Wim Dubelaar - Nederlandse Geologische Vereniging

Met het oog op hardsteen
Wim Dubelaar TNO - Geologische Dienst Nederland
Presentatie Nederlandse Geologische Vereniging
15 november 2014
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Inhoud
Wat is hardsteen?
Belgische hardsteen
Geologie en steentypen
Winning
Eigenschappen
Toepassing
Hardsteen uit Ierland
Chinese kalksteen (‘hardsteen’)
De vloer van het TNO gebouw
De Waterman, 1736, Zaltbommel
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Wat is hardsteen?
Hardsteen of Hartsteen is een term die vanaf de late Middeleeuwen in vooral
de noordelijke Nederlanden wordt gebruikt voor verschillende ‘harde’
soorten natuursteen. In de 17e eeuw werd er vaak Bentheimer of Bremer
zandsteen mee bedoeld. Pas veel later, in de 19e eeuw, duidt de term meer
specifiek op de Vroeg-Carbonische kalksteen uit de Ardennen.
Wanneer de steenhouwer het nu heeft over Belgische hardsteen bedoelt hij
bijna altijd de crinoïdenkalksteen, ook bekend als ‘petit granit’ .
Binnen de als bouwsteen geschikte kalkstenen uit het Vroeg-Carboon
worden historisch gezien drie typen onderscheiden: de Doornikse steen, de
Namense steen en de ‘petit granit’ (blauwe hardsteen).
Deze kalkstenen hebben als hoofdbestanddeel calciet (calciumcarbonaat).
Dat mineraal heeft een geringe hardheid (3 op de schaal van Mohs) dus
feitelijk is hardsteen een zacht, maar wel compact, gesteente.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Geologische
kaart van België.
De kalkstenen uit het
Viséen en Tournaisien
(Vroeg-Carboon) zijn
weergegeven in de
felblauw gekleurde
legenda-eenheid.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
De ouderdom van de Vroeg-Carbonische kalkstenen bedraagt ca
340-355 miljoen jaar
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Doornik, Soignies, Namen, Condroz, Ourthe: concentraties van hardsteengroeven
Uit: Pierre et Marbres de Wallonie 1990
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Doornikse steen, toepassing als bouwsteen: Romeinse tijd (Nehalennia
votiefaltaren), 11e- 16e eeuw, korte opleving rond 1920-1930. Als dijksteen,
steen bij waterwerken en stortsteen tot in de 19e eeuw in Nederland gebruikt.
Carbonaat 80 %; kwarts 12%, klei 8 %. Meest kleine fossielresten.
Verweringsgevoelig: gelaagdheid en karakteristieke schilferachtige splijting
Links: grafsteen Pieterskerk Utrecht ca 1600,
De rechter foto geeft een detail van de sterk verweerde blokken Doornikse kalksteen aan de tramremise
uit 1927 in Amsterdam
Bron: foto tramremise Lekstraat BMA
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Tournai, groeve Lemay
Groeve in Doornikse steen, gelegen aan de
Schelde, reikt tot meer dan 125 m onder
zeeniveau. De Doornikse kalksteen wordt nu
niet meer gewonnen als bouwsteen, maar
wel als steen voor de cement-industrie en
voor de weg- en waterbouw in België (bijv.
voor de pieren van Zeebrugge).
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Namense steen
Door onze zuiderburen Maaskalksteen (Pierre de Meuse) genoemd.
Ouderdom: Viséen (iets jonger dan de ‘petit granit’ uit het Tournaisien)
Vindplaats: langs de Maas tussen Namen en Luik.
Huidige winning: groeven bij Vinalmont
Historisch gebruik in Nederland: 11e tot begin 17e eeuw.
Diverse lithofacies: oölitische en oncolitische kalksteen,
stromatolieten, bioklastische kalksteen.
Hoog gehalte aan carbonaat (tot 98%) en daarom nu vooral gebruikt
voor de cementproductie.
Typerend is de lichtgrijze soms bijna zilverwitte verweringskleur
De wieg, Ton Mooy
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Rechts: Namense steen aan een oude
brugboog in Delft
Namense steen met algenlaminatie,
waterlijst Domkerk, Utrecht (onder)
Foto uit Slinger et al. 1980
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Belgische blauwe hardsteen
De ontginning van de blauwe hardsteen (‘petit
granit’) begint rond 1200 op kleine schaal. In
de 15e eeuw neemt het gebruik sterk toe en
zien we het toegepast in de gothische
kerkgebouwen van Belgisch Brabant en
Vlaanderen (o.a. in Halle, Brugge, Leuven).
Vanaf ongeveer 1600 dringt de blauwe
hardsteen ook door in de noordelijke
Nederlanden en vervangt daarbij de eerder
gebruikte Doornikse en Namense steen.
Belangrijkste kenmerk van deze bioklastische
kalksteen zijn de talloze fragmenten van
zeelelies.
Foto uit Dreesen et al. 2001
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Schelpkleppen van brachiopoden en kolonievormend koraal Michelinia
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Slijpplaat blauwe hardsteen onder de polarisatiemicroscoop met o.m.
schelpresten en de iets samengedukte doorsneden van zeeleliestengels.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Winning en eigenschappen
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Ontginning van de blauwe hardsteen in de groeve bij Soignies (Zinnik) in
Henegouwen. Laaghelling ca 15 graden; de uniforme helling vergemakkelijkt de
winning. Bankdikte bedraagt 1 - 2.5 meter. Dikte winbaar pakket is ca 30 m.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Breuken (diaklazen) met regelmatige patronen in hardsteen. Groeve te
Soignies
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Steken (diaklazen) in hardsteen: ontstaan tijdens de plooiing van de lagen
kalksteen tijdens de gebergtevorming
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Steken in hardsteen worden manifest door bijvoorbeeld zetting of
ongelijke belasting.
Ingangspartij van de Brandaris, Terschelling
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Balustrades, twee grote platen uit hetzelfde blok hardsteen
Foto Hendrik Tolboom
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Stylolieten: kenmerkend voor
kalkstenen.
Sterk getand grensvlak
ontstaan door samendrukking
en oplossing rond een dunne,
vaak kleihoudende tussenlaag.
Foto: Dreesen et al 2001
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Grafsteen (stoeppaal)
en gevelsteen: de meest
bekende toepassing van blauwe
hardsteen
Harlingen
Terschelling
Klei in de barsten trekt vocht aan waarop algen kunnen bloeien
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Uit het gave beeldhouwwerk (1756) in de Utrechtse binnenstad blijkt de
duurzaamheid van goede kwaliteit hardsteen
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Recent beeldhouwwerk in hardsteen
Gezin, Joop Hekman, Utrecht 1981
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Belangrijkste
groevegebieden van de
historische natuursteen
gebruikt in Utrecht en andere
steden in Nederland.
De Doornikse steen werd
over de Schelde vervoerd en
de Namense steen over de
Maas stroomafwaarts naar de
noordelijke Nederlanden.
Kaart uit Utrecht in steen, 2007
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Hardsteen uit Ierland
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
In Kilkenny ligt een belangrijke
groeve met een goede kwaliteit
hardsteen.
Weinig kleilaagjes, weinig breuken
en er zijn banken met heel weinig
fossielen.
De groeven in Ierland zijn thans in
handen van een Belgische
maatschappij.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Toepassing Ierse hardsteen in Amsterdam:
stoepbanden met grote schelpen (Productus)
en restauratiesteen aan de Blauwbrug.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Gastropoden, Productidina en Spirifer met inwendig armskelet in
fossielrijke bank van Ierse hardsteen.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Kalksteen uit China
Ten zuidwesten van Jinan wordt
kalksteen gewonnen uit de
Zhangxia Formatie. Deze steen
dateert uit het Midden-Cambrium
en is qua technische
eigenschappen te vergelijken met
de Belgische en Ierse hardsteen.
Het is een oölitische kalksteen die
in de handel ook hardsteen wordt
genoemd. Fossielinhoud is
natuurlijk anders en mineralogisch
zijn er ook verschillen met de
hardsteen uit Europa.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Chinese kalksteen uit het Cambrium van Jinan: ‘bolletjeskalk’, concentrisch opgebouwde
oölieten met deels gedolomitiseerde matrix (blauwgrijze kristalvlakjes).
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Vergelijkende kenmerken
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Fysische eigenschappen Belgisch, Iers, Chinees kalksteen
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
De hardstenen vloeren van het TNO gebouw
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Architectuur van de open ruimten.
West8 bedacht het mozaïek van grote ‘croute’ platen Ierse
kalksteen. De bodem van de Carboonzee.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Koraalstruiken van
Syphonodendron
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Siphonophyllia, een solitair koraal kenmerkend voor de oudste
sedimenten van het Tournaisien
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Productidina
Brachiopoden met een dunne en een
dikke klep en stekels aan, vooral, de
uiteinden van de dikke klep. De grillig
gevormde, soms draadvormige stekels
zorgen voor de stabiliteit van de
schelpen in de zachte zeebodem.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Productidina: schuitjes in de kalkmodder
Uit: Geys, Geschiedenis van het leven, 1993
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Orthoceren met rechte of licht gebogen kegel
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Stengelfragmenten van zeelelies komen veel minder voor in Ierse
hardsteen. Het belangrijkste verschil met de Belgische hardsteen is dan
vaak het geurtje van de ‘petit granit’ (vrijkomende zwaveldamp).
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Een kleine ammoniet
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Verwering van de kleiige vulling in stylolieten en barsten waarbij schilfers
kunnen afspringen. Belangrijke factoren zijn het wisselend vochtgehalte
in het binnenklimaat (het gebouw ondergaat regelmatig lekkages vanwege
het open dak) en snel na elkaar optredende grote verschillen in
temperatuur. De foto rechts toont vooral gebruiksschade.
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Ik dank u voor uw
aandacht!
En tot ziens op de
natuursteenwandeling
Herman Heijermans Amsterdam
Ontwerp J. Mendes da Costa 1926
Met het oog op hardsteen Wim Dubelaar
TNO GDN
Bleu Belge