In 1958 werd petroloog en petrograaf, Prof. Dr. Albert Streckeisen (1901-1998) gevraagd mee te werken aan de revisie van Paul Niggi’s Tabellen zur Petrographie und zum Gesteinbestimmen.

Hij ondervondnamelijk aanzienlijke problemen met de toenmalige 12 verschillende classificatie-systemen. Hij schreef een artikel hierover en vroeg andere petrologen om hun commentaar. Dit leidde uiteindelijk tot het zgn. QAPF- of Streckeisen-diagram. Het diagram is ontwikkeld om magmatische gesteenten te kunnen benoemen, die voor tenminste voor 10% uit felsische mineralen bestaan, zoals veldspaat, kwarts en foïden.

Monzograniet - Zwerfsteen van Nijbeets (Fr.)

Kaliveldspaat vormt grijsrode eerstelingen, plagioklaas is het groenwitte bestanddeel. Biotiet en hoornblende zijn rijkelijk aanwezig. In monzo-graniet zijn beide veldspaatsoorten ongeveer in gelijke percentages aanwezig.

Stollingsgesteenten ontstaan door kristallisatie van magma. Magma, is gesmolten gesteente (=smelt) dat rijk is aan elementen als silicium, zuurstof, aluminium, kalium, natrium, calcium, ijzer en magnesium. Deze elementen verbinden zich met silica tot mineralen die silicaten genoemd worden. Silicaten maken meer dan 90% van alle stollingsgesteenten uit.

In magmatische gesteenten is silica (SiO2) het belangrijkste bestanddeel. Kwarts bestaat geheel uit silica. In combinatie met veldspaat, veldspaatvervangers, mafische (=magnesium- en ijzerrijk) en andere mineralen, onderscheidt men gesteentegroepen, die op basis van het totale silica-gehalte verdeeld worden in een aantal categorieën:

• Felsische gesteenten als graniet en kwartsporfier bezitten het hoogste percentage aan silica (kwarts en veldspaat). Gesteenten als deze hebben een lage dichtheid (zijn minder zwaar) en zijn doorgaans licht van kleur (graniet en rhyoliet/kwartsporfier).

• Intermediaire gesteenten zijn vooral rijk aan veldspaat. Omdat het percentage silica geringer is, komt kwarts weinig voor.  Monzoniet en dioriet zijn voorbeelden uit deze groep. Intermediaire gesteenten zijn donkerder van kleur en rijk aan plagioklaas.  Mafische mineralen als hoornblende en biotiet komen in wisselende percentages voor.

• Mafische gesteenten, zoals gabbro en basalt, hebben een relatief laag gehalte aan silica. Deze gesteenten zijn rijk aan mafische mineralen als amfibool, pyroxeen en olivijn. Mafische gesteenten zijn dichter en zwaarder dan felsische.

• Ultramafische gesteenten bezitten een zeer laag silicagehalte. Het percentage donkere mineralen is hoger dan 90%. Voorbeeld van zo’n gesteente is duniet, dat voor het grootste gedeelte uit olivijnkristallen bestaat. Deze gesteenten bevatten minder dan 10% veldspaat. Ze worden daarom los van het QAPF-diagram van Streckeisen in een apart diagram ingedeeld.

Peridotiet (duniet) - Guatiza, Lanzarote (Sp.)

Peridotiet is mantelgesteente. Het bestaat voor het grootste deel uit olijfgroene olivijn.

Het benoemen van zwerfstenen

Zwerfstenen herken je aan hun mineralogische samenstelling, structuur, kleur en korreling. Veruit de meeste zwerfstenen zijn opgebouwd uit mineralen. Mineralen komen in gesteenten voor als kristallen of fragmenten daarvan, afhankelijk van hoe deze zijn ontstaan. Samen vormen deze een magmatisch, metamorf of sedimentair gesteente.

Om een zwerfsteen te kunnen determineren en benoemen, is kennis nodig van mineralen. Dit vraagt oefening, want hetzelfde soort mineraal kan er verschillend uitzien. Denk maar aan de kleuren van kwarts en kaliveldspaat. Met kennis van zo’n vijftien verschillende mineraalsoorten komt men in de zwerfsteenwereld, ook langs macroscopische weg, een heel eind.

Terzijde:

Het is goed om te weten dat sommige gesteenten zelfs met een loep niet te determineren zijn. Tot deze laatste categorie behoren fijnkorrelige (vulkanische)gesteenten. Denk maar aan basalt. Dit grijs/zwarte gesteente is meestal dicht tot fijnkorrelig. Van basalt bestaan talrijke typen. Het determineren hiervan lukt alleen met behulp van een polaristaiemicroscoop en microscopische preparaten. Soms komen in basaltzwerfstenen grotere, met het blote oog te herkennen kristallen (eerstelingen) voor. Verder dan ‘dichte of porfierische basalt’ komen we in die gevallen meestal niet.

Wirwar van benamingen

Sommige gesteentenamen zijn al honderden jaren oud. Basalt bijvoorbeeld, dateert van 1545. Georgius Agricola (1494-1555) beschreef het lava-gesteente in zijn De Natura Fossilium. Alle gesteenten, ertsen en mineralen die men uit de aardkorst haalde, noemde men destijds ‘fossielen’. Vandaar ook de titel van zijn boek. Graniet gaat als naam terug tot 1640. Het korrelige aspect van dit stollingsgesteente was aanleiding om het gesteente graniet te noemen. De naam is afgeleid van het Italiaanse granito, dat korrelig gesteente betekent.

Sinds de opkomst van de  polarisatie-microscoop in de tweede helft van de 19^e eeuw nam het aantal nieuwe stollingsgesteenten toe. Met dit instrument kon men zeer dunne doorsneden van gesteenten bestuderen. Hiermee kon worden bepaald uit welke mineralen een gesteente was opgebouwd. Dit leidde overal in Europa tot een stroom aan nieuwe gesteentetypen, soms tientallen per jaar. Het probleem hierbij was, dat niet ieder beschreven en benoemd gesteente een andere soort voorstelde. Lokale steensoorten kregen dikwijls een eigen naam, terwijl hetzelfde gesteentetype, dat elders voorkwam, onder een andere naam beschreven werd.

Meer dan een eeuw lang hebben wetenschappers geprobeerd orde te scheppen in stollingsgesteenten. Om overzicht te krijgen ontwierp men indelingen en classificaties, waarin gesteenten op een logische wijze gerubriceerd werden en waarin beschreven was waaraan deze moesten voldoen.

Hetzelfde deed men met uitvloeiingsgesteenten (vulkanieten). De aan- of afwezigheid van bepaalde mineraalsoorten en de percentage-verschillen daartussen, bepaalden welke naam het gesteente kreeg. Vaak werden specifieke, maar verwante gesteenten uit een bepaald gebied van een eigen naam voorzien. We hoeven maar te denken aan larvikiet uit het Oslo-gebied in Zuid-Noorwegen. Zwerfstenen van dit gesteente komen, zij het zeldzaam, ook in ons land voor. Van Larvikiet zijn in de 19^e eeuw een aantal ondersoorten beschreven. Deze staan bij zwerfsteenliefhebbers bekend onder namen als Kjelsasiet, Lardaliet, Akeriet en Tönsbergiet. Tegenwoordig vat men deze samen onder Larvikiet. 

Een nieuwe classificatie

Om een einde te maken aan de diversiteit van de benamingen voor dezelfde steensoort, is in de jaren zeventig van de vorige eeuw na veel discussie een vereenvoudiging doorgevoerd. Petroloog en petrograaf Prof. Dr. Albert Streckeisen (1901-1998) werd in 1958 uitgenodigd om mee te werken aan een herziening van van Paul Niggli’s ‘Tabellen zur Petrographie und zum Gesteinbestimmen’. Dit, omdat Streckeisen problemen ondervonden had met bestaande classificatie-systemen voor stollingsgesteenten. In zijn tijd waren maar liefst 12 afzonderlijke classificatieschema’s bekend, waarin 1637 namen van gesteenten figureerden. In 1967 verscheen van zijn hand een eindrapport met voorstellen over de systematiek en naamgeving. Pas in 1989 ging de wetenschap akkoord met het definitieve classificatiesysteem, dat na een aanvulling in 2005 bekend staat als het QAFP-diagram, oftewel het Streckeisen-diagram. In het diagram voor dieptegesteenten (plutonieten) worden een zestiental verschillende gesteenten onderscheiden, die op hun beurt weer onderverdeeld worden. Voor vulkanische gesteenten wordt een vergelijkbaar diagram gehanteerd met zo’n 15 gesteentesoorten. Deze gesteente-classificatie wordt tegenwoordig algemeen toegepast en kreeg als eerbetoon aan zijn ontwerper de naam Streckeisen-diagram.

Het Streckeisen-diagram ofwel de dubbeldriehoek van Streckeisen

Hoe werkt het Streckeisen-diagram voor de zwerfsteenliefhebber?

Streckeisen kent twee dubbeldriehoeken, één voor plutonieten en één voor vulkanieten. De dubbeldriehoek over vulkanieten is voor zwerfsteenverzamelaars van academische waarde. Met eenvoudige middelen, zoals een loep of binoculair zijn in de fijnkorrelige tot dichte grondmassa die deze gesteenten kenmerkt, geen afzonderlijke mineralen te herkennen.

Allereerst stellen we vast of de zwerfsteen van metamorfe, sedimentaire of magmatische oorsprong is. Doorgaans gebeurt dit met het blote oog, maar om details te zien is een inslagloep met een vergroting van 10x aan te bevelen.

Stel vast of de zwerfsteen een plutoniet (dieptegesteente) is of een vulkaniet. Zwerfsteenliefhebbers kunnen alleen aan magmatische zwerfstenen uit de groep plutonieten met het blote oog of met een loep bepalen uit welke bestanddelen deze zijn opgebouwd.  Plutonieten hebben meestal een richtingloze structuur, zijn doorgaans middel- tot grofkorrelig met goed zichtbare kristallen. Door de grofkorreligheid laten mineraalpercentages zich inschatten. Vervolgens kijken we naar de donkere mineralen in de steen. Zolang biotiet, hoornblende, augiet en granaat minder dan 90% van alle bestanddelen uitmaken, spelen deze bij de beoordeling geen rol. Hebben we een steen in handen met meer dan 90% donkere mineralen, dan wordt voor deze steensoorten een ander indelingsschema gebruikt.

De zwarte spikkels geven het percentage van een bepaald mineraal in een gesteente aan.

Om te kunnen inschatten welk percentage kwarts, kaliveldspaat en plagioklaas in een dieptegesteente aanwezig, kan de afbeelding hierboven van nut zijn. De zwarte vlekjes in de afbeeldingen geven mineraalkorrels aan van één soort en het percentage dat deze uitmaken van het geheel.

Om welke mineralen gaat het?

. Kwarts (K)

. Alkaliveldspaat (A)

. Plagioklaas (P)

. Foïden ofwel veldspaatvervangers (F)

Voor de bovenste driehoek van het Streckeisen-diagram komen alleen kwarts, alkaliveldspaat en plagioklaas in aanmerking (Q+A+P). Kwarts wordt in het diagram met de letter Q (=quartz) aangegeven. De onderste driehoek geldt voor alkaliveldspaat, plagioklaas en foïden (A+P+F). Omdat kwarts en een foïd nooit samen in één steen voorkomen, ontbreekt F in de bovenste driehoek en de Q in de onderste.

Uitgangspunt in het diagram hierboven is de basislijn van beide driehoeken, met links de letter A van alkaliveldspaat en rechts de letter P van plagioklaas.  De punt van de bovenste driehoek is aangegeven met de letter Q van kwarts. Op de basislijn A-P is het percentage veldspaat 100% en kwarts 0%. Trekken we een lijn loodrecht naar boven, richting Q, dan neemt het percentage kwarts toe. De punt bij Q betekent 100% kwarts en 0% veldspaat. Magmatische gesteenten die voor 100% uit kwarts bestaan, zijn er niet.

Schatten we in dat de zwerfsteen zo’n 20% kwarts bevat, dan trekken evenwijdig aan de basis A-P op 20% van de afstand naar Q een horizontale lijn. Twintig procent kwarts is de minimale hoeveelheid die een graniet moet bevatten. Meer mag, tot wel 60%. Trekken we op 60% van de afstand naar Q ook weer een horizontale lijn, dan is de ruimte tussen beide lijnen gereserveerd voor allerlei graniettypen.

Vervolgens beoordelen hoeveel kaliveldspaat en plagioklaas in onze zwerfsteen aanwezig is. Om dit aan te geven in het diagram, gaan we weer naar de basislijn A-P. Zetten we in gedachten een stip precies in het midden van de basislijn (=50%), dan is evenveel kaliveldspaat als plagioklaas aanwezig. Is het percentage kaliveldspaat hoger, dan verschuift de stip naar links, richting A. Immers, A betekent 100% alkaliveldspaat. Is er meer plagioklaas aanwezig, dan verschuift de stip naar P.

Stel, we hebben een steen met 40% kwarts en een geschat percentage kaliveldspaat van 65%, dan volgt hieruit dat plagioklaas met 35% aanwezig is. Het hoekpunt A betekent 100% kaliveldspaat. Aan de andere kant bij P is dit 100% plagioklaas. De zwerfsteen bevat meer kaliveldspaat dan plagioklaas, dus de denkbeeldige stip op de basislijn A-P verschuift naar 65% van de afstand van P naar A. Ligt het percentage kaliveldspaat in een andere zwerfsteen op 35%, dan bevat die steen 65% plagioklaas. Op de basislijn verschuift de stip in dit geval  naar 65% van de afstand van A naar P. Op de basislijn A-P geven we de verhouding dus weer van kaliveldspaat en plagioklaas. Op deze wijze hebben we de onderlinge percentages van beide veldspaten en kwarts ingeschat en aangegeven.  

Nu we de percentages kennen trekken we een lijn vanaf het punt met 65% A (alkaliveldspaat) naar Q. Deze lijn snijdt de horizontale kwartslijn van 40%. Het punt waar beide lijnen elkaar snijden noemen we S (=snijlijn). Dit punt S brengen we over in het Streckeisen-diagram voor dieptegesteenten met zijn vakken. We zien dat onze zwerfsteen nog net in het vak ‘graniet’ valt en daarmee zeker een graniet is. Zou het percentage kwarts onder 20% liggen dan, zou de stip in het daaronder gelegen vak van kwarts-monzoniet vallen, en daardoor geen graniet zijn, maar een kwarts-monzoniet.

De onderste driehoek van ‘Streckeisen’

Hebben we een zwerfsteen uit het Oslo-gebied gevonden, die naast alkaliveldspaat ook nefelien (= veldspaatvervanger) bevat, dan doen we hetzelfde als hierboven, maar dan in de driehoek daaronder. Kwarts komt in dit diagramonderdeel niet voor. In plaats van Q zien we bij de punt de letter F van foïd staan. Nefelien is een veelvoorkomend foïd-mineraal. Bekende nefelien-syenieten als Foyaiet, Lardaliet en sommige typen Larvikiet met nefelien, komen dus afhankelijk van het percentage nefelien in de vakken ‘foid houdende syeniet’ en ‘foid-syeniet’ van de onderste driehoek te staan.

Het is dus heel goed mogelijk dat we zwerfstenen determineren als graniet, maar dat deze sterk van elkaar verschillen. Er zijn granieten met zo’n 10% donkere mineralen zoals biotiet en hoornblende en veel grijze veldspaat, naast typen die nog geen 5% biotiet bevatten en meer oranje, roze of rood van kleur zijn. Ook de percentages kaliveldspaat en plagioklaas verschillen aanmerkelijk in zwerfstenen van graniet. In het Streckeisen-diagram komen in het vak graniet stippen te staan van bijvoorbeeld graniet-typen, die in het geheel niet op elkaar lijken. Hetzelfde geldt voor gesteenten in de andere vakken.