Geologie van België PDF

HOOFDSTUK 13 GEOLOGIE VAN BELGIË IN EEN NOORDWEST-EUROPESE CONTEXT Noot vooraf: om dit hoofdstuk vlot en goed te doorgronden moeten de figuren uit de bijhorende Powerpoint presentatie(s) ernaast gehouden worden (zie studiewijzer). 1. Avalonia: de lange weg naar het noorden 1.1. De oudste korstges...

HOOFDSTUK 13 GEOLOGIE VAN BELGIË IN EEN NOORDWEST-EUROPESE CONTEXT Noot vooraf: om dit hoofdstuk vlot en goed te doorgronden moeten de figuren uit de bijhorende Powerpoint presentatie(s) ernaast gehouden worden (zie studiewijzer). 1. Avalonia: de lange weg naar het noorden 1.1. De oudste korstgesteenten en sedimenten van België Aan het begin van het Fanerozoïcum (= begin Paleozoïcum = begin Cambrium) rond 540 Ma bevond de continentale korst van België zich aan de noordwestelijke kust van het supercontinent Gondwana, dichtbij de Zuidpool (zie ppt platentektoniek-animatie). Onze diepe ondergrond was zodoende nog vast verbonden met Afrika, Zuid-Amerika, Australië, India en Antarctica. Ten gevolge van de rifting van Avalonia (zie hieronder) werd de noordrand van Gondwana overspoeld door de zee en begon de oudst bekende cyclus van mariene sedimentatie in België, die duurde van het Cambrium tot in het vroegste Ordovicium (rond 480 Ma). Er werden toen vooral zanden en kleien afgezet, de afbraakproducten van Gondwana. Door latere metamorfose tijdens de Caledonische gebergtevorming (rond 430-400 Ma) werden deze sedimenten omgezet in kwartsieten en leistenen. De oudere, kristallijne gesteenten van het Proterozoïcum waarop deze sedimentatie plaatsvond werden totnogtoe niet aangeboord. Toch zijn er indirecte aanwijzingen voor een kristallijne sokkel (basement) onder België, zoals gneis- xenolieten en herwerkte zirkonen met een ouderdom van zo’n 1,9 Ga die gevonden werden in de intrusieve gesteenten van de massieven van Brabant, Stavelot en Rocroi. De diepte van de top van de kristallijne sokkel kennen we niet, maar is >1 km bij het Brabant Massief en > 3 km bij Grand Halleux (Stavelot). De dikte van de continentale korst van België bedraagt op basis van seismische reflectie data zo’n 30-35 km (=diepte van de Moho), wat een normale dikte van continentale korst is. 1.2. Microcontinent Avalonia: van rifting tot Caledonische orogenese op het zuidelijk halfrond Voordat de Caledonische en Variscische orogenese onze Paleozoïsche ondergrond vervormden moest er echter eerst nog een belangrijke gebeurtenis plaatsvinden: de vorming, rifting en drifting van het smalle langwerpige microcontinent, dat we Avalonia noemen. Dit microcontinent bestond uit de sokkel van Belgie, Zuid-Engeland, Wales, Newfoundland (Canada) en delen van de Appalachen (VS). Avalonia heeft een lange geschiedenis achter zich en pas tijdens de opening van het noordelijke deel van de centrale Atlantische Oceaan rond de Jura-Krijt grens (~150 Ma) werd Avalonia gesplitst in een westelijk en oostelijk deel. Het Massief van Brabant ligt op het oostelijke (Europese) deel. De vorming van Avalonia begon aan het begin van het Ordovicium, rond 500 Ma, toen door rifting een smalle rand (enkele duizenden km lang en slechts een paar honderd km breed) van Gondwana afscheurde en aan een lange reis naar het noordelijk halfrond begon. Gedurende deze reis moet er logischerwijze een MOR, voortgekomen uit de initiële rift, ten zuiden van Avalonia gelegen hebben. Tijdens het begin van deze reis zette de klastische sedimentatie in onze ondergrond, gestart in het Cambrium, zich met onderbrekingen voort. Toen Avalonia echter tijdens het Siluur tegen het continent Baltica botste, veranderde de geologische setting volledig: de eerste fase van de Caledonische orogenese startte en ging gepaard met kanteling en erosie, gevolgd door plooi en Geologie / academiejaar 2024-2025 / 13.2 - Geologie van België ______________________________________________________________________________________________________________ –breukvorming, metamorfose en nog meer erosie bij de botsing met Laurentia. Tijdens deze periode werden de structuren van de verschillende massieven van België (Brabant, Stavelot, etc. ) gevormd. De Caledonische orogenese wordt niet alleen door vervorming en metamorfose gekarakteriseerd, maar ging ook gepaard met subductie-gerelateerde magmavorming, intrusies en vulkanisme. Getuigen van deze magmatische processen tijdens het Siluur vinden we in de grote steengroeven bij Quenast (kraterpijp met porfier), Bierghes en Lessines (sills) (hoofdstuk stollingsgesteenten). De voormalige vulkaan van Quenast is al sinds vele miljoenen jaren geleden volledig weggeërodeerd, maar de toevoerpijp van de magmakamer naar de vulkaan steekt nog altijd vertikaal door de sedimentaire gesteenten van het Massief van Brabant. Deze Silurische ganggesteenten werden tijdens de Caledonische orogenese ook nog hydrothermaal gemetamorfoseerd, waarbij de uiteindelijke mineralogische samenstelling van de gesteenten vastgelegd werd. Uit dit gesteente werden gedurende honderden jaren de kasseien van de oude Belgische wegen en omringende regio’s geproduceerd. 1.3. Erosie van de Caledoniden en hernieuwde afzetting in de (sub)tropen Sedimentaire gesteenten van Cambrium, Ordovicium en Siluur ouderdom (~540-419 Ma) komen alleen in de massieven van (Londen-)Brabant, Rocroi, Serpont, Stavelot, Givonne en de Condroz band voor. Deze sedimenten worden door een opvallende hoekdiscordantie van de jongere Paleozoïsche sedimentaire gesteenten van het Devoon en Carboon gescheiden. De basis voor deze hoekdiscordantie werd gelegd door plooiing en kanteling tijdens de Caledonische orogenese, gevolgd door erosie aan het einde van het Siluur en tijdens het vroege Devoon. Bij de daaropvolgende sedimentaire cyclus (Devoon-Carboon) werden er nieuwe sedimenten horizontaal over de geplooide en geërodeerde oppervlakken van de massieven afgezet. Een mooi voorbeeld van deze hoekdiscordantie is te zien bij het Hellend vlak van Ronquières waarbij geplooide lagen van het Siluur bedekt worden door zuid-hellende lagen van het Devoon (zie ppt). De oudste Devoonlagen werden nog grotendeels op het land afgezet, maar naarmate de Caledonische bergketens in onze regio erodeerden werd het Massief van Brabant steeds verder door de zee overspoeld en werden er voornamelijk nog mariene sedimenten afgezet. Inmiddels lag Avalonia iets ten zuiden van de evenaar in de tropen en dat maakte het mogelijk dat er vanaf het Midden-Devoon, rond 390 Ma, in de zee ten zuiden van het Massief van Brabant uitgebreide warm-water koraalrifsystemen konden groeien. Vooral de tientallen kleine rode en grijze riffen (mounds) van Frasniaan ouderdom (genoemd naar het dorpje Frasne bij Couvin; Boven-Devoon) in de Ardennen hebben een wereldfaam. De klassieke rode en blauwe ‘marmers’ (= industrie- en handelsterm voor deze rifkalkstenen) die in oude gebouwen in België en omringende landen vaak als siersteen gebruikt werden, zijn afkomstig uit groeves in deze oude rifsystemen. De organismen die de Devoonse riffen opbouwden waren na een massa- extinctie aan het einde van het Frasniaan volledig verdwenen en zo ook de typische Devoonriffen, maar in het vroege Carboon vindt er algemene sedimentatie op een kalkplatform (zonder echte rifstructuren) plaats, getuige de kalkstenen die de Tournaisiaan en Viseaan etages van het Onder-Carboon in Wallonië karakteriseren. De daarop volgende Boven-Carboon gesteenten zijn vooral bekend van de steenkolenwinning in grote delen van Noord-Europa, waaronder het Kempische steenkoolbekken en dat van Henegouwen-Luik. Deze gesteenten zijn de getuigen van de algemene verlanding van onze regio die het gevolg was van het geleidelijk sluiten (subductie) van de oceaan tussen Gondwana en de noordelijke continenten. Dit was de periode van de Variscische orogenese waarbij ten zuiden van Avalonia een hooggebergte gevormd werd en de erosieproducten daarvan in de sterk dalende moerasbossen terecht kwamen. Tegelijkertijd werden bij deze orogenese ook de Devoon-Onder-Carboon afzettingen van de huidige Ardennen verplooid in een fold-and-thrust-belt (hoofdstuk deformatie) en naar  Geologie / academiejaar 2024-2025 / 13.3 – Geologie van België ______________________________________________________________________________________________________________ het noorden over de oudere massieven geschoven. Aan het einde van de Variscische orogenese was het supercontinent Pangea geboren. Pas vanaf het Jura zou Pangea weer geleidelijk uiteenvallen in de continenten zoals we die nu kennen. 1.4. Mesozoïcum: platformsedimentatie op het noordelijk halfrond Na de Variscische orogenese wordt de geologische geschiedenis van onze regio gedomineerd door platformsedimentatie gekenmerkt door talloze trans- en regressies. Aan het einde van het Paleozoïcum, ofwel tijdens het Perm vindt er voornamelijk erosie van Variscische gebergteketens plaats, maar in het noorden (Nederland-Duitsland-Polen) werd het Germaanse bekken gevormd: dit bekken was bijna volledig afgesloten van de open oceaan, maar af en toe stroomde er toch zeewater naar binnen, dat door de hete en droge condities in het binnenste van Pangea tot dikke pakketten evaporieten leidde. Deze evaporieten vormen de huidige zoutdiapieren (en zoutkussens) met alle geologische aspecten die al eerder aan bod kwamen: zoutdiapiervorming, zoutwinning, instortingsgaten, berging radioactief afval, etc. (hoofdstukken mineralogie, verwering, sedimenten, vervorming) Tijdens het Trias en Jura (253-145 Ma) vond er opnieuw overwegend ondiep mariene sedimentatie in onze regio plaats, waarvan de sedimenten in het uiterste zuidoosten van België en Luxemburg dagzomen (zie ppt). Tijdens het vroege Jura (Toarciaan) worden in bekkens rondom België op grote schaal de zwarte Posidonia-schalies afgezet die zeer rijk aan organisch materiaal zijn. Deze afzettingen vormen de belangrijkste de aardoliemoedergesteenten in NW Europa: de vele oliereservoirs in o.a. de Noordzee bevatten olie die tijdens diepe begraving en verhitting uit deze schalies gevormd werd en omhoog migreerde (hoofdstuk sedimenten). Tijdens het vroege Krijt, rond 125 Ma vond er op de zuidflank van het Massief van Brabant in Henegouwen continentale sedimentatie plaats: in een systeem van rivieren en meren leefden onder andere de iguanodons van Bernissart die in hun volle glorie in het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen in Brussel staan opgesteld. Later in de Krijt Periode werd onze regio vrijwel volledig door de zee overspoeld zodat er open mariene condities heersten en tijdens het late Krijt de krijtsedimenten (chalk) van NW Europa werden afgezet. De typische krijtrotsen rond het Nauw van Calais, maar ook die rond Bergen en Maastricht bestaan voor >90% uit skeletdelen van planktonische organismen, vooral van algen in de vorm van kalkig nannoplankton, belangrijke primaire producenten in de oceanen. In tegenstelling tot het krijtsediment zijn de vuurstenen (silex) die daarin vaak voorkomen zeer resistent tegen chemische en fysische verwering (hoofdstukken verwering en sedimenten). In de jongere sedimenten van het Cenozoïcum (Paleogeen en Neogeen) van België worden dan ook vaak transgressieve basisconglomeraten aangetroffen die hoofdzakelijk uit sterk afgeronde en afgeplatte vuursteenkeien bestaan (bv. in de geosite van de Kesselberg bij Leuven – hoofdstuk sedimenten). 1.5. Cenozoïcum: talloze transgressies en regressies Daar waar de geologie van Wallonië gedomineerd wordt door dagzomen van Paleozoïsche en Mesozoïsche gesteenten, bedekken relatief vlakliggende Cenozoïsche sedimenten het grootste deel van Vlaanderen. Vooral Eocene afzettingen (Ieperse kleien, Brusselse zanden – oranje op de geologische kaart van België, zie ppt) komen over grote delen van het zuiden van Vlaanderen en het noorden van Wallonië aan het oppervlak. Daar waar de zuid-noord stromende rivieren zoals de Dender, Zenne, Dijle en Grote Gete zich ingesneden Geologie / academiejaar 2024-2025 / 13.4 - Geologie van België ______________________________________________________________________________________________________________ hebben zijn de Eocene sedimenten weggeërodeerd en komen de Paleozoïsche gesteenten van en op het Massief van Brabant te voorschijn. De geologische opeenvolging van het Cenozoïcum van België (m.n. Vlaanderen) wordt gekenmerkt door talrijke trans- en regressies, waardoor mariene afzettingen (kleien, silten, zanden) van elkaar gescheiden zijn door kortere en langere hiaten. Tijdens het Paleogeen kwam het meermaals tot afzetting van dikke pakketten klei (tot >100 m dik), zowel in het vroege Eoceen (Ieperse klei - Ypresiaan) als in het vroege Oligoceen (Boomse klei - Rupeliaan). Tijdens de klei/siltsedimentatie stond de relatieve zeespiegel hoog, waarbij tot ver in het huidige binnenland, zoals bv. bij Leuven waterdieptes tot zo’n 100 m diep werden bereikt. De relatieve zeespiegelvariaties waren enerzijds het gevolg van globale (eustatische) zeespiegelverander- ingen en anderzijds van verticale bewegingen in de continentale korst die o.a. door de botsing van Afrika met Eurazië en de vorming van de Alpen veroorzaakt werden. Oude breukzones die al actief waren tijdens de Caledonische en Variscische orogenesen werden hierbij gereactiveerd. Op het Massief van Brabant ligt een vrij dun Paleogeen (66-23 Ma) sedimentpakket dat enkele graden naar het noorden helt en in die richting ook in dikte toeneemt (zie ppt). Zo komt het dat bv. een dun pakket (