De vondst van twee grote zwerfstenen van kwartsporfier in de akkergrond van het uitbreidingsplan De Daalkampen langs de Koesteeg in Borger is, en zal waarschijnlijk nog lange tijd een unicum blijven. Beide porfieren zijn afkomstig uit de Zweedse provincie Dalarna in Midden‑Zweden. Dat we uit dat gebied zwerfstenen op het Hondsrug vinden, is op zich niet uitzonderlijk, maar vondsten blijven schaars. Daar is een duidelijke reden voor. Zwerfstenen uit Midden- en Zuid‑Zweden komen vooral voor in een keileemafzetting die aan het begin van de ijsbedekking in de Saale-ijstijd, zo’n 150.000 jaar geleden, in Noord‑Nederland op de ondergrond is afgezet.
Een porfier is een stollingsgesteente met een heel herkenbare structuur: kleine of grote, duidelijk zichtbare kristallen die verspreid liggen in een veel fijnere grondmassa. Die combinatie van eerstelingkristallen in een fijnkorrelige matrix geeft porfier zijn typische gevlekte of gespikkelde uiterlijk. De eerstelingkristallen van veldspaat zijn ontstaan doordat het magma eerst langzaam afkoelde in de aardkorst, waardoor de eerstelingen tijd kregen om te groeien. Daarna volgde een snelle afkoeling, bijvoorbeeld door een uitbarsting of het omhoog komen van het magma, waardoor de rest van het gesteente fijnkorrelig werd. Die twee fasen van afkoeling vormen samen het porfierische uiterlijk.
Later in de ijstijd is deze (West-Baltische) keileem, samen met het grootste deel van de zwerfstenen erin, door de Hondsrug‑IJstroom geërodeerd en afgevoerd. Toch is niet alles verdwenen. Uit de samenstelling van het zwerfsteengezelschap op de westelijke Hondsrugtak weten we dat rond Borger, Gasselte en ook nog zuidelijker op de Hondsrug zwerfstenen uit deze oude keileemlaag zijn achtergebleven. Dit verklaart het o.m. voorkomen van Vroeg-Cambrische zandstenen met levenssporen, zoals buizenzandsteen, de bekende rhombenporfier en zelfs Ekeriet-graniet uit Zuid-Noorwegen, maar ook porfieren en andere gesteenten uit Zuid- en Midden-Zweden.
De Hondsrug‑IJstroom zelf liet twee eigen keileemtypen achter: de bekende Oost-Baltische grijze en rode keileem. In het Hondsruggebied komen beide overal in de bodem voor. De grijze keileem vormt de onderste laag, de rode ligt daar bovenop. Beide bevatten zwerfstenen met een Oost-Baltische herkomst. Zwerfsteensoorten uit de noordelijke Oostzee, Zuidwest‑Finland, de Botnische Golf en Noord‑Zweden zijn dominant aanwezig. In de bovenste rode keileem ontbreken zwerfstenen uit Midden- en Zuid‑Zweden volledig, in de onderste grijze keileem komen ze wel voor, maar slechts mondjesmaat. Opvallend is dat de onderste grijze keileem altijd (veel) vuurstenen bevat, een kenmerk dat helpt om dit keileemtype in het veld te herkennen ook als deze door verwering en oxidatie een roestbruine kleur heeft aangenomen.
Op de westelijke Hondsrughelling bij Borger komt vooral vuursteenhoudende grijze keileem voor. Dat zou kunnen verklaren waarom beide grote kwartsporfieren in akkergrond langs de Koesteeg zijn gevonden. Tegelijk is er iets bijzonders aan de hand met die twee stenen. Zwerfstenen van kwartsporfier uit Dalarna zijn vrijwel altijd klein. Exemplaren van tien tot twintig centimeter zijn al zeldzaam, laat staan keien van het formaat die langs de Koesteeg zijn gevonden. De oorzaak hiervoor moeten we zoeken in het vaste gesteente in Dalarna. Deze silica‑rijke porfieren zijn in het vaste gesteente al opgebroken in kleine, hoekige brokstukken, begrensd door talloze breukvlakken. Grote brokstukken porfier blijven daardoor zelden intact.
De vondst van twee kwartsporfieren van respectievelijk vijftig en ruim zestig centimeter langs de Koesteeg in Borger is daarom uitzonderlijk – en des te opmerkelijker omdat ze op hetzelfde terrein zijn gevonden. Het zijn zeldzame, bijna onwaarschijnlijk grote overblijfselen van een oud vulkanisch systeem én van een ijstijd die ze, tegen alle statistiek in, twee keiharde zwerfstenen heeft weten te transporteren en achter te laten.
Wat zijn Dalarnaporfieren voor soort zwerfstenen?
Dalarnaporfieren zijn van vulkanische oorsprong of zijn onderaards gekristalliseerd in spleten en scheuren binnen de oude vulkaanlichamen. Ondanks hun grote variatie moeten we deze porfieren niet zien als een verzameling losse, toevallig verschillende gesteentetypen, maar als de resten van een uitgestrekt en langdurig vulkanisch systeem dat ongeveer 1,7 miljard jaar geleden uitzonderlijk actief was. Dat is onvoorstelbaar lang geleden, en precies daarom is er van die imposante vulkanen zelf niets meer over. Wat we nu aantreffen, vooral rond Älvdalen in Dalarna, zijn door erosie blootgelegde doorsneden van oude lavastromen, lavakoepels, spleetvullingen en vooral enorme pakketten vulkanische afzettingen die tijdens zeer explosieve uitbarstingen complete landschappen moeten hebben bedekt.
Zweedse geologen beschouwen de vorming van de Dalaporfieren dan ook als het resultaat van langdurige, hevige vulkanische activiteit rond 1,7 miljard jaar geleden. In het gebied zelf probeer je je ongemerkt een voorstelling te maken van dat vulkanisme destijds. Ik herinner me nog hoe ik met ontzag stond te kijken naar de loodrecht oprijzende vulkanische wand van de Wingertsberg bij Mayen met lagen duinvormingen van puimsteen, vlak bij de Laacher See in de zuidelijke Eifel. Wat voor geweld moet dat al geweest zijn.
De Wingertsbergwand in de zuidelijke vulkaaneifel
De Wingertsberg bij Mayen in de Duitse Vulkaaneifel ontstond ruim 13.000 jaar geleden tijdens de verwoestende uitbarsting van de Laacher See‑vulkaan. Bij die ontploffing werd een enorme hoeveelheid hete as, puimsteen en steenfragmenten de lucht in geslingerd. In de steile wand van de oude groeve, tegenwoordig een vrij toegankelijk geologisch monument, is prachtig te zien hoe dikke, door gloedwolken afgezette puimsteenlagen worden afgewisseld met dunnere afzettingen die zijn gevormd door asregens uit de lucht. De afzettingen zijn niet versinterd tot een keiharde, massieve ignimbriet zoals in Dalarna wel gebeurde. Dat verschil laat zien dat de uitbarsting in de Eifel, hoe hevig ook, niet te vergelijken is met de nog veel explosievere erupties die destijds in Zweden plaatsvonden.
Sterker nog, uitbarstingen van een vergelijkbare kracht als die in Dalarna zijn in historische tijd niet bekend. Voor de vorming van de tientallen afzonderlijke ignimbrieten in Älfdalen en de wijde omgeving – waarvan we zo nu en dan zwerfstenen in het Hondsruggebied vinden – moeten de erupties onvoorstelbaar intens zijn geweest. Zelfs de indrukwekkende uitbarsting van de Vesuvius in 79 n.Chr., hoe dramatisch en verwoestend ook, waarbij Pompeji, Herculaneum en Stabiae van de kaart verdwenen en waarschijnlijk duizenden mensen omkwamen, verbleekt daarbij volledig.
Wie explosief vulkanisme uit het verre verleden wil ervaren en tegelijk wil genieten van een fijne vakantie – ook in de winter – vindt op de Canarische Eilanden vooral op Gran Canaria (Canarische Eilanden), een ideale bestemming. Daar liggen ignimbrieten in overvloed, in allerlei kleuren en varianten, met als een van de mooiste voorbeelden de veelkleurige Los Azulejos de Veneguera bij Tasarte.
Zwerfsteenporfieren uit Dalarna herken je met het blote oog
De naam die wij aan onze zwerfstenen van Dalarna-porfier geven – of het nu een groepsnaam is of een lokale aanduiding zoals Blyberg‑ of Rännasporfier – zegt vooral iets over hoe het gesteente er nú uitziet. De namen vertellen niets over de afzonderlijke vulkaan of de specifieke uitbarsting waaruit ze ooit zijn voortgekomen. In heel Dalarna komen meer dan honderd herkenbare typen porfier voor, elk met een eigen kleur, textuur en kristalbeeld, gevormd tijdens talloze erupties in het verre, diepe Precambrium.
Bij de herkenning van zwerfstenen komen de verschillen naar voren die juist het veld door verwering zo duidelijk zichtbaar zijn. De variatie in grondmassa, kleur, eerstelingen en structuur maakt dat we de porfieren uit Dalarna verrassend eenvoudig in een paar duidelijke groepen kunnen onderscheiden. Het zijn subtiele, maar consistente kenmerken die ervoor zorgen dat een zwerfsteenverzamelaar een kwartsporfier, een veldspaatporfier of een andere porfiergroep vaak in één oogopslag herkent.
- Veldspaatporfier. Sommige Dalarneporfieren zitten vol kleine, meestal roodachtige tot (geel)witte veldspaateerstelingen, maar bevatten geen zichtbare eerstelingen van kwarts. Zulke gesteenten worden in de zwerfsteenkunde heel bruikbaar veldspaatporfier genoemd.
- Eerstelingrijke Dala-porfier. Er is ook nog een subgroep onder de veldspaatporfieren te onderscheiden met uitzonderlijk veel, relatief grote eerstelingkristallen van kaliveldspaat en plagioklaas. Soms zijn het er zoveel dat de grondmassa waarin ze voorkomen naar de achtergrond verdwijnt. Deze porfieren noemen we eerstelingrijke Dalaporfier.
- 3) Kwartsporfier. Deze porfieren bevatten tussen de veldspaten kleine grijze, vaak hoekige of onregelmatige kwartskristallen. Deze noemen we kwartsporfier. De kwartsen hierin zijn niet op een later moment pas in het gesteente terechtgekomen. Het zijn kristallen die al in het magma aanwezig waren voordat dit definitief kristalliseerde en hard werd.
- Ignimbriet. Nog interessanter wordt het wanneer het porfiergesteente niet helemaal homogeen is. In veel exemplaren zie je strepen, vegen en slierten, alsof het vlamachtige structuren of (vage) vlekken zijn, met een duidelijke gerichtheid van de bestanddelen. Vaak zijn de veldspaateerstelingen gebroken of vormen fragmenten. Hiermee kom je bij een wezenlijk kenmerk van de Daarna-porfieren. Een belangrijk deel van deze silicarijke vulkanische gesteenten zijn namelijk ontstaan als ignimbriet. In zwerfsteenliteratuur worden deze dichte, harde varianten ook wel ‘hoornsteenporfieren’ genoemd, hoewel ze met echte hoornsteen niets te maken hebben, want dat is een metamorf gesteente. Het is vooral de structuur en dichtheid van ignimbriet die aan hoornsteen doet denken.
Geologen beschouwen de traditionele Dala‑porfieren dan ook voor een groot deel als ignimbrieten, gevormd uit gloeiend heet materiaal uit pyroclastische stromen dat tijdens één uitbarsting werd afgezet en later tot keihard gesteente versinterde. Andere Dala‑vulkanieten zijn wél echte lavagesteenten, met uiteenlopende samenstellingen en texturen. Die variatie verklaart waarom porfieren uit Dalarna zo’n rijk palet aan structuren en kleuren laten zien, en waarom je in zwerfstenen soms die intrigerende stromingspatronen aantreft die zoveel vertellen over hun explosieve oorsprong.
De vorming van gnimbriet meer in detail
Een ignimbriet ontstaat niet simpelweg doordat een lavastroom afkoelt, maar is het product van een uiterst explosieve uitbarsting. Tijdens zo’n eruptie vormt zich een enorme hete, met gas verzadigde wolk van magmadruppeltjes, vulkanische as, kristallen, puimsteenbrokjes en losgebroken fragmenten van kratergesteenten. Zo’n wolk noemen we een pyroclastische stroom. Zo’n dichte eruptiewolk stijgt eerst op tot grote hoogte, maar stort dan onder zijn eigen gewicht in, waarbij deze vervolgens als een allesverzengende lawine met grote snelheid van de hellingen van de vulkaan naar beneden stroomt, daar dalen opvult en complete landschappen bedekt onder een gloeiend heet pakket van los vulkanisch materiaal. Zo’n dichte stroom kan honderden graden heet zijn. Wanneer het materiaal tot stilstand komt, zakt het onder zijn eigen gewicht iets in en verdicht daarbij. De asdeeltjes, kristallen, gesteentefragmenten en halfzachte puimsteenbrokjes sinteren vervolgens door de hitte aaneen tot een massief gesteente.
Door het gewicht van de bovenliggende afzetting worden de nog halfzachte puimsteenfragmenten platgedrukt tot dunne, golvende vegen en strepen. In de geologie noemt men die fiamme, naar het Italiaanse woord voor vlammen. Ignimbrieten krijgen daardoor vaak een gestreept, enigszins stromingsachtig uiterlijk. Die karakteristieke structuur heet eutaxitisch. Een zwerfsteen kan op het eerste gezicht een compacte, ‘gewone’ porfier lijken, maar bij nauwkeuriger kijken toch een subtiele vloeistructuur vertonen. Dat hoeft geen gestolde lavavloeiing te zijn; vaker is het de versinterde structuur van een ignimbriet.
Bij zeer eerstelingrijke varianten van porfier kan de ignimbrietstructuur lastig te herkennen zijn, eenvoudigweg omdat de talloze veldspaatkristallen het beeld domineren. Toch verraadt een lichte gerichtheid, een vage sliert of een onregelmatige veeg vaak nog de explosieve oorsprong van het gesteente.
Dalarna in het Precambrium, zo’n 1,7 miljard jaar geleden
We moeten ons het landschap van toen niet voorstellen als één grote imposante kegelvulkaan die af en toe lava of een pyroclastische stroom produceerde. Het was waarschijnlijk een uitgestrekt vulkanisch gebied met meerdere eruptiecentra, magmakamers en ongetwijfeld ook caldera’s. Perioden met lavavulkanisme wisselden af met explosieve uitbarstingen, afhankelijk van de samenstelling van het magma. Soms stroomde magma als lava uit een krater, soms werden enorme hoeveelheden gesmolten, silicarijk materiaal in korte tijd door gasdruk uit een dieper gelegen magmakamer naar buiten geblazen. Het dak boven zo’n gedeeltelijk leeggelopen magmareservoir kon vervolgens instorten, waardoor een caldera ontstond. Zo ontwikkelde zich in het Dalarna‑gebied een bont gezelschap van gestolde lavastromen, ignimbrieten, tufachtige gesteenten en ondiepe intrusies.
Dat verklaart waarom de variatie onder zwerfsteenporfieren zo groot is. Iedere uitbarsting tapte magma af dat net iets anders van samenstelling was, een andere hoeveelheid kristallen bevatte of op een ander moment in zijn ontwikkeling in het vulkaanlichaam omhoog kwam. Het ene magmatype zat al vol veldspaateerstelingen toen het uitbarstte; het andere bevatte naast veldspaat ook kwartseerstelingen. Tijdens het opstijgen vormde opgelost gas bellen, waardoor het magma opschuimde en de gasdruk enorm opliep. Daarbij konden kristallen barsten en in fragmenten uiteenvallen. Een Dalaporfier met talrijke roodachtige veldspaateerstelingen, losse veldspaatfragmentjes en hoekige grijze kwartseerstelingen krijgt daardoor een heel ander uiterlijk dan een vrijwel kwartsvrije, eerstelingrijke Älfdalenporfier.
De bekende lokale porfiernamen uit Älvdalen moet je in dit licht zien. Namen als Blybergporfier, rode en zwarte Rännas‑, Klittberg‑ en Kallbergetporfier zijn bijzonder handig bij het benoemen van zwerfsteenporfieren wanneer een gesteente een karakteristieke combinatie van kleur, eerstelingtype, hoeveelheid eerstelingen en structuur bezit. Blybergporfier bijvoorbeeld is ook in het herkomstgebied een goed herkenbaar gesteentetype. Maar de natuur houdt zich uiteraard niet aan onze zwerfsteengidsen. Tussen de klassieke Dalarna-porfier bestaan talloze varianten waarvoor geen traditionele naam bestaat, maar die wel degelijk een eigen geologisch verhaal vertellen.
Wanneer werden Dalarneporfieren gevormd?
De ouderdom van onze zwerfstenen van Dalaporfier brengt ons bij een veel groter geologisch verhaal. Het Dalarna‑gebied in Zweden, met een voortzetting over de grens in Noorwegen waar de Trysilporfieren voorkomen, maakt deel uit van het Baltisch Schild, het oude, stabiele kerngebied van Scandinavië. In Dalarna ligt een dik pakket vulkanische gesteenten dat in het Precambrium werd gevormd, tijdens een intensieve magmatische periode zo’n 1,68 tot 1,71 miljard jaar geleden – lang voordat er ook maar enig meercellig leven op aarde bestond. Deze porfiergesteenten zijn in brede zin verbonden met de TIB-gordel, de Transscandinavian Igneous Belt, een langgerekte zone van stollingsgesteenten die van Blekinge in Zuid‑Zweden doorloopt tot in de Lofoten in Noord‑Noorwegen.
Daarmee zijn de Dalaporfieren veel jonger dan de belangrijkste fase van de Svecofennische gebergtevorming. Tijdens die eerdere episode, grofweg tussen 1,9 en 1,8 miljard jaar geleden, botsten stukken continentale aardkorst tegen elkaar, werden vervormd en gemetamorfoseerd, en… ontstond in Scandinavië een indrukwekkend hooggebergte. Maar de aardkorst kwam daarna allerminst tot rust. Enorme hoeveelheden magma drongen omhoog; een deel stolde kilometers onder het oppervlak tot graniet, een ander deel bereikte het oppervlak en vormde vulkanische gesteenten. In Dalarna liggen beide werelden opvallend dicht bij elkaar. De Dala‑vulkanieten worden doorsneden door Dala‑granieten, en sommige porfieren vertonen zelfs duidelijke verwantschap met ondiep gestolde granieten.
Over de precieze ontstaansgeschiedenis moet voorzichtig worden gesproken. Het oudere, eenvoudige beeld waarin alle TIB‑magmatieten zonder meer als ‘postorogeen’ (=na de gebergtevorming) werden beschouwd, blijkt te grof. Voor oudere delen van de TIB‑gordel is een relatie met de laat‑Svecofennische gebergtevorming aannemelijk. Voor de circa 1,71–1,68 miljard jaar oude Dala- en Rätangranieten wordt tegenwoordig zelfs een overwegend anorogeen karakter genoemd – dus niet gekoppeld aan een gebergtevorming – als een ontwikkeling die vooruitloopt op de vorming van de latere rapakivi-gesteenten.
Waarschijnlijk kijken we naar een overgangsfase in de ontwikkeling van het Fennoscandische continent. De grote Svecofennische plaatbotsingen hadden een nieuwe, dikke continentale korst opgebouwd, die daarna thermisch en tektonisch actief bleef. Warmte uit de mantel, toevoer van ijzer‑ en magnesiumrijk magma uit grotere diepte en gedeeltelijke opsmelting en differentiatie in de bovenliggende aardkorst konden grote hoeveelheden siliciumrijk magma produceren. Dat maakt de vulkanische gesteenten in Dalarna juist zo interessant. De porfieren zijn geen geïsoleerde vulkanische curiositeiten, maar de bewaard gebleven ‘bovenverdieping’ van een gigantisch Precambrisch magmatisch systeem. Wat elders door latere gebergtevorming diep is begraven, vervormd of gemetamorfoseerd, is in Dalarna verrassend herkenbaar gebleven. Daardoor kun je in een zwerfsteenporfier nog veldspaateerstelingen, kwartskristallen, kristalfragmenten en soms zelfs de gesinterde structuur van een 1,7 miljard jaar oude pyroclastische stroom herkennen.
En precies daarom zijn de minder bekende zwerfsteenporfieren misschien minstens zo boeiend als de klassieke Älvdalenporfieren. Een dichte roodbruine porfier met tientallen kleine veldspaateerstelingen laat zien dat een kristalrijk, silica-rijk magma het oppervlak bereikte en snel stolde. Een verwante steen met kleine, hoekige grijze kwartseerstelingen en veldspaatjes vertelt dat het magma zich vóór de eruptie verder – of anders – had ontwikkeld, waarbij ook kwarts al was uitgekristalliseerd. Zie je daarnaast strepen, vage lensjes, slierten, een eutaxitische structuur of gebroken en versinterde eerstelingkristallen, dan ligt daar nog een tweede verhaal onder: het was niet alleen magma dat stolde, maar raasde na een catastrofale explosieve uitbarsting een gloeiend hete wolk van as, puimsteen en kristallen over het toenmalige landschap van Dalarna, die vervolgens door intense hitte versinterde tot een keiharde ignimbriet.
Zo bezien zijn ‘Dalaporfier’ en ‘Älvdalenporfier’ minder de namen van één gesteente dan van een complete vulkanische wereld. De enorme variatie die we nu onder de zwerfstenen aantreffen – van kwartsvrije veldspaatporfieren tot kwartsporfieren en duidelijk ignimbrietische typen – is geen hinderlijke uitzondering op een eenvoudig vulkanisch systeem. Die variatie is het systeem. Iedere Dalarnaporier is een klein overblijfsel van een enorm vulkanisch complex dat actief was tijdens een beslissende fase in de groei van een groot deel van het huidige Scandinavië. Goed om hieraan te denken als je in je vakantie door dat uitgestrekte gebied rijdt. Je ziet veel bos en meren, maar daaronder bevindt zich de echte wereld van Scandinavië.
