In de passieve rol van abonnee kun je bij Vuurstenen geheel vrijblijvend:
Allofaan is een aluminium silicaat dat neerslaat tijdens karstificatie
Allofaan is een aluminium silicaat met de formule Al2O3·(SiO2)1.3-2·(2.5-3)H2O. In het krijt van Limburg wordt het gevormd wanneer relatief zuur grondwater klei-mineralen oplost en vrijgekomen aluminium en silica neerslaan als het grondwater in contact komt met de kalk van het krijt en de zuurgraad weer afneemt (Buurman et al., 1975).
Allofaan is verwant aan Halloysite met de formule Al2Si2O5 (OH) 4. De verhouding Al/Si is iets hoger in het blauwe Allofaan dan in het witte Halloysite. In Zuid-Limburg en omgeving, komen beide mineralen als gevolg van karst voor op het grensvlak tussen kalken van het carboon (Kloprogge & Pronk, 2001) of het krijt (Adriaens et al., 2017) en de erop liggende Tertiaire kleien en zanden. Relatieve snelheden van bodemwater percolatie-, oxidatieve zuurvorming en kleimineraalverwering bepalen waarschijnlijk Al en Si concentraties in bodemwater en de hoeveelheid en type van aluminium silicaat neerslag.
Een artefact, van het Latijnse arte "door vaardigheid" en factum "gemaakt ding" is een door de mens gemaakt voorwerp. Vuurstenen ontlenen hun naam aan historische artefacten, ketsstenen die vanaf de zeventiende tot de negentiende eeuw werden gebruikt in een vuursteenslot, om er vonken mee te maken voor het ontsteken van het buskruit, door er met ijzer op te slaan (Verbaas et al., 2017). Onze aandacht gaat uit naar prehistorische vuurstenen artefacten, tot honderdduizenden jaren oude overblijfselen die informeren over het leven van de steentijdmens (Verhart, 2008). Van deze artefacten willen we graag de herkomst weten van het ruwe materiaal, hoe dit bewerkt is, waarvoor het werd gebruikt, hoe het verweerd is, en hoe we het kunnen onderscheiden van een pseudo-artefact. Uit dit alles kunnen we dan meer leren over zowel de geschiedenis van de prehistorische mens als ook die van vuurstenen.
Vuurstenen die gebruikt werden als ruw materiaal voor het maken van artefacten in de prehistorie van Nederland zijn van verschillende herkomst. Het brongebied van de vuurstenen en soms zelfs de laag waaruit ze voortkomen kan worden achterhaald op basis van zichtbare eigenschappen zoals: de algehele vorm en afmeting en kleur (Warrimont & Groenendijk, 1993); het oppervlak, de dikte en vorm van de oorspronkelijke buitenkant, de bast of cortex; de kleur, textuur, glans, doorschijnendheid en het type van insluitsels van het binnenste van de vuursteen en; de manier waarop de vuursteen is verweerd (Grooth, 2011). Deze macroscopisch zichtbare eigenschappen zijn het gevolg van mineralogische variatie op microscopisch niveau die we kunnen achterhalen met behulp van instrumenten (de Kruyk & Timmer, 2014) en laboratorium analyse (Cowell, 1981; Knippenberg & Zijlstra, 2008)
Tijdens het Paleo-en Mesolithicum werden aan de oppervlakte gevonden vuursteen gebruikt. In het noorden zijn dit vanuit zuid-Scandinavië, door landijs aangevoerde vuurstenen, vaak sterk gebroken door vorstinwerking. Ook het riviergrind in oost en zuid Nederland bevat veel afgerolde vuursteen, afkomstig uit het krijt van Zuid-Limburg en omstreken. Vuurstenen van mindere afmeting en kwaliteit zijn ook bekend uit de Noordzee. De betere vuurstenen voor het maken van artefacten worden gevonden dicht bij de gesteenten van oorsprong, in het eluviaal oplossingsresidu op het krijt van Zuid-Limburg (Verhart, 2005).
Later, tijdens het Neolithicum, kwamen de beste Nederlandse vuurstenen dan ook uit bepaalde lagen, gedolven door mijnbouw in het krijt van Zuid-Limburg bij Rijckholt (Brounen & Peeters, 2001; Geerts, 2013) en Valkenburg (Brounen & Ploegaert, 1992). Rond die tijd bestond er ook al een levendig handel in vuurstenen (half)fabricaten, bijvoorbeeld uit Romigny-Lhéry (Reims, Frankrijk; Polman, 1996) Grand-Pressigny (Tours, Frankrijk; Ijzendoorn & Verpoorte, 2015 ), Lousberg (Aken, Duitsland; Modderman, 1980), Denemarken (vuursteen met bryozoën; Kiers & Niekus, 2016) en Helgoland (rode vuursteen, Duitsland; Beuker & Drenth, 2014).
Het vergt ervaring om de verschillende typen gebruiksvoorwerpen en hun karakteristieke bewerking, kenmerkend voor een bepaalde cultuur en periode, te onderscheiden en thuis te brengen. Vergelijken met technieken van moderne steentijdmensen vergroten het inzicht en de kennis over de noodzakelijke kwaliteit van het materiaal, de vereiste expertise en de duur van de bewerkingstijd voor het produceren van de verschillende vuurstenen artefacten. Over de bewerking van vuurstenen leren we ook veel door zelf vuursteen te kloppen, een kunst die wordt beoefend door archeologen (Johnson, 1978; Olausson, 2010) en liefhebbers (Lynn, 2010).
Van de glasachtige vuursteenknollen worden scherven afgeslagen langs een schelpvormig breukvlak. Als deze afslagen meer dan twee keer zo lang als breed zijn, dan heten ze klingen. Afslagen en klingen vertonen verschillende kenmerken die afhankelijk zijn van de slagtechniek. De bewerking van een vuursteenknol kan gericht zijn op het produceren van afslagen voor verdere verwerking, waarbij de kern het afval is; of op de productie van een gebruiksvoorwerp uit de kern van de knol, waarbij de afslagen afval zijn. Men kan vier slagtechnieken onderscheiden (Verhart, 2005). Bij de 'directe harde slagtechniek' wordt een klopsteen gebruikt die iets zachter is dan de vuursteen om er tamelijk ongelijke stukken mee af te slaan. De krachtige slag produceert afslagen met een groot slagvlak, met inslagpunt en een duidelijke slagbult met slaggolven en radiale stralen. Bij de 'directe zachte slagtechniek' gebruikt men een stuk bot, gewei of hout. De afslagen zijn dan regelmatiger van vorm, dunner, met kleiner slagvlak en de slagbult is minder duidelijk ontwikkeld. Bij de 'indirecte (zachte) slagtechniek' gebruikt men een beitel, zoals bijvoorbeeld een stuk gewei. Hierdoor kunnen nog regelmatiger afslagen worden gemaakt, met kenmerken afhankelijk van de gebruikte kracht, zoals bij de directe slagtechniek. Tenslotte, bij de 'druktechniek' wordt er niet geslagen maar gedrukt, bijvoorbeeld met een stuk gewei. Deze techniek wordt gebruikt voor het afwerken, retoucheren, van het vuurstenen artefact tot een vuurstenen gebruiksvoorwerp.
Mogelijk dat in de vroegste steentijd, toevallig gevormde, onbewerkte vuurstenen al voor allerlei taken werden gebruikt. Deze zogenaamde eolieten zijn echter heel moeilijk of niet te onderscheiden van pseudo-artefacten. Later werden vuurstenen duidelijk bewerkt en de afslagen, klingen en kernstenen geretoucheerd om de artefacten te verwerken tot gewenste gebruiksvoorwerpen met randen om beter te kunnen schrapen, snijden, spiesen, splijten, steken, boren, hakken etc.
Het gebruik van artefacten kan men het beste afleiden aan de hand van gebruikssporen, zoals glans, afronding, krassen en beschadigingen van randen. Ook organische resten, zoals van half miljoen jaar oude geslachte dieren, op vuurstenen bewaard in zuurstofarme bodem, kunnen samen met resultaten van vergelijkende studies van modern gebruik, inzicht geven in de toepassing van de verschillende typen steentijd artefacten (Gijn, 1990; Verbaas et al., 2017; Venditti et al., 2019).
De petrologie van vuurstenen verandert voortdurend vanaf het ontstaan in de ondergrond, tijdens de opgraving en het transport, en na de verwerking tot artefacten. De petroarcheologie onderzoekt de inwerking van natuurlijke processen om zo de geschiedenis van artefacten te reconstrueren (Fernandes & Raynal, 2006). Mechanische verwering bestaat bijvoorbeeld uit schuren en polijsten door zand in wind; het krassen, breken en splinteren door inwerking van vorst, als gevolg van sterke temperatuur verschillen, uitzettend ijs en hieruit volgende beweging in de bodem (kryoturbatie); zowel als het afronden en uitslijten door rollen in stromend en golvend water. Chemische verwering bestaat uit verandering van kleur en porositeit, het gevolg van (bio)chemische reacties in poriënwater, bij verandering van zuurgraad en zuurstofspanning, door inwerking van de bodem bij begraving en vaker het sterkst ontwikkeld langs het oppervlak van de vuursteen, in een patinalaag (Rottländer, 1976; de Kruyk, 2009; Glauberman & Thorson, 2012). Een bijzondere vorm van bewerking/verwering veroorzaakt door vuur, uit zich in kleurverandering, glans en craquelé door doelbewuste verhitting of ongecontroleerde natuurlijke verbranding, (Peeters, 2001).
Het herkennen van prehistorische artefacten en deze onderscheiden van natuurlijk gevormde pseudo-artefacten en recentelijk nagemaakte prehistorische artefacten (Stapert et al., 1998; Postma & de Vries, 2000) is vaak moeilijk en vergt veel ervaring. Een aantal criteria kunnen ondersteunen bij het herkennen van pseudo-artefacten die op natuurlijk wijze zijn ontstaan (Stapert, 1976a). Wanneer een vuursteen gevonden wordt in een omgeving waar deze door natuurlijk transport terecht kan zijn gekomen, dan hebben we mogelijk te maken met een pseudo-artefact, ook als de vuursteen door mensen bewerkt lijkt. Wanneer grotere aantallen vuurstenen bij elkaar worden gevonden, nadat deze zijn geconcentreerd door natuurlijke processen, kunnen pseudo-artefacten ontstaan, doordat stenen botsen en daarbij stukken afbreken. De breukvlakken van pseudo-artefacten missen meestal de duidelijke slagbult met concentrische slaggolven, zoals bij hard afgeslagen artefacten, of deze zijn niet aan de rand maar in het centrum van het breukvlak gevormd, zoals bij vorstsplijting. Natuurlijke afslagen kunnen ook worden herkend doordat ze opvallend gekromd zijn, omdat ze meebuigen met het oorspronkelijk oppervlak van de vuursteenknol waarvan ze zijn afgesprongen. Bij het tegen elkaar drukken van vuurstenen in de bodem, zoals bij kryoturbatie en bodemafglijding op hellingen, ontstaan retouches langs de randen van natuurlijke afslagen. Deze helpen bij het herkennen van pseudo-artefacten, doordat de retouches minder regelmatig zijn en doordat er resterende scherpe tandjes kunnen voorkomen tussen aangrenzende retouches. Tenslotte, kunnen we pseudo-artefacten herkennen aan krassen en series drukkegeltjes die gevormd zijn door willekeurige bewegingen in verschillende richtingen.
Eluvium (Trautschold, 1879) is het residu dat achterblijft wanneer mineralen oplossen en verplaatst worden door bodemwater dat door een gesteente sijpelt. Vuursteen-eluvium is een residu van vuurstenen en andere slecht oplosbare mineralen die achterblijven, nieuw worden gevormd of inspoelen vanuit bovenliggende lagen, terwijl kalk uit het krijt met vuurstenen oplost (Buurman et al., 1985)
.Het vuursteen-eluvium is op meerdere plaatsen in Zuid-Limburg en omstreken ontsloten, zoals bijvoorbeeld bij Hallembaye in België. Volgens Felder (1983) ligt hier een eluviaal pakket van 3 - 6 meters dikte op het krijt van de Gulpen Formatie, het weinig oplosbare residu van een mogelijk 20 meter dik pakket van opgeloste kalksteen. In het zuiden zijn de vuurstenen in het eluvium als die uit de Lixhe- en Lanaye members, en in het noorden als die uit de Lanaye member en het onderste gedeelte van de opvolgende Maastricht Formatie. De vuursteenknollel zijn goed bewaard en komen plaatselijk voor in enigszins verzakte en nog over tientallen meters te vervolgen oorspronkelijke lagen. De stratigrafische herkomst van de vuurstenen in het eluvium kan worden bepaald op basis van de steenkernen en afdrukken van fossielen waarvan de kalkskeletten zijn opgelost (Van Der Ham et al., 2007). Op het eluvium ligt een 5 tot 10 meter dik pakket van oligocene, gelig-witte, marine zanden van de Formatie van Tongeren, deels ingespoeld tussen de onderliggende vuurstenen in het eluvium. De kalksteen onder het eluvium kan soms verkiezeld zijn (Dusar et al., 2011).
Geochemie betreft de chemische samenstelling, structuur en processen van de aarde. Geochemici onderzoeken de verdeling en herschikking van chemische elementen in gesteenten, mineralen, bodem, water en atmosfeer.
De Geologische overzichtskaart van Europa
Digitaal samengestelde kaart van de geologie, geologische provincies en olie- en gasvelden van Europa, inclusief Turkije. De kaarten maken deel uit van een wereldwijde reeks kaarten op cd-rom die is uitgegeven door het World Energy Project van de U.S. Geological Survey (Pawlewicz et al., 2002).
De Geologische overzichtskaart van het Koninkrijk der Nederlanden
De Geologische overzichtskaart van het Koninkrijk der Nederlanden geeft de 2023 stand van kennis van de Nederlandse ondergrond weer, zoals samengevat door de Geologische Dienst Nederland (GDN).
De karteerschaal is 1:600.000 en de kaart is gebaseerd op informatie die is verzameld in het kader van de geologische kartering 1:50.000 (ca. 1950-1997) en het vervaardigen van 3D-ondergrondmodellen DGM en GeoTOP (1997-heden).
De kaart laat de afzettingen uit de bovenste meters van de ondergrond zien en toont het vasteland, de geologie van de Noordzee en het Caribisch deel van het Koninkrijk. De kaarteenheden vertegenwoordigen (combinaties van) formaties (Fm), laagpakketten (Lp) en lagen. In de kustzone zijn stapelingen van holocene pakketten gedefinieerd als profieltypes, afzonderlijk gekarteerd en te herkennen aan codes met kleine letters.
Het pdf-document (TNO-GDN, 2023) van de overzichtskaart is gratis beschikbaar en de digitale versie is te vinden op DINOloket.
De Kunrader en Maastrichtse kalksteen bestaat voornamelijk uit skeletresten van subtropische zeedieren in de zandkorrelfractie. De kalksteen wordt gekenmerkt door een afwisseling van enkele decimeters dikke, hardere en zachtere lagen. In de hardere lagen zijn de kalkkorrels sterk verkit door kleine kristallen. De korrels en kristallen zijn van calciet. Kristallen zijn al ontstaan kort na de afzetting van de korrels. Het calciumcarbonaat van de calcietkristallen is afkomstig van aragoniet skeletresten, die al oplosten tijdens de afzetting van de kalksteen, en alleen holtes en afdrukken achterlieten.
Aragoniet heeft dezelfde samenstelling als calciet, maar een andere kristalstructuur. Het loste gemakkelijker op door koolzuur in de omgewoelde, zuurstofrijke bodem van de Krijt-zee. In een zuurstofloze, koolzuurarme, rustige zone eronder, vormden de opgeloste calcium en carbonaat ionen calcietkristallen, die kalkkorrels aan elkaar cementeerden, ofwel kitten.
De regelmatige afwisseling van de harde en zachte lagen in het kalksteenpakket is ontstaan door een regelmatige af- en toename van de afzettingssnelheid van de kalksteen.
De variatie van afzettingssnelheid was het gevolg van klimaatverandering, die werd veroorzaakt door zogenaamde Milankovitch cycli. Dat zijn periodieke veranderingen in de beweging van de aarde om haar as en om de zon.
Het contrast in de afwisseling van harde en zachte lagen is veel later, vanaf de ijstijden, nog eens versterkt. Dit gebeurde door percolerend, zuur, kalksteen-oplossend bodemwater. Na daling van de grondwaterspiegel, loste dit bij voorkeur de meer doorlatende, poreuzere en zachtere lagen op.
De kalksteen van Kunrade en Maastricht bestaat voor het grootste gedeelte uit skeletfragmenten van subtropische zeedieren. Door de sorterende werking van watergolven zijn het vooral korrels in de fijne zandfractie, met plaatselijk meer grofkorrelig fossielgruis (Felder, 1978; fig. a).
De korrels zijn van calciet , een regelmatige rangschikking van positieve calcium (Ca2+) en negatieve carbonaat (CO32-) ionen. Deze vormen een kristallijne stapeling van calciumcarbonaatmoleculen, met een vaak afgeronde vorm, door de organische oorsprong.
Naast dit door organismen gemaakte calciet, vinden we ook kleine puntige en hoekige calcietkristallen, die spontaan zijn gegroeid in het poriewater tussen de korrels.
Harde lagen bevatten veel calcietkristallen die de korrels stevig aan elkaar kitten, zoals goed te zien is in slijpplaatjes, dunne doorschijnende doorsneden van het gesteente (Umbgrove, 1925; fig. b). De harde lagen kun je gebruiken om er bouwsteen van te zagen (Kunrader Steengroeve) of om er ongebluste kalk van te branden in kalkovens (Nillesen, 1989).
Zachte lagen bevatten veel minder calcietkristallen, je kunt deze kalksteen met je handen breken, en makkelijk malen voor het 'mergelen' van landbouwgrond.
Oorspronkelijk bestonden de fossielen uit twee typen calciumcarbonaat, met dezelfde samenstelling, maar met verschillende kristalstructuren. De ene is het calciet dat we nog steeds terugvinden en dat afkomstig is van organismen zoals oesters, zee-egels en mosdiertjes. De andere was aragoniet, dat helemaal is opgelost en waarvan we alleen nog maar holten en afdrukken terugvinden, zoals van slakkenhuizen, schelpen en koralen. Aragoniet is onder normale druk en temperatuur minder stabiel en meer oplosbaar dan calciet.
Bij een mengsel van uitsluitend calcietkorrels met daartussen poriën gevuld met water, stelt zich een chemisch evenwicht in. Er lossen na verloop van tijd evenveel calcium- en carbonaationen op in het poriewater, als er vanuit het poriewater weer kristalliseren op het oppervlak van calcietkorrels. Het mengsel van enkel calciet en water is stabiel.
Een mengsel van calciet- en daarnaast ook aragonietkorrels met poriewater is daarentegen instabiel. Er stelt zich pas een chemisch evenwicht in, als alle aragoniet is opgelost. Simpel gezegd, er gaan meer calcium- en carbonaationen van het beter oplosbare aragoniet in oplossing, dan van het slechter oplosbare calciet. . Het totaal aantal calcium- en carbonaationen dat in oplossing gaat, is minder dan in het geval van puur aragoniet en meer dan in het geval van puur calciet. De oplossing is daarom onder verzadigd voor aragoniet en oververzadigd voor calciet. Aragoniet lost per saldo op en calciet groeit per saldo aan.
Dit is de reden voor de oplossing van aragoniet en voor de omzetting in kristalletjes van calciet die de korrels in harde lagen aan elkaar kitten.
Om dit te begrijpen, moeten we ook kijken naar andere componenten en naar de bio-geochemie in de bodem van de Krijt-zee. Naast de skeletresten van calciet en aragoniet met poriewater, bevat die ook nog organisch materiaal (CH2O) van afgestorven organismen en in het poriewater opgeloste zuurstof (O2), afkomstig uit het zeewater erboven.
Organisch materiaal reageert met zuurstof. Dat wordt als het ware verbrand, en daardoor ontstaat water (H2O) en koolstofdioxide (CO2). Het koolstofdioxide reageert weer met het water en vormt dan koolzuur (H2CO3), dat het calciumcarbonaat (CaCO3) versterkt oplost. Door de reactie tussen een koolzuur- en een calciumcarbonaatmolecuul komen er twee bicarbonaationen (2HCO3-) en een calciumion (Ca2+) vrij.
De zeebodem wordt tot enkele decimeters diepte voortdurend omgewoeld door gravende organismen en incidenteel door golfbeweging tijdens sterke stormen. Hierdoor blijven korrels in beweging en wordt verbruikt zuurstof ververst en lost vooral aragoniet op.
Onder deze zone zijn de korrels voorgoed begraven en is de zuurstof uit het poriewater verbruikt. Verkittende calcietkristalletjes kunnen hier in alle rust aangroeien, gevoed door calcium- en carbonaationen afkomstig van het oplossende aragoniet, uit de zuurdere, zuurstofrijke zone erboven.
Zo vormt zich na verloop van tijd een zachtere kalksteenlaag met daaronder een verkitte hardere kalksteen laag (Molenaar & Zijlstra, 1997).
Wanneer er voortdurend korrels kalk worden toegevoegd aan de omgewoelde, zuurstofrijke bovenlaag van de zeebodem, evenveel als er door oxidatie van organisch materiaal en vorming van koolzuur worden opgelost, dan wordt er per saldo geen kalksteenpakket afgezet.
Er ontstaat dan slechts een zogenaamde condensatielaag, waarin het aandeel van minder oplosbare bestanddelen, zoals haaientanden, fosfaatknolletjes, klei en kwartskorrels steeds verder toeneemt. Daaronder ontwikkeld zich een steeds sterker verkitte laag (fig. d).
Een kalksteenpakket kan alleen ontstaan als er meer korrels kalk worden toegevoegd, dan er worden opgelost. Blijft hierbij de afzettingssnelheid constant, dan ontstaat er een homogeen kalksteenpakket dat overal even hard of zacht is, en waarbij een deel van de aragoniet kalkkorrels is opgelost en omgezet in verkittende calcietkristallen.
De afzettingssnelheid bepaalt hoe lang een kalkkorrel in de bovenste omgewoelde oplossingslaag verblijft, voordat deze terechtkomt in de verkittende laag eronder, voorgoed wordt begraven, en bijdraagt aan de groei van het kalksteenpakket.
Bij een hogere afzettingssnelheid neemt de verblijftijd af, lost er minder op en wordt er minder verkit. Bij een lagere afzettingssnelheid neemt de verblijftijd toe, lost er meer op, en wordt er meer verkit.
Bij regelmatig afwisselen van hogere en lagere afzettingssnelheden ontstaat dan een opeenvolging en afwisseling van meer en minder verkitte, hardere en zachtere lagen in het kalksteenpakket (Zijlstra, 1994e).
De afwisseling van harde en zachte lagen in de Kunrader en Maastrichtse kalksteen is niet helemaal regelmatig. De dikten en de mate van verkitting van de harde en zachte lagen verschilt in de verticale opeenvolging, en, wat minder opvallend, ook in de horizontale verbreiding.
De afwisseling is ook niet helemaal onregelmatig, maar vertoont vermoedelijk een zwak herkenbaar patroon. Hardere en zachtere lagen geven de indruk bundels te vormen van 4 tot 6 opeenvolgende lagen. Dit patroon doet denken aan het patroon van Milankovitch klimaatcycli, zoals bij de opeenvolging van ijstijden, die worden veroorzaakt door periodieke veranderingen in de stand van de aardas, en de aardbaan om de zon. Een harde en zachte laag van enige decimeters dikte zijn dan samen in ongeveer 20.000 jaar afgezet, met een gemiddelde snelheid in de orde van grootte van enkele centimeters per 1000 jaar.
In het Krijt waren er geen ijstijden, zodat er waarschijnlijk sprake was van een afwisseling van perioden met min of meer sterke en frequente (sub-)tropische stormen, door noord-zuid verschuivende klimaatzones.
Een regelmatig wisselende, gemiddelde storm- en zeewatergolfenergie, zorgde voor de afwisseling van hogere en lagere afzettingssnelheden tijdens de afzetting van de Kunrader en Maastrichtse kalksteen. Dit alles in een regelmatig oprukkende en terugtrekkende subtropische zee, meer dan 66 miljoen jaar geleden en zo'n 1300 km zuidelijker van het huidige Limburg gelegen, ongeveer op de hoogte van het tegenwoordige Sardinië (Van Hinsbergen et al., 2015; paleolatitude.org).
Lang na de afzetting van de Kunrader en Maastrichtse kalksteen werd er nog veel kalk opgelost na het begin van de eerste ijstijd, zo'n 2,6 miljoen jaar geleden. Door de aangroei van de ijskappen daalde de zeespiegel en daarmee ook de grondwaterspiegel. Regenwater verrijkt met koolzuur, afkomstig van de afbraak van organisch materiaal uit de bodem op de drooggevallen kalksteen, percoleert dan voortdurend vanaf de oppervlakte, door de kalksteen heen, naar de grondwaterspiegel tot op tientallen meters diepte. Vooral rond geologische orgelpijpen (Rademakers, 1998), diepe oplossingsgaten vaak aangetroffen langs breuken, is door ijzerverkleuring goed zichtbaar, hoe het etsende grondwater bij voorkeur de zachtere lagen heeft opgelost. Een toename van porositeit en zachtheid van deze lagen, en daarmee een verhoging van contrast tussen zachte en harde lagen, door deze zogenaamde karst, is dan ook waarschijnlijk.
Het bovenstaande schetst in grote lijnen het ontstaan van harde en zachte lagen in de Kunrader en Maastrichtse kalksteen. Verschillende details zijn hier niet behandeld. Zo speelt de verhoogde aanwezigheid van kleimineralen, vooral in de Kunrader kalksteen, een rol in het zachter maken van lagen, zonder dat dit doorslaggevend hoeft te zijn. Immers, een afwisseling van harde en zachte lagen komt ook voor in de nagenoeg pure Maastrichtse kalksteen. Ook de verkiezeling en vuursteenvorming zijn niet besproken, terwijl deze de hardheid van lagen mogelijk kunnen beïnvloeden, door oplossing en verdringing van calciet, eventueel begeleid door afzetting van verkittende calcietkristallen elders. Verder is er nog onderscheid te maken in de typen van verkitting van lagen, en hun ontwikkeling in de tijd, zoals van knollig rond graafgangen, naar massief, geërodeerd, en aangeboord of begroeid door organismen. Mogelijk is er ook nog sprake van oplossing en verkitting door indringend hydrothermaal water, langs breuken omhooggekomen vanuit de diepe ondergrond.
Lagen in de Kunrader en Maastrichtse kalksteen kunnen zeer hard zijn door calcietkristalletjes die kalkkorrels aan elkaar kitten.
Het calciumcarbonaat van de calcietkristallen is afkomstig van al vroeg opgeloste aragoniet.
Door regelmatig veranderende afzettingssnelheden, ontstond een regelmatige afwisseling van harde en zachte lagen.
Patronen in de variatie van laagdikten verraden de invloed van astronomisch beïnvloede Milankovitch klimaatcycli op de afzettingssnelheden.
Het contrast tussen harde en zachte lagen wordt lang na de afzetting van de kalksteen, sinds de ijstijden, nog versterkt door karstvorming.
Karst is een verzamelnaam voor oplossingsverschijnselen in kalksteen, die ontstaan door het sijpelen en stromen van zuur bodemwater op weg naar het grondwater.
Karst is een streek in Slovenië met een landschap van diepe holten ontstaan na sterke oplossing van kalksteen door sijpelend en stromend bodemwater. Het Krijt van Zuid-Limburg kent ook Karst verschijnselen. Onder de oligocene, marine zanden van de Tongeren Formatie vinden we een kalksteenoppervlak bedekt met weinig oplosbaar residu, het (vuursteen) eluvium. Waar grofkorrelig, sterk doorlatend, Pleistoceen riviergrind van de oer-'Maas' is afgezet, stroomt meer bodemwater en vooral hieronder ontstaan aan het oppervlak oplossingsgaten, de karren; en in de kalksteen, tientallen meters diepe oplossingskanalen, de orgelpijpen (Juvigné, 1992), met verwante oplossingsverschijnselen (Didden, 1996).
De Karstificatie van het krijt begint als de grondwaterspiegel zakt en bodemwater met koolzuur en humuszuren door de kalksteen sijpelt, als de poriënruimte niet meer helemaal gevuld is met grondwater. Mogelijk ontstaan ondiepe Karstverschijnselen al tijdens of kort na de afzetting van het krijt (Swennen & Dusar, 1997; Zijlstra et al., 1996). De meeste Karstvorming vindt plaats in het laat Tertiair, als de grondwaterspiegel tientallen meters zakt door de zeespiegeldaling, als het landijs sterk uitbreidt tijdens de ijstijden. Mogelijk neemt de Karstvorming wat in snelheid af tijdens de laatste ijstijd, het Weichselien, als de wind een pakket weinig doorlatende, kalkhoudende Löss als een deken over het landschap legt. Ook vandaag gaat karstificatie door, zolang er bodemwater sijpelt en stroomt naar afwaterend grondwater (Willems et al., 2007).
