De gesteentekenmerken en de toepassing van nummulietrijke kalksteen als bouwsteen, zoals in de piramiden in Egypte

Nummulieten (letterlijk ‘muntstenen’) zijn ooit aangezien voor versteende linzen en munten. Als nummulietenkalk hebben deze organismen hun nut als bouwsteen al sinds de bouw van de Egyptische piramides ruimschoots bewezen.

22 mei 2015

Kennislink besteedt in twee artikelen aandacht aan nummulieten: bijzondere fossielen zowel in de geologische als menselijke geschiedenis. Het eerste artikel gaat over hun betekenis voor de aardwetenschap en hun evolutionaire ontwikkeling. Dit tweede artikel gaat over het gebruik van nummulietrijke kalksteen als bouwsteen.

Het Gizeh plateau in Egypte. De piramiden zijn gebouwd met blokken nummulietenrijke kalksteen — Het Gizeh plateau in Egypte.
Wikimedia Commons/Daniel Mayer

De aanwezigheid van nummulieten, spiraalvormige microfossielen die de aarde zo’n 30 miljoen jaar hebben bevolkt en in vele soorten en maten in kalksteen voorkomen, is al rond het begin van onze jaartelling te boek gesteld door Strabo. Deze Griekse historicus en geograaf is beroemd geworden door zijn beschrijvingen van de wereld van de Oudheid.

Strabo bezocht ook Egypte en schreef over de piramiden van Gizeh: “Een buitengewoon iets dat ik bij de piramiden zag mag niet onvermeld blijven. Voor de piramides liggen nog steenbrokken afkomstig uit de groeves. Daarbij zijn bestanddelen die qua vorm en afmetingen op linzen lijken. Sommigen zien eruit als half gepelde korrels. Deze, zo zegt men, zijn de resten van het voedsel van de werklui die in steen zijn veranderd, wat niet waarschijnlijk is”. (Geografie, boek XVII, hfst. 34.)

Met de halfgepelde korrels bedoelt hij de opengespleten skeletjes. Strabo ziet er eerder een geologisch fenomeen in, maar zulke termen en ook fossielen – afgezien van versteende schelpen – waren hem nog onbekend. Wel noemt hij even verderop dat er in Egypte streken zijn die vroeger onder water gelegen moeten hebben, wat aangeeft dat hij inzicht had in de dynamiek aan het aardoppervlak, zoals het fluctueren van de zeespiegel en sterke landschapsveranderingen.

Het gemiddelde gewicht van een bouwblok van kalk is anderhalve ton; de granieten blokken in het plafond van de grafkamers wegen tot wel tachtig ton. — Het gemiddelde gewicht van een bouwblok van kalk is 1500 kg.
Wikimedia Commons

Lamarck was naamgever

Al veel eerder, in de 5e eeuw v. Chr., schreef Herodotus over de bouw van de piramides en de eigenschappen van de gebruikte bouwblokken. Herodotus wordt daarom nogal eens opgevoerd als naamgever van de nummulieten. In werkelijkheid refereert Herodotus daar echter niet naar in zijn Historiën, het oudste omvangrijke werk uit de Griekse oudheid.

De echte naamgever van de soort Nummulites volgens de Linneaanse nomenclatuurregels was Lamarck (in 1801; met N. laevigatus). Eigenlijk zouden we de al in de 18de eeuw gebruikte soortnaam Camerina (Bruguière, 1792) moeten gebruiken, maar Lamarcks naam was al zo ingeburgerd geraakt dat Nummulites uiteindelijk het pleit heeft gewonnen.

Kathedraal van Girona

Een zeer bijzondere toepassing van nummulietenkalk is te vinden in de hoog oprijzende kathedraal van de mooie Catalaanse stad Girona. Het bouwwerk is volledig opgetrokken uit deze lichtgekleurde kalksteen. Een monumentale trap voert omhoog naar de ingang (afb. 3). Eenmaal op de treden vallen de door duizenden voetstappen glad gepolijste grootforams in de kalksteen onmiddellijk op (foram is een veelgebruikte afkorting van foraminiferen, de eencellige diertjes waartoe ook de nummulieten worden gerekend). De enorme hoeveelheid blokken nummulietenkalk die in dit bouwwerk gebruikt moet zijn, is indrukwekkend.

Geologie van de kalksteen van Girona

De kalksteen van Girona is officieel ingedeeld in de Girona-Tavertet Limestone Formation. Dit kalkpakket is in de regio goed ontwikkeld en komt op meerdere plaatsen aan het oppervlak. De 45 miljoen jaar oude kalksteen (gedateerd op Vroeg Lutétien) is nogal uniform en compact en lijkt, in kalksteen-terminologie, meer een grainstone te zijn dan een packstone. Een grainstone wil zeggen dat dit type kalk voornamelijk is opgebouwd uit korreltjes van hoofdzakelijk kleine foraminiferen die elkaar raken, terwijl er bij packstones een zichtbare hoeveelheid klei aanwezig is.

Detail van een traptrede van de kathedraal van Girona. Door eeuwenlang gebruik zijn de glad geslepen nummulieten erg goed zichtbaar. De afmeting van de grootste exemplaren is ongeveer 2 cm, wat heel groot is voor een eencellig diertje!. De nummulieten liggen als gevolg van de stroming allemaal in dezelfde richting (‘georiënteerd’). Dat kun je afleiden uit het feit dat er vooral dwarse doorsnedes te zien zijn. — Detail van een traptrede van de kathedraal van Girona. Door eeuwenlang gebruik zijn de glad geslepen nummulieten erg goed zichtbaar. De afmeting van de grootste exemplaren is ongeveer 2 cm, wat heel groot is voor een eencellig diertje!. De nummulieten liggen als gevolg van de stroming allemaal in dezelfde richting *(‘georiënteerd’)*. Dat kun je afleiden uit het feit dat er vooral dwarse doorsnedes te zien zijn.
Anne Fortuin

Versterkt kalkskeletje door golfslag

De hierboven – in de traptrede – getoonde nummulieten zijn tot 2 cm groot en variëren van rond tot ovaal, afhankelijk van de aansnede. In de bijna dwarse doorsnedes is te zien is dat de kamerwindingen verstevigd zijn met massieve kalkpijlertjes (de witte, naar buiten gerichte kalkschotjes op de foto).

De evolutie van foraminiferen is sterk beïnvloed door het leefmilieu. De groei van pijlertjes in het kalkskelet heeft als doel het skelet te verstevigen. Dit is een evolutionaire aanpassing aan een leefmilieu met veel golfwerking of stroming.

Deelvergroting van een andere traptrede om te laten zien hoe de nummulieten onderling met elkaar vergroeid zijn geraakt door gedeeltelijke oplossing van de kalkschaal. Hierdoor ontstaat een wat kronkelende vergroeiingsnaad, die donkerder is door niet opgeloste kleideeltjes in het sediment. De sterkte van de kalk is niet achteruitgegaan door dit proces. Klik op de afbeelding voor een vergroting.
Anne Fortuin

Vergroeiing door gebergtevorming

Op de vergroting hierboven is goed te zien hoe de randen van de nummulietenschaal zijn aangetast. Links van het midden is een duidelijke, wat golvende vergroeiingsrelatie te zien tussen de kleinere nummuliet boven en de grote daaronder. Ook de nummuliet in het midden van de foto is duidelijk vergroeid met die daarboven. De vergroeiingsnaden worden gemarkeerd door een zwarte kleifilm. Dit is een oplossingsresidu dat achterblijft na gedeeltelijke oplossing van de kalk. Dit verschijnsel heet ‘pressure-solution’.

Dat de kalk later gedeeltelijk oploste is veroorzaakt door sterke belasting van het gesteente, miljoenen jaren na afzetting. Die druk was onder meer het gevolg van een geleidelijke opeenstapeling van honderden meters sediment bij doorgaande daling van de zeebodem. De grote druk kan ook samenhangen met tektonische druk tijdens gebergtevorming, in dit geval de plooiing van het voorland van de Pyreneeën.

Dit proces van oplossing onder druk kan er ook toe leiden dat het kalksteenpakket dunner wordt, een verschijnsel dat compactie wordt genoemd. Hierdoor kan de kwaliteit van het gesteente verslechteren. Oplossing van het gesteente door grote druk komt trouwens vaak voor in de natuur. Zo smelt ijs ook onder hoge druk, zonder dat de sterkte erdoor wordt aangetast.

Versteend geld

Een klassieke fossielenvindplaats van nummulieten is de Kressenberg, in Zuidoost-Beieren. De kalkskeletjes zijn daar ook buiten de steengroeve – die nu niet meer in gebruik is – los te vinden. Ze zijn er al van oudsher bekend en de dorpelingen wisten destijds ook wel waarom. Bij het dorp hoort een klooster met het bedevaartskerkje Maria Eck, waar de moeder van Jezus al enkele eeuwen vereerd wordt.

Boeven en heiligen

Het toeval wil dat langs de weg naar dit kerkje verspoelde nummulieten gevonden worden, zodat ze volgens een van de eerste onderzoekers van de streek (Schafhäutl, 1846) in het dorp bekendstaan als Maria Ecker-penningen. Het verhaal wil dat een boef geld uit de offerkist had gestolen, maar dankzij tussenkomst van Maria veranderde het geld in steen en verloor het zo zijn waarde. De vorige paus Benedictus XVI schijnt daar als kardinaal Ratzinger tijdens zijn wandelingen in de streek graag even de kerk bezocht te hebben. Hij zal onderweg vast wel eens een Mariapenning opgeraapt hebben…

Meer lezen

Stadswandeling (Engelstalig) naar de oostelijke dalhelling van Girona

Dit artikel is een bewerkte versie van het in het geologisch tijdschrift Gea (maart 2015) verschenen artikel ‘Nummulieten en hun opwaardering van sprookjesmunt tot oliereservoir’, door Anne R. Fortuin.

Reageer