Geologie van Nederland en Vlaanderen

Soms komen sedimenten aan het oppervlak die ouder zijn dan het voorlaatste glaciaal (ijstijd) (het Saale-glaciaal, van 150.000 tot 380.000 jaar geleden). Dit is vooral het geval ten zuiden van de grote rivieren en op sommige plekken in het uiterste oosten van Nederland. In het westen en midden van Nederland komen deze sedimenten alleen aan het oppervlak als ze door de stuwende werking van de gletsjers zijn omhooggeduwd in de zogenaamde stuwwallen. Voorbeelden van grote stuwwallen zijn de Utrechtse Heuvelrug, de Veluwe en de Sallandse Heuvelrug. Het preglaciale sediment is meestal grind en zand en komt alleen aan de toppen van de stuwwallen aan het oppervlak.

Langs de randen van de stuwwallen is door de gletsjers soms keileem achtergelaten. Dit is een mengsel van verbrijzeld grind met zand en klei, dat zeer slecht waterdoorlatend is.

In het Weichsel-glaciaal (ongeveer 110.000 - 11.000 jaar geleden) was een groter deel van het zeewater opgeslagen als ijs in de ijskappen die gebieden op hogere breedtegraden bedekten (zoals Scandinavië). In tegenstelling tot het Saale-glaciaal kwam de ijskap niet tot in Nederland. Wel lag een groot deel van de Noordzee (die op de meeste plekken niet dieper dan 30 m is) droog door het dalen van de zeespiegel. In het drooggevallen gebied heerste het klimaat van een poolwoestijn, waar de wind vrij spel had. In de streken ten zuiden van de huidige Noordzee werd door de wind (eolisch) zand afgezet, het zogenaamde dekzand. Hoe verder naar het zuiden, hoe kleiner de met de wind meegenomen korrels, zodat het dekzand gemiddeld naar het zuiden toe steeds fijner wordt. Ongeveer ten zuiden van de lijn Roermond-Antwerpen gaat het dekzand over in löss, een grondsoort die bestaat uit goed gesorteerde, fijne korrels.

Aeolische sedimenten als dekzand en löss hebben de eigenschap het reliëf in het landschap uit te vlakken. Zo ligt het dekzand in Noord-Nederland in wiggen tegen de stuwwallen aan.

In de streken langs de kust (de provincies Groningen, Friesland, Noord-Holland, Zuid-Holland, Zeeland, West-Vlaanderen en Oost-Vlaanderen) vinden we vooral zeeklei. In het westen van Nederland wordt dit afgewisseld met laagveen. Beide grondsoorten zijn afgezet nadat de gletsjers zich terugtrokken en de zeespiegel begon te stijgen (transgressie). Dit gebeurde grofweg in twee cycli:

• In de eerste periode na de ijstijd, het Boreaal (11.000 tot 8.000 jaar geleden), werden moerassen gevormd door de ontdooiing van de permafrost in de bodem. Het oprukkende zeewater wierp een duinstrook op langs de nieuwe kustlijn, waarachter een moerassig gebied ontstond. In deze periode werd vooral veen afgezet, dat het basisveen genoemd wordt.
• Daarna volgde een periode van snelle zeespiegelstijging en een warmer klimaat. Deze periode wordt het Atlanticum genoemd (8.000 tot 6.000 jaar geleden). De zee overspoelde een groot deel van Nederland, moeras maakte plaats voor binnenzeeën en lagunes, waar klei werd afgezet. Deze klei wordt de oude blauwe zeeklei genoemd. Op veel plaatsen werd het basisveen weggeslagen door golfwerking, zodat dit zich niet meer overal in de ondergrond bevindt. Waar dit niet gebeurde, zoals in delen van Friesland, ontstonden klei-op-veenafzettingen.
• Op het Atlanticum volgde een minder warme periode, waarin de zee zich weer wat terugtrok. Dit heet het Subboreaal (ongeveer 6.000 tot 3.000 jaar geleden). De lagunes groeiden weer dicht tot moerassen, waar een nieuwe veenlaag werd afgezet. Deze afzettingen, het zogenaamde Hollandveen, komen in een aantal gebieden in Noord- en Zuid-Holland en Utrecht aan het oppervlak. Op veel plaatsen is het veen afgegraven om als brandstof te worden gebruikt, hierdoor zijn plassen ontstaan.
• Op het Subboreaal volgde het Subatlanticum, waarin de zeespiegel weer oprukte. Op sommige plekken brak het water door de duinenrij heen om een lagune of binnenzee te vormen, een voorbeeld is het Flevomeer dat ongeveer op de plek van het huidige Flevoland lag. In de kuststreken, achter de duinen werd weer klei afgezet, de zogeheten jonge zeeklei. Op de strandwallen vormden zich in dezelfde periode de hogere jonge duinen.

Rivierklei is gedurende het hele Kwartair afgezet op de plekken waar rivieren stroomden. In de loop der tijd hebben de Rijn, IJssel, Schelde en Maas hun benedenlopen in de Hollandse Kustvlakte meerdere malen verlegd. Daardoor is in de ondergrond ook op sommige plekken waar tegenwoordig geen rivier meer stroomt rivierklei te vinden. Tegelijkertijd is een ingewikkeld netwerk van oude (zandige) stroomruggen in de ondergrond van het rivierengebied bewaard gebleven. Voor het Saale-glaciaal stroomde de Rijn bijvoorbeeld vanaf waar nu Arnhem ligt naar het noorden in plaats van westwaarts. Door de vorming van de Veluwe (een stuwwal) heeft de rivierloop zich verplaatst.

In de ijstijden zijn de rivieren waarschijnlijk vlechtend geweest door de permafrost. In tussenijstijden (zoals het huidige Holoceen) komen meanderende rivieren voor. Het debiet (de flux van de watertoevoer) van de rivieren is in de ijstijden hoger geweest.

Iets zuidelijker liggen de rivieren in een wat "vastere" positie in een dal, zoals de Maas in Limburg. Hier komt rivierklei slechts in een strook langs de rivier voor.

In Nederland zijn op de hoger gelegen Pleistocene zandgronden op slecht doorlatende plekken, waar water stagneert, moerasgebieden ontstaan waarin veen is gevormd. Hoogveen komt ook voor op de slecht doorlatende gesteenten, zoals op de Hoge Venen in de Ardennen.

De sokkel wordt gevormd door Vroeg-Paleozoïsche gesteenten ouder dan de Hercynische gebergtevorming (rond 390 tot 300 Ma of miljoen jaar geleden). Deze bevinden zich meestal op een paar kilometer diepte. Tijdens de Hercynische gebergtevorming werd een groot gebergte gevormd ten zuiden van het huidige Nederland en België. De sokkel ligt in het zuiden van Nederland en in Vlaanderen minder diep, dit wordt het Massief van Brabant genoemd.

Gesteenten uit het Carboon komen alleen in het uiterste zuiden van Limburg op een paar plekken aan het oppervlak. Ze zijn afgezet aan de randen van het Hercynische gebergte, waar zich ondiepe zeeën en moerassen bevonden. In deze moerassen werd veen afgezet. Toen dit veen diep begraven werd (door subsidentie) ontstond hieruit door de grote druk bruinkool en later steenkool. De steenkoolmijnen in Limburg gaan naar lagen uit het Carboon. Bij het vormen van steenkool komt zogenaamd nat aardgas vrij.

In het zuidelijk deel van wat nu de Noordzee is was een grote binnenzee ontstaan. Deze werd gevuld met zand en grind, afbraakproducten van het gebergte in het zuiden. Dit zijn de zandsteen en conglomeraten van het Rotliegend (299 - 278 Ma) en Buntsandstein (251 - 237 Ma). Naar het noorden toe, waar de zee het diepst was, zijn deze lagen dikker. In het zuiden van Nederland en in België ontbreken ze totaal. Ze doen dienst als reservoirgesteente waarin het olie en gas uit het onderliggende Carboon kon worden opgevangen.

Boven op deze lagen werden een aantal sealrocks (ondoordringbare lagen) afgezet. Door het terugtrekken van de zee viel deze af en toe droog waardoor door indamping evaporieten (voornamelijk zout) werden afgezet in het Zechstein (271 - 251 Ma) en Keuper (228 - 200 Ma). Een ander sealgesteente is kalksteen uit het Jura (200 - 145 Ma). Deze seals hebben ervoor gezorgd dat op veel plekken in de Nederlandse ondergrond het gas niet kon ontsnappen en nu economisch winbaar is. Het zeezout uit het Zechstein en Keuper heeft met name onder Noord-Duitsland, de Noordzee en Nederland, waar deze lagen het dikst waren, enorme diapieren gevormd.

Tijdens het Jura en Krijt (145 - 65 Ma) was het gebergte in het zuiden vrijwel geheel weggeërodeerd. Zowel Nederland als België werd bedekt door een ondiepe zee, de Krijtzee. Vooral aan het einde van het Krijt zijn dikke lagen kalk en kalksteen afgezet. Deze komen langs de rand van de Ardennen aan het oppervlak, zoals bij Maastricht, waar de kalk wordt gewonnen in de ENCI-groeve. In Limburg wordt deze kalk mergel genoemd, hoewel het eigenlijk te weinig silt bevat daarvoor. Op sommige plaatsen is in Krijtgesteenten droog aardgas ontstaan, dat door een kalksteenseal bedekt wordt en winbaar is.

Sedimenten uit het Tertiair (65 - 2,5 Ma) dagzomen op sommige plekken ten zuiden van de grote rivieren. Het zijn afwisselend zanden en kleien. Ze liggen in een naar het noorden hellende monocline over het Massief van Brabant. Dat betekent dat naar het zuiden toe steeds oudere sedimenten aan het oppervlak komen, tot en met de (tegen de Ardennen aanliggende) lagen uit het Krijt. Op de meeste plekken zijn deze Tertiaire sedimenten later bedekt met dekzand of löss.

In het uiterste oosten van Nederland, op geïsoleerde plekken in Twente en in de Achterhoek, komen deze sedimenten ook aan het oppervlak.