Hoe determineer je zwerfstenen?

Stenen determineren doe je in een aantal stappen. Hieronder lees je, kort samengevat, hoe je dit het beste kunt doen. Vervolgens gaan we in een aantal stappen iets uitgebreider op de materie in

Structuur

Allereerst let je op de structuur van de steen. De structuur van een steen laat zien hoe de bestanddelen gerangschikt zijn. Vormen ze een mozaïek of zijn ze in strepen, banden of in vlekken gerangschikt? Dit geeft meteen al aan in welke richting je moet zoeken:  stollingsgesteente, metamorf of een sedimentair gesteente?

Welke mineralen ?

Vervolgens probeer je vast te stellen welke mineralen aanwezig zijn. Dat doe je eerst globaal en vervolgens natuurlijk met de loep. Het is meestal goed om met de hamer een (klein) stukje van de steen af te slaan. Op het breukvlak zien de mineralen er anders uit dan aan de buitenkant. Die extra informatie is vaak nuttig.

Probeer vast te stellen of je kwarts herkent. Dit mineraal is essentieel in veel zwerfsteensoorten. De aan- of afwezigheid van kwarts zegt veel over het soort gesteente. Bovendien komen sommige mineralen vaak voor samen met kwarts, andere juist niet. Een voorbeeld van dit laatste is augiet. Dit zwarte mineraal wordt wel de 'vijand' van kwarts genoemd. Hoornblende lijkt veel op augiet. Zie je in een steen een zwart mineraal en het is geen biotiet en er is daarnaast (veel) kwarts aanwezig, dan ben je bijna zeker van hoornblende. 

Veldspaten: twee soorten

Vervolgens komen veldspaten aan de beurt. Welke soorten zie je? Kaliveldspaat en/of plagioklaas? De eerste is meestal kleurig (rood, bruinrood, oranje, rose, geelwit), de ander niet of veel minder. Is kwarts aanwezig en is het een kleurige steen, dan heb je in de meeste gevallen met kaliveldspaat te doen. Tussen kwarts en kaliveldspaat zie je vaak ook nog allerlei kleine en wat grotere lichte vlekjes. Die zijn meestal van plagioklaas, de andere veldspaatsoort.

Donkere mineralen

Blijven over de donkere mineralen. Kun je die herkennen? Meestal zul je scherp begrensde vlekjes en stipjes zien te midden van andere mineralen. Op het breukvlak schitteren ze sterk. Je hebt in dit geval te maken met de zwarte glimmersoort biotiet. Maar, er zijn meer zwarte mineralen, weliswaar met andere eigenschappen dan die van biotiet, maar al doende leer je deze van elkaar onderscheiden.

Denk in het begin vooral niet aan zeldzame zwerfstenen met bijzondere mineralen. Besef dat de verweg de meeste zwerfstenen van graniet en gneis zijn, gesteenten met heel gewone minerale bestanddelen als glazig grijze of kleurloze kwarts, kleurige kaliveldspaat, witachtige plagioklaas en pikzwarte biotiet. Al die andere mineralen komen ook wel, maar liever wat later. Als je eenmaal een zwerfsteen van graniet herkent, dan leveren die honderden andere granietvariëteiten niet bar veel problemen meer op, tenzij je naar gidsgesteenten zoekt. Maar dit is een ander verhaal.

Vind je een zwerfsteen die zwart-wit is, waarin kwarts (nagenoeg) ontbreekt, dan is dat duidelijk geen graniet. Zit er meer ‘zwart’ in dan ‘wit’ dan heb je waarschijnlijk met nog weer een ander gesteente te maken. Met het blote oog en een loep leer je al doende de verschillen zien en leer je ook de onderlinge verhoudingen en percentages tussen mineralen inschatten. 

Stap 1: Structuur van zwerfstenen

Een van de eerste dingen waar je naar moet kijken is de structuur van het gesteente. Het vaststellen hiervan vertelt al veel over de ontstaanswijze en daarmee de plaatsing in een van de drie hoofdgroepen. Met structuur bedoelen we de rangschikking, de grootte en de verdeling van de bestanddelen in het gesteente. In granieten zijn de minerale bestanddelen ongericht, ze tonen geen oriëntatie. Met elkaar vormen de mineralen een mozaïek, een mengsel van stevig aaneen gegroeide kristalsoorten. Draaien we een granietsteen in de hand dan blijft het totaalbeeld min of meer hetzelfde.
 

Terzijde:

Structuur en textuur
Er is bewust van afgezien om naast de uitdrukking structuur ook textuur te noemen. De betekenis van beide termen is in veel gevallen bij amateurgeologen niet goed bekend.
Ook in de vakwereld is de betekenis niet eenduidig. In Duitsland gebruikt men de uitdrukking structuur waar wij textuur voor gebruiken.

Zwerfstenen van gneis zijn gestreept

Heb je een steen gevonden die op graniet lijkt, maar die een ietwat gestreepte indruk maakt, dan noemen we deze niet graniet, maar gneis of gneisgraniet. Deze laatste naam alleen als de streping gering is. Is het gesteente duidelijker gestreept dan hebben we met een echte gneis te maken.

Terzijde:
Het komt voor dat grotere, langwerpige veldspaatkristallen (= eerstelingkristallen of fenokristen) in graniet en andere gesteenten evenwijdig aan elkaar gerangschikt zijn. Dit is veroorzaakt door stroming van de gloeiend-vloeibare kristalbrij, voordat het gesteente geheel was uitgehard. Dit verschijnsel zien we zowel bij gesteenten die kilometers diep in de aardkorst zijn gevormd als in vulkanische gesteenten die uit lava zijn ontstaan.

De streperige structuur van gneis komt doordat de minerale bestanddelen evenwijdig aan elkaar gerangschikt zijn. De gerichtheid doet aan gelaagdheid denken, maar heeft daarmee niets te maken. De evenwijdige rangschikking van de mineralen is het gevolg van metamorfose. Bij hoge druk en een verhoogde temperatuur, op grote diepte in de aardkorst groeiden de kristallen voornamelijk loodrecht op de drukrichting. Gneis is een metamorf gesteente.

Zandsteen en kalksteen zijn beide sedimentaire gesteenten. Deze tonen vaak wel een gelaagde structuur. Zandsteen ontstaat uit opeengestapelde lagen losse zandkorrels, die naderhand verkit zijn. De zandkorrels zijn door water of wind in laagjes boven elkaar afgezet. In water gebeurt dat vaak bij wisselende stroomsnelheden of door eb- en vloedbewegingen. Daarnaast komen er ook homogene, ongelaagde zwerfstenen van zandsteen voor. Deze zijn afkomstig uit dikke, ongelaagde zandsteenbanken. Kalksteen ontstaat door verharding uit kalkslib dat op de bodem van warme zeeën is afgezet.

Gelaagdheid of gerichtheid van de minerale bestanddelen of juist het ontbreken daarvan, zijn kenmerken die in zwerfstenen makkelijk te herkennen zijn.

Stap 2: Kleurindruk van zwerfstenen

Lichtkleurige kristallijne zwerfstenen met een grijze, witte, gele, oranje of een roodachtige kleur zijn meestal silica-rijke gesteenten. Ze bevatten vaak kaliveldspaat en kwarts. Dat maakt de kans groot dat we met een graniet of een gneis te doen hebben.

Zwarte, zwartwitte of zwartgroene zwerfstenen zijn doorgaans magnesium- en ijzerrijke (=mafische) gesteenten. Ze bevatten veel donkere mineralen. In de hand voelen zwerfstenen zwaarder aan. Voorbeelden uit deze categorie zijn: basalt, dioriet, gabbro en amfiboliet.

N.B. Amfiboliet is een metamorf gesteente. De minerale bestanddelen in dit gesteente zijn meer of minder parallel t.o.v. elkaar gerangschikt. Samen met de witachtige plagioklaas maakt amfiboliet vaak een gneisachtige indruk.
 

De kleur van zwerfstenen

De kleurigheid van gesteenten wordt vooral veroorzaakt door 'verontreinigingen' van ijzer. Een klein percentage ijzer kleurt bijvoorbeeld kaliveldspaat in stollingsgesteenten intensief rood. In andere gevallen vormen ijzerverbindingen in zandsteen heel dunne huidjes om de zandkorrels, die daardoor rood, geel, bruin of paarsrood kleuren. Rode zandstenen zijn veelal in een woestijnklimaat ontstaan.

Veel kristallijne zwerfstenen zijn roodachtig van kleur. Vind je in Oost-Drenthe bijvoorbeeld een roodgekleurde kei, die overigens daar meer voorkomen dan elders in ons land, dan heb je grote kans met een rapakivigraniet te maken te hebben, een gidsgesteente uit Zuidwest-Finland.

Terzijde:

Wat zijn gidsgesteenten?
Dit zijn zwerfstenen waarvan het gebied van herkomst in Scandinavië bekend is. Om gidsgesteente te zijn moet aan een aantal voorwaarden worden voldaan. Het gesteente moet binnen een zekere speelruimte vaste kenmerken bezitten. Het voorkomen ervan in Scandinavië moet zo mogelijk tot één locatie beperkt zijn. Bovendien mag het voorkomen ook weer niet te groot zijn, de kans op afwijkingen is dan erg groot. Is het zwerfsteentype op zich goed herkenbaar, maar komt het op meerdere plaatsen in Scandinavië voor, dan kun je er wel een goede naam aan geven, maar is de steen in kwestie ongeschikt als gidsgesteente. Sommige rapakivigranieten en diabazen zijn hiervan goede voorbeelden.

Verwering en steenkleuren

Zwerfstenen kunnen verkleuren. Ze verbleken. Dit gebeurt als de keien duizenden jaren lang aan weer en wind hebben blootgestaan, aan of dicht onder het oppervlak. Rode granieten verweren grijswit. Het verbleken van de kleuren treedt vooral op bij zwerfstenen die lange tijd bedekt waren door een veenlaag. In Zuidoost-Drenthe komen van onder het veen zwerfstenen te voorschijn die door uitloging door veenwater zeer sterk gebleekt zijn. Veel rode granieten zijn vrijwel wit geworden. Dit bemoeilijkt de herkenning aanzienlijk.

Stap 3: Korreling van zwerfstenen

De korreling van het gesteente en de verschillen daartussen, plus de rangschikking van de bestanddelen zijn van groot belang bij de herkenning. Omdat de mineraalkorrels in stollingsgesteenten en metamorfieten kristallen vormen, noemt men deze gesteenten kristallijn. In zandstenen vinden we ook korrels, maar dit zijn kleine fragmenten van kristallen, die door erosie zijn verspoeld en afgerond. Sedimentaire zwerfstenen zijn daarom geen kristallijne gesteenten.

De grootte van de mineraalkorrels in kristallijne gesteenten kan zeer ongelijk zijn, zelfs in dezelfde steen. In veel granieten vormen veldspaat en kwarts, te midden van een massa kleinere, opvallend grote kristallen. Die van kaliveldspaat kunnen vele centimeters groot worden. Ze vormen dan vaak rechthoekige tabletten. Vaak zijn deze op de hoeken iets afgerond. In rapakivi’s en een paar andere granieten komen we geheel ronde of eivormige kaliveldspaten tegen, vaak met een concentrische bouw. Dit laatste is duidelijk een blijk van een gecompliceerde ontstaanswijze. Wat de vorm ook is, al deze grotere kristallen noemt men eerstelingkristallen of fenokristen. Zijn de eerstelingen ten opzichte van de grondmassa verhoudingsgewijs erg groot dan wordt de uitdrukking ‘megakrist’ wel gebruikt. Granieten met duidelijke eerstelingkristallen of megakristen noemen we porfierisch.

Naast veldspaat kunnen andere mineralen ook eerstelingkristallen vormen. Porfierische gesteenten van uiteenlopende samenstelling komen onder zwerfstenen veel voor.
Waar we bij kristallijne gesteenten op verdacht moeten zijn is dat de kristallen ruimtelijke vormen bezitten. Ze hebben niet alleen een omtrek, ze hebben ook een bepaalde dikte. Bovendien liggen de kristallen schots en scheef in het gesteente. Kaliveldspaten bijvoorbeeld zijn langer dan breed. Ze liggen met hun lengte-as steeds in een andere richting. Dat is de oorzaak waarom veldspaten vaak verschillend van vorm zijn. Sommige zijn overlangs aangesneden, andere schuin en soms zien we alleen een dwarsdoorsnede. Dat levert rechthoeken, ruiten en vierkanten op. Het oppervlak van een zwerfsteen geeft alleen maar een tweedimensionaal beeld. Goed om rekening mee te houden.

Verdieping:

Korrelgrootte
De korrelgrootte van gesteenten is de gemiddelde doorsnede van de mineraalkorrels, waaruit het gesteente is opgebouwd. De mineraalkorrels kunnen echter verschillend groot zijn. Soms zijn ze nauwelijks zichtbaar, je hebt dan een fijnkorrelig of zelfs een dicht gesteente, maar ze kunnen ook centimeters groot zijn. Men hanteert in de wetenschap verschillende criteria om de gemiddelde grootte van kristallen in gesteenten aan een bepaalde omschrijving te koppelen. Hier volgen we de indeling van J.Hesemann uit 1936.

De korrelgrootte van gesteenten

Dicht: We spreken van dichte gesteenten als de afzonderlijke mineraalkorrels niet of nauwelijks zijn te herkennen (dichte basalt). Fijnkorrelig: Zo noemen we gesteenten waarin de kristallen kleiner zijn dan 2 mm. Middelkorrelig: Bij middelkorrelige gesteenten bereiken de afzonderlijke kristallen een grootte tussen 2 en 6 mm. Grofkorrelig: Gesteenten die zo genoemd worden bezitten kristallen die in grootte variëren tussen 6 en 12 mm. Grootkorrelig: Zijn gesteenten samengesteld uit kristallen groter dan 12 mm, dan spreken we van grootkorrelige gesteenten. Voorbeelden zijn onder zwerfstenen makkelijk te vinden.

De grootte van de mineraalkorrels in gesteenten is sterk afhankelijk van hoe ze zijn ontstaan. Lava die bij een vulkanische uitbarsting aan het aardoppervlak uitvloeit, kristalliseert erg snel door de snelle afkoeling aan de atmosfeer. Kristallen krijgen niet de tijd om tot een zichtbare grootte uit te groeien. In basalt kunnen de minerale korrels zo klein zijn dat de afzonderlijke kristallen niet te onderscheiden zijn. De structuur is dan dicht. Bij dieptegesteenten kristalliseren de minerale bestanddelen zeer langzaam. Het afkoelingsproces van een groot magmalichaam diep in de aardkorst duurt waarschijnlijk miljoenen jaren. Daarom zijn kristallen in dieptegesteenten zo groot dat deze gemakkelijk met het blote oog zijn waar te nemen.
 

In sommige zwerfstenen tref je zowel grote als kleine mineraalkorrels naast elkaar aan. Dergelijke gesteenten noemt men ongelijkkorrelig. Zijn de korrelverschillen groot dan noemt men de structuur porfierisch. De steen lijkt wat uiterlijk betreft wel iets op een sucade- of notenkoek. Zijn de mineraalkorrels min of meer van dezelfde grootte dan noemt men dit gelijkkorrelig. In de praktijk bestaan er vrijwel geen gelijkkorrelige granieten, veldspaten zijn vrijwel altijd iets groter dan de overige mineralen. Kwarts en veldspaat zijn beide zeer sterk met elkaar vergroeid en tonen beide niet of nauwelijks eigen kristalvormen. Gelijkkorrelige granieten maken daarom een gelijkmatige, homogene indruk.

Stap 4: Mineralen en kristallen in zwerfstenen

Gesteenten bestaan uit een opeenhoping van kristallen van verschillende samenstelling. De naam van het gesteente is hierop gebaseerd. Maar wanneer spreek je van een mineraal en wanneer van een kristal? Eenvoudig gezegd: Mineralen zijn vaste chemische verbindingen die in gesteenten kristallen vormen van verschillende grootte en kleur. Men spreekt bij magmatische en metamorfe gesteenten daarom van kristallijne gesteenten.

Samengegroeide kristallen van dezelfde soort vormen aggregaten. We kennen ze allemaal in de vorm van prachtig gekleurde, fraai uitgegroeide kristalgroepen die op mineralenbeurzen worden verkocht. Het verschil tussen deze kristallen en die in gesteenten is maar gering. Immers, de ordening van de atomen in het kristalrooster verschilt niet. Dat kristallen in gesteenten geen fraaie vormen bezitten, komt doordat ze bij hun groei weinig ruimte hadden. Ze hinderden elkaar waardoor vergroeiingen optraden. Dus, een fraai gevormd, volkomen helder bergkristal bezit precies hetzelfde bouwplan als dat van een onooglijk korreltje grijze kwarts in graniet.

Terzijde:

Kwartskristallen

Als kwarts in verwerend graniet vrij komt en door regen- en rivierwater verspoeld wordt, slijten de eerst scherpe korreltjes af tot meer ronde vormen. Kwartskorreltjes in strandzand, zijn vrijwel allemaal prachtig rond afgeschuurd. Toch zijn het stukjes kristal. Is strandzand in de loop van de tijd veranderd in zandsteen en er circuleert via de poriën tussen de zandkorrels silicahoudend grondwater, dan kunnen zandkorrels zich gedragen als kristalkiemen. Ze krijgen dan weer platte, in zonlicht glinsterende kristalvlakjes. We zien dit verschijnsel heel vaak in rode bontzandsteen. Theoretisch kan een zandkorrel uitgroeien tot een prachtig zeszijdig zuiltje die aan weerszijden in een piramidepunt uitloopt.

Mineralen in gesteenten verschillen vaak van kleur. Graniet is hiervan een mooi voorbeeld. Graniet bestaat uit een viertal mineralen. Twee ervan zijn veldspaten, de overige zijn kwarts en glimmer. Kwarts is meestal glasachtig helder of grijs. De glimmer tenslotte vormt de zwarte vlekjes en spikkels.

Het percentage veldspaat in graniet is zo groot dat de kleur erdoor bepaald wordt. Als we spreken van een rode, oranje en gele graniet, dan komt dit door kaliveldspaat. De andere veldspaatsoort, plagioklaas, is veel lichter getint, soms nog glasachtig helder, vaker witachtig of geel(groen). De enorme verscheidenheid aan zwerfsteengranieten wordt vooral veroorzaakt door verschillen in percentage en kleur van de samenstellende minerale bestanddelen, veldspaatsoorten voorop. 

Als we in staat zijn om in graniet de vier samenstellende mineralen met het blote oog of de loep te herkennen, dan is het in principe mogelijk om overal ter wereld graniet te herkennen. Dat is mooi meegenomen als je bijvoorbeeld tijdens een vakantie in het Joshua National Park, in het zuidwesten van de USA opeens voor bizar gestapelde blokken gesteente staat. Je weet dan dat het om graniet moet gaan.

Vaak liggen kristallen zonder enige voorkeursrichting in het gesteente. Hoe we de zwerfsteen in de hand ook bewegen, in alle richtingen blijft het beeld hetzelfde. In die gevallen hebben we meestal met een magmatisch gesteente te doen. Magmatische gesteenten ontstaan door stolling uit vloeibaar gesteente (magma).

Uit de korrelgrootte van de kristallen in magmatische gesteenten valt dikwijls af te leiden of de kristallisatie langzaam of snel verliep. Hierbij geldt de stelregel: snelle stolling = kleine kristallen, langzame stolling = grote kristallen. Vind je fijnkorrelige zwerfstenen met daarin verspreid grotere kristallen, dan weet je dat die laatste in een eerdere fase kristalliseerden. Een steen met een dergelijk uiterlijk noemen we porfierisch. Op de korrelgrootte en de korrelgrootteverdeling berust in feite de indeling van magmatische gesteenten, zoals die in de meeste hobbyliteratuur gehanteerd wordt.