Fossiel van de maand: Carboon

 

Afb.1. Antieke voorstelling van de Carboon flora. Bron: Meyers Konversations-Lexicon (1885-1890).
Voor het fossiel van de maand heb ik er deze maal voor gekozen om een hele geologische periode onder de aandacht te brengen. Zeker op dit moment staat het Carboon volop in de belangstelling omdat het de periode is die een grote bijdrage levert aan de discussie over “Fossiele brandstof” en de klimaatverandering die daar mee samen zou hangen. Immers de steenkool die we nu als energiebron gebruiken, is in die periode gevormd. De vele fossielen die er in voorkomen zullen we de volgende keer aan de orde stellen. Nu dus een aantal wetenswaardigheden over deze periode zelf.

De naam Carboon is een afgeleide van het Latijnse woord Carbo dat zwart/kool betekent.
Het Carboon ( het steenkool tijdperk) is de 4de periode van het Paleozoïcum. De periode begon zo’n 345 miljoen jaar geleden en eindigde 280 miljoen jaar geleden, in totaal dus een tijdspanne van 65 miljoen jaar.

Het is niet zo dat in deze periode alleen steenkool werd gevormd, hoewel dit voor de steenkoolwinning wel geweldig zou zijn geweest. In het begin werd als het ware de voorgaande periode, het Devoon, voortgezet. De zee zet de overwinningen op het continent van West Europa nog voort. Dat wil dus zeggen dat de “marine (zee) afzettingen” vanuit het Devoon gewoon doorgingen en dat er in het aanzien van de afzetting weinig verschil is waar te nemen.

Afzettingen
Afzettingen die in de nabijheid van land zijn gevormd, dragen een overwegend zanderig karakter. De verder uit de kust gelegen afzettingen bevatten veel kalk. De onderste afzettingen van het Carboon noemen we in Europa het Dinantien, naar Dinant aan de Maas. Het zijn de gesteenten uit deze periode die we goed kennen als blauwe hardsteen uit Eifel en de Ardennen, die veel gebruikt wordt in de bouw. Soms zijn ze rijk voorzien van fossielen zoals Brachiopoden, Crinoïden, Koralen en Bryozoa (mosdiertjes).

Aan het eind van de Onder-Carboon is het gedaan met de invloed van de zee. Er kunnen moerassen ontwikkelen, de bouwstenen voor het latere productief Carboon. Dat men dan toch het Dinantien tot het Carboon rekent, heeft te maken met het feit dat men bij de indeling niet alleen naar de situatie in West Europa keek, maar ook naar Rusland, waar in de periode van “ons” Dinantien wél steenkool werd ontwikkeld.

De ontwikkeling van steenkool vond dus hoofdzakelijk plaats in het Boven-Carboon. Het niveau van de zee lag een stuk hoger en grote delen van het tegenwoordige Europa waren bedekt met moerassen. De planten die daarin groeiden stierven af en vormden zo een basis voor de steenkoolvoorraden. Het is ook de periode dat nieuwe soorten zich konden ontwikkelen, zoals zaadplanten, insecten, amfibieën en de eerste reptielen.
Interessant is nog te vermelden dat West Europa en het gebied dat we nu als de Zuidpool kennen, beide in de buurt van de evenaar lagen. Het is inmiddels wel duidelijk dat er niet alleen steenkool is ontwikkeld in het Carboon. Weinig gesteente is zo goed te onderzoeken geweest als die van het Carboon.

Afb. 2. Steengroeve Piesberg bij Osnabrück. Ooit was dit een steenkoolmijn.

Bij een bezoek aan een steenkoolmijn komt men al snel tot de ontdekking dat de koollagen veelal dun zijn en ingebed liggen tussen min of meer dikkere lagen schalies en zandsteen. Deze afzettingen zijn het gevolg van overstromingen, zowel door rivieren als de zee. Logisch dat hoe dikker die afzettingen zijn, hoe langer de overstromingen duurde, dat kan wel duizenden jaren zijn.

Een mijnbedrijf

Afb. 3. Schematische voorstelling van de Oranje-Nassaumijn, Heerlen.
Uitgave: Coöperatieve Boerenleenbank.
In een mijnbedrijf loont het alleen om de dikkere kolenlagen, van een halve meter of meer te ontginnen. De lagen van enkele decimeters of minder blijven zitten, of worden bij het afbouwen met onbrandbare nevengesteenten afgevoerd naar de afvalbergen. Lagen van meer dan een meter komen zelden voor.

Veelal werd men gedwongen om een deel van het nevengesteente mee te ontginnen om ruimte voor beweging te krijgen

Afvalbergen
Veel van hetgeen uit de mijn omhoog komt is dus afval en werd op enorme afvalbergen gestort. Deze stortbergen worden nu weer afgegraven voor o.a. wegenbouw, verharding van terreinen, dijkbouw, enz.
In ideale vorm bestaat de gesteenteserie in een kolenbekken uit ritmische herhaling van telkens dezelfde lagengroep. Onder elke kolenlaag ligt een leisteenlaag zonder duidelijke structuur, op de kool ligt een duidelijk gelaagde leisteen.

Deze opeenvolging is geen toeval, de vloerlaag blijkt in grote getale stigmaria’s (wortels) te bevatten. Het is evident dat ze toebehoorden aan de planten waaruit de dekkende koollaag is ontstaan. Hun wortels zijn telkens opnieuw in de kleilaag doorgedrongen, zodat elke zweem van gelaagdheid is verdwenen. De stigmaria’s die nu gevonden worden, zijn dus afkomstig van de planten die omgevormd zijn tot steenkool. In de kool zelf zijn plantenresten niet terug te vinden. De laag boven de kool kunnen prachtige plantenafdrukken bevatten. In de klei zijn zelfs de fijnste bladafdrukken waar te nemen. En dat zijn de stukken die bij verzamelaars zeer in trek zijn.

Afb. 4. Sigularia. Vindplaats: Ibbenbüren.

Plantaardige stof verliest bij inkoling ongeveer 90% aan volume. Van enorme bomen blijft bij het inkolen dus heel weinig over. Hout bestaat voor de helft uit koolstof, steenkoolvorming is dus geen zuinige manier om koolstof op te potten. We weten nu dat je voor een steenkoollaag van één meter dikte een enorme ophoping van plantenresten nodig hebt. In Zuid Limburg ligt samen in bankjes en banken ongeveer 100 meter steenkool, dus vertegenwoordigt de kool een oorspronkelijke planten massa van 1000 meter over het hele gebied!!! Je zou geneigd zijn te denken dat een dergelijke plantengroei gezien de enorme overvloed van een geheel andere orde moet zijn geweest. Hier speelt echter de factor tijd ons parten.

Voor de ophoping van 2 of 3 mm plantaardige stof is gemiddeld de duur van een mensenleven gemoeid.
Om tot inkoling te komen moet de afgestorven plantenmassa van de lucht worden afgesneden. Dit gebeurt door het stagnerende water van de moerassen. Door de beperkte toevoer van zuurstof werd de verrotting tegengewerkt en veranderde een klein percentage van hetgeen in het moeras aan plantaardige stof ontwikkeld werd in laagveen, humus en op den duur in bruinkool. Doordat er dikke jongere lagen op deze bruinkool zijn afgezet werd de druk opgevoerd. Dit hielp, samen met de aardwarmte, de zuurstof en waterstof verder uitdrijven. Tenslotte is de bruinkool in steenkool en zelfs in Antraciet omgezet.

Een voorproefje van enkele Carboon-fossielen uit de steenkoolmijn van Ibbenbüren, de Piesberg bij Osnabrück en de Oranje-Nassaumijn in Heerlen.

Afb. 5. Sphenophilyum sp. Vindplaats: Piesberg.
Afb. 6. Lepidodendron sp. “Zegelboom”.
Herkomst: Oranje-Nassaumijn.
Afb. 7. Anthraconaia sp. Zoetwatermossel.
Vindplaats: Ibbenbüren.
Afb. 8. Varen. Vindplaats: Piesberg.
In volgende afleveringen in de rubriek "Fossiel van de maand" hoop ik u meer te vertellen over fossielen uit het Carboon.

Literatuur:
  • o.a. WikipediA.org
  • Meyers Konversations-Lexicon (1885-1890)