College van de maand: Verborgen Nederland

Wanneer je denkt aan Nederland denk je aan fietsen door de polders of zwemmen in de Noordzee, zeilen over het IJsselmeer of wandelen over de Veluwe. Als het weer natuurlijk mee zit. Maar vroeger zag het gebied er heel anders uit. Nederland heeft bergen, zeeën en woestijnen gehad. Nu is daar weinig van te zien, het zit allemaal verstopt in de ondergrond (fig.1).

Ik wil jullie meenemen op een college dat als vogelvlucht door de geologische geschiedenis van Nederland gaat. Hierbij probeer ik de belangrijkste dingen uit te leggen. Sinds de jaren 60 zijn er in Nederland veel boringen uitgevoerd tijdens de zoektocht naar aardolie en gas in de bodem. Hierdoor is er over de ondergrond van Nederland veel bekend geworden.

Er zijn vier belangrijke tektonische fases geweest die Nederland hebben gevormd. De Caledonische orogenese, de Variscische orogenese (ook wel Hercynische genoemd), de opening van de Atlantische oceaan en de Alpiene orogenese. In figuur 2 kun je aan de zwarte balken de duur van deze orogenese aflezen. 

De opening van de Atlantische oceaan vond ongeveer 150 miljoen jaar geleden plaats, tijdens het opbreken van Pangea. Over het koppelen van een tijd aan een gebeurtenis is mij altijd een ding goed bijgebleven van mijn colleges; een langdurige gebeurtenis, zoals een orogenese, gebeurt nooit “pats boem, klaar” en het gebeurt ook niet in een strakke rechte lijn.

Zo kunnen er aardbevingen plaatsvinden ten gevolge van de schuivende aardplaten, maar kan het vervolgens 20 Miljoen jaar lang ‘stil’ blijven. Waarna de orogenese op een andere plek, bijvoorbeeld 100 km verder, vervolgt met de vorming van breuken of aardverschuivingen.
Dus wanneer men in literatuur exacte data vindt die niet overeenkomt met andere exacte data van een ander gebied, dan kunnen beide nog steeds correct zijn.

Het is gewoon een oneindig traag proces en er wordt een tijdsduur aangehangen die ongeveer zal kloppen en locatie-afhankelijk is.

Tijdens de Caledonische orogenese (van ~520 tot ~400 miljoen jaar geleden) is Avalonia (het microcontinent waar Nederland op ligt) vanaf de zuidpool richting de evenaar bewogen. Dit kon gebeuren doordat de Tornquist Zee subduceert (Voor meer informatie over subductie, zie college van de maand subductiezones) Avalonia botste met Baltica en de zee werd in zijn geheel gesloten. Ondertussen kwam Laurentia ook steeds dichterbij doordat de Iapetus Oceaan zich sloot tussen Laurentie en Baltica en Avalonia. Deze drie micro continenten vormden samen Laurussia (fig 3 rechtsboven en links onder), ook wel Laurazië of Euramerika genoemd. Gedurende deze orogenese kwam het Londen-Brabant massief omhoog. Het erosiemateriaal hiervan wordt nu de Old Red Sandstone genoemd en is onder andere terug te vinden in de Ardennen en Devonshire (fig. 4). Het meeste hiervan kwam terecht ten Zuiden van het massief in het Rhenohercynian bekken, ook wel het Rijns Bekken genoemd. De gevormde bergketens waren niet minder groot dan de huidige Himalaya. Dit was ook de eerste plooiingsfase die de Ardennen vormde. 

Vlak nadat de Caledonische orogenese in geologische tijdstermen voorbij was, kwam de volgende orogenese er alweer aan. Tijdens de Variscische orogenese (van ~390 tot ~300 miljoen jaar geleden) bewoog het laatste restje van het oude supercontinent Gondwana ook richting de evenaar. Het botste met Laurussia en samen vormde het Pangea (fig. 3 rechts onder) waarbij de Rheic Oceaan zich sloot. Deze orogenese leidde tot een foreland basin (volg de link voor uitleg) in Nederland.

Het bassin was niet per se heel diep, maar doordat de orogenese door bleef gaan, zakte het bassin steeds dieper. Hierdoor kwam er genoeg ruimte vrij voor de accumulatie van sediment, waardoor er nu een heel dik pakket sediment ligt. Het Londen-Brabant massief bleef hoog en droog liggen tijdens deze periode. Tijdens het Dinantien (vroeg Carboon) stond Nederland nog steeds grotendeels onderwater en er werden veel organisch rijke kalklagen afgezet. Uit het organische materiaal is aardolie gevormd. 

In het Silesien (laat Carboon) werd Nederland een kustgebied. In deze tijdsperiode werd de vorming van veenpakketten afgewisseld met de afzetting van kleilagen. Dit veen uit het Westfalien vormde de bron voor de steenkool die in de vorige eeuw in Limburg gewonnen werd als steenkool (fig.1). Tijdens de vorming van steenkool ontstaat ook aardgas wat in het noorden van Nederland gewonnen kan worden.

Begin Perm was Pangea ongeveer een geheel. Het klimaat werd in Nederland steeds warmer en droger. In Nederland kon hierdoor een heel belangrijk soort gesteente worden afgezet. Het Rotliegend: een reservoirgesteente dat voornamelijk bestaat uit zandsteen.

Rond de 200 miljoen jaar geleden begon Pangea alweer uiteen te vallen. Het uiteenvallen van Pangea komt mede door het openen van de Atlantische oceaan rond de 150 miljoen jaar geleden. Hierdoor begon Nederland weer te dalen. Doordat het klimaat nog steeds zo warm en droog was ontstond er een zoutmeer. Door de bodemdaling kwam het Nederlandse gebied onder de zeespiegel te liggen. In het Zechstein werd in dit zoutmeer evaporieten (volg de link voor uitleg) afgezet op de bodem. Er moet een flinke hoeveelheid water kunnen verdampen voordat evaporieten kunnen neerslaan. Zowel de aardolie als het aardgas ontstaan tijdens het Carboon, zit grotendeels opgeslagen in het Rotliegend en kan hier niet uit omdat het Zechstein zout een ondoordringbare laag vormt die de fossiele brandstoffen tegenhoudt.

Doordat Pangea uit elkaar begon te drijven werden de bergketens die eerder ontstaan waren instabiel. Ze zakten ineen wat ervoor zorgde dat een deel van de aardkorst instabiel werd. Er ontstonden er breukzones die zorgden voor slenken.

Dit zorgde voor meerdere bekkens door heel Europa. In het Nederlandse bekken ontstond een opeenvolging die Vera Hoogland en ik hebben mogen terugzien tijdens ons tweedejaars Spanje veldwerk in Bronchales. In het Trias is het Buntsandstein (fig. 5) afgezet waarna de Muschelkalk is afgezet met daarbovenop het Keuper. Dit zijn verschillende formaties die ik nu verder niet zal uitleggen. 
Tijdens het Mesozoicum zijn er lokaal rifts ontstaan. Hierdoor hebben wij nu in Nederland een vulkaan. De vulkaan ligt onder de Waddenzee en is een stratovulkaan (volg de link voor uitleg), maar was alleen actief tijdens de Jura. De Zuidwalvulkaan is ontdekt doordat men op zoek was naar andere olie- en gasvelden na de ontdekking van het Groningse gasveld. Helaas is er niks meer van de vulkaan te zien aan het oppervlakte. 

De riften ontstonden door heel Pangea. Uiteindelijk heeft dit ervoor gezorgd dat Noord-Amerika gescheiden werd van Afrika en Europa en later ook Zuid-Amerika losraakte van Afrika. De Atlantische Oceaan begon met openbreken en het was even spannend of Engeland met Amerika mee zou gaan of dat het bij Europa zou blijven. Er is namelijk ook een grootschalige rift die ter hoogte van IJsland tussen Noorwegen en Engeland door de Noordzee naar Europa loopt. Dit was ooit een actieve zijtak van wat nu de Mid Oceanische Rug van de Atlantische Oceaan is. 
Nederland lag ondertussen ongeveer rond de plek waar het nu ligt. 

Nu resteert alleen de Alpiene orogenese nog, maar deze wordt bewaard voor een volgende keer. Tijdens deze orogenese zullen de Alpen ontstaan doordat Afrika naar het noorden opschuift.