Afbeelding 1. De Cottessergroeve (links) met breuken in het gesteente (midden) en verwering van de schalie (rechts).

De gesteenten uit de Cottessergroeve stammen uit het Namurien (Laat-Carboon). Nederland was in die tijd door de zee bedekt. Verder naar het zuiden begon toen het Varistisch gebergte te ontstaan. Het land rees daardoor langzaam omhoog en het gebied van de Cottessergroeve kwam boven de zeespiegel uit. In de zee werd afbraakmateriaal van het gebergte als zand- en sliblagen afgezet. De zandlagen veranderden uiteindelijk in harde zandsteen, de sliblagen werden kleisteen en tenslotte leisteen. Met het verstrijken van het Laat-Carboon kwam het gebied van de huidige Cottessergroeve meer onder invloed van de gebergtevorming te staan en daardoor werden de eerder gevormde afzettingen geplooid. Aan het eind van het Namurien (ongeveer 315 miljoen jaar geleden) lag het gebied helemaal boven de zeespiegel. Het was een grote laagvlakte met rivieren die naar de verder weg gelegen zee stroomden. 

Afbeelding 2. De op initiatief van professor Jongmans verder blootgelegde groevewand bij de Heimansgroeve (de gele pijlen geven de schuine stand van de lagen aan).

De Heimansgroeve met gesteenten uit het Boven-Carboon

De Heimansgroeve (afbeelding 2 + 3 + 4) ligt verder stroomafwaarts in de buurt van de Geul. Ze is genoemd naar de natuuronderzoeker Eli Heimans (1861-1914) die ze al beschreef in zijn boekje 'Uit ons Krijtland' (1911): "Maar wat op het oogenblik het meest de aandacht trekt, dat zijn de steile wanden van deze open grot. Glimmend zwart met scherpe kanten stapelt zich daar vier, vijf meter hoog de kolenlei op; of het een pas opengehakte kolengroeve was, zoo versch en donker staan de blokken en staven en platen in alle richtingen dooreen." Deze 'open grot' is ontstaan door winning van het gesteente om veldwegen in de omgeving te verharden. In 1936-1937 werd op initiatief van professor Jongmans van het Geologisch Bureau in Heerlen de groevewand verder naar links blootgelegd. Rechts van die uitbreiding bevindt zich nu dus de eigenlijke groeve waar we schuinstaande schalies kunnen zien. De lagen lopen van linksboven naar rechtsonder. Links van de groeve komt in het profiel een afwisseling van eveneens schuinstaande schalielagen en zandsteenbanken voor. Hier zijn vooral de zandsteenbanken duidelijk zichtbaar doordat die minder snel verweren (en daardoor minder snel begroeien) dan de schalielagen. De lagen lopen daar echter van linksonder naar rechtsboven. De anticlinale plooi die hierbij hoort, bevindt zich ongeveer op de overgang van de groeve en de latere uitbreiding. Deze plooi werd al door Heimans in 'Uit ons Krijtland' genoemd. De Heimansgroeve is thans een geologisch monument (met informatiebord) en wordt beheerd door Stichting Het Limburgs Landschap. 

Afbeelding 3. De eigenlijke Heimansgroeve (de groene pijl geeft de plaats van de anticlinale plooi aan).

De Heimansgroeve kent dezelfde ontstaansgeschiedenis als de Cottessergroeve. In de leisteen van de Heimansgroeve komen soms dunne laagjes brandlei voor. Deze laagjes duiden erop dat de zeebodem soms plaatselijk droogviel. Daar ontstonden moerassen waarin dunne veenlaagjes voorkwamen die we nu terugvinden als die brandlei. 

Afbeelding 4. Links: zandsteenbanken in de uitbreiding van de Heimansgroeve. Rechts: schalies in de eigenlijke Heimansgroeve.

De Kampgroeve met gesteenten uit het Boven-Carboon

Een klein stukje verder naar het oosten ligt de Kampgroeve (afbeelding 5). De zandsteen in deze groeve stamt eveneens uit het Boven-Carboon (Namurien). Men won deze harde zandsteen in het verleden voor de bouw van huizen en boerderijen in de omgeving. In het gesteente van deze groeve vinden we enkele centimeters dikke laagjes brandlei die tussen de zandsteenbanken zitten. Deze brandlei is schilferiger dan de schalie die we eerder tegenkwamen. Als we een klein stukje ervan tussen de vingers fijnwrijven, houden we een zwarte stof over. Dit is koolstof uit de brandlei. Het is een overblijfsel van de planten die op deze plek in het Boven-Carboon groeiden. Deze laagjes brandlei zijn in feite de voorlopers van de steenkoollagen uit het Westfalien dat op het Namurien volgt. De Kampgroeve is in beheer bij de Stichting Het Limburgs Landschap.

Afzettingen van löss

Bij Cottessen valt op dat de rivier nog zijn eigen gang mag gaan. Als een kronkelend lint meandert hij door het landschap. In de buitenbochten levert erosie steile wandjes op. In de binnenbochten vindt sedimentatie plaats (afbeelding 7). Dankzij de steile wandjes kan een kijkje in de bodem genomen worden. Deze bestaat uit een geelbruine afzetting die aan löss doet denken. Dat is niet zo vreemd want de beekafzettingen in het Geuldal bestaan vooral uit verspoelde en omgewerkte löss waarin plantenresten kunnen voorkomen. We kunnen deze afzettingen onder andere goed zien in de Geuloevers bij de groeves rond Cottessen, ter hoogte van de volmolen en het Wingbergbosje en verderop in de richting van Mechelen, bijvoorbeeld achter pension Forellenhof.

Vuursteenmijnbouw in de prehistorie

In de kalksteen uit het Boven-Krijt zitten vuursteenbanken. Deze vuursteen is voor allerlei doeleinden gebruikt. In de steentijd maakte men er werktuigen en wapens van. Soms vond de winning hiervoor ondergronds plaats. In de Plenkertstraat in Valkenburg aan de Geul zijn in de zuidhelling van het Geuldal de mijngangetjes in deze kalksteen uit het Boven-Krijt (Maastrichtien) naast de weg bloot komen te liggen (afbeelding 8 + 9) doordat men in de afgelopen eeuwen de onderkant van de helling heeft afgegraven. De winning van deze nogal grofkorrelige Valkenburger vuursteen vond meer dan 5000 jaar geleden, tijdens de Nieuwe Steentijd (Neolithicum) plaats.