Geologie van Nederland

Zie ook het artikel stuwwal.

Soms komen sedimenten aan het oppervlak die ouder zijn dan het voorlaatste glaciaal (ijstijd) (het Saale-glaciaal, van 150.000 tot 380.000 jaar geleden). Dit is vooral het geval ten zuiden van de grote rivieren en op sommige plekken in het uiterste oosten van Nederland. In het westen en midden van Nederland komen deze sedimenten alleen aan het oppervlak als ze door de stuwende werking van de gletsjers zijn omhooggeduwd in de zogenaamde stuwwallen. Voorbeelden van grote stuwwallen zijn de Utrechtse Heuvelrug, de Veluwe en de Sallandse Heuvelrug. Het preglaciale sediment is meestal grind en zand en komt alleen aan de toppen van de stuwwallen aan het oppervlak.

Langs de randen van de stuwwallen is door de gletsjers soms keileem achtergelaten. Dit is een mengsel van verbrijzeld grind met zand en klei, dat zeer slecht waterdoorlatend is.

In het Weichsel-glaciaal (ongeveer 110.000 - 11.000 jaar geleden) was een groter deel van het zeewater opgeslagen als ijs in de ijskappen die gebieden op hogere breedtegraden bedekten (zoals Scandinavië). In tegenstelling tot het Saale-glaciaal kwam de ijskap niet tot in Nederland. Wel lag een groot deel van de Noordzee (die op de meeste plekken niet dieper dan 30 m is) droog door het dalen van de zeespiegel. In het drooggevallen gebied heerste het klimaat van een poolwoestijn, waar de wind vrij spel had. In de streken ten zuiden van de huidige Noordzee werd door de wind (eolisch) zand afgezet, het zogenaamde dekzand. Hoe verder naar het zuiden, hoe kleiner de met de wind meegenomen korrels, zodat het dekzand gemiddeld naar het zuiden toe steeds fijner wordt. Ongeveer ten zuiden van de lijn Roermond-Antwerpen gaat het dekzand over in löss, een grondsoort die bestaat uit goed gesorteerde, fijne korrels.

Eolische sedimenten als dekzand en löss hebben de eigenschap het reliëf in het landschap uit te vlakken. Zo ligt het dekzand in Noord-Nederland in wiggen tegen de stuwwallen aan.

In de streken langs de kust (de provincies Groningen, Friesland, Noord-Holland, Zuid-Holland, Zeeland) vinden we vooral zeeklei. In het westen van Nederland wordt dit afgewisseld met laagveen. Beide grondsoorten zijn afgezet nadat de gletsjers zich terugtrokken en de zeespiegel begon te stijgen (transgressie). Dit gebeurde grofweg in twee cycli:

• In de eerste periode na de ijstijd, het Boreaal (11.000 tot 8.000 jaar geleden), werden moerassen gevormd door de ontdooiing van de permafrost in de bodem. Het oprukkende zeewater wierp een duinstrook op langs de nieuwe kustlijn, waarachter een moerassig gebied ontstond. In deze periode werd vooral veen afgezet, dat het basisveen genoemd wordt.
• Daarna volgde een periode van snelle zeespiegelstijging en een warmer klimaat. Deze periode wordt het Atlanticum genoemd (8.000 tot 6.000 jaar geleden). De zee overspoelde een groot deel van Nederland, moeras maakte plaats voor binnenzeeën en lagunes, waar klei werd afgezet. Deze klei wordt de oude blauwe zeeklei genoemd. Op veel plaatsen werd het basisveen weggeslagen door golfwerking, zodat dit zich niet meer overal in de ondergrond bevindt. Waar dit niet gebeurde, zoals in delen van Friesland, ontstonden klei-op-veenafzettingen.
• Op het Atlanticum volgde een minder warme periode, waarin de zee zich weer wat terugtrok. Dit heet het Subboreaal (ongeveer 6.000 tot 3.000 jaar geleden). De lagunes groeiden weer dicht tot moerassen, waar een nieuwe veenlaag werd afgezet. Deze afzettingen, het zogenaamde Hollandveen, komen in een aantal gebieden in Noord- en Zuid-Holland en Utrecht aan het oppervlak. Op veel plaatsen is het veen afgegraven om als brandstof te worden gebruikt, hierdoor zijn plassen ontstaan.
• Op het Subboreaal volgde het Subatlanticum, waarin de zeespiegel weer oprukte. Op sommige plekken brak het water door de duinenrij heen om een lagune of binnenzee te vormen, een voorbeeld is het Flevomeer dat ongeveer op de plek van het huidige Flevoland lag. In de kuststreken, achter de duinen werd weer klei afgezet, de zogeheten jonge zeeklei. Op de strandwallen vormden zich in dezelfde periode de hogere jonge duinen.

Rivierklei is gedurende het hele Kwartair afgezet op de plekken waar rivieren stroomden. In de loop der tijd hebben de Rijn, IJssel, Schelde en Maas hun benedenlopen in de Hollandse Kustvlakte meerdere malen verlegd. Daardoor is in de ondergrond ook op sommige plekken waar tegenwoordig geen rivier meer stroomt rivierklei te vinden. Tegelijkertijd is een ingewikkeld netwerk van oude (zandige) stroomruggen in de ondergrond van het rivierengebied bewaard gebleven. Voor het Saale-glaciaal stroomde de Rijn bijvoorbeeld vanaf waar nu Arnhem ligt naar het noorden in plaats van westwaarts. Door de vorming van de Veluwe (een stuwwal) heeft de rivierloop zich verplaatst.

In de ijstijden zijn de rivieren waarschijnlijk vlechtend geweest door de permafrost. In tussenijstijden (zoals het huidige Holoceen) komen meanderende rivieren voor. Het debiet (de flux van de watertoevoer) van de rivieren is in de ijstijden hoger geweest.

Iets zuidelijker liggen de rivieren in een wat "vastere" positie in een dal, zoals de Maas in Limburg. Hier komt rivierklei slechts in een strook langs de rivier voor.

In Nederland zijn op de hoger gelegen Pleistocene zandgronden op slecht doorlatende plekken, waar water stagneert, moerasgebieden ontstaan waarin veen is gevormd. Hoogveen komt ook voor op de slecht doorlatende gesteenten, zoals op de Hoge Venen in de Ardennen.

De onderkorst of sokkel in Nederland bestaat uit gesteente dat tijdens de Hercynische gebergtevorming (rond 390 tot 300 miljoen jaar geleden) werd vervormd en daarbij metamorfose heeft ondergaan. Deze bevinden zich meestal op een paar kilometer diepte. Het zuiden van Nederland hoort samen met Vlaanderen bij het Massief van Brabant, waar de sokkel minder diep ligt.

De oudste en diepste gesteentelagen die in Nederland zijn aangeboord komen uit het vroege Paleozoïcum (Siluur en Devoon). Ze worden ingedeeld bij de Banjaard groep. Er is relatief weinig over bekend. Lagen van dezelfde en hogere ouderdom komen in het zuiden van België wel aan het oppervlak voor, maar hebben daar een andere herkomst. Het huidige Nederland was vanaf het Devoon onderdeel van het paleocontinent Euramerika. Er lag een ondiepe zee waarin afwisselend klastisch sediment (zand of silt) en klei werd afgezet.

Tijdens de Hercynische gebergtevorming ontstond een groot gebergte ten zuiden van het huidige Nederland. De geologische structuur van de voorste (noordelijkste) delen van dit gebergte ligt in de Ardennen aan het oppervlak. De gebergtevorming werd veroorzaakt doordat het paleocontinent Gondwana naar het noorden toe op Euramerika in bewoog. Door het samenkomen van deze continenten ontstond in het Carboon het supercontinent Pangea.

Gesteenten uit het Carboon komen alleen in het uiterste zuiden van Limburg (Geuldal en Voeren)^[1] aan het oppervlak. Ze zijn afgezet aan de rand van het Hercynische gebergte, waar zich ondiepe zeeën en moerassen bevonden. In deze moerassen werd veen afgezet. Toen dit veen diep begraven werd (door subsidentie) ontstond hieruit door de grote druk bruinkool en later steenkool. De steenkoolmijnen in Limburg gaan naar lagen uit het Carboon. Bij het vormen van steenkool komt droog aardgas vrij, dat in Groningen en de Noordzee tot grote winbare aardgasvoorkomens heeft geleid.

Op de overgang naar de volgende periode in de geologische geschiedenis, het Perm, strekte het machtige Hercynische gebergte zich uit over West- en Centraal-Europa. Mogelijk was dit gebergte van dezelfde hoogte als de Himalaya of Andes tegenwoordig. Maar in dezelfde tijd begon een proces van ineenstorting: het gebergte begon geleidelijk te verzakken. Aanvankelijk ging dit met de vorming van bekkens tussen de bergruggen. In het vroege Perm vormden overal in het midden en westen van Europa zulke bekkens. De meeste liggen langgerekt van noord naar zuid, of van noordoost naar zuidwest.

Gesteente uit het Perm begint met het Rotliegend, dat zijn naam dankt aan de vaak rode kleur. De oprekking van de korst ging gepaard met vulkanisme. Lokaal komen uit het vroege Perm lavastromen, magma-intrusies en tufsteen voor. Deze horen bij het Onder-Rotliegend.

Het Boven-Rotliegend is veel verder verspreid dan het Onder-Rotliegend. Het bestaat uit een dik pakket van afbraakproducten van het Hercynische gebergte. Dit zijn vaak rode of rossige kleisteen, zandsteen en conglomeraten. Meestal zijn ze onder een hoek afgezet ten opzichte van oudere, geplooide en scheefgestelde lagen van het Carboon. Dit belangrijke grensvlak is de Saalische discordantie.

In het zuidelijk deel van de huidige Noordzee ontstond halverwege het Perm uit de vele kleinere bekkens een groot sedimentair bekken, het Zuidelijke Permbekken. De bodemdaling hield aan en was gelijk over het gebied verspreid. Daarom vertoont het Boven-Rotliegend over grote afstanden nauwelijks verschil in dikte.

Het klimaat was heet en droog. In de sedimenten uit het vroege Perm komen geleidelijk steeds minder fossielen van planten voor, waaruit blijkt dat de vegetatie afnam. Er waren perioden waarin vanuit het noorden zeewater binnen kon dringen. Deze binnenzee was in het Perm ondiep. Wanneer de verbinding met het open water verbrak, droogde het water op. In deze zee werden voornamelijk zandsteenlagen afgezet. Naar het noorden toe, waar de zee het diepst was, zijn de lagen van het Rotliegend dikker. Ze doen dienst als reservoirgesteente waarin het olie en gas uit het onderliggende Carboon kon worden opgevangen. In het zuiden van Nederland en in België ontbreken ze totaal.

Boven op deze lagen werden een aantal ondoordringbare lagen (afsluitingsgesteente) afgezet. Periodisch viel de zee droog. De indamping zorgde voor de afzetting van evaporieten (voornamelijk zout). Deze lagen vormen het Zechstein (271-251 miljoen jaar oud) en Keuper (228-200 miljoen jaar oud). Een ander sealgesteente is kalksteen uit het Jura (200-145 miljoen jaar oud). Afsluitingsgesteente zorgde dat op veel plekken in de Nederlandse ondergrond het gas niet kon ontsnappen en economisch winbaar is. Het zeezout uit het Zechstein en Keuper heeft met name onder Noord-Duitsland, de Noordzee en Nederland, waar deze lagen het dikst waren, in de ondergrond enorme diapieren gevormd.

De ineenstorting van het Hercynische gebergte en de bodemdaling ging aan het einde van het Perm over in de eerste fase van het opbreken van het supercontinent Pangea. Dit proces versnelde tijdens het Trias met de vorming van breuken waarlangs blokken van elkaar afschoven. Overal in Noordwest-Europa ontstonden horsten en slenken. Het grote Centraal-Europese Bekken raakte daardoor opgedeeld in kleinere bekkens met daartussen gebieden waar de bodemdaling relatief gering was.

Aan het begin van het Trias was het klimaat nog steeds zeer heet en droog. Het huidige Nederland lag aan de zuidelijke rand van het Centraal-Europese Bekken, een gebied waar het klimaat vergelijkbaar was met de tegenwoordige omstandigheden rond de Perzische Golf. Rivieren voerden zand aan uit de Hercynische massieven in het zuiden. Dit zand vormt de Buntsandstein, die wegens het droge klimaat opvalt om zijn vaak rossige kleur. In het Midden-Trias (rond 245 miljoen jaar geleden) drong de zee vanuit het zuiden het gebied binnen. Er ontstond een warme ondiepe zee, waarin de kalksteen van de Muschelkalk werd afgezet. In Winterswijk komen dolomieten van de Muschelkalk aan het oppervlak.

Het opbreken van Pangea lokaliseerde zich aanvankelijk rond de huidige Noordzee, in de Centrale Noordzeeslenk en andere slenken. De slenken vormden een riftzone waar de bodemdaling zich versnelde. Fases van grote tektonische beweging werden afgewisseld met relatief rustige perioden. Het riften vond met name plaats tijdens de Vroeg-, Mid- en Laat-Kimmerische fases (respectievelijk in het Midden-Trias, Midden-Jura en Vroeg-Krijt).

De verbinding met de open oceaan werd aan het einde van het Midden-Trias weer regelmatig verbroken. In het Laat-Trias kwamen daardoor vooral zoutmeren voor, waarin de evaporietlagen van de Keuper ontstonden. De Buntsandstein, Muschelkalk en Keuper vormen samen de Germaanse Trias. Ze zijn in de ondergrond van vrijwel heel West- en Centraal-Europa te volgen. Deze goed herkenbare driedeling gaf het Trias zijn naam (Trias betekent driedeling).

Na de Vroeg-Kimmerische fase van opheffing was het Vroeg-Jura een relatief kalme tijd waarin de bodem geleidelijk daalde door thermische subsidentie. De zeespiegel steeg en overspoelde het noordwesten van Europa. In deze omstandigheden werd in Nederland de Altena Groep afgezet. Deze bestaat uit klei- en kalksteen die veel voor het Jura typische fossielen bevat, zoals ammonieten, vissen, crinoïden, belemnieten en gastropoden.

De daling van de bodem raakte geleidelijk geconcentreerd in de slenken. Op de horsten zijn sedimenten uit het Jura en Vroeg-Krijt door erosie veelal afwezig. In de loop van het Toarcien stokte de watercirculatie. Dit zorgde voor anoxisch zeewater, waarin de Posidoniaschalie werd afgezet, een formatie waarin fossielen en ander organisch materiaal goed bewaard bleven. In Duitsland zijn in deze schalie uitzonderlijk goed bewaarde fossielen van ichthyosauriërs en plesiosauriërs gevonden.

De Mid-Kimmerische fase in het Midden-Jura zorgde voor tektonische opheffing vanuit de centrale Noordzee. In de gesteentelagen is ze herkenbaar als een erosieve discordantie. Ze scheidt het Onder-Jura (de Altena Groep) van de afzettingen van het Boven-Jura (Nedersaksen, Scruff en Schieland Groepen). De Mid-Kimmerische fase werd aan het begin van het Laat-Jura gevolgd door transgressie van de zee.

Afzettingen uit het Laat-Jura en Vroeg-Krijt zijn in Nederland alleen aanwezig in de Centrale Noordzeeslenk, het Bekken van Nedersaksen, het West-Nederlands Bekken, en enkele kleinere bekkens. Over het noorden van Nederland en Duitsland lag in het Callovien (rond 165 miljoen jaar geleden) open, dieper zeewater, waarin vooral klei werd afgezet. In het zuidwesten (West-Nederlands Bekken en de Roerdalslenk), langs de hoogte van het Massief van Brabant, bleef de zee ondiep en vormden vooral zandige kalkafzettingen.^[2] De Schieland Groep bestaat voornamelijk uit op het land gevormd gesteente. Van het Callovien tot het Barremien (Vroeg-Krijt, rond 125 miljoen jaar geleden) bestond het landschap uit kusten, riviervlaktes en lagunes. Het kustgebied onderging cyclische fases van trangressie van de zee vanuit het noorden. De Laat-Kimmerische fase was een onderbreking. Ze ging gepaard met opheffing, verlanding, en verdere ontwikkeling van het riftsysteem.

Na de Laat-Kimmerische fase daalde de bodem, waardoor de zee geleidelijk intrede deed. Rond 140 miljoen jaar geleden, in het Valanginien, stond heel Nederland onder water. De afzettingen uit het tweede deel van het Vroeg-Krijt worden gerekend tot de Rijnland Groep. Het zijn voornamelijk kleien en zanden, gevormd in open mariene omstandigheden.

Na het Vroeg-Krijt stopte de riftontwikkeling in het Noordzeegebied. Vanaf die tijd concentreerde het uit elkaar bewegen van Europa en Noord-Amerika zich tot het gebied ten westen van Ierland, waar de Atlantische Oceaan ontstond. De Noordzeeslenk heeft zich nooit tot een echt oceanisch bekken ontwikkeld. Een "mislukte" riftzone als de Noordzee wordt een aulacogen genoemd.

Tijdens het Krijt (145-65 Ma) was het gebergte in het zuiden vrijwel geheel weggeërodeerd. Zowel Nederland als België werd bedekt door een ondiepe zee, de Krijtzee. Vooral aan het einde van het Krijt zijn dikke lagen kalk en kalksteen afgezet. Deze komen langs de rand van de Ardennen aan het oppervlak, zoals bij Maastricht, waar tot 2018 de kalksteen werd gewonnen in de ENCI-groeve. In Limburg wordt deze kalk mergel genoemd, hoewel het eigenlijk te weinig silt bevat daarvoor. In Losser in Twente in de Staringgroeve komt Bentheimer zandsteen uit het Krijt aan de oppervlakte. Op sommige plaatsen is in Krijtgesteenten nat aardgas ontstaan, dat door een kalksteenseal bedekt wordt en winbaar is.

In Nederland dagzomen sedimenten uit het Tertiair (65-2,5 Ma) op sommige plekken ten zuiden van de grote rivieren. Het zijn afwisselend zanden en kleien. Op de meeste plekken zijn deze Tertiaire sedimenten later bedekt met dekzand of löss.

In Limburg en Oost-Brabant is sinds het krijt een breukzone actief tussen de Feldbiss en de Peelrandbreuk. In deze Roerdalslenk is een dik pakket Tertiaire sedimenten afgezet met economisch winbare hoeveelheden bruinkool en zilverzand. De breukzone is nog steeds actief (zie o.a. Aardbeving Roermond 1992 en Uden 1932).

In het uiterste oosten van Nederland, op geïsoleerde plekken in Twente en in de Achterhoek, komen deze sedimenten ook aan het oppervlak.