Zand en zandstenen

Nederland is rijk aan zand, kijk bijvoorbeeld naar onze stranden en duinen. Onze Waddeneilanden en grote delen van de Waddenzee danken hun (voort)bestaan aan zand. Ook langs onze rivieren ligt zand, verder komt het voor op heidevelden, bossen, en in zandgraverijen. Kortom, zand vind je bijna overal. Ook in de ondergrond.

 

 

Zandgebieden bepalen grote delen van het Nederlandse landschap. Nederlands mooiste natuurgebieden wortelen in zand.

 

 

Wat is zand?

‚ÄčZand bestaat uit korrels. Zandkorrels zijn kleine stukjes gesteente of kristal. De korreltjes zijn door verweringsprocessen uit gesteenten vrijgekomen. Afhankelijk van allerlei geologische processen en plaatsen waar ze voorkomen, zijn zandkorrels meer of minder afgerond. Zand dat in de laatste ijstijd in de vorm van dekzand als een deken over grote delen van ons land is uitgewaaid, bestaat deels uit afgeronde en niet afgeronde korreltjes. De afronding komt door het ontelbare malen tegen elkaar aan botsen. Min of meer hetzelfde zien we bij strand- en duinzand.  Zandkorrels die door rivieren zijn vervoerd, zijn veel minder sterk afgerond en bovendien onregelmatig van grootte. In de bouwwereld staat grof rivierzand bekend als ‘scherpzand’. Het wordt op talrijke plaatsen in ons land gewonnen. Scherpzand is ook het ideale bouwmateriaal om grote zandsculpturen mee te maken.

 

Terzijde

Afronding

Goed afgeronde zandkorrels komen voornamelijk voor in woestijnen. Het verstuiven van zand gedurende duizenden jaren veroorzaakt dat de afzonderlijke korrels door de talloze botsingen geleidelijk afslijten en rondachtige vormen aannemen. De zand korrels hebben daarnaast meest een mat oppervlak.

In onze zandafzettingen hebben we met een andere situatie te maken. Meestal is sprake van van een mix van afgeronde zandkorrels en korrels die slechts ten dele of helemaal niet zijn afgerond. Dit treffen we aan in strand- en duinzand en ook in  Pleistocene dekzandafzettingen. Een deel van de zandkorrels is sterk afgerond. Deze korrels hebben meerdere sedimentatie-cycli achter de rug. Dit houdt in dat de zandkorrels meerdere keren tijdens hun 'leven' in sedimenten afgezet zijn, daarna verhardden tot zandsteen en kwamen wellicht na vele miljoenen jaren door verweringsprocessen weer vrij. Zij gingen voor een tweede ronde als zandkorrels door het leven.

Vervoerd door water en/of wind werden deze korrels, vergezeld van nieuwe, niet afgeronde zandkorrels elders in lagen afgezet. Na verloop van lange tijd vond opnieuw verharding plaats tot zandsteen, enz. Het is begrijpelijk dat deze processen vaak tientallen tot vele honderden miljoenen jaren in beslag genomen hebben. In onze zandafzettingen, vooral die in Noordelijk Nederland, hebben we ongetwijfeld te maken met talloze zandkorrels, die op zijn minst 2 miljard jaar oud zullen zijn. Ze liggen zonder regelmaat naast soortgenoten die nog maar net zijn komen kijken. 

Zandafzettingen in ons land bestaan voor een deel uit zandkorrels van glaciale oorsprong. Ze zijn afkomstig uit Scandinavië of ontstonden pas onderweg. Door de schurende werking van het gletsjerijs zijn gesteenten afgebroken, afgeschuurd en/of vergruisd. Uit graniet, gneis en zandsteen zijn op deze wijze talloze kleine kwartssplinters ontstaan. Dit zand is tijdens het transport in keileem naar ons land in het ijs nauwelijks of niet afgerond. De korrels zijn onregelmatig van vorm en bezitten scherpe randen en hoeken. Keileem bestaat voor een (belangrijk) deel uit niet afgeronde mineraalkorrels: kwarts, veldspaat, granaat, magnetiet, hoornblende enz.  Door verwering en uitspoeling van keileem in de laatste ijstijd zijn deze zandkorrels door water en wind verplaatst en elders weer afgezet. Vaak vond hierbij sortering plaats op grootte en gewicht. Dit is de oorzaak dat het zand op onze stranden en in duinen, maar ook die in Pleistoceen dekzand slechts voor een deel zijn afgesleten. Deze zandkorrels zijn van glaciale oorsprong, maar zijn naderhand, tot op de dag van vandaag, herhaalde malen verplaatst en opnieuw afgezet.

 

 

Kwartsrijk rivierzand uit het Vroeg-Pleistoceen - Noordbroek (Gr.)

Rivierzand is ongelijkkorrelig.  Grotere zandkorrels komen voor samen met kleine. Door watertransport ronden zandkorrels in meer of mindere mate af. 

Kwartszand - Noordbroek (Gr.)

Zand bestaat uit kleine korreltjes gesteente. De meeste zijn van kwarts. In feite zijn deze korrels kleine fragmenten van kwartskristallen. Zandkorrels ontstaan door verwering, waarbij gesteenten uitenvallen.

 

 

Dekzandafzettingen - Donderen (Dr.)

Op het laatst van de Weichsel-ijstijd is door het ontbreken van begroeiing bijzonder veel zand verstoven. Wind en sneeuwdooiwater hebben de zandkorrels naar gewicht (grootte) gesorteerd en in laagjes boven elkaar afgezet. 

 

Verstuivend zand op een strandvlakte

 Droge zandkorrels worden door de wind stuiterend (salterend) over de strandvlakte verstoven. Door het herhaaldelijk botsen slijten zandkorrels geleidelijk af tot afgeronde vormen.

Met ongelijkkorrelig rivierzand is het goed kastelen bouwen. Waarom? Korrels rivierzand zijn over het algemeen minder goed afgerond. Ze hebben een onregelmatige vorm. Stamp je dit zand aan, dan grijpen de zandkorrels in zekere zin in elkaar, waardoor ze ook na droging op hun plaats blijven.

 

 

Het meeste zand in ons land is kwartszand, maar eigenlijk doet de samenstelling er niet toe. Zand is een universele uitdrukking voor een bodemsediment waarvan de grootte van de korrels binnen bepaalde grenzen ligt. We spreken van zand als de korrelafmetingen tussen 0,06–2mm liggen. Zo kennen we vulkanisch zand, magnetietzand, ilmenietzand, olivijnzand, granaatzand, gipszand, enz. Zand kan ook van biogene oorsprong zijn. Dit zand bestaat uit kleine korreltjes kalk, afkomstig van vergruisd koraal, schelpenmateriaal, foraminiferen, e.d. Deze kalkzanden komen vooral voor in kustgebieden van warme streken.

Zand in onze bodem bestaat overwegend uit het mineraal kwarts. Toch bevat zand ook korrels van andere mineralen. Die zijn vaak anders gekleurd: groen (epidoot en olivijn), paarsrood en bruinrood (granaat), wit (veldspaat, kalk), zwart (magnetiet, augiet, hoornblende en ilmeniet). Vergeleken met kwarts zijn deze zandkorrels vaak iets zwaarder. Aan onze stranden sorteren water en wind zandkorrels vaak op grootte en gewicht. Langs de vloedlijn en bij aflopend tij zien we soms donkere vegen en strepen in het strandzand. Selectief transport heeft hier de zware mineralen uit het zand aangerijkt. Deze zandkorrels bestaan voornamelijk uit granaat, magnetiet en ilmeniet. Aan de duinvoet sorteert wind zandkorrels op gewicht en samenstelling. Voordat men onder meer bij Bergen aan Zee zandsuppleties is gaan toepassen, kon opzij en onder strandpaviljoens vaak bijeengewaaid roodbruin granaatzand verzameld worden. Ook aan oevers van zandwinningsplassen zien we dat zandkorrels door golfslag op gewicht en grootte gesorteerd worden. De donkere lijntjes in de spoelzone zijn korreltjes zware mineralen (vooral magnetiet en ilmeniet).

 

Granaatzand op het strand van Ejerslev (Mors, DK)

Granaatzand - Weissenhaus (Dld.)

Zwaar zand (magnetiet, ilmeniet en granaat) in de spoelzone van een zandwinning bij Wippingen (Dld.)

 

Granaatzand - Bergen aan Zee (NH)

Het rode zand bestaat hoofdzakelijk uit granaatkorreltjes. Rechtsonder is het gemengd met magnetiet en ilmeniet.

 

Granaatzand, detail

De donkere korrels zijn van magnetiet en ilmeniet.

Olivijnzand - Hawaï (USA

Serpentijnzand - Corsica (Fr.)

 

Ilmenietzand - Sri Lanka

Pyrietzand - Cyprus

Bij graafwerkzaamheden zien we dat zand verschillend van kleur is. IJzerverbindingen spelen hierbij een belangrijke rol. IJzer is een universele 'verfsoort', die zand overal ter wereld uiteenlopend kan kleuren. Zandlagen in onze bodem of delen daarvan kleuren door ijzerverbindingen geelwit, geelbruin, roestbruin of zelfs bijna zwart. Verder vormen ijzerverbindingen soms prachtige roestbruine abstracte structuren, lijnen, strepen en vlekken in zandafzettingen. Zuiver wit zand komt zelden voor. Het bestaat voor bijna 100% uit kwarts. Dit kwartszand noemt men zilverzand. Het wordt voor glasfabricage op verschillende plaatsen in ons land en in België gewonnen.

 

Grofkorrelig smeltwaterzand - Werpeloh (Dld.)

In het doorlatende zand is op regelmatige afstanden ijzeroxide afgezet. De dichte opeenvolging van ijzerlijnen in het zand noemt men wel 'Liesegang ringen'. 

Deze ritmische opeenvolging komen we ook in sommige zwerfstenen tegen.

 

IJzerkleuring van zand - Exloo (Dr.)

Afhankelijk van korreling, leemgehalte e.d. kleurt ijzeroxide meer of minder intensief zandlaagjes. Hierdoor ontstaan een groot aantal verschillende structuren. 

Door ijzeroxide gekleurd Peelozand (Elster-ijstijd) - Gieten (Dr.)

Plaatselijk ontstaan door de uitscheiding van ijzeroxide prachtige abstracte structuren.

IJzeroxide in dekzand - Langelo (Dr.)

IJzeroxide kan zand diep bruinzwart kleuren. De lichte vlekken in het zand kunnen door bacteriën zijn ontstaan.

Zandwinning - Alteveer (Gr.)

In Noord-Nederland vindt 'natte' zandwinning plaats. Zandzuigers halen onder de grondwaterspiegel zand naar boven. Dit wordt via buizen in was- en zeef-installaties op grootte gesorteerd. Het meeste zand is van Vroeg-Pleistocene ouderdom.

Zandwinning - Alteveer (Gr.)

Het Pleistocene rivierzand wordt van vele meters diepte opgezogen. Het is opvallend wit van kleur. Het percentage kwarts in het zand is zo hoog dat van kwartszand gesproken mag worden.

Wit kwartszand - Alteveer (Gr.)

Het opgezogen zand in Oost-Groningen is voornamelijk zand dat meer dan een miljoen jaar geleden door de Eridanos en zijn zijrivieren is aangevoerd en afgezet. In Alteveer is sprake van vermenging van Scandinavisch zand en zand dat door voorlopers van de Elbe en de Wezer is aangevoerd.

Kwartszand - Alteveer (Gr.)

De zuiverheid van het kwartszand is zo groot dat een deel van het zand, gedroogd, gezeefd en verpakt, over de hele wereld als 'laboratoriumzand' geëxporteerd wordt. Het is een vorm van geologische 'vervuiling', het Groningse zand komen we tegen in Brazilië, Saoedi- Arabië, Nigeria, Egypte enz.

 

Zand in onze bodem is een belangrijke delfstof. Het kent talrijke toepassingen. De belangrijkste zijn ophoogzand en bouwzand. Zonder zand zouden we geen (snel)wegen, spoorlijnen, dijken, woningen en andere bouwwerken hebben. De laatste jaren wordt in toenemende mate zand gewonnen uit de Noordzee. Voor versterking van de kustlijn worden op verschillende plaatsen zandsuppleties uitgevoerd. Dat samenstelling en ook de grofte van het zand daarbij ‘verstorend’ werkt, wordt op de koop toegenomen. Samen met het opgezogen zand komen grind en grotere stenen mee, veelal van Scandinavische herkomst. Op de zandmotor langs de kust tussen Ter Heijde en Kijkduin in Zuid-Holland zijn daardoor noordelijke zwerfstenen te vinden. Veel zuidelijker dan verwacht zou mogen worden. Zand en stenen komen van een zandwinningslocatie, zo’n 10 kilometer uit de kust.

 

Door springtij en storm weggeslagen strand bij Domburg

De Nederlandse kust is kwetsbaar. Door stormweer en zeestromingen wordt veel zand weggespoeld. In rustiger perioden voert de zee te weinig zand aan om de aangerichte schade te herstellen. De achterliggende duinenrij is smal. Om de kustlijn te beschermen en stabiel te houden zijn regelmatig zandsuppleties noodzakelijk.

 

Aanleg van de zandmotor bij Ter Heijde (ZH)

Ten behoeve van de kustverdediging en het kustonderhoud is in januari 2011 door Rijkswaterstaat en de provincie Zuid-Holland begonnen met de aanleg van de zandmotor. 

Voor de Delflandse kust tussen Ter Heijde en Kijkduin zijn het strand en de duinenrij relatief smal. Eerder was geregeld aanvulling van zand noodzakelijk. 

Sleephopperzuigers spuiten grote hoeveelheden zand op, voor het strand

 Door gunstige weersomstandigheden verliepen de werkzaamheden voorspoedig. Eind oktober 2011 was de zandmotor voltooid.

Ter hoogte van natuurgebied Solleveld is aan de kust 21,5 miljoen kubieke meter zand gestort. De zandmotor steekt anderhalve kilometer in zee en is aan de basis twee km breed. De opgespoten zandmassa zal naar verwachting door natuurlijke processen van stroming, golven en wind in zo'n twintig jaar naar de Hollandse Noordzeestranden worden verplaatst. Als de zandmotor werkt zoals verondersteld, dan zijn tot 2031 geen verdere zandsuppleties nodig.

 

Zandmotor 'DeltaDuin' is een kunstmatige zandbank in de vorm van een schiereiland

Onder invloed van golven, wind en de stroming langs de kust naar het noorden verandert de zandbank van vorm.

Het zand verspreidt zich in de loop van de jaren langs de kust. Het is een experiment in het kader van dynamisch kustbeheer met de bedoeling natuurlijke processen te gebruiken om stranden en duinen op een veilige breedte te houden. 

Kustversterking van Ameland-Zuidwest

Dicht voor de kust van Ameland ligt het Borndiep, een diepe, natuurlijke geul. Het water in de geul schuurt langs de kust en voert hiervandaan zand mee. Door zandsuppleties vult men de geul deels op met 2,5 miljoen kubieke meter zand. Hierdoor blijft Ameland voorlopig  beschermd tegen de zee. 

 

Als los bodemmateriaal komt zand op talloze plaatsen aan het oppervlak voor. Ook de ondergrond van ons land bestaat op veel plaatsen uit zand, tot diepten van vele tientallen meters. Afgezien van grote delen in het westen en noordwesten van ons land, zijn vooral hogere delen van het Nederlandse landschap rijk aan zand. Vrijwel overal waar naaldbossen groeien, bestaat de bodem uit zand. Sterker nog, onze mooiste natuurgebieden vinden we hoofdzakelijk in zandgebieden: het Nationaal Park Drents-Friese Wold, de ‘bergen’ in Overijssel, de stuwheuvels van de Utrechtse heuvelrug, de Veluwezoom, het Montferland en Kampina in Noord-Brabant.

Zand dat in de noordelijke helft van ons land aan het oppervlak en in de ondiepe ondergrond voorkomt, danken we aan klimaat gerelateerde processen tijdens opeenvolgende ijstijden. In de Saale-ijstijd bedekte een dikke laag landijs de noordelijke helft van ons land. Het wordt wel eens de grootste transportonderneming aller tijden genoemd. Naast grind en stenen transporteerde het ijs veel zand en klei naar ons land. Samen vormen ze een morene-afzetting, die we keileem noemen. Smeltwater heeft op verschillende plaatsen keileem uitgespoeld, waarbij soms dikke afzettingen van smeltwaterzand zijn gevormd.

 

Drents-Friese Wold bij Appelscha (Fr.)

De mooiste natuurgebieden in ons land vinden we in streken waar de ondergrond uit zand bestaat. Het Aekingerzand bij Appelscha is één van de grootste levende stuifzandgebieden. Hier kan zand vrijelijk verstuiven en vormt het schaars begroeide zandduinen.

Kampina - Boxtel (N. Br.)

 De Kampina is een natuurgebied met bos, heide en vennen in de provincie Noord-Brabant. Het natuurgebied ligt globaal tussen Boxtel en Oisterwijk. Het is 120 ha groot en is sinds 1929 grotendeels eigendom van de Vereniging Natuurmonumenten.

 

Weginsnijding bij Ees (Dr.)

Onder afdekking van een laag dekzand en keileem uit de Saale-ijstijd ligt een dik pakket grof smeltwaterzand uit de Elster-ijstijd. Het zand is intensief geplooid door het landijs in de Saale-ijstijd. 

Smeltwaterzand uit de Elster-ijstijd - Ees (Dr.)

Het grindhoudende zand met scheve gelaagdheid maakt duidelijk dat het is afgezet door snelstromend smeltwater. Deze rivier zal een verwilderd karakter hebben gehad met veel wisselende stroomtakken. Het zand is grotendeels geremanieerd rivierzand uit het Vroeg-Pleistoceen.

 

Gelaagd smeltwaterzand - Het Hoge Veld bij Norg (Dr.)

De laminaire gelaagdheid van het zandpakket uit de Formatie van Peelo (Elster-ijstijd) is veroorzaakt door smeltwater dat als een dunne film over het oppervlak stroomde en fijn zand mee nam (sheet flow afzetting).

Glimmerzand - Langelo (Dr.)

In Noord-Drenthe is in de Elster-ijstijd in brede smeltwatergeulen naast potklei veel, zeer fijn glimmerzand afgezet. In het zonlicht schitteren talrijke glimmerschubjes van muscoviet. Het 'glinsterzand' staat bekend als Peelozand (Formatie van Peelo)

Ook in de voorgaande Elster-ijstijd is bijzonder veel smeltwaterzand afgezet. Aan de onderzijde van het landijs ontstond in die tijd in het noorden van ons land een uitgebreid geulenstelsel (tunneldalen). Sommige geulen zijn een paar honderd meter diep. Het geulensysteem is noord-zuid gericht en doet denken aan een begraven rivierstelsel. Deze tunneldalen zijn opgevuld met klei (potklei) en vooral met fijn en grof zand (zie hieronder).

 

 

In het Vroeg-Pleistoceen is ook door rivieren bijzonder veel zand in ons land afgezet. Nederland wordt wat dit betreft wel eens het ‘geologisch afvalputje’ van Europa genoemd. Rijn, Maas en Schelde voerden zand en grind aan uit Midden- en Zuid-Duitsland, België en Noord-Frankrijk. Voorlopers van Elbe en Wezer transporteerden uit het midden en oosten van Duitsland veel zand en grind naar ons land.

 

Kwartszand - Zuidlaren (Dr.)

In de ondergrond van het Hondsruggebied komen opvallend wit gekleurde grove kwartszanden voor. De dikke zandafzettingen zijn door de Eridanos en zijrivieren in het Vroeg-Pleistoceen afgezet. 

Eridanoszand - Alteveer (Gr.)

Het kwartsgehalte van het witte Eridanoszand is bijzonder hoog. De donkere verontreinigingen worden vaak veroorzaakt door kleine bruinkoolkorrels. In het spoelproces worden deze verwijderd.

Eridanoszand - Noordbroek (Gr.)

In een zandwinning bij Noordbroek wordt van grotere diepte kwartszand opgezogen. In de grove fractie komen opmerkelijk veel blauwgrijze kwartskorrels voor. Deze vormen het bewijs van de herkomst uit Scandinavië.

 

In Noord-Nederland en in de Noordzee zijn vanaf het Laat-Plioceen tientallen meters dikke, witte kwartszanden afgezet door de Eridanos. De Eridanos wordt wel de ‘Europese Amazone’ genoemd. Zijn stroomgebied omvatte een enorm gebied, inclusief Zweeds en Fins Lapland en delen van Noord-Rusland. Deze noordelijke oerrivier is zo’n 700.000 jaar geleden door opdringend landijs in Scandinavië verdwenen.

We kunnen stellen dat het fundament van Noord-Polen, Noord-Duitsland, Denemarken, Noord-Nederland en een groot deel van de Noordzee, uit Eridanos-zand bestaat. De witte kleur van het zand is opvallend. Het bestaat voornamelijk uit kwarts. Eridanoszand verschilt hiermee van het meer geelbruin gekleurde zand van Maas en Rijn. Het verschil is langs onze westkust fraai te zien. Noordelijk van Bergen aan Zee is het strandzand wit (Eridanos), zuidelijk ervan is de zandkleur bruiner (Maas en Rijn).