Ondergrondse kalksteengroeve in Zuid-Limburg.

Kalksteen is een afzettingsgesteente dat bestaat uit een versteende opeenhoping van calciumcarbonaat (kalk, CaCO₃) en dat vooral gevormd wordt in een marien milieu. Op de plekken in Nederland waar nu kalksteen ligt is dus ooit zee geweest. In warmere perioden met een hoge zeespiegel kon Nederland onder water komen te staan. Zo vormde Nederland tijdens het Trias een deel van de bodem van de Muschelkalkzee en zijn de kalkstenen gevormd die nu in Winterswijk aan het oppervlak komen. Tijdens het Krijt lag de Krijtzee boven Nederland en werden de krijtkalken gevormd die nu in Limburg aan het oppervlak komen. Kalksteen wordt in Nederland voornamelijk gewonnen voor de productie van cement en is vaak voor paleontologen erg interessant omdat er veel fossielen in te vinden zijn.

Kalksteen kan op twee manieren gevormd worden: organisch of anorganisch. Vaak is er sprake van een combinatie van deze twee.

• Organisch gevormde kalksteen bestaat uit opgestapelde resten van kalkhoudende zeeorganismen zoals koralen, foraminiferen, schelpen of zee-egels.  Deze organismen hebben opgeloste stoffen uit het zeewater opgenomen en daar een kalkskeletje van gevormd. Wanneer deze skeletjes bezinken en opstapelen wordt er kalksteen gevormd.
• Anorganisch of chemisch gevormde kalksteen bestaat uit een opeenstapeling van neergeslagen kalk door een hoge zoutconcentratie in zeewater. Wanneer de zoutconcentratie in zeewater te hoog is slaat calciumcarbonaat als eerste neer. Alhoewel dit proces anorganisch is, spelen micro-organismen vaak wel een grote rol bij dit proces. Het neerslaan van de kalkdeeltjes wordt vaak geholpen door picoplankton, minuscule diertjes. Deze vormen een kern waaromheen de eerste kalkkristalletjes zich kunnen afzetten. De neergeslagen kalkkristalletjes vormen een laag kalkmodder op de bodem van de zee, die later wordt omgevormd tot kalksteen.

Een karstverschijnsel dat veel in andere landen voorkomt, maar nauwelijks in Nederland, is de vorming van grotten. Grotten zijn natuurlijke oplossingsholtes of gangen. De grootste karstgang in Nederland is het 'stelsel van Jansen Eggels', in de St. Pietersberg. Met een lengte van vijftig meter valt deze in het niet vergeleken met de grotten van Remouchamps in België, die een totale lengte hebben van 3883 meter!

In kalksteen zijn soms lagen of knollen (concreties) van vuursteen te vinden, een harde donkergrijze tot bruine steen met een typische schelpvormige manier van breken. Vuursteen is een secundair product dat bij de vorming van kalksteen ontstaat en bestaat uit cryptokristallijne kwarts (SiO2). Dit betekent dat het uit hele kleine kwartskristalletjes bestaat die alleen met een elektronenmicroscoop te zien zijn. Silica (Si) komt in pure kalksteen niet voor. Er moet dus iets anders tussen het kalksteen hebben gezeten dat deze silica heeft geleverd. Dit kan bijvoorbeeld een zandsteenlaag (zandsteen bestaat uit silica) zijn geweest, of silicahoudende organismen. Sommige sponzen hebben naalden die rijk zijn aan silica. Andere voorbeelden zijn diatomeeën (eencellige planten) en kiezelwieren, die hun skeletjes afzetten op de zeebodem. Onder druk door het bovenliggende sediment kan silica oplossen en verplaatst worden binnen het gesteente. Wanneer op een bepaalde plek te veel opgeloste silica voorkomt, slaat het neer en vormt het knollen of lagen. Wanneer vuursteenhoudende kalksteen oplost blijven de onoplosbare delen, zoals leem en vuursteen, als residu achter en vormen een laag die vuursteeneluvium genoemd wordt.

Vuursteenconcreties komen veel voor in de Limburgse krijtkalken. In 1881 is daar een prehistorisch vuursteenmijnenveld uit het Neolithicum (4000 tot 2500 voor Christus) ontdekt tussen Rijckholt en Sint Geertruid. Het mijnenveld is vijftien hectare groot en telt 66 schachten. Er werd in het Neolithicium vuursteen gewonnen om werktuigen zoals priemen, mesjes en bijlen van te maken. Er zijn ongeveer 15.000 vuurstenen werktuigen uit deze tijd gevonden, waarvan een aantal zelfs in Frankrijk en Duitsland teruggevonden is.

Tijdens het Trias ontstond in een groot deel van West- en Midden-Europa een ondiepe binnenzee, de Muschelkalkzee. Er heerste een droog klimaat gedurende het hele jaar. Nederland lag tijdens het Trias op zo' n 30º NB, ongeveer ter hoogte van de huidige Sahara. Verder was er nauwelijks neerslag en ontving de Muschelkalkzee bijna geen zoetwater van rivieren. Toen deze zee nagenoeg afgesloten raakte van de open oceaan begon de indamping.

De combinatie van deze twee factoren, indamping en aanwezigheid van cyanobacterien, heeft ertoe geleid dat er dikke pakketten kalksteen zijn gevormd die nu in de groeve van Winterswijk te zien zijn. Overigens is een groot deel van deze kalksteen omgezet naar dolomiet. Dit gebeurt door een chemisch proces waarbij een gedeelte van de calciumionen in kalksteen vervangen worden door magnesiumionen. Hoe en waarom dit precies gebeurt is nog niet helemaal bekend.

De Muschelkalkzee was een ondiepe zee, waardoor de randen, zoals ter hoogte van Winterswijk, regelmatig droogvielen. In de groeve in Winterswijk wordt dit volop aangetoond: door het regelmatig opdrogen van kalkslib zijn krimpscheuren ontstaan. Zulke scheuren zie je ook wanneer een modderplas opdroogt in de zon. Deze scheuren in de kalksteen zijn bewaard gebleven en nog steeds zichtbaar. Een ander bewijs voor het regelmatig droogvallen van de zee is de aanwezigheid van voetsporen van verschillende sauriërs die door dit laguneachtige kustgebied trokken. Zelfs het wegglijden van de poten van deze sauriërs in het glibberige kalkslib is zien in de fossiele afdrukken.

De Sint Pietersberg ten zuiden van Maastricht bestaat vrijwel geheel uit deze kalksteen. Het bevat dan ook een groot gangenstelsel dat door ondergrondse winning is ontstaan. Dit stelsel telt meer dan 20.000 gangen over een gebied van 80 hectare en is bekend onder de naam  'mergelgrotten'. Dit is echter een foute benaming: grotten zijn natuurlijk gevormde gangen. Beter is de benaming groeven; de gangenstelsels zijn namelijk door mensen gegraven. Overigens lopen de gangen ook nog eens niet door mergel, maar door kalksteen! Een nog betere naam zou dus bijvoorbeeld 'kalksteengroeven' of kalksteenmijnen' zijn.

In de Limburgse krijtkalken werden de eerste overblijfselen van het zeereptiel Mosasaurus of Maashagedis gevonden. Deze sauriër dankt zijn naam aan de Maas (Latijn: Mosa). Een andere kenmerk van deze kalksteen is dat er erg veel vuursteen in voorkomt, op sommige plekken tot wel 30% van het totale steengewicht.

De Limburgse kalksteen wordt al heel erg lang gebruikt. Men denkt dat de Eburonen, die in het begin van de jaartelling hier woonden, de kalksteen al gebruikten om hun land mee te bemesten. De Romeinen gebruikten de Limburgse kalksteen als bouwmateriaal. Zo zijn bijvoorbeeld resten van een oude uit kalksteen opgebouwde Romeinse brug op de bodem van de Maas gevonden. Later, in de middeleeuwen, werden er ook kastelen, kerken en boerderijen van gebouwd. De kalksteen werd toen gewonnen in open groeven (dagbouw). Pas sinds de late middeleeuwen werd kalksteen ondergronds gewonnen. Het oudste gangenstelsel is gevonden in de Sint Pietersberg en heeft wandopschriften uit het jaar 1409. Het kasteel in Valkenburg, gebouwd in de 11e eeuw, doet overigens vermoeden dat er elders al eerder ondergronds kalksteen gewonnen werd. Dit kasteel zou opgebouwd zijn uit kalksteenblokken 'uit het binnenste des heuvels'.

Kalksteen wordt ook gebruikt als meststof of voor de fabricage van cement. Hiervoor is 'gebrande kalk' nodig. Volgens de overlevering werd het branden van kalk uitgevonden in Mesopotamië en is het idee door de Romeinen meegenomen naar Nederland. De oudste kalkovens in Nederland dateren van 1639. Sindsdien zijn de Nederlandse steden flink gegroeid en steeg de vraag naar cement. Er ontstonden meer cementfabrieken, waarvan de ENCI een van de grootste is. De ENCI haalt kalksteen uit de Sint Pietersberg in Limburg en verwerkt het daar in de fabriek tot cement.

Tegenwoordig wordt er in Nederland in totaal jaarlijks zo'n drie miljoen ton kalksteen gewonnen uit de groeves in Limburg en Winterswijk.

- Marlies Janssens, Naturalis