De meeste mensen hebben wel eens een geologische kaart gezien, al was het maar het stuk perkamentachtig papier tussen twee bezemstelen aan de muur van de basisschool. Zo’n kaart toont vlakken met verschillende kleuren tegen een achtergrond van de belangrijkste infrastructuur, steden en reliëf. Hoe maken we eigenlijk geologische kaarten? En waarom komen er steeds weer nieuwe versies, terwijl de geologie niet verandert? In het kader van ‘100 jaar geologie in kaart’ wat we dit jaar bij TNO – Geologische Dienst Nederland vieren, ga ik daar in dit blog op in.
De basis: Denemarken
Een belangrijk basisprincipe voor het maken van een geologische kaart is de stratigrafie; stratum is Latijn voor laag. De stratigrafie bestudeert de grootschalige gelaagdheid van de ondergrond, waarmee de opbouw van de aardkorst wordt onderverdeeld. De basis voor de stratigrafie werd gelegd in de zeventiende eeuw door de Deense wetenschapper en pionier in anatomie en geologie Nicolas Steno (1638-1686). Hij twijfelde aan het toen heersende idee dat fossielen ter plekke in de grond groeien. Iets waar Leonardo DaVinci overigens een eeuw eerder ook al aan twijfelde.
De uitwerking: Schotland en Engeland
De ideeën van Steno hielpen ruim honderd jaar later de Schotse boer en geoloog James Hutton (1726-1797) om de inzichten in de geologie een flinke stap voorwaarts te brengen. Geïnspireerd door de rode en grijze stenen in muurtjes in de buurt van zijn boerderij voer hij met een paar vrienden in 1788 naar het rotsachtige Siccar Point beneden aan een klif.
Rode en grijze stenen in een muurtje nabij Siccar Point (foto: Geert-Jan Vis).
Hij ontdekte vrijwel verticaal staande grijze lagen grauwacke (een soort zandsteen) met daar loodrecht op een vrijwel horizontaal liggende rode zandsteen. De verticale gesteentelagen moesten eerst zijn afgezet, versteend, geplooid en geërodeerd, voordat de rode zanden erop werden afgezet.
Verticaal staande grijze lagen, met daarop vrijwel vlakliggende rode zandsteen op Siccar Point. Een klassieke discordantie (Eng.: unconformity). Foto: Geert-Jan Vis
Zijn conclusie was dat dit nooit in de Bijbelse 6000 jaar gebeurd kon zijn. Vrij snel hierna presenteerde William Smith (1769-1839), een Engelse landmeter zonder geologische opleiding, de beroemde geologische kaart van Engeland en Wales (1815). Hij groepeerde gesteenteformaties en tekende de snijlijnen daarvan met het maaiveld op de kaart en kleurde de vlakken met heldere kleuren in. Deze werkwijze noemen we ka(a)rteren.
De eerste geologische kaart van Engeland en Wales door Smith (1815). Bron: Wikimedia Commons
Duitsland en België
Aan onze zijde van de Noordzee waren ook mensen bezig de geologie in kaart te brengen. De allereerste geologische overzichtskaart waarop Nederland wordt weergegeven (1821), is van de hand van de Duitse autodidact in de geologie, Christian Keferstein (1784-1866).
De eerste twee geologische kaarten waarop Nederland staat weergegeven. Links: Christian Keferstein (1821); rechts: Jean-Baptiste d’Omalius d’Halloy (1822). Bronnen: http://wtkg.org/archief/geo_kaarten_duitsland_geo_1821.html en http://www.dbnl.org/tekst/hall014gesc02_01/hall014gesc02_01_0024.php
De Luikenaar Jean d’Omalius d’Halloy (1783-1875) maakte al in 1813 een geologische overzichtskaart van Frankrijk en Nederland. Als gevolg van de oorlog tegen Napoléon werd die pas in 1822 gepubliceerd. Nederland wordt op zijn kaart weinig flatteus weergegeven als ‘terrains mastozootiques‘, ofwel gebied met zoogdierbotten. Als je de kleurrijke kaart van Smith vergelijkt met die van de collega’s op het vasteland, moet je toch vaststellen dat de sterrenstatus van Smiths kaart terecht is. Zijn kaart is over een groot gebied voorzien van veel meer details.
Nederland
In 1825 gaf een Nederlandse regeringscommissie opdracht tot de geologische kartering van de Zuidelijke Nederlanden. Het was de eerste geologische kartering namens de Nederlandse staat. De opdracht richtte zich op de Zuidelijke Nederlanden, om aansluiting te zoeken met de ons omringende landen. Het zachte sediment in de rest van het land werd als oninteressant beschouwd. Door de afscheiding van de Zuidelijke Nederlanden (België) in 1830, werd dit project nooit afgerond.
Winand Staring (1808-1877) publiceerde in 1844 de eerste geologische overzichtskaart van Nederland (1:800.000), die hij met hulp van correspondenten in het hele land maakte. Omdat de vraag naar een gedetailleerde geologische kaart van Nederland bleef bestaan, werd in 1852 bij Koninklijk Besluit een hoofdcommissie voor het samenstellen van een geologische kaart ingesteld, met Staring als secretaris. Door onenigheid viel de commissie in 1855 onverrichterzake uiteen. Kort daarop, in 1857, werd bij een nieuw Koninklijk Besluit aan Staring persoonlijk de opdracht gegeven het werk aan de gedetailleerde geologische kaart af te maken. In 1860 was die kaart, die bestond uit 28 bladen op schaal 1:200.000, klaar. Op de wereldtentoonstelling van 1862 in Londen werd de kaart zelfs met een gouden medaille bekroond voor het voor het eerst in kaart brengen van het “diluvium”, de sedimenten in het laagland.
De eerste geologische overzichtskaart van Nederland door W.C.H. Staring (1844), schaal 1:800.000. Digitaal gerestaureerd en uitgegeven in 2017 door TNO – Geologische Dienst Nederland.
Zoals ik in mijn vorige blog schreef werkte vanaf 1903 de Rijksdienst voor de Opsporing van Delfstoffen (ROD) aan de inventarisatie van delfstoffen in ons land. Waarna in 1918 de Rijks Geologische Dienst (RGD) werd opgericht en de systematische geologische kartering begon. En dát is wat we bij TNO – Geologische Dienst Nederland dit jaar vieren.
Geologische kaart
Zoals Smith kleurrijk demonstreerde, moeten geologen eenheden definiëren om de opbouw en structuur van de ondergrond geologisch in kaart te kunnen brengen. Die definities moeten eenduidig zijn en vastleggen welke eigenschappen de betreffende gesteenteformatie heeft en hoe de stapelingsrelatie van die formatie is ten opzichte van andere formaties. Die eigenschappen moeten vrij eenvoudig zijn vast te stellen; in het veld heb je immers geen laboratorium bij je. De gedefinieerde eenheden noemen we lithostratigrafische eenheden. De definities worden na grondige controle op bruikbaarheid en wetenschappelijke correctheid gepubliceerd in speciale handboeken en tegenwoordig vaak online.
Een papieren geologische kaart is eigenlijk een tweedimensionale weergave van een 3D beeld van de geologie, zoals dat in het hoofd van de geoloog zit. Zo’n kaart geeft de expressie van de geologische eenheden in de ondergrond aan het landoppervlak weer. Denk aan een laagjestaart die je schuin doorsnijdt. Op het snijvlak zie je de lagen die in de taart (onder de grond) doorlopen. Dankzij de revolutie in computertechnologie kunnen we tegenwoordig het 3D beeld van de geologie in een computermodel weergeven. Precies zoals de geoloog die in zijn hoofd heeft. We kunnen de geologie van Nederland tegenwoordig zelfs printen als een 3D model.
Vernieuwing van de kaart
Sinds 200 jaar geleden de eerste geologische kaarten verschenen, is de geologie niet veranderd. Toch loont het de moeite steeds nieuwe kaarten te maken. De methoden en technieken waarmee geologisch onderzoek wordt gedaan zijn enorm verbeterd. Ook is de hoeveelheid gegevens over de Nederlandse ondergrond geweldig toegenomen. Daarnaast verandert de gevraagde kennis van de ondergrond steeds door andere manieren van gebruik. Toen Staring zijn kaarten maakte, keken de gebruikers vooral naar het belang ervan voor de landbouw. Tegenwoordig willen we allerlei eigenschappen van specifieke plekken in de ondergrond weten, zoals doorlatendheid, dichtheid en temperatuur, iets wat met de komst van 3D modellen mogelijk is geworden. Om het plannen van aardwarmteprojecten te helpen, hebben we zelfs een speciale geologische kaart ontwikkeld: ThermoGIS.
Vergelijking van drie geologische kaarten door de tijd toont veranderende weergave van onveranderlijke geologie. Links: ‘Proef eener geologische kaart van de Nederlanden’ door W.C.H. Staring (1844); midden: ‘Kleine geologische overzichtskaart van Nederland’ door de Geologische Stichting (1947); rechts: ‘The geology of the Netherlands’ door Van Staalduinen et al. (1976), Mededelingen Rijks Geologische Dienst, 31-2, Map 1.
Sinds de 19e eeuw zijn verschillende platte geologische kaarten van ons land verschenen. Door de veranderde vragen en toepassingen en door nieuwe technieken, maken we in Nederland al bijna 20 jaar geen platte papieren kaarten meer, maar digitale 3D-modellen. Hoewel het sinds enkele jaren voor iedereen mogelijk is om daar á la William Smith virtuele doorsnedes door maken, zijn die modellen toch weinig tastbaar. In het kader van ‘100 jaar geologie in kaart’ wordt daarom op 5 oktober tóch weer een nieuwe platte geologische kaart van Nederland onthuld. Zodat we die lekker zichtbaar aan de muur kunnen hangen. De voorproefjes die ik gezien heb zijn veelbelovend! Daarover meer in een volgend blog.
Bronnen
Faasse, P. (2002). De ontdekking van de ondergrond. Anderhalve eeuw toegepast geowetenschappelijk onderzoek in Nederland. Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO, Utrecht, 152 p. ISBN 90-6743-942-8.
Felder, W.M. (1981). Geschiedenis van de geologische kartering in Zuid-Limburg. Grondboor en Hamer, 3/4, p. 65-81.
