Wat verstaan we onder natuursteen?
Natuursteen vormt de aardkorst waarop wij leven. Het bestaat uit gestold vloeibaar gesteente (magma of lava) of uit versteend sediment (zand, klei, kalk). Dit natuurproduct is miljoenen jaren oud en dat geeft natuursteen zijn bijzondere uitstraling. Het mag met recht een ‘oerproduct’ worden genoemd, dat duurzaam en functioneel is in het gebruik. Van de beschikbare steen in de aardkorst is maar een deel economisch te winnen. De werkmethoden en de afmetingen van de gewonnen natuursteen zijn imposant. Natuursteen wordt in grote blokken gewonnen, waaruit dan later platen of tegels worden gezaagd. Desondanks zijn er duizenden soorten marmer, graniet, leisteen en kwartsiet leverbaar, elk met een uniek uiterlijk. Ze worden gewonnen in groeven verspreid over de gehele wereld.
Van de groeve tot bij u thuis: het unieke van natuursteen
Versteend verleden
De vorming van natuursteen is een haast onvoorstelbaar proces, dat al zo oud is als de aarde zelf en nog steeds door gaat. Natuursteen is het belangrijkste bestanddeel van de aardkorst waarop wij leven. De aardkorst drijft op een laag vloeibaar gesteente die langzaam beweegt en daardoor rimpelingen (bergketens) en scheuren (zeetroggen) in de aardkorst veroorzaakt. Meestal gaan deze vervormingen bijzonder traag, maar het kan ook heel snel gaan. Denk aan een aardbeving of een vulkaan uitbarsting.
Natuursteen groepen
Er duizenden natuurstenen leverbaar. In het schema zijn deze in groepen ingedeeld, zoals gebruikelijk is in de geologie. In een groep zitten natuurstenen met een vergelijkbare samenstelling en ontstaansgeschiedenis. Tot bijvoorbeeld de groep ‘marmer’ behoren vele honderden natuurstenen.
Stollingsgesteenten
Stollingsgesteenten zijn eenvoudig gezegd ontstaan door afkoeling en stolling van vloeibaar gesteente. Dit kan zowel in als op de aardkorst plaatsvinden. Wanneer het vloeibaar gesteente in de aardkorst afkoelt (magma) ontstaan dieptegesteenten. En wanneer het vloeibaar gesteente uit de aardkorst treedt (lava) en afkoelt, ontstaan uitvloeiingsgesteenten. Als tussenvorm kan magma ook stollen in spleten of breuklagen in de aardkorst; dan spreken we van ganggesteenten.
Dieptegesteenten
Dieptegesteenten zijn geleidelijk afgekoeld en onder grote, constante druk gevormd. Dit resulteert in grofkorrelige gesteenten, met duidelijk waarneembare kristallen. Uiterlijk en samenstelling van dieptegesteenten zijn regelmatig, maar stenen onderling kunnen sterk in uiterlijk verschillen. Bijvoorbeeld graniet en gabbro zijn dieptegesteenten.
Ganggesteenten
Ganggesteenten zijn ontstaan in spleten of gangen in de aardkorst. Daar is het magma geleidelijk afgekoeld onder grote, constante druk. Het stollingsproces is sneller verlopen dan bij dieptegesteenten. Dit resulteert in min of meer grofkorrelige gesteenten. Uiterlijk en samenstelling van ganggesteenten zijn regelmatig, maar stenen onderling kunnen sterk in uiterlijk verschillen. Bijvoorbeeld diabaas en porfier behoren tot de ganggesteenten.
Uitvloeiingsgesteenten
Magma kan uit het binnenste van de aarde aan het aardoppervlak komen, wat we dan lava noemen. Na bijvoorbeeld een vulkaanuitbarsting zal de lava snel afkoelen en verharden. Deze stenen bevatten geen of bijna geen kristallen. Luchtbelinsluitingen kunnen voorkomen. Uitvloeiingsgesteenten zijn meestal gelijkmatig van uiterlijk en samenstelling. Bijvoorbeeld trachiet en basalt zijn uitvloeiingsgesteenten.
Sedimentgesteenten
Sedimentgesteenten zijn ontstaan uit afzettingen van sediment (zand, klei, kalk) in rivieren en zeeën. Er zijn twee soorten: afzettingsgesteenten en neerslaggesteenten.
Afzettingsgesteenten
Afzettingsgesteenten zijn ontstaan door het afzetten van klei-, zand- of kalklagen die vervolgens zijn versteend. De erosie van bergen, oftewel natuursteen, levert zand en klei, die bijvoorbeeld in de rivierendelta’s van Nederland worden afgezet. Kalklagen worden gevormd door de resten van schaaldiertjes, koraal e.d. Kleisteen, zandsteen en sommige kalkstenen behoren tot de afzettingsgesteenten. Kleisteen is uit lagen klei gevormd en heeft daardoor een gelaagde structuur. Zandsteen is uit zand gevormd en heeft daardoor een poreuze structuur. Kalksteen is uit kalk gevormd en bevat vaak fossielen, die iets vertellen over de herkomst van het kalk.
Neerslaggesteenten
Neerslaggesteenten zijn ontstaan door het neerslaan van kalk uit met kalk verzadigd water. Sommige kalkstenen behoren tot deze groep (zie ook afzettingsgesteenten). In het algemeen is het uiterlijk van kalkstenen ontstaan uit neergeslagen kalk fijner gelaagd dan die door afzetting zijn ontstaan. Ook dit type kalksteen kan fossielen bevatten.
Metamorfe gesteenten
Deze worden ook wel omvormingsgesteenten genoemd en ontstaan door bewegingen in de aardkorst. Daardoor worden reeds gevormde stollings- of sedimentgesteenten blootgesteld aan extreme druk eventueel in combinatie met hoge temperaturen. Daardoor ondergaan deze gesteenten een gedaanteverwisseling of metamorfose. Hierdoor veranderen zowel het uiterlijk als de eigenschappen. Enkele voorbeelden van metamorfoses:
Kalksteen → Marmer
Kleisteen → Leisteen
Zandsteen → Kwartsiet
Graniet → Gneis
Fascinerende winning
De werkmethoden en de afmetingen van de gewonnen natuursteen zijn imposant. Natuursteen wordt in grote blokken gewonnen, waaruit later platen of tegels worden gezaagd. Alleen gelaagde stenen als leisteen en kwartsiet worden schollen van de rots gespleten.
In de groeve
Wereldwijd wordt natuursteen in groeven gewonnen. De werkmethoden van de oude Egyptenaren, Grieken en Romeinen worden in verbeterde versie nog steeds gebruikt. De hardheid van het materiaal en het gewicht vormen obstakels bij de winning. Met imposante machines wordt natuursteen in grote blokken gewonnen en vervolgens in platen en tegels gezaagd. Alleen gelaagde stenen als leisteen en kwartsiet worden in schollen van de rots gespleten.
Blokken
Een blok kan gemakkelijk 1,5 x 2 x 3 m groot zijn, met een gewicht van 19 ton. De maximaal te winnen afmeting wordt bepaald door natuurlijke breuklijnen in de groeve en het beschikbare materieel. De blokken worden met speciaal gereedschap uit de berg gezaagd of geboord. Hiervoor wordt watergekoeld gereedschap gebruikt, waarvan de snijvlakken met diamant zijn bezet.
Boor methode
Op de contouren van het te winnen blok, worden in de rots verticale gaten geboord om de ongeveer 150 mm. In deze gaten worden stalen wiggen geslagen, die het blok splijten van de rots. De Romeinen gebruikten hiervoor gedroogde houten wiggen. Eenmaal geplaatst werden de wiggen nat gemaakt, waardoor het hout ging zwellen en de steen spleet. In een groeve is de steen vaak in dikke lagen gevormd (het leger). Tussen die lagen zit een breuk, waardoor een blok aan de onderzijde vrij gemakkelijk los komt.
Zaag methode
Een blok kan ook uit de rots worden gezaagd met een gigantische ‘kettingzaag’. Voor hele lange zaagsneden wordt vaak een draadzaag gebruikt. Deze methode is te vergelijken de staaldraad, waarmee de kaasboer een ronde kaas in stukken snijdt. In de rots wordt eerst een verticaal en een horizontaal gat geboord, die precies op elkaar aansluiten. Door de gaten met een gezamenlijke lengte tot wel 25 meter wordt de staaldraad met diamantbolletjes gevoerd. Het begin en het einde van de staaldraad worden met elkaar verbonden, om zo een lus te krijgen. Deze lus wordt aangetrokken en in beweging gebracht en slijpt zich een weg door de rots. Op deze manier wordt een plak steen van bijvoorbeeld 9x3x2 meter van de rots gezaagd. Deze plak wordt met een vijzel omgeduwd. Na een ‘zachte’ landing op een bed van puin wordt de steen opgedeeld in kleinere blokken.
Platen
Uit de blokken worden platen gezaagd, die ook wel platen vrije maat worden genoemd. Vanwege de ruwe vorm van het blok is namelijk ook de plaatrand grillig van vorm.
Tegels (en banen)
Tegels worden uit een plaat of rechtstreeks uit een blok gezaagd met een cirkelzaag.
Uit een blok
In de regel worden tegels met een breedte tot 0.3 m rechtstreeks uit een blok gezaagd. Voor het zagen van een blok wordt een meerblads cirkelzaag gebruikt. De afstand tussen de bladen bepaalt de dikte van de gezaagde stroken. Als een soort kam zagen deze bladen tot bijvoorbeeld 0,3 meter diep in het blok. De stroken zitten aan de onderzijde nog vast aan het blok. Met een horizontale zaagsnede worden de stroken één voor één losgezaagd. Daarna krijgen de stroken de gewenst oppervlakte afwerkingen en worden ze tot tegels verzaagd.
Uit een plaat
In de regel worden tegels met een breedte groter dan 0,4 meter uit platen gezaagd, die al de gewenste oppervlakte afwerking hebben.
Schollen
Leisteen en kwartsiet hebben een sterk gelaagde structuur, waarvan bij de winning gebruik wordt gemaakt. Met een graafmachine of een shovel worden schollen van de rots losgespleten. Deze hebben een grillige plaatvorm, een wisselende dikte en een natuurlijk splijtoppervlak. Het oppervlak varieert bij de meeste soorten tussen een halve en een hele vierkante meter. Deze schollen worden nog een aantal keren gespleten tot de gewenste dikte is bereikt. Dit splijten wordt uitgevoerd met ‘beitels’ die met pneumatisch gereedschap in de steen worden gedreven, op de scheiding van twee lagen. Deze dunne schollen worden ook wel flagstones of scherven genoemd.
Ze kunnen zonder verdere bewerking worden toegepast, of worden gebruikt om er rechthoekige tegels uit te zagen of te knippen. Het natuurlijke breukoppervlak wordt meestal niet verder bewerkt. Sommige leistenen en kwartsieten kunnen glanzend worden afgewerkt.