winning, het transport en de plaatsing van de zware steenblokken is te kostbaar. Hier komt bij dat het vak van steenzetter niet erg populair (meer) is. Het werk is zo zwaar dat het handmatig plaatsen van de steenblokken niet langer toegestaan is. In plaats van het zware basalt past men nu samengestelde betonelementen toe, die in vorm op zuilenbasalt lijken. Deze betonnen elementen worden machinaal in de dijkglooiing geplaatst. Dit gaat niet alleen veel sneller, het is ook vele malen goedkoper.

 

Steenzetters op de Afsluitdijk aan het werk met grote basaltkeien.

Het beeld van de steenzetter op de Afsluitdijk. Het handmatig plaatsen van de zware blokken, en dat in gebogen houding, was bijzonder zwaar werk. Arbo-wetgeving maakt dit soort werk tegenwoordig onmogelijk.

 

Tegenwoordig bekleed met de dijkhellingen vooral met betonnen elementen, die de vorm van basaltkeien hebben.

Het valt op dat basaltblokken die in kademuren en vooral in zeeweringen verwerkt zijn, niet zwart, maar na verloop van tijd loodgrijs van kleur worden. Deze kleurverandering komt door de blootstelling aan de atmosfeer en aan een zout milieu. De verwering van het basalt gaat niet diep, hooguit een fractie van een millimeter. De weerstand van basalt tegen verwering zien we ook terug in zwerfstenen van basalt. Maar daarover straks meer.

 

Zuilen en lava

Basalt is een vulkanisch gesteente dat zich vaak op een bijzondere wijze manifesteert. Zuilvormen zijn namelijk karakteristiek voor basalt, hoewel het verschijnsel in minder fraaie vorm ook van andere gesteenten bekend is. In tegenstelling tot wat men vaak denkt, zijn de kantige zuilen niet ontstaan door het stollen van lava. Ook zijn kantige zuilen niet kunstmatig in fabrieken gemaakt.

Zuilvorming van basalt is het gevolg van het krimpen van het nog hete basaltgesteente, nadat het al gekristalliseerd was. Het homogene, fijnkorrelige gesteente neemt bij het afkoelen minder volume in, waardoor het gesteente krimpt. Het proces is enigszins vergelijkbaar met het scheuren van klei door waterverlies. Door het krimpen ontstaat een zeer regelmatige, meer of minder zes- of vijfzijdige structuur. Het krimpen van  afkoelende basalt waardoor deze zuilenstructuur ontstaat, vindt altijd plaats loodrecht op het afkoelingsoppervlak.

 

Basaltzuilen op de Gangolfsberg, Rhön (Dld.)


De richting van de basaltzuilen staat altijd loodrecht op het afkoelingsoppervlak. De meeste basaltgroeven in Duitsland werden/worden geëxploiteerd in oude kratervullingen. Hierin is zuilenbasalt meestal fraai ontwikkeld.

Los Organos, La Gomara, Can. eilanden, Spanje


De ca. 80 meter hoge wand bestaat voornamelijk uit steil gerichte basaltzuilen. Fraaie formaties van zuilenbasalt ontstaan uitsluitend in dikke lavastromen of op plaatsen waar basaltlava stagneert, zoals in vulkaankraters en grote lavatunnels.

 

Basaltische vulkanen produceren tijdens uitbarstingen soms maanden achtereen enorme hoeveelheden gloeiend vloeibare lava. De hoge temperatuur van basaltische lava (ca. 1100 graden Celsius) en het lage silicagehalte maakt dat de lava makkelijk vloeit. In sommige gevallen, zoals op Hawaï, stroomt roodgloeiende basaltlava in kilometerslange 'rivieren' richting zee.

Ook op IJsland produceren vulkanen bij erupties soms grote hoeveelheden basaltlava. In het najaar en de vroege winter van 2015-2016 was dit het geval bij de uitbarsting van de vulkaan Bardarbunga op IJsland. Bij deze langdurige erupties kunnen zeer dikke lavadekken ontstaan. Door de vloeibaarheid van de lava kan deze vaak helemaal ontgassen, waardoor een dicht homogeen basaltgesteente ontstaat. Na het vast worden van de lava kunnen hierin bij verdergaande afkoeling verticale zuilvormen ontstaan.

 

Lavarand van de Bardarbunga op IJsland

Deze actieve vulkaan is geheel bedekt door gletsjerijs van de Vätnajokul.Bardarbunga heeft een hoogte van 2009 meter en  is daarmee de op een na hoogste vulkaan op IJsland.

De Bardarbunga is een stratovulkaan, die nog steeds actief is. De laatste vond in 2014 plaats. De krater van de Bardarbunga is ca. 10 kilometer breed en ongeveer 700 meter diep. De vulkaan maakt onderdeel uit van een stelsel van meerdere vulkanen, die gelegen zijn op de breuklijn tussen de Europese en de Amerikaanse aardkorstplaat. 

Verticale basaltzuilen in een verlaten groeve aan de Dietrichsberg, Rhön (Dld.)

De Rhön is een middelgebergte van vulkanische oorsprong in het grensgebied van Beieren, Hessen en Thüringen. Naar het westen zet het vulkanische gebied zich voort waar het de Vogelsberg vormt. Tijdens het Tertiair heerste hier een levendig meest basaltisch vulkanisme. Het hoogste punt is de Wasserkuppe, een oude Tertiaire vulkaantop van ruim 950 m hoog.

 

 

Niet zelden is basaltlava zo dunvloeibaar dat deze als vurige tongen kilometers ver het voorland van de vulkaan in stroomt. In zo’n lavastroom koelt de lava aan het oppervlak snel af en stolt. De eerst nog vurige lava wordt bij de afkoeling steeds donkerder.

Soms ontstaan situaties waarbij de lava onder de gestolde basaltkorst door blijft stromen. Zo ontstaan lavatunnels die nadat de eruptie stopt, soms helemaal leeg stromen. Blijft zo’n tunnel met lava gevuld, dan kristalliseert deze bij afkoeling uiteindelijk ook. In het eerste geval ontstaan er diepe kronkelige open lavatunnels, in het tweede geval wordt de lava in zijn eigen tunnel steenhard.

Doordat de afkoeling het sterkst is in de richting van de wanden van de lavatunnel ontstaan stollingsvormen die op dwarsdoorsnede op bloemrozetten lijken. Deze fraaie stollingsstructuren zijn van verschillende plaatsen op aarde bekend, onder meer heel fraai bij het plaatsje Aguamansa boven Orotava op het Canarische eiland Tenerife en op het eiland Porto Santo bij Madeira.

 

Zonnesteen-basalt op Ilhéu de Cima, Porto Santo, Portugal

Porto Santo is een klein eiland ten noordoosten van het grotere Madeira in de Atlantische Oceaan. Het is een vulkanisch eiland waar op verschillende plaatsen fraaie formaties te bewonderen zijn van zuilenbasalt. In een oude verlaten basaltgroeve rijzen honderden nauw aangesloten gebogen basaltzuilen in de groevewand omhoog. Deze zonnesteenbasalt vormt de doorsnede van een gestolde tunnelvulling van basaltlava. De zuilen stralen uit in de rochting van het afkoelingsoppervlak.

 

'Margarita de Piedra' ofwel de Stenen Margriet, te zien langs de weg boven Aguamansa op Tenerife (Can. eilanden)

De radiair gerangschikte zuilen van basalt markeren de doorsnede van een oude lavatunnel.

 

Basaltgesteente

Basalt dankt zijn naam aan het Griekse 'Basanites'. In Syrië wordt over dit donkere gesteente gesproken als 'De steen van Basan'. Basalt is naast graniet het meest voorkomende gesteente op aarde. Oceaanbodems bestaan uit basalt, talloze vulkanische eilanden en eilandgroepen in deze oneindige waterwereld rijzen met hun kilometers brede sokkel van basalt vanaf de oceaanbodem tot vele duizenden meters hoogte op tot boven het zeeoppervlak. IJsland is een mooie voorbeeld van een groot eiland dat vrijwel uitsluitend uit basalt is opgebouwd.

Ook op het vasteland is basalt niet zeldzaam. Vooral in de nasleep van de vorming van het Alpengebergte ontstonden in het Tertiair in Duitsland en elders in Europa talloze basaltische vulkanen. De Vogelsberg in Hessen bestaat helemaal uit basalt. Ook de Scheibenberg in het Erzgebergte en talrijke vulkanen in het Westerwald en in de zuidelijke Eifel getuigen van uitbundig basaltisch vulkanisme, dat geologisch gezien nog erg jong is. Hoewel de meeste vulkanen uitgedoofd schijnen, is dit lang niet zeker.

Naast basalt als vast gesteente zijn in de noordelijke helft van ons land, in Noord-Duitsland en in Denemarken ook zwerfstenen van basalt te vinden. Deze keien zijn door het gletsjerijs in de voorlaatste en laatste ijstijd vanuit Zuid-Zweden zuidwaarts getransporteerd. Uit onverweerde keileem komen de stenen fris en vaak donkergrijs tot zwart van kleur te voorschijn. Op de hogere zandgronden liggen de zwerfstenen al tienduizenden jaren in een doorlatende zandbodem. Basaltzwerfstenen zijn op die plaatsen meest lichtgrijs, bruin of geelbruin verweerd. De verweerde buitenkant van de stenen kan vaak met de vingernagel weggekrast worden. Bij nat weer voelt de verweerde buitenkant soms kleiïg aan. De grijs-bruine verweringshuid is bij zwerfstenen van basalt zelden dikker dan één of twee millimeter, daaronder kleurt het gesteente nog grijszwart.

 

Schonen-basalt - Zwerfsteen van het Hoge Veld, Norg (Dr.)

Dit type is het meest voorkomende type zwerfsteenbasalt. In de dicht grijsbruin verweerde grondmassa zijn donkere pitjes zichtbaar van het mineraal augiet. Door het lange verblijf in doorlatende zandgrond is de buitenzijde van het basaltgesteente geelbruin verweerd.

Plagioklaas-porfierische basalt - Zwerfsteen van Ertebölle, Limfjord (Dk.)

In het dichte grijsverweerde basaltgesteenten 'zweven' talrijke lijstvormige kristallen van plagioklaas. Op een tweetal plaatsen zijn plagioklaaskristallen met elkaar vegroeid (glomerofyrisch).

 

 

Hoewel Zweedse basalten ouder zijn dan die in Duitsland, zijn zwerfstenen aan hun donkere kleur en minerale bestanddelen direct als basalt te herkennen. Bij nog oudere basaltgesteenten, zoals die uit Perm in het Nahedal in Duitsland, is dit een stuk moeilijker.

Basalt is doorgaans een donker, zwart tot grijszwart gesteente, soms ook bruin, grijs tot grijsblauw. Het is rijk aan ijzer- en magnesium, zwaarder dan graniet, met gewoonlijk een fijnkorrelige tot dichte structuur. 

 

Basalt is een zeer donker fijnkorrelig gesteente. De donkere kleur wordt veroorzaakt door een hoog percentage donkere ijzerrijke mineralen. Het gesteente wordt tegenwoordig veel tot steenslag verwerkt.

 

We kennen basalt en het bijbehorende vulkanisme met zijn kilometerslange 'rivieren' van roodgloeiende lava ongetwijfeld het best van Hawaï. Dichterbij huis konden we eind 2015 ook op IJsland getuige zijn van langdurige erupties van basaltlava. Maanden achtereen stroomden enorme hoeveelheden basaltlava uit spleten van de vulkaan Bardarbunga. 

 

Uitbarsting van de vulkaan Bardarbunga op IJsland

De eruptie duurde maandenlang, waarbij een enorme hoeveelheid gloeiend hete lava werd uitgestoten.

 

De rode driehoek geeft op IJsland de locatie van de Bardarbunga aan

Lavaveld van de Bardarbunga tijdens de uitbarsting eind 2015

Basaltisch magma ontstaat door gedeeltelijke opsmelting van diepgelegen mantelgesteente. Het magma verzamelt zich in grote magmareservoirs onder de aardkorst, die bij uitbarstingen soms onuitputtelijk lijken. De eruptie van de Kilauea op Hawaï is wat dit betreft illustratief. Sinds het begin van de uitbarsting op 3 januari 1983 stroomt voortdurend een grote hoeveelheid lava van ca. 1100 graden uit de krater. De uitgestroomde lava vloeit in verschillende richtingen naar zee. Sommige lavastromen zijn bijna twaalf kilometer lang. Niet alleen is sinds het begin van de uitbarsting twee vierkante kilometer nieuw land op de zee veroverd, op het eiland zelf bedekt de lava inmiddels een gebied van ruim 117 vierkante kilometer. De uitbarsting van de Kilauea is de grootste sinds twee eeuwen.

Basalt heeft soms een duidelijke porfierische structuur. Dit is afhankelijk van de conditities waaronder basaltisch magma in de aardkorst verblijft. In magmakamers kunnen zich door langzame afkoeling kristallen vormen. Na stolling lijkt het alsof deze kristallen 'zwevend' in een fijnkorrelige matrix zijn opgenomen. Met het blote oog zijn kleine en soms ook grotere kristallen van olivijn, plagioklaas, hoornblende of augiet te herkennen. Beide laatste mineralen zijn zwart, olivijn kleurt geelgroen en plagioklaas is kleurloos of wit.

Als gevolg van een wisselende mineralogische samenstelling is de variatie onder basalt erg groot. Zonder slijpplaatjesonderzoek is het niet mogelijk verschillende basalttypen van elkaar te onderscheiden. Wel is het mogelijk basalt te benoemen naar zijn structuur en/of op grond van de aanwezigheid van eerstelingen.