Geologie en landschap van Suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 1
26-09-17 11:26
Geologie en landschap van Suriname Theo Wong Salomon Kroonenberg Pieter Augustinus
Geologie Suriname_p001_184.indd 3
26-09-17 11:26
Inhoud
Voorwoord 1
7
Suriname op de aardbol
9
2 Mineralen en gesteenten 13 2.1 Mineralen 13 2.2 Indeling van de gesteenten 16 2.2.1 Stollingsgesteenten 17 2.2.2 Sedimentgesteenten 22 2.2.3 Metamorfe gesteenten 27 2.3 Gesteentedeformatie 29 3 Tijd in de geologie
35
4 Geologie van het binnenland van Suriname 41 4.1 De Trans-Amazonische gebergtevorming 41 4.2 De Marowijne Groensteengordel 43 4.2.1 Paramaka Formatie 44 4.2.2 Armina Formatie 47 4.2.3 Rosebel Formatie 49 4.2.4 Bemau Ultramafitiet 51 4.2.5 Kabel Tonaliet 51 4.2.6 Patamacca Graniet 52 4.2.7 Goud in goudaders 54 4.3 Oude gneizen en granieten 58 4.3.1 Sara’s Lust gneis 58 4.3.2 Gran Rio Graniet en Pikien Rio Graniet 59 4.4 De Bakhuis Granulietgordel 63 4.5 De Coeroeni Gneisgordel 65 4.6 Jongere vulkanieten, granieten, gabbro’s en charnockieten 4.6.1 Dalbana Formatie 68 4.6.2 Sipaliwini Leucograniet 71 4.6.3 Wonotobo Graniet 72 4.6.4 Lucie Gabbro 73 4.6.5 Kabalebo Charnockiet 74
Geologie Suriname_p001_184.indd 4
68
26-09-17 11:26
4.7 4.8 4.9 4.10
Tafelberg Formatie 75 Avanavero Doleriet en Käyser Doleriet 76 Nickerie Myloniet en Muri Alkalien Complex Apatoe Doleriet 81
5 Het landschap van het binnenland 83 5.1 De hogere gebergten 84 5.2 Inselbergen en tors 87 5.3 Lateriet- en bauxietplateaus 91 5.4 Het lagere heuvelland 94 5.5 Rivieren en kreken 96 5.6 Alluviaal goud 97 5.7 Klimaatveranderingen in het Guianaschild
78
100
6 Het Guianabekken 103 6.1 Ontstaan van het bekken 103 6.2 Onderzoekstechnieken 105 6.2.1 Seismisch onderzoek 105 6.2.2 Diepe boringen 107 6.2.3 Boorgatmetingen 107 6.3 De indeling van het onshore gedeelte van het Guianabekken: Corantijn Groep 109 6.4 Nickerie Formatie 109 6.5 Onverdacht Formatie 111 6.5.1 Bauxiet 112 6.5.2 Kaolien 115 6.6 Saramacca Formatie 117 6.6.1 Aardolie 118 6.7 Alliance Formatie 119 6.8 Burnside Formatie 120 6.9 Coesewijne Formatie 121 7 De Savannegordel
Geologie Suriname_p001_184.indd 5
123
26-09-17 11:26
8 De Oude Kustvlakte 8.1 De ijstijden 128 8.2 Coropina Formatie
127 129
9 De kustvlakte in de laatste ijstijd 9.1 Grondwater 135
133
10 De Jonge Kustvlakte 137 10.1 Mara Formatie 137 10.2 Coronie Formatie 139 10.2.1 Wanica-fase 145 10.2.2 Moleson-fase 146 10.2.3 Comowine-fase 147 10.2.4 Rivierafzettingen 149 11 Actuele kustontwikkeling 153 11.1 Dertigjarige cyclus 153 11.2 Grootschalig kustgedrag 163 11.3 Kustontwikkeling op megaschaal Literatuur
167
Verantwoording illustraties Curricula vitĂŚ auteurs Register
Geologie Suriname_p001_184.indd 6
164
174
178
180
26-09-17 11:26
Voorwoord
De afgelopen jaren zijn er heel wat publicaties verschenen over geologie en landschap van Suriname. Veelal zijn die erg specialistisch en in het Engels geschreven zodat ze moeilijk toegankelijk zijn voor een breed publiek. Het bestaande schoolboek dat dit onderwerp behandelt is het in 1976 uitgegeven Suriname in geografisch perspektief door de auteurs E. C. Leeflang, J.H. Kolader en S.B. Kroonenberg. De geologische inhoud van dat boek is erg summier en bovendien thans sterk verouderd. Als geowetenschappers met een jarenlange ervaring in Suriname, voelden wij ons geroepen om een nieuw en compleet boek te maken voor het middelbaar en hoger onderwijs in Suriname, en verder ook voor iedereen met belangstelling voor de geologie van ons land. De geologie van Suriname beslaat een boeiend scala van hele oude gesteenten van het Guianaschild tot de jonge sedimenten van de kustvlakte en de daarbij horende landschappen. Als schrijverscollectief konden wij elkaar echter goed aanvullen. Het schrijven in het Nederlands voor een breed publiek vormde een extra grote uitdaging temeer daar er voor veel onderwerpen en begrippen geen Nederlandse woorden bestaan zodat we die zelf moesten introduceren. Veel van die begrippen hebben we toegelicht waardoor het boek ook het karakter van een algemeen geologisch tekstboek heeft gekregen. Gelukkig konden we beschikken over een prachtige collectie actuele foto’s die het boek ook tot een gedegen naslagwerk hebben gemaakt. De publicatie van dit boek zou niet mogelijk zijn geweest zonder de fi nanciële steun van Staatsolie Maatschappij Suriname, Grassalco en semif. Wij zijn deze instellingen bijzonder erkentelijk hiervoor. Dank ook aan Laddy van Putten, Directeur van het Surinaams Museum, aan archeoloog Aad Versteeg, en aan Naturalis, Leiden, Nederland, voor het beschikbaar stellen van fotomateriaal en exponaten. Wij danken de Geologisch Mijnbouwkundige Dienst van Suriname voor de geboden faciliteiten en iamgold Rosebel Gold Mines voor het gebruik van hun boorkernarchief. Ook zijn wij John Sew-A-Tjon dankbaar voor de vele excursies naar de Sara’s Lust steengroeve. lmPublishers in de persoon van de heer Ron Smit wordt bedankt voor de enthousiaste wijze waarop hij instemde het boek te publiceren en voor de uitstekende verzorging. Tot slot bedanken wij Ad van Helmond voor de prachtige vormgeving en Ton Markus voor de professionele wijze waarop hij de getekende figuren heeft vervaardigd. Wij wensen de lezers veel leesplezier!
7
Theo Wong, Salomon Kroonenberg en Pieter Augustinus voorwoord
Geologie Suriname_p001_184.indd 7
26-09-17 11:26
Geologie Suriname_p001_184.indd 8
26-09-17 11:26
1
Suriname op de aardbol
Wie op Google Earth Suriname wil zien en de aardbol zo draait dat ons land in beeld komt, zal het opvallen dat noordelijk Zuid-Amerika en Afrika ten opzichte van elkaar gespiegeld zijn. De bergketen die je ziet op de bodem van de Atlantische Oceaan volgt precies de contouren van beide continenten. Als je de Atlantische Oceaan even wegdenkt, dan past de neus van Noordoost-Brazilië precies in de oksel van West-Afrika. En dan ligt Suriname precies tegenover Sierra Leone, Liberia en Ivoorkust.
9
Zuid-Amerika en Afrika passen als puzzelstukjes in elkaar
Als je dat op een kaart weergeeft, dan zie je dat ook de geologie van Suriname gewoon doorloopt aan de overkant van de oceaan: in West-Afrika vind je exact hetzelfde type goudmijnen als hier, en in dezelfde geologische context. Dat is geen toeval. Al in de zestiende eeuw had de Antwerpse cartograaf Ortelius opgemerkt dat je die twee continenten gewoon in elkaar kan schuiven. Alfred Wegener opperde in 1912 als eerste dat de continenten ten opzichte van elkaar kunnen bewegen en vroeger één groot supercontinent vormden, Pangea. Maar hoe dat mogelijk was wist men niet. Pas sinds de jaren zestig van de vorige eeuw weten we hoe dat suriname op de a ardbol
Geologie Suriname_p001_184.indd 9
26-09-17 11:26
8033
komt: door de platentektoniek. De aardkorst bestaat uit een twaalftal lithosferische platen, die voortdurend in beweging zijn. Een lithosferische plaat omvat een stuk van de aardkorst en het bovenste deel van de aardmantel, tot aan een zone die de asthenosfeer heet en die ongeveer honderdvijftig kilometer onder het aardoppervlak zit. De asthenosfeer is als het ware het glijvlak waarover de lithosferische platen bewegen.
MauritaniĂŤ Algerije Senegal Gambia Mali
Guinea Bissau
10
Guinea Sierra Leone
Venezuela
Burkina Faso
Niger
Guyana Suriname Frans Guiana
Liberia
Ivoorkust Benin
Ghana Togo
Nigeria BraziliĂŤ
Goudvoorkomens 2 miljard jaar oude schilden
Kameroen
Groensteengordels
De geologische structuren van het Guianaschild lopen door in West-Afrika
Op sommige plaatsen bewegen die platen uit elkaar, zo ook bij Afrika en Zuid-Amerika. Dat gaat met een snelheid van enkele centimeters per jaar, ongeveer net zo snel als je nagels groeien. Suriname op de Zuid-Amerikaanse plaat en West-Afrika op de Afrikaanse plaat komen dus steeds verder uit elkaar te liggen. Door de beschikbaarheid van gps aan weerszijden van de oceaan kan je dat precies meten. Het uiteendrijven is het gevolg van convectiestromen diep in de aardmantel, warmtestromen die worden opgewekt doordat het binnenste van de aarde veel warmer is dan de buitenkant. De convectiestromen dragen de lithosferische platen op hun rug, elk een andere kant op: Zuid-Amerika naar het westen en Afrika naar het oosten. In de scheur die daardoor in het midden van de Atlantische Oceaan ontstaat welt heet magma omhoog en dat vult de scheur op: dat is de Mid-Atlantische Rug, de onderzeese bergketen tussen Afrika en Zuid-Amerika. Maar het in de scheur gestolde magma wordt op zijn beurt ook weer door de convectiestromen uiteengescheurd in een westelijk en een oostelijk deel, en zo wordt er steeds nieuwe oceaankorst in het midden gevormd en wordt de oceaan steeds breder: het is een spreidingszone.
geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 10
26-09-17 11:26
Mid-Atlantische rug
Diepzeetrog
rik me -A d i Zu
a
he Atlantisc
Oceaan
Af rik a Lithosfeer
Asthenosfeer
8033
Stille Oce aa
n
Mantel
11
Kern
Zuid-Amerika en Afrika drijven uit elkaar door de spreiding van de oceaanbodem
Op andere plaatsen bewegen de lithosferische platen juist naar elkaar toe, zoals aan de westkust van Zuid-Amerika. Als twee platen botsen verliest de zwakste het meestal van de sterkste, en wordt kopje onder geduwd. Dat heet subductie. In dit geval is de zwakste van de twee de Nazca-plaat in de Stille Oceaan, want die bestaat alleen uit dunne oceaankorst, terwijl de Zuid-Amerikaanse plaat uit veel dikkere continentkorst bestaat. De Nazca-plaat wordt daarom onder de Zuid-Amerikaanse plaat geduwd. Dat gaat gepaard met veel aardbevingen, zoals in Chili bijvoorbeeld. Tegelijkertijd wordt al het gesteente dat daarbij in de knel komt samengeperst, gebroken en geplooid, en uiteindelijk hoog opgeheven: zo is de Andes ontstaan. Ook gaat de ondergeduwde plaat vanaf een zekere diepte smelten: er ontstaat magma, dat opstijgt door de korst en vulkanisme veroorzaakt, zoals de talloze vulkanen over de hele lengte van de Andes. Suriname ligt aan de kant van de spreidingszone, en heeft daarom nauwelijks last van aardbevingen en vulkanisme. Maar helemaal rustig is het niet, want het spreidingsproces gaat nog steeds door en produceert ook spanningen in het continent. Dat heeft ook voordelen: want door de inzakkingen die daarmee gepaard gaan zijn bekkens ontstaan die de aanwezigheid van olie in de kustzone hebben bepaald. Als je een hele grove indeling van het Zuid-Amerikaanse continent maakt, dan valt het uiteen in drie grote landschapsvormen: de Andes in het westen, de oude schilden, en de jonge sedimentaire gebieden. Een schild of kraton is een stabiel, zeer oud gedeelte van de aardkorst. Daar heeft ook gebergtevorming zoals in de Andes plaats gevonden, maar heel veel langer geleden, zodat die gebergten door de erosie vrijwel afgevlakt zijn. Suriname maakt deel uit van het Guianaschild, tussen de Amazone, de Orinoco en de Atlantische Oceaan. Ten zuiden van de Amazone ligt een ander schild, het Braziliaanse schild (ook wel GuaporĂŠschild genoemd). Tezamen vormen ze het Amazonische Kraton. Daarnaast zijn er in het oosten en zuiden nog een aantal kleinere schilden. suriname op de a ardbol
Geologie Suriname_p001_184.indd 11
26-09-17 11:26
Ori
co no
Guiana S
child
s imĂľe S ol
A m azo n e
ans
lia razi
ild
Sch
B
Andes
12
0
1000 km
Indeling van het Zuid-Amerikaanse continent. In rood de oude schilden
Tussen de schilden en de Andes in, en ook tussen de schilden onderling, liggen gebieden waar de aardkorst juist is gedaald: het zijn sedimentaire bekkens, die opgevuld zijn met pakketten zand, klei en soms ook kalk (sedimenten) van vaak wel duizenden meters dik. Daarbij valt nog een onderscheid te maken tussen rivierbekkens, die opgevuld worden met sediment van de rivieren die er doorheen lopen, zoals het Amazonebekken, en kustbekkens, die grotendeels bestaan uit sediment dat door de zee is aangevoerd. De kustbekkens lopen nog een eindje buiten de kustlijn door, tot ongeveer 200 meter diepte (zie Google Earth beeld). Als we deze indeling volgen, dan bestaat Suriname uit twee van deze grootschalige landschappen: het binnenland is een deel van het Guianaschild, en het kustgebied is het zuidelijk deel van een groot bekken, het Guianabekken, dat zich uitstrekt langs de gehele noordzijde van het Guianaschild. Maar als je binnen die grootschalige landschappen meer in detail gaat kijken, dan zie je een grote verscheidenheid aan landschappen die allemaal hun eigen geschiedenis hebben. Een geschiedenis die zich over een periode van meer dan twee miljard jaar uitstrekt. Om die geschiedenis te kunnen bespreken, moeten we eerst inzicht hebben in de samenstelling van de aarde en de geologische tijd.
geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 12
26-09-17 11:26
2
Mineralen en gesteenten
2.1 Mineralen
13
De aardbol bestaat uit gesteenten, en gesteenten bestaan weer uit mineralen, kristallijne stoffen met binnen bepaalde grenzen een vaste chemische samenstelling. De term ‘mineralen’ wordt ook gebruikt in de voedingswetenschap, maar daar heeft die term een andere betekenis dan in de geologie. In dit stuk graniet, een doorgezaagde boorkern uit de Rosebel-goudmijn, zijn met het blote oog vier mineralen te herkennen: kwarts (grijzig, iets doorschijnend), twee soorten veldspaten, een lichtroze (kaliveldspaat) en een lichtgroene variant (plagioklaas) en een donkere mica (biotiet, groenzwart). Van elk mineraal zijn er honderden kristallen aanwezig, elk een paar millimeter groot. In de microscoop zijn nog andere mineralen te zien, die te fijnkorrelig zijn om met het blote oog te herkennen
Er bestaan ongeveer vierduizend door de wetenschap erkende mineralen, maar het overgrote deel daarvan is zeer zeldzaam. Met de kennis van een twintigtal mineralen kan je al een heleboel gesteenten determineren. Geologen hebben het makkelijker dan entomologen (insectenkundigen), want er zijn miljoenen insectensoorten. Alle elementen van het periodiek systeem komen voor in de aarde, maar de verdeling ervan is heel ongelijk. De aardkorst, de buitenste dunne schil van de aardbol, bestaat voor driekwart uit silicium (Si) en zuurstof (O). Geen van beide komt in de zuivere, ongebonden vorm voor in de gesteenten van de aardkorst, maar alleen in verbindingen als het mineraal SiO2 (kwarts), of als SiO44- in combinatie met andere elementen, de silicaten. Röntgenonderzoek van kwartskristallen en andere mineralen laat zien dat het silicaat-ion SiO44- bestaat uit een vierwaardig positief siliciumion, omringd door vier tweewaardig negatieve zuurstofionen, in de vorm van een tetraëder, een regelmatig viervlak. De silicaat-tetraëder is als het ware de elementaire bouwsteen van de aardkorst. miner alen en gesteenten
Geologie Suriname_p001_184.indd 13
26-09-17 11:26
a
b Zuurstof ion (O2-)
-2
-2
-2
8033
Siliciumion (Si 4+)
-2
14
Het silicaat-ion bestaat uit een positief geladen silicium-ion en vier negatief gelaten zuurstofionen
Silicaten met de structuur van een enkele tetraëder en een of twee metaalionen worden nesosilicaten (eilandsilicaten) genoemd, zoals olivijn en zirkoon (zie tabel 1 voor mineraalformules). Twee tetraëders verbonden door een gemeenschappelijk zuurstofion vormen samen met metaalionen sorosilicaten. Cyclosilicaten zoals toermalijn hebben een ringstructuur van tetraëders met meerdere gemeenschappelijke zuurstofionen. Lange strengen van tetraëders zijn kenmerkend voor de kristalstructuur van inosilicaten (vezelsilicaten) zoals pyroxenen en amfibolen. Die mineralen splijten heel gemakkelijk in de lengte, en daar kan je ze vaak al met het blote oog aan herkennen (vezelsplijters). Glimmers (mica’s) splijten gemakkelijk in blaadjes door hun plaatvormige netwerken van tetraëders ( fyllosilicaten, bladsplijters). Als alle hoekpunten van de tetraëders met elkaar zijn verbonden ontstaat een driedimensionaal netwerk: kwarts, een tectosilicaat. Dat splijt juist weer slecht. In veel silicaten is een deel van het silicium in de tetraëders vervangen door aluminium, en omdat aluminium maar driewaardig positief is, is er ruimte om andere elementen in het kristalrooster op te nemen, zoals kalium. Kaliveldspaat is daar een voorbeeld van, met de formule KAlSi3O8, en als er natrium of calcium in plaats van kalium in zit is het plagioklaas. Daarnaast zijn er ook veel mineralen die uit andere elementen dan silicium bestaan. Tabel 1. De voor Suriname belangrijkste gesteentevormende mineralen Categorie
Subcategorie
Naam
Formule
Silicaten
Nesosilicaten
olivijn
(Mg,Fe)2SiO4
granaat (almandien)
(Mg,Fe)3 Al2Si3O12
sillimaniet
Al2SiO5
andalusiet
Al2SiO5
kyaniet
Al2SiO5
stauroliet
Fe2Al9O6SiO4(OH)2
chloritoid
Fe2Al(OH)4 Al3O2[SiO4]2
titaniet
CaTiSiO4(OH)
zirkoon
ZrSiO4
geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 14
26-09-17 11:26
Categorie
Subcategorie
Naam
Formule
Sorosilicaten
epidoot
Ca 2Al2O.AlOH[Si2O7][SiO4]
Cyclosilicaten
beryl
Be3 Al2Si6O18
toermalijn
Na(Mg,Fe)3 Al6Si6O18(BO3)3(OH)
Inosilicaten (pyroxenen)
cordieriet
(Mg,Fe)2Si5 Al4O18.nH2O
augiet (clinopyroxeen)
Ca(Mg,Fe)Si2O6
hyperstheen (orthopyroxeen)
(Mg,Fe)SiO3
surinamiet
(Mg,Fe)3 Al4BeSi3O16
Inosilicaten (amfibolen)
hoornblende
NaCa2(Mg,Fe)5Si7AlO22(OH)2
Phyllosilicaten
muscoviet
KAl2Si3 AlO10(OH)2
Tectosilicaten
Elementen
Oxiden
Hydroxiden
Sulfiden
Sulfaten
Fosfaten Carbonaten
biotiet
K(Mg,Fe)3Si3 AlO10(OH)2
chloriet
(Mg,Fe)6Si3 AlO10(OH)8
serpentijn
Mg3Si2O5(OH)4
kaoliniet
Al2Si2O5(OH)4
kwarts
SiO2
kaliveldspaat
KAlSi3O8
plagioklaas
NaAlSi3O8, CaAl2Si2O8
goud
Au
platina
Pt
diamant
C
grafiet
C
magnetiet
Fe3O4
hematiet
Fe2O3
ilmeniet
FeTiO3
chromiet
FeCr2O4
cassiteriet
SnO2
spinel
MgAl2O4
pyrolusiet
MnO2
goethiet
FeOOH
gibbsiet
Al(OH)3
boehmiet
AlOOH
diaspoor
AlOOH
pyriet
FeS2
chalcopyriet
CuFeS2
cinnaber
HgS
gips
CaSO4.2H2O
bariet
BaSO4
jarosiet
KFe3(SO4)2(OH)6
apatiet
Ca5(PO4)3(OH)
amblygoniet
LiAlPO4F
calciet
CaCO3
dolomiet
CaMg(CO3)2
sideriet
FeCO3
Wolframaten
ferberiet
FeWO4
Halogeniden
haliet
NaCl
15
miner alen en gesteenten
Geologie Suriname_p001_184.indd 15
26-09-17 11:26
Voor de determinatie van gesteenten is determinatie met het blote oog zelden voldoende. Het belangrijkste instrument om een gesteente mee te beschrijven is de microscoop. Om een gesteente door de microscoop te kunnen determineren moet je er een slijpplaatje van maken: een dun plakje steen van ongeveer twintig micrometer dik, vastgelijmd met hars tussen twee glasplaatjes. Dan pas kan je met enige zekerheid zeggen welke mineralen erin zitten, want elk mineraal heeft zijn eigen optische eigenschappen waaraan het kan worden herkend. Een bekende klacht van de veldploegen van de Geologisch Mijnbouwkundige Dienst (gmd) was dat een geoloog nooit zegt wat de naam van een gesteente is, hij zegt alleen ‘het zou weleens een graniet kunnen zijn’. De geoloog houdt met opzet een slag om de arm, want hij (of zij) wil pas een definitieve naam geven als hij het slijpplaatje heeft gezien. 16
Links: slijpplaatje van een fylliet, een fijnkorrelig metamorf gesteente uit de Marowijne, beschreven door de nestor van de Surinaamse geologie Robert IJzerman (1931). Rechts: wat je ziet in een slijpplaatje van een metagrauwacke, een metamorfe zandsteen, ook een slijpplaatje van IJzerman uit de Marowijne
Bij zeer fijnkorrelige gesteenten, met kristalletjes die kleiner zijn dan de dikte van het slijpplaatje of met vulkanisch glas is ook de microscoop niet voldoende om er een naam aan te geven: dan moet chemische analyse uitsluitsel geven. In de praktijk worden tegenwoordig nauwelijks meer namen gegeven voordat de chemische samenstelling is onderzocht. 2.2 Indeling van de gesteenten Gesteenten worden in drie hoofdgroepen onderverdeeld: stollingsgesteenten, sedimentgesteenten en metamorfe gesteenten. Merkwaardig genoeg is die indeling in eerste instantie niet gebaseerd op de mineralogische of chemische samenstelling, maar op het ontstaan van het gesteente. Maar voor de meeste gesteenten geldt dat niemand erbij is geweest toen ze ontstonden, ze kunnen al miljarden jaren oud zijn. Hoe moet je dan aan ze kunnen zien hoe ze zijn ontstaan? Dat zie je in de eerste plaats aan de structuur van het gesteente.
geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 16
27-09-17 09:11
2.2.1 Stollingsgesteenten Stollingsgesteenten (Engels: igneous rocks) zijn ontstaan uit magma, gloeiend heet gesmolten gesteente waarin ook gassen zijn opgelost: zoals in lava, maar dan onder het aardoppervlak. Als het magma in de diepte uitkristalliseert, dan krijg je relatief grote kristallen van een paar millimeter groot, zoals het granietvoorbeeld eerder in dit hoofdstuk. Al die kristallen grijpen in elkaar, dat geeft een kristallijne structuur, zonder holruimtes of poriën ertussen, en het gesteente is richtingloos, massief, er zit geen voorkeursrichting of gelaagdheid in. Dat is de typische structuur waaraan je een dieptegesteente of plutonisch gesteente herkent.
17
Lava en as Vulkanische gesteenten
Ganggesteente Intrusie van dieptegesteente
Magmakamer
8033
Diepte- gang- en uitvloeiingsgesteenten
Het kan ook zijn dat het magma, omdat het lichter is dan het omringende gesteente, gaat opstijgen door de aardkorst. Als het dan halverwege ergens stolt in een breukzone, dan ontstaat een ganggesteente of hypabyssisch gesteente. Ook die zijn vaak te herkennen aan hun specifieke structuur. Zolang het magma zich in de diepte bevindt, kunnen de mineralen rustig uitkristalliseren en groeien ze tot een grootte van enkele millimeters. Maar zodra het magma in een gang gaat stollen, koelt het heel snel af en kunnen er geen grote kristallen meer gevormd worden. Je krijgt dan een bimodale kristalgrootte: enkele grote kristallen ( fenokristen) in een fijnkorrelige grondmassa: dat heet een porfierische structuur, en de gesteenten zelf worden porfieren genoemd. Daarnaast zijn er ook ganggesteenten die juist uit hele grote kristallen bestaan: pegmatieten. Die vertegenwoordigen vaak de laatste fase van het uitkristalliseren van een magmalichaam. Dat restmagma is vaak rijk aan water, zodat de kristallen goed uit kunnen groeien. Bovendien zijn die vaak aangerijkt aan waardevolle elementen die niet passen in de kristalroosters van de gewone mineralen in het stollingsgesteente: zoals tin, wolfram, lithium en beryllium.
miner alen en gesteenten
Geologie Suriname_p001_184.indd 17
26-09-17 11:26
18 Porfierisch gesteente met veldspaatfenokristen in een fijne Ganggesteente (pegmatiet) in gneis,
grondmassa, gang in een boorkern
Sara’s Lust steengroeve
van de Rosebel-goudmijn
Grote kristallen van kwarts, kaliveldspaat en biotiet in pegmatiet Papatamkondre, Marowijne
geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 18
26-09-17 11:26
De derde vorm van stollingsgesteenten zijn de vulkanische of uitvloeiïngsgesteenten. Die ontstaan als het magma erin slaagt het aardoppervlak te bereiken: bij een vulkanische eruptie stroomt het magma als lava naar buiten of spat het uiteen in gloeiende vulkanische bommen en asdeeltjes (tefra). Pas uitgevloeide vulkanische gesteenten zijn vaak poreus, omdat het in het magma opgeloste gas niet altijd op tijd weet te ontsnappen en daardoor ronde gasbellen in het gesteente achterlaat. Ook vulkanische gesteenten kunnen een porfierische structuur hebben, om de zelfde reden als in ganggesteenten: vroeggevormde fenokristen zijn groot, bij het uitstromen is er geen tijd om grote kristallen te vormen en daarom is de grondmassa fijnkristallijn of bestaat zelfs uit vulkanisch glas. In Suriname hebben we geen werkende vulkanen, maar er komen wel heel fijnkorrelige vulkanische gesteenten van wel twee miljard jaar oud voor. Die zullen we in een later hoofdstuk behandelen. 19
Gasbellen in basaltlava, Thingvellir, IJsland, de plaats waar de spreidingszone van de Mid-Atlantische Rug boven water komt
Als je eenmaal aan de hand van de structuur van het gesteente hebt vastgesteld of je te maken hebt met een dieptegesteente, een ganggesteente of een vulkanisch gesteente, wil je ook een meer precieze naam aan je studieobject geven. Dat is niet eenvoudig, want bijna altijd heb je daarvoor een slijpplaatje en vaak ook een chemische analyse nodig. De officiële naamgeving van dieptegesteenten geschiedt aan de hand van de percentages kwarts, kaliveldspaat en plagioklaas, en die zijn alleen microscopisch goed vast te stellen. De namen staan weergegeven in de zogenaamde Streckeisen-driehoek van de International Union of Geological Sciences. Er is echter wel een handig vuistregeltje waarmee je bij dieptegesteenten zonder microscoop toch een schatting kunt maken. In stollingsgesteenten zitten normaliter zowel lichtgekleurde mineralen (kwarts, kaliveldspaat, plagioklaas) als donkere mineralen (biotiet, hoornblende, augiet). Donkergekleurde mineralen bevatten ijzer, miner alen en gesteenten
Geologie Suriname_p001_184.indd 19
26-09-17 11:26
8033
kwarts
60
20
5 10
et a li ton et iori
alkaliveldspaat
20
nod
graniet syeno- monzograniet graniet
kaliveldspaatsyeniet
60
gra
kaliveldspaat-graniet
kwartsgranitoide
monzodioriet, syeniet monzoniet monzogabbro
dioriet, gabbro, anorthosiet
20 5
plagioklaas
10
De Streckeisen-driehoek
De voornaamste donkere mineralen in een slijpplaatje, Garzón massief, Colombia. Olivijn: nesosilicaat, geen splijting, biotiet: fyllosilicaat, één splijtrichting, amfibool: vezelsplijter, twee splijtrichtingen onder 60°, pyroxeen, vezelsplijter, twee splijtrichtingen onder 90°
daar hebben ze hun kleur aan te danken, lichte mineralen niet. Gesteenten met veel lichte mineralen noemen we felsische gesteenten (er zit veel feldspar, Engels voor veldspaat) in, gesteenten met veel donkere mineralen worden mafisch (van magnesium en ferrum, ijzer) genoemd. Het percentage donkere mineralen wordt ook wel colour index (kleurindex) genoemd, en kan gebruikt worden voor een ruwe schatting van de samenstelling van het gesteente: hoe hoger de kleurindex, hoe dichter het gesteente geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 20
26-09-17 11:26
8033
16
14
fonoliet
Na2O + K2O (gewichtsprocent)
12
tefrifonoliet
trachiet
10 fonotefriet trachyandesiet foidiet
rhyoliet rie t/b asa nie t
8
21
trachybasalt
tef
6
basaltische trachyandesiet
4 basalt 2
0
basaltische andesiet
daciet
andesiet
picrobasalt
40
45
50
55
60
65
70
75
SiO2 (gewichtsprocent)
tas-diagram voor de naamgeving van vulkanische gesteenten op grond van de chemische samenstelling Muscovietblaadjes uit pegmatiet, bij Bigiston, Marowijne
Apliet-adertje in tonaliet, boorkern Rosebel-goudmijn
bij de P-punt van de driehoek staat. De kleurindex geeft dus een indicatie van de samenstelling van het gesteente. Bovendien verandert de aard van het overheersende donkere mineraal in die richting: in graniet is het meestal biotiet, in granodioriet en tonaliet meestal hoornblende, en in dioriet en gabbro augiet. Of er wel of geen kwarts in zit is meestal ook wel goed te zien. Voor de ultramaďŹ sche gesteenten met meer dan 90 procent donkere mineralen is een aparte nomenclatuur gemaakt. miner alen en gesteenten
Geologie Suriname_p001_184.indd 21
26-09-17 11:26
Ook voor vulkanische gesteenten is er zo’n driehoek, maar omdat de grondmassa meestal te fijnkorrelig is om het percentage van de afzonderlijke mineralen te bepalen is daarvoor echt een chemische analyse nodig, het zogenaamde tas-diagram: het silica (SiO2) gehalte op de x-as en de som van natriumoxide en kaliumoxide op de y-as. Voor ganggesteenten is de nomenclatuur minder strikt, soms wordt die van dieptegesteenten gebruikt, zoals granietporfier of micrograniet, soms die van de vulkanische equivalent. Sommige ganggesteenten hebben eigen namen. Apliet is een fijnkorrelig ganggesteente in graniet dat meestal alleen uit kwarts en kaliveldspaat bestaat, pegmatiet is juist een zeer grofkorrelig granietisch ganggesteente met soms zeldzame mineralen erin zoals beryl en amblygoniet (lithium-mineraal). Gangen van basaltische samenstelling worden ook wel doleriet genoemd. 22
Dolerietgang in tonaliet, Aruba
2.2.2 Sedimentgesteenten Ook aan sedimentgesteenten kan je zien hoe ze zijn ontstaan. Het meest in het oog springende kenmerk is dat ze meestal gelaagd zijn en uit losse korrels bestaan: we spreken van klastische sedimentgesteenten (klastisch komt van het Griekse woord voor breken, fragment is hetzelfde in het Latijn). Klastische sedimentgesteenten ontstaan doordat ergens in het gebergte gesteenten verweren: door de inwerking van het weer vallen ze uiteen in losse brokken, zandkorrels en kleideeltjes, die door de regen van de helling worden afgespoeld en uiteindelijk door rivieren naar zee worden vervoerd. Overal in die cyclus, op de hellingen, in de rivierdalen, in de kustvlakte en in zee worden die deeltjes gesorteerd naar korrelgrootte, zodat de grovere delen in grindbanken, de zandkorrels in zandlagen en de kleideeltjes in kleipakketten worden afgezet. Veranderingen in stroomsnelheid zorgen ervoor dat nu eens grof materiaal geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 22
26-09-17 11:26
23
Gelaagde zandsteen aan de basis van de Tafelberg bij de Elfriedeval
Licht conglomeratische zandsteen van de top van de Tafelberg
getransporteerd kan worden, dan juist weer alleen ďŹ jn materiaal, zodat laagpakketten van verschillende korrelgrootten op elkaar worden afgezet: dat is de oorsprong van de gelaagdheid in sedimentgesteenten. Ook gletsjers en wind verplaatsen materiaal en vormen karakteristieke sedimentgesteenten. miner alen en gesteenten
Geologie Suriname_p001_184.indd 23
26-09-17 11:26
Vanzelfsprekend hebben die gesteenten dan ook een korrelstructuur: losse fragmenten, al dan niet aaneen gekit tot een vast gesteente. Zolang ze niet verkit zijn, zijn het ongeconsolideerde sedimenten, zoals in de Surinaamse kustvlakte. Als die afzettingen later inklinken en verstenen onder het gewicht van de bovenliggende lagen, ontstaan uit grindbanken conglomeraten, uit zandlagen zandsteen en uit kleilagen schalie. Het versteningsproces heet diagenese. In het veld wordt de korrelgrootte van zand of van een zandsteen meestal bepaald met een zandliniaal.
24
Zandliniaal voor ongeconsolideerde sedimenten. In elk cirkeltje ligt zand van een bepaalde korrelgrootte. Door het onbekende zand op de schijf te leggen kun je vaststellen wat de korrelgrootte ervan is
Zandliniaal voor zandstenen. f= ďŹ ne, m=medium, crs=coarse, S=Sand, U=Upper, L=Lower
Andere belangrijke eigenschappen zijn de afronding van de korrels en de sortering (korrelgrootteverdeling). Ook treedt sortering van korrels op naar soortgelijk gewicht: korrels goud (soortelijk gewicht 19) van zandgrootte zitten niet tussen zandkorrels van kwarts (soortelijk gewicht 2,56) maar tussen het kwartsgrind, omdat er veel meer energie voor nodig is om een goudkorrel te transporteren dan een kwartskorrel van dezelfde grootte. Ook klastische sedimentgesteenten worden ingedeeld met driehoeken. Bij zandsteen (korrelgrootte tussen 2 en 0.05 mm), gaat het daarbij om de samenstelling van de grovere klastische korrels (het skelet van het gesteente). Op de hoekpunten van de driehoeken staan qfl (quartz, feldspar, lithics) dus kwarts, veldspaat, gesteentefragmenten. Als er minder dan 10 procent matrix, ďŹ jne grondmassa in zit heet het een areniet, als er meer in zit dan is het een wacke.
geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 24
26-09-17 11:26
< 10% matrix
10
10
veldspaatareniet veldspaat
kwarts
kwartsareniet
arenieten
8033
kwarts
lithische areniet 50
gesteentefragmenten
wackes
kwartswacke
>10% matrix 10
10
veldspaatwacke veldspaat
lithische wacke 50
gesteentefragmenten
25 Indeling van zandstenen
Een grauwacke is een wacke met zowel veel veldspaat als gesteentefragmenten. Een conglomeraat is monomict als het maar uit ĂŠĂŠn soort rolstenen bestaat (vaak kwarts) en polymict als er meerdere typen rolstenen aanwezig zijn. Bestaat het gesteente vrijwel alleen uit matrix dan heet het een schalie, kleisteen of mudstone.
Polymict conglomeraat, boorkern uit de Rosebel-goudmijn
Monomict kwartsconglomeraat, het beroemde goudrijke Witwatersrand-conglomeraat, Zuid-Afrika miner alen en gesteenten
Geologie Suriname_p001_184.indd 25
26-09-17 11:26
Scheve
26
gelaagdheid in Zanderijzanden, Lelydorpmijn. De stroomrichting is naar rechts
Mudstones, Guatavita, Oostelijke
Schelpkalk in een muur van
Cordillera, Colombiaanse Andes
Fort Zeelandia
Een belangrijk kenmerk van klastische sedimentgesteenten zijn sedimentaire structuren. Aan scheve gelaagdheid (cross-bedding) kan je bijvoorbeeld de stroomrichting tijdens de afzetting reconstrueren. Daarnaast zijn er ook niet-klastische sedimentgesteenten. Als een zee indampt krijg je eerst kalksteen, dan gips en uiteindelijk steenzout: dat zijn evaporieten. Die bestaan dus niet uit losse korrels, maar zijn chemische precipitaten. Kalksteen ontstaat ook in koraalriffen, en door accumulatie van kalkskeletjes van fossielen. De Klipstenenstraat in Paramaribo dankt haar naam aan verkitte schelpbanken die uit de kustvlakte werden gegraven. Daarvan is onder andere het Fort Zeelandia gebouwd. Veen, steenkool, olie en gas worden ook tot de sedimentgesteenten gerekend.
geologie en l andschap van suriname
Geologie Suriname_p001_184.indd 26
26-09-17 11:26