Wat hebben Pompeji, Chemnitz, Kyffhäuser en de Hondsrug gemeen? Heel simpel: Alles wat er eerder lag werd bedolven. Pompeji was een oude Romeinse stad die werd verwoest door een vulkaanuitbarsting, maar tot op de dag van vandaag grotendeels bewaard is gebleven dankzij de neervallende vulkanische as. Vergelijkbare gebeurtenissen vonden ongeveer 290 miljoen jaar geleden plaats in Kyffhäuser en Chemnitz in het midden van Duitsland. Vulkaanuitbarstingen bedekten het landschap met dikke lagen vulkanische as. De door as bedolven bomen en struiken versteenden, waardoor je nu bij Kyffhäuser op de akkers versteend hout kunt vinden en bij Chemnitz zelfs een compleet versteend bos. En de Hondsrug…?
Na een aardbeving in 62 n.Chr. barstte de Vesuvius in 79 n.Chr. in een aantal opeenvolgende hevige erupties uit. Hierbij werd de Romeinse stad Pompeji door pyroclastische stromen bedolven onder dikke lagen vulkanisch as en puimsteen. Door de catastrofe bleef de stad eeuwenlang onder vulkanische as begraven.
De Hondsrug ontstond op een andere, maar minstens zo unieke manier in de voorlaatste ijstijd. Het onderliggende landschap werd gekneed en geboetseerd door een enorme massa gletsjerijs. Na het afsmelten ervan zo’n 140.000 jaar geleden bleef een laag ijstijdleem achter dat het landschap in Oost-Drenthe compleet veranderde. Duizenden jaren eerder gevormde lagen rivierzand en grind, met daarin fossielen als versteende sponzen, koralen en versteend hout werden bedolven. Ja, u leest het goed: Versteend hout. Sterker nog, in de bodem van de Hondsrug kun je honderden miljoenen jaren oud fossiel hout vinden, in ouderdom en samenstelling vergelijkbaar met wat op de akkers van Kyffhäuser in Thüringen te vinden is en in Chemnitz in Duitsland. Dit versteende hout ontstond uit begraven bossen, bomen en struiken die lang geleden door vulkanisch geweld door dikke lagen vulkanisch as bedolven werden. Verkiezeld hout ziet er uit als hout. Dat is het allang niet meer, maar is wel met al zijn details bewaard gebleven.
Verkiezeld hout in Drentse bodem
Wie goed zoekt tussen het grind op de zandpaden en op het heideveld achter het ‘Land van Bartje’ bij Ees, of in de nabijgelegen gletsjerkuil, maakt een reële kans om een stukje versteend hout te vinden. Hetzelfde geldt wanneer je langs de oever van de grote plas van het Nije Hemelriek bij Gasselte wandelt. De grootste kans heb je echter in de grindhopen van zandzuigerijen, zoals die bij Ellertshaar, Echten en Vriezenveen of in de zandwinningen in de Wilsumer Berge ten zuiden van Schoonebeek. Veel van het versteende hout is geelwit van kleur en lijkt in vorm en structuur opvallend veel op aangespoeld hout dat op onze stranden ligt. De meeste stukjes zijn van fossiel naaldhout dat in de ijstijdperiode aangevoerd is uit het bruinkoolgebied rond Leipzig en Halle in Midden-Duitsland.
Tussen de grindstenen is ook ander versteend hout te vinden. De stukjes zijn doorgaans donkerder: grijsbruin, donkerbruin, roodbruin of zelfs zwart. Bovendien is dit fossiele hout veel dichter verkiezeld dan het lichte bruinkoolhout en vertelt een heel ander verhaal, dat terugvoert naar de Perm‑periode (Rotliegendes), zo’n 290 miljoen jaar geleden. Deze periode in de aardgeschiedenis kennen we in Groningen door de zandsteenlaag waarin eind jaren vijftig bij Slochteren het Groninger aardgas werd ontdekt.
Het verkiezelde Perm‑hout stond lange tijd bekend onder de verzamelnaam Dadoxylon, maar door nieuwe inzichten is die naam vervangen door Agathoxylon. Dat is geen toevallige keuze: de structuur van het fossiele hout vertoont overeenkomsten met hout van moderne Agathis-bomen, zoals de indrukwekkende Kauri‑den uit Nieuw‑Zeeland. De bomen waaruit het versteende Agathoxylon‑hout is ontstaan, waren primitieve naaldbomen die in de Perm-periode deel uitmaakten van uitgestrekte subtropische bossen, lang voordat de eerste dinosauriërs verschenen.
Het proces waarbij dit oeroude hout in keihard kwartsgesteente veranderde, is een natuurkundig wonder. Nadat de bomen door vulkanische aslagen waren bedekt, werden stammen en hout afgesloten van zuurstof. Hierdoor kon het hout niet wegrotten. In de loop van de tijd drong grondwater, rijk aan opgelost kiezelzuur, het inmiddels vochtige, verweekte hout binnen. De silica zette zich af als kwarts en chalcedoon en verving het dode hout molecuul voor molecuul. Hierdoor zijn zelfs de fijnste structuren zoals jaarringen, cellen en poriën na bijna 300 miljoen jaar nog steeds te herkennen.
Hoe kan hout verstenen?
Wanneer een boom sterft en wortels en stam raken begraven onder sediment, begint in sommige situaties een langzaam proces waarbij het hout omgezet wordt in keihard gesteente en waarbij zelfs de fijnste celstructuren behouden blijven. Dat afgestorven hout überhaupt kan verstenen, is een klein natuurwonder. De sleutel ligt in de manier waarop silicium zich in water gedraagt. Kwarts en ook het zand onder onze voeten bestaan uit kiezelzuur (siliciumdioxide of SiO₂), materiaal dat normaal gesproken nagenoeg onoplosbaar is in water. Toch bestaat versteend hout grotendeels uit kwarts of een variant daarvan. Het geheim schuilt, hoe vreemd het ook klinkt, in het oplossen van kiezelzuur in water.
Dat oplossen gebeurt vooral in vulkanische gebieden. Vulkanisch as dat bij een eruptie neerdaalt, bestaat voor een groot deel uit glasachtig materiaal. Wanneer regenwater daar doorheen sijpelt, reageert het met de asdeeltjes waarbij ortho‑kiezelzuur ontstaat, ook wel monosiliciumzuur (H₄SiO₄) genoemd. Dit zwakke zuur is in water oplosbaar, zij het in heel lage concentraties. In gebieden met actief vulkanisme kunnen die concentraties door hogere temperaturen en verandering van zuurgraad echter flink toenemen. Het kiezelzuurhoudende grondwater dringt vervolgens verder de bodem in en bereikt daar de begraven boomstammen, waar het de houtcellen binnendringt.
Onder de grond, waar nauwelijks zuurstof aanwezig is, begint dood hout langzaam te ontbinden, maar rot niet weg. Voordat de structuur van het hout verweekt en instort, neemt kiezelzuur de plaats in van het organische materiaal. Vaak gebeurt dat via een tussenfase waarin metakiezelzuur (H₂SiO₃) ontstaat. Wanneer het water daarin verdampt of de zuurgraad verandert, treedt een snelle reactie op: metakiezelzuur is instabiel en vormt netwerk-achtige ketens (=polymeren). De losse moleculen verbinden zich met elkaar en stoten water af. Zo vormt zich eerst een zachte silica‑gel die de holtes van de houtcellen vult en later ook de celwanden impregneert.
Naarmate de tijd verstrijkt, verliest de silicagel steeds meer water en hardt het uit tot opaal, een amorfe vorm van silica. Over miljoenen jaren kristalliseert opaal tot chalcedoon, een microkristallijne vorm van kwarts. Het eindresultaat is een perfecte stenen replica van het oorspronkelijke hout, waarin jaarringen en houtcellen nog altijd zichtbaar zijn, terwijl het hout zelf volledig is vervangen door steen.
Dadoxylon– of Agathoxylon-hout
Permisch versteend hout werd tot voor kort onder de verzamelnaam Dadoxylon aangeduid, maar staat tegenwoordig bekend als Agathoxylon, omdat de structuur van het versteende hout sterk lijkt op die van moderne Agathis-bomen, zoals de Kauri-den uit Nieuw-Zeeland, hoewel ze geen familie van elkaar zijn. De bomen waarvan dit hout afkomstig is, waren primitieve naaldbomen die in het Vroeg-Perm in uitgestrekte bossen groeiden, lang voordat er dinosauriërs bestonden.
De bron van het dicht verkiezelde, donkere hout dat je bij ons in het grind kunt vinden, ligt in het hart van Duitsland, in gebieden zoals de Kyffhäuser en het bekken van Chemnitz in Thüringen. Vooral Chemnitz is beroemd vanwege zijn “Versteende Bos”. In de wijk Hilbersdorf in het oosten van deze stad is bij wetenschappelijke opgravingen een compleet prehistorisch ecosysteem blootgelegd. De locatie daar wordt niet voor niets het ‘Pompeii van de paleontologie’ genoemd. Het is een fossiel oerbos met een grote variatie aan bomen en planten uit het Vroeg-Perm (Rotliegendes), waaronder voorlopers van naaldbomen, paardenstaarten, boomvarens en palmvarens; een bos dat in één klap bewaard is gebleven. Ook resten van dieren als schorpioenen, insecten en zelfs salamander-achtigen zijn er gevonden, wat het beeld van een gefossiliseerd ecosysteem nog indrukwekkender maakt.
De geschiedenis van dit versteende bos begon ongeveer 291 miljoen jaar geleden, toen de destijds nabijgelegen Zeisigwald-vulkaan tot uitbarsting kwam. De kracht van de erupties was zo hevig dat deze te vergelijken zijn met de beroemde uitbarsting van de Vesuvius in 79 na Christus, waarbij Romeinse steden als Herculaneum, Stabiae en Pompeji geheel bedolven werden. Tot zo’n 15 kilometer in omtrek werd het complete bos bij Chemnitz in een oogwenk bedolven onder gloeiendhete as en puin van pyroclastische stromen.
Deze catastrofale gebeurtenissen bijna 300 miljoen jaar geleden zorgen in de wijk Hilbersdorf in Chemnitz nog steeds voor unieke vondsten. Omdat de vulkanische asregen zo plotseling en massaal was, werden veel bomen niet omvergeblazen, maar direct ingepakt door heet vulkanisch materiaal, terwijl ze nog in de grond stonden. Hierdoor zijn sommige boomstammen in hun oorspronkelijke levenspositie bewaard gebleven, compleet met hun wortelstelsels nog diep in de fossiele bodem verankerd. De afsluiting van zuurstof en de aanwezigheid van kiezelzuurrijke vulkaanas zorgden ervoor dat de houtcellen van de bomen molecuul voor molecuul werden vervangen door silica en daardoor keihard verkiezelden. Hierbij zijn zelfs. de kleinste details van de schors, jaarringen en hout bewaard gebleven.
Het oerbos van Hilbersdorf bestond uit een indrukwekkende mix van plantensoorten die we nu nauwelijks meer zouden herkennen. Naast vroege voorlopers van naaldboom-achtige bomendomineerden reusachtige boomvarens uit de familie Psaronius het landschap. Ook zijn er versteende stammen gevonden van van naaldbomen met zwaardvormige bladeren, zoals Cordaites, die tientallen meters hoog konden worden. Daarnaast kwamen er paardenstaartbomen (Calamites) en zaadvarens (Medullosa) voor, die met elkaar een gelaagd bos vormden waarin een verrassend rijke fauna leefde.
Recente opgravingen in Hilbersdorf, onder andere tijdens de bouw van een brandweerkazerne, hebben spectaculaire nieuwe vondsten opgeleverd. Zo zijn er fossielen ontdekt van vroege amfibieën, zoals Chemnitzion richteri, een dier met een opvallend grote kop dat vermoedelijk insecten ving met een kleverige tong. Ook zijn er resten gevonden van schorpioenen en andere geleedpotigen die tussen de wortels leefden. Verder is een Cordaites-stam opgegraven met gefossiliseerde takkransen, waardoor reconstructies van deze boom opnieuw getekend moeten worden. Het versteende bos van Chemnitz is daardoor veel meer dan een verzameling fossiele boomstammen. Het is een ‘bevroren’ momentopname van een compleet ecosysteem van bijna 300 miljoen jaar oud.
De grootste en meest indrukwekkende verkiezelde boomstammen die in Hilbersdorf zijn gevonden, zijn rechtopstaand te zien in het atrium van het gebouw ‘DAStietz’ (Natuurhistorisch Museum/Kulturkaufhaus Tietz) in Chemnitz. Toch is het verhaal nog niet af. In Hilbersdorf vinden nog steeds opgravingen plaats en regelmatig worden nieuwe ontdekkingen gedaan. Het bijzondere voor het Hondsruggebied is, dat tijdens de ijstijden van het Pleistoceen talloze kleine en grotere stukken verkiezeld hout van deze en andere uitgestorven bomen door erosie uit Kyffhäuser en uit het bekken van Chemnitz in Thüringen via voorlopers van rivieren als de Wezer, Mulde en Elbe naar ons land zijn getransporteerd. Daarmee is het voorkomen van versteend hout in de bodem van de Hondsrug verklaart. Alleen nu nog zoeken en… vinden. Je hebt dan wel een stille, soms ook nog kleurrijke getuige in handen van een dramatisch vulkanisch verleden van vele honderden miljoenen jaren oud.
N.B. De micro-foto’s van het verkiezelde hout in dit verhaal zijn uit de hand genomen met een smartphone in combinatie met een stereomicroscoop.
– De gepolijste stukken verkiezeld hout van Madagaskar en uit Arizona (VS) plus het stuk Agathoxylon-hout van Kyffhäuser komen uit de collectie van Harrie Wolters (HCB).
– Het stuk gebleekte bruinkoolhout met de duidelijke jaarringenstructuur komt uit de collectie van Tom Koops – Emmen.
