Steenkool: inkolen, ontstaan, fossiele planten en winning

 Deutsche Version

Inkolen en het ontstaan van steenkool
Als plantaardige resten na het afsterven van een plant, struik of boom snel bedekt raken en van zuurstoftoevoer worden afgesloten, kan een situatie ontstaan waardoor ze niet vergaan en langzaam maar zeker kunnen fossiliseren. In eerste instantie ontstaat dan veen. In een later stadium kan dat veen bedekt raken met dikke lagen van bijvoorbeeld zand of klei en daarbij dieper in de bodem terechtkomen. Door toename van vooral de druk kan het veen nu gaan inkolen. Daarbij verandert het eerst in bruinkool. Bovenop deze bruinkool kwamen in de loop der tijd steeds jongere afzettingen terecht. De bruinkool verdween verder in de diepte. Hierdoor nam de druk toe en werd de bruinkool verder samengeperst. Ook de temperatuur nam toe en uiteindelijk ontstond steenkool. Het hoger worden van de temperatuur met het toenemen van de diepte kennen we als de geothermische gradiënt. Dit betekent dat voor iedere honderd meter die we verder in de bodem doordringen de temperatuur gemiddeld met 3 graden Celsius omhoog gaat.

Afbeelding 1. Resten van planten uit het Carboon

Van het oorspronkelijke plantaardige materiaal zijn vooral afdrukken van bladeren nog heel goed als zodanig te herkennen. Verder kunnen we in de steenkool luchtwortels, takken en zelfs stammen van bomen terugvinden. Veen, bruinkool en steenkool bestaan dus uit plantenresten. Tijdens het inkolingsproces neemt het gehalte aan koolstof toe. Steenkool kan meer dan 90% van deze koolstof bevatten. 

Afbeelding 2. Steenkool (links), antraciet (midden; een verder ingekoolde vorm van steenkool) en eierkolen (rechts) die zijn gemaakt van steenkolengruis.

Steenkool treffen we vooral aan in afzettingen uit het Carboon en Perm. Vaak is het zo dat men denkt dat steenkool ouder is dan bruinkool, want die laatste hoort qua ouderdom meestal in het jongere Tertiair thuis. Toch is dit niet altijd het geval. Als heel oud plantaardig materiaal nooit bedekt is geweest met dikke afzettingen en dus ook nooit behoorlijk verhit is geweest, dan heeft het niet de mogelijkheid gehad om voldoende in te kolen. Daardoor komen we op aarde op bepaalde plaatsen ook bruinkool tegen in afzettingen uit Carboon en Perm terwijl we steenkool soms in afzettingen uit het Tertiair kunnen tegenkomen. Steenkool kan dus jonger dan bruinkool zijn. 

Afbeelding 3. De steenkool in onze omgeving stamt uit het Carboon. De getallen rechts zijn miljoenen jaren.

Steenkool in Nederland en omgeving
De eerste, nog dunne steenkoolachtige laagjes werden in het zuiden van Nederland en het aangrenzende buitenland in het Boven-Carboon (Namurien) gevormd. We kennen ze als brandlei. In dat gebied kwam een zee voor, maar die viel in de loop der tijd regelmatig voor langere perioden plaatselijk droog doordat de bodem door gebergtevormende krachten werd opgeheven. Op de drooggevallen plaatsen ontstonden moerassen waarin dunne veenlaagjes werden gevormd. Deze ingekoolde veenlaagjes vinden we tegenwoordig terug als brandlei in bijvoorbeeld de Kampgroeve bij Cottessen (Nederland) en de Site Calaminaire bij Plombières (België). 

Afbeelding 4. Links: Laag met brandlei (pijl) bij de Site Calaminaire in Plombières. Midden: Close-up van die laag. Rechts: De brandlei vinden we ook in de Kampgroeve bij Cottessen, onder andere bij de pijl.

Later in het Boven-Carboon (Westfalien) maakte Nederland deel uit van een uitgestrekte kustvlakte. Daar ontstonden in een warm en zeer vochtig tropisch klimaat (ons gebied bevond zich toen namelijk ter hoogte van de evenaar) veenmoerassen waarin weelderige bosvegetaties voorkwamen. Op de bodem daarvan konden zich veenpakketten ontwikkelen. Doordat de zee de kustvlakte regelmatig weer in bezit nam, werden boven op deze veenlagen zand en klei afgezet. Dit proces herhaalde zich meerdere malen waardoor een afwisseling van veen-, zand- en kleilagen ontstond. Doordat hier bovenop nieuwe afzettingen ontstonden, zakten de lagen steeds verder weg in de diepte en door de toenemende druk en temperatuur ondergingen ze een metamorfose. Het veen veranderde door inkoling uiteindelijk in steenkool. Zand en klei veranderden in het algemeen in respectievelijk zandsteen en schalie.

Afbeelding 5. Steenkool in het Wurmtal in Duitsland, net over de grens bij Kerkrade. Deze afzettingen zijn te zien bij de  Carboonroute Wormdal (Wurmtal).

Afbeelding 6. Ook in molshopen (links) en de hellingen (midden) van de carboonroute in het Wormdal is te zien dat de steenkool niet ver weg is. We kunnen er overal kleine stukjes van dit fossiele plantenmateriaal vinden (rechts).

Doordat de Nederlandse ondergrond in de loop der tijd door een kantelbeweging werd beïnvloed, kwam het zuidoosten met de aangrenzende omgeving (Ardennen en Eifel) omhoog terwijl het noordwestelijk deel in de diepte wegzakte. Het omhoogkomende gebied in het zuidoosten werd door erosie weer afgesleten. In het wegzakkende gebied werden echter steeds nieuwe afzettingen gevormd. Door dit verschijnsel komt steenkool in Zuid-Limburg en omgeving nu dichtbij de oppervlakte voor, terwijl hij in de rest van Nederland veel dieper in de bodem zit. Deze diepte kan zelfs oplopen tot meer dan vier kilometer! De steenkoollagen kunnen in Zuid-Limburg één tot twee meter dik zijn. In de Belgische Kempen is de dikste steenkoollaag zo'n vier meter. 

Afbeelding 7. De afvalhoop bij de steenkolenmijn van Blegny in België raakt weer langzaam begroeid (links en midden). Zulke afvalhopen zijn altijd welkome plaatsen geweest om naar fossiele plantenresten te zoeken (rechts).

Steenkoolwinning en steenkolenmijnbouw
Steenkool werd in de middeleeuwen al als brandstof gewonnen in het Wurmtal in Duitsland, net over de grens bij Kerkrade. Dat de steenkool hier al zo vroeg in de geschiedenis op eenvoudige manier gewonnen kon worden, komt doordat hij er dicht aan de oppervlakte voorkomt en hij door de eroderende werking van het riviertje de Wurm (Worm in het Nederlands) in de dalhelling dagzoomde. De moderne mijnbouw in Zuid-Limburg en omgeving speelde zich voornamelijk tijdens de vorige eeuw af. Door economische omstandigheden werd in 1965 besloten om de steenkolenmijnbouw op termijn te beëindigen. De laatste mijn sloot in 1974 haar poorten. De Belgische steenkolenmijnen hielden het wat langer uit. Daar sloot in 1992 pas als laatste de mijn bij Zolder.

Tekst: Jan Weertz
Foto's: Jan en Els Weertz