Zuidelijke zwerfstenen

De draagkracht van stromend water in een rivier is lager dan van stromend ijs van een gletsjer en dus zijn de zuidelijke zwerfstenen kleiner dan de noordelijke zwerfstenen. Bovendien bevindt Nederland zich als laaggelegen gebied in de rustige benedenloop van de rivieren waar de stroomsnelheid en dus draagkracht van het water relatief laag is. Een uitzondering vormen de enorme zuidelijke zwerfstenen meegekomen met drijvende ijsschotsen in de Maas tijdens de glacialen van het Midden-Pleistoceen en in de Eridanos tijdens de glacialen van het Vroeg-Pleistoceen. Deze ijsschotsen hadden zich gevormd in het stroomgebied van de rivier, maar zijn niet afgebroken van gletsjers. Gletsjers lagen pas in de Alpen, dus veel te ver weg. Bovendien strekten de Alpengletsjers zich lang niet zo ver uit naar het noorden als het veel omvangrijkere Scandinavische landijs zich uitstrekte naar het zuiden. Alle zuidelijke zwerfstenen zijn dus aangevoerd via rivieren. Ze bevatten vaak kenmerken van het riviertransport, zoals botssporen

Rolstenen zijn afgerond door botsen en schuren langs de rivierbodem. Botskegels ontstaan bij zowel landijs- als riviertransport en zijn vooral te zien in homogeen samengestelde gesteenten zoals vuursteen en kwartsiet. In een rivier ontstaan de gekromde breuklijntjes door het botsen van meegevoerde rolstenen. Een ander typisch verschijnsel is de sortering van sediment die optreedt tijdens het transport naarmate de stroomsnelheid en dus de draagkracht van de rivier afneemt. Zo vinden we bijvoorbeeld bij de bron van een rivier grover materiaal dan bij de monding.

Voor Nederland zijn drie riviersystemen van belang geweest. De Eridanos of het Baltische riviersysteem bestaat niet langer. Het was actief in ons land tijdens het Plioceen en het Vroeg-Pleistoceen, van ± 5.3 tot ± 0.8 miljoen jaar geleden. De afzettingen van de voorloper van de Noord-Duitse rivieren Eems, Weser en Elbe worden gekenmerkt door witte zanden met meer dan 90% transparante restkwarts dat afkomstig is van verweerde kristallijne gesteenten uit het Oostzeegebied en de Noord-Duitse middelgebergten. Kenmerkende mineralen zijn granaat en hoornblende en kenmerkende gesteenten zijn Weserporfier, graniet, lydiet, Malmkwartsiet en Bontzandsteen. Tot 10% van de zwerfstenen is afkomstig uit Scandinavië, die via smeltwaterrivieren in het Baltische riviersysteem waren opgenomen.

De Rijn heeft zwerfstenen naar ons land vervoerd tijdens het Vroeg-, Midden- en Laat-Pleistoceen. De afzettingen worden gekenmerkt door bruine zanden vanwege het hoge ijzergehalte met vooral ondoorzichtige witte gangkwarts en grijze kwartsiet. Kenmerkende mineralen zijn granaat, hoornblende, saussuriet en augiet. Het laatste mineraal is afkomstig uit de Eifel en vinden we in afzettingen jonger dan ± 450.000 jaar als gevolg van vulkanische activiteit tijdens het Laat-Cromerien. Het riviergrind van de Rijn is kleurrijk vanwege de vele soorten kristallijne en sedimentaire gesteenten afkomstig van het Rijn-Leisteenplateau en andere Duitse middelgebergten. Kenmerkende gesteenten zijn lydiet, Naheporfier, jaspis, melafier, basalt, Bontzandsteen en Taunuskwartsiet. Ook in deze afzettingen vinden we enkele zwerfstenen uit Scandinavië en het Oostzeegebied die via smeltwaterrivieren in de Rijn zijn beland.

De Maas heeft zwerfstenen aangevoerd tijdens het Vroeg, Midden- en Laat-Pleistoceen. Ook de Maasafzettingen worden gekenmerkt door bruine zanden met ondoorzichtige witte gangkwarts en grijze kwartsiet. Kenmerkende mineralen zijn toermalijn en hoornblende uit de Vogezen. Het grind is grauwer en grover dan dat van de Rijn omdat het stroomgebied kleiner is. De zwerfstenen van de Maas bestaan vooral uit kristallijne en sedimentaire gesteenten uit de Ardennen, Noord-Frankrijk en de Vogezen en omvatten in tegenstelling tot de zwerfstenen van de Rijn veel kalkstenen en vuurstenen. Kenmerkende gesteenten zijn gerolde vuursteen, Burnot Conglomeraat, Révinienkwartsiet, Porfiroïde van Mairus, Vogezengraniet en Kolenkalksteen.

Zuidelijke zwerfstenen zijn eigenlijk de afbraakproducten van gebergten en zijn daarmee het eindproduct van de gesteentecyclus. Deze cyclus begint met gebergtevorming en eindigt door verwering en erosie van het gebergte met het transport en de sedimentatie van de afbraakproducten. Het klimaat speelt een belangrijke rol in het transport van zwerfstenen naar ons land, omdat het klimaat namelijk de manier en de mate van afbraak bepaalt. Zo zijn de meeste zwerfstenen aangevoerd tijdens glacialen. De afwezigheid van vegetatie in een koud klimaat stimuleert namelijk erosie en fysische verwering en maakt het mogelijk dat rivieren een vlechtend patroon vormen met een hoge stroomsnelheid en dus draagkracht. Bovendien wordt er tijdens glacialen meer sediment aangevoerd omdat rivieren zich ten gevolge van zeespiegeldaling in het landschap insnijden en er een sterke piekafvoer van smeltwater in het voorjaar optreedt. Daarentegen treedt tijdens het warme klimaat van interglacialen vooral chemische verwering op en vormen rivieren een meanderend patroon met een regelmatiger afvoer en een lagere stroomsnelheid.

Aangezien de Eridanos vooral actief was tijdens het relatief warme Plioceen en Vroeg-Pleistoceen, bestaan de afzettingen van deze rivier dus vooral uit restkwarts omdat de overige gesteenten door chemische verwering zijn aangetast. De Rijn en de Maas waren daarentegen voornamelijk actief tijdens de ijstijden van het Midden- en Laat-Pleistoceen en dus vinden we tussen de rivierafzettingen niet alleen het meest resistente kwarts maar ook andere onverweerde gesteenten. De kaarten tonen de globale loop van de drie riviersystemen tijdens het Vroeg-, Midden- en Laat-Pleistoceen (zie kaarten). Een korte beschrijving van de geologische ontwikkelingen van de Eridanos, de Rijn en de Maas volgt hieronder.

Het Baltische riviersysteem ontstond waarschijnlijk ongeveer 40 miljoen jaar geleden tijdens het Eoceen in Noord-Finland en breidde zich uit via de huidige Oostzee. Ongeveer 12 miljoen jaar geleden tijdens het Mioceen bereikte het riviersysteem het Noordzeebekken waar zich een enorme delta ontwikkelde. De eerste afzettingen van de Eridanos in ons land zijn gedateerd als Plioceen. Tijdens het Bavelien, ongeveer 1 miljoen jaar geleden, bereikte de rivier zijn grootste omvang met een lengte van meer dan 2700 km en een stroomgebied van ruim 1 miljoen km². De uitbreiding van het Scandinavische landijs tijdens het Vroeg-Pleistoceen leidde tot de bedekking van de Oostzee en de oostelijke Noordzee met als gevolg dat het stroomgebied ingrijpend gewijzigd werd en uiteindelijk hield de Eridanos op te bestaan tijdens het Vroeg-Cromerien, ongeveer 0.7 miljoen jaar geleden. Noord-Duitse rivieren waaronder de Weser bleven tot het Midden-Pleistoceen naar Nederland stromen.

De Rijn en de Maas hebben een vergelijkbare geologische ontwikkeling doorlopen. Beide rivieren zijn ongeveer 12 miljoen jaar geleden ontstaan tijdens het Mioceen, toen de vorming van de Alpen een hoogtepunt bereikte en de Noord-Atlantische Oceaan zich opende. De loop van de Rijn en de Maas is grotendeels bepaald door dezelfde tektonische ontwikkelingen en de benedenloop wordt door de rivieren gedeeld. De twee grote rivieren hebben zwerfstenen naar ons land aangevoerd tijdens het gehele Pleistoceen. Vanaf het Holoceen is uitsluitend nog fijnkorrelig sediment afgezet door het afnemende verhang en dus de lagere stroomsnelheid van de twee rivieren.

Het stroomgebied van de Rijn was tijdens het Mioceen beperkt tot gebieden in de huidige Duitse benedenloop die minder omhoog kwamen tijdens de opheffing van het Rijn-Leisteenplateau. Sindsdien is het stroomgebied stelselmatig uitgebreid. Als deze uitbreiding ten koste gaat van het stroomgebied van een andere rivier dan noemen we dat stroomkaping. Zo werd tijdens het Midden-Pleistoceen het stroomgebied uitgebreid met de Moezel door kaping van de toenmalige bovenloop van de Maas. Dit verklaart waarom tussen de oude Maasafzettingen gesteenten uit de Vogezen worden aangetroffen. Het stroomgebied bereikte zijn huidige omvang van 185.000 km² ongeveer 400.000 jaar geleden tijdens het Holsteinien, toen de bovenloop van de Donau bij het Bodenmeer werd gekaapt. De Rijn ontspringt tegenwoordig in de Zwitserse Alpen en heeft een lengte van 1320 km, maar in de toekomst zal waarschijnlijk ook de huidige bovenloop van de Donau worden gekaapt. De loop van de Rijn is door tektoniek meerdere malen verlegd en tijdens het Elsterien en Saalien werd de rivier in Nederland afgebogen naar het zuidwesten door de aanwezigheid van het landijs (zie kaarten). Pas ongeveer 11.000 jaar geleden, na het Weichselien, bereikte de Rijn de huidige westelijke loop.

De zuidelijke zwerfstenen hebben vele herkomstgebieden en er bestaat geen duidelijke indeling op basis van telmethoden zoals het geval is bij noordelijke zwerfstenen. Zwerfstenen aangevoerd door de Eridanos zijn afkomstig uit de middelgebergten van Noord-Duitsland en het Oostzeegebied, vooral het oostelijk deel van het Baltische Schild. De belangrijkste herkomstgebieden van de Rijn zijn het Rijn-Leisteenplateau (waaronder de Ardennen, de Eifel, het Sauerland, de Taunus en de Hunsrück) en andere Duitse middelgebergten. Het Krijtgebied van Zuid-Limburg en Noord-België, de Belgische en Franse Ardennen, Noord-Frankrijk ten zuiden van Charleville-Mézières en de Vogezen zijn de belangrijkste herkomstgebieden van de Maasgesteenten.

Afgezien van het Precambrische Baltische Schild in het stroomgebied van de Eridanos zijn de herkomstgebieden de middelgebergten die zijn ontstaan tijden de Hercynische of Varistische gebergtevorming. Deze belangrijke fase van gebergtevorming in Europa vond plaats tijdens het Devoon en Carboon, tussen ± 390 en ± 300 miljoen jaar geleden, toen het continent Gondwana vanuit het zuiden tegen het continent Euramerika botste.

De zuidelijke zwerfstenen vinden we vooral in Oost-Nederland ten gevolge van de beperkte draagkracht in de benedenloop van de rivieren. De witte zanden van de Eridanos zijn onderdeel van de Formaties van Peize en Appelscha die we in Noordoost-Nederland vinden. Vooral op de oostelijke Veluwe in de jongste Hattem-lagen van de Formatie van Peize vinden we veel zwerfstenen, grotendeels afkomstig uit Scandinavië. De afzettingen van de Eridanos zijn in het zuiden gemengd met die van de Rijn. De bruine zanden van de Rijn behoren tot de Formaties van Kiezeloöliet, Waalre, Sterksel, Urk en Kreftenheye en deze treffen we vooral aan in Zuidoost-Nederland, meestal gemengd met de Maasafzettingen. De bruine zanden van de Maas worden gerekend tot de Formatie van Beegden en deze vinden we in Zuidoost-Nederland, vooral in de Maasterrassen van Zuid-Limburg. 

De fluviatiele afzettingen van deze formaties bevinden zich soms aan het oppervlak maar meestal dieper in de ondergrond. Goede vindplaatsen zijn in dat geval stuwwallen (bijvoorbeeld bij Lunteren). Vooral de Formaties van Peize en Appelscha van de Eridanos en de Formaties van Urk, Sterksel en Waalre van de Rijn zijn opgestuwd door het landijs en aan het oppervlak te vinden. Daarnaast vind je zuidelijke zwerfstenen in zand- en grindgroeves (bijvoorbeeld bij Maarn), in zand- en grindzuigerijen (bijvoorbeeld bij Woerden), bij graafwerkzaamheden, in versgeploegde akkers en langs de huidige oevers van de grote rivieren.