Vuursteen

Iedereen die wel eens aan een strand heeft gelopen, vooral in Zuid Engeland, heeft daar vuursteen gevonden. Voor de meeste mensen niet echt een bijzondere, aansprekende of mooie steen. Soms hebben ze aparte vormen of mooie kleuren, dat wel. Maar hoe ‘gewoon’ ook, geen enkele steen heeft zo veel invloed gehad op de ontwikkeling van de mensheid als vuursteen. Dat maakt het één van de belangrijkste, zo niet het belangrijkste gesteente in de menselijke geschiedenis.

Geologie
Vuursteen is een cryptokristallijn kwarts gesteente, SiO2. Het komt in verschillende kleuren voor, van zwart tot grijs en van rood tot bruin. Deze kleuren ontstaan door verontreiniging met onder andere kalk en ijzer of organisch materiaal. Het ontstaan van vuursteen is aan het nodige debat onderhevig. In Engeland (eigenlijk in heel Europa) vind je vuursteen nagenoeg altijd als concreties of als lagen in chalk gesteente. (Meer lezen over chalk en de witte kliffen? Klik hier) Soms in smalle banden, soms in dikkere pakketten.

100_6371
Donkere vuursteen banden in de witte kalksteen bij de Seven Sisters

Als je wel eens bij de witte kliffen op het strand hebt gelopen, heb je waarschijnlijk wel gezien dat in de witte kalksteen donkere banden zitten die bestaan uit vuursteen. Vuursteen is altijd een mariene afzetting, een zeewater-afzettingen dus. Siliciumdioxide, de bouwstenen van kwarts, lossen bij hoge temperatuur op in water (no worries, je kwartspuntje lost echt niet zo maar op in kokend water, daar is echt wel iets meer voor nodig). Ieder SiO2 molecuul bindt zich aan twee water moleculen (H2O). Dat vormt samen kiezelzuur, SiO2 2H2O. De oplettende lezer denkt nu gelijk, hé, dat is de chemische formule van opaal! Klopt, opaal is in feite kwarts met water. Het ligt dan aan het type opaal welk deel van de steen bestaat uit watermoleculen (geen fysiek water zoals bij wateragaat). Eigenlijk is opaal snel neergeslagen en versteend geraakt kiezelzuur dat geen tijd heeft gehad om een kristalrooster te vormen (het is amorf, dus geen kristalstelsel) en dat niet aan dusdanige druk of omstandigheden onderhevig is geweest dat het water is verdwenen. Opaal is officieel trouwens geen mineraal, maar een mineraloïde. Maar met dezelfde chemische basis als kwarts en deels dezelfde ontstaanswijze als vuursteen. En we hadden het ook over vuursteen, dus terug naar de witte kliffen. Dit kiezelzuur komt niet zo maar in het zeewater. Zeewater bevat normaal gesproken weinig silica. Silica houdend water zie je wel vaak na vulkaanuitbarstingen in de holtes in het gestolde lava. Vandaar ook dat daar kwartsgeodes in vormen. Maar in zeewater komt het ergens anders door. Het idee is ook dat de silica waarmee vuursteen is gevormd afkomstig is van dierlijke resten. Microscopisch kleine skeletdeeltjes van micro-organismen in de zee. Sommige mensen denken dat diatomeeën en radiolarïen de belangrijkste bron zijn, anderen menen dat sponzen dat zijn. Van allemaal zijn fossielen gevonden in vuursteen. Naast de organische oorsprong komt er ook silicahoudend water in zee door grondwater waarin silica uit de bodem is opgelost en door bijvoorbeeld kleideeltjes die in zee spoelen en oplossen in het water. Vuursteen is sowieso erg fossielrijk en de fossielen zijn vaak erg goed en gedetailleerd bewaard in vuursteen. Denk aan zee-egels, schelpen, ammonieten, etc.

667d8083-8d0e-4cb7-b2c2-bed558694b1e.jpeg
Vuursteen zee-egel uit de kliffen bij Broadstairs (Kent)

Vuursteen ontstaat op de zeebodem. Naast silica dat al in het water zit, krijgt de onderste laag van het zeewater, het dichtst bij de bodem dus, extra silica door het afsterven en neerdalen van de eerder genoemde diertjes met een silicaskelet (diatomeeën, radiolarïen en reeds op de bodem levende sponzen). Door dit hoge kiezelzuur gehalte in deze laag gaat zich op het moment dat de verzadigingsgrens is bereikt kwarts (chalcedoon) vormen. Afhankelijk van de omstandigheden, verzadiging, temperatuur, etc. ontstaat een gel achtige substantie die gaat verharden, verkiezelen. In eerste instantie bevat dit nog veel water en is het technisch gezien dus een type opaal. Gewone opaal, dus niet de super mooi gekleurde Australische topkleuren kwaliteit, heet als gesteente ook wel opaliet, niet te verwarren met het gekleurde man-made glas dat soms onder dezelfde naam verkocht wordt. Naar mate het percentage water afneemt, wordt het gesteente harder en raakt meer verkiezeld. Tot uiteindelijk alle water verdwenen is en het daadwerkelijk kwarts is, vuursteen in dit geval. Nu je weet hoe dit ontstaat, begrijp je ook waarom juist in de holtes in de zeebodem vuursteen is afgezet, juist omdat daar dit kiezelzuur water in gaat zitten en neerslaat. Dit is ook de reden dat je in vuursteen knolletjes soms kwartskristalletjes of botryoidale chalcedoon vindt, het is gemaakt uit dezelfde materie, het zijn allemaal kwartsen.

05E1A3E6-7A1E-4BAF-AD08-F560EAE0C08A
Botryoidale chalcedoon in vuursteen, Seaton

Veel van deze holtes zijn eigenlijk graafgangen van dieren die in de zeebodem leven, zoals bijvoorbeeld kreeftachtigen. Deze beestjes graven een weg door de zeebodem en in de gangen die ze maken vormt zich op den duur vuursteen. Vandaar ook de meest bijzondere vormen die vuursteenconcreties kunnen hebben. Deze versteende graafgangen zijn geen fossielen, het zijn immers geen feitelijke afdrukken of fysieke resten van het dier. We noemen dit ichnofossielen, sporenfossielen. Net als bijvoorbeeld sauriërvoetstappen of kruipsporen van trilobieten ichnofossielen zijn. Vaak is de buitenkant van een vuursteenconcretie wit. Deze laag heet de cortex. Soms kan vuursteen ook mooie lagen, banden, hebben. Dit is de zogenaamde gebande vuursteen of banded flint. In Zuid-Engeland is aan de kleur soms te zien waar de vuursteen vandaan komt. In het Zuidoosten, het witte kliffen gebied, is de vuursteen meestal lichtgrijs tot zwart van kleur. Verder naar het westen, richting Dorset, wordt de vuursteen meer roodbruin van kleur. In Nederland vinden we vooral in Zeeland veel hele zwarte vuursteen. Een hele mooie dieprode vuursteen komt van Helgoland. De zwerfsteen vuursteen in Nederland heeft allerlei kleuren. De meest voorkomende zijn grijs en oranje-bruin.

Waarom heet vuursteen eigenlijk vuursteen? Omdat je er vuur mee kunt maken. Twee stukken vuursteen langs elkaar slaan geeft kleine vonkjes. Maar een stukje pyriet, markasiet of metaal langs een vuursteen geeft echt goede vonken die op droog, brandbaar materiaal vuur kunnen maken. De naamgeving rondom vuursteen is sowieso wat verwarrend. Vuursteen hoort tot de cryptokristallijne kwartsen en is dus een soort chalcedoon. Maar het staat niet beschreven als mineraal, het is een gesteente. Je komt ook vaak de benaming silex tegen waar het om vuursteen gaat. Dit is het Latijnse en ook Franse woord voor vuursteen en is inmiddels ook bij ons ingeburgerd als synoniem. In de bouw en bij verf wordt silex ook wel gebruikt als benaming voor poeder van vuursteen of kwarts. Het Engelse woord voor vuursteen is flint. De naam flint wordt alleen gegeven aan vuursteen in kalksteen. Maar je komt ook de benaming chert regelmatig tegen. Chert is in feite de Engelse naam voor alle silica houdende gesteentes, waarvan vuursteen een hele zuivere vorm is. In het Nederlands zie je voor chert soms de naam hoornsteen of hoornkiezel.

Vuursteen is niet gebonden aan een geologische periode en wordt al sinds het pre-Cambrium gevormd. Maar bijna alle vuursteen die in Europa gevonden wordt is afgezet in de periode de we het Krijt noemen. We kennen de vuursteenmijnen in Limburg, die zijn uit het Boven-Krijt, Maastrichtiën. Maar ook in bijvoorbeeld Noord-Frankrijk en Zuid-Engeland, in de bekende krijtrotsen, zit ontzettend veel vuursteen, dat varieert in ouderdom van van Cenomaniën tot Santoniën. Ook in Scandinavië en aan de Noord-Duitse kust wordt veel vuursteen gevonden.
De vuursteen die je in Nederland vinden kunt is hier of ter plekke afgezet in Limburg in het Krijt, of als zwerfsteen meegenomen door rivieren vanuit het zuiden, of aangevoerd door gigantische gletsjers vanuit het noorden gedurende het de voorlaatste ijstijd, ook wel Saaliën of Saale/Riss ijstijd genoemd.

Functie voor de mens
Als je vuursteen kapot slaat ontstaan er vlijmscherpe stukjes vuursteen met een hele typische, schelpvormige breuk. Voor iemand die dit vaak doet is door veel oefening redelijk te voorspellen hoe en waar deze breuk zal gaan plaatsvinden. De theorie achter dit heeft te maken met het principe van de ‘Herzian cone’, de vorm waarin een stuk van cryptokristallijn kwarts afkomt als er een inslag op plaatsvindt. Dit in combinatie met de vlijmscherpe randjes maakt vuursteen bij uitstek geschikt om te gebruiken voor het maken van allerlei werktuigen. En daar heeft de mens dankbaar gebruik van gemaakt. De alleroudste vondsten van stenen die als werktuig gebruikt zouden zijn komen uit Afrika en dateren van 3,3 miljoen jaar geleden, dat is dus ouder dan de oudste mensen. De eerste ‘echte’ stenen werktuigen in Europa waren de zogenaamde ‘chopping tools’. Deze waren niet per sé van vuursteen en zijn voor het oog van de leek vaak niet direct te herkennen als werktuigen. De techniek van het steenbewerken werd in de loop der tijd steeds verfijnder en toen mensen de eigenschappen van vuursteen ontdekten konden ze steeds betere werktuigen maken. Bovendien was vuursteen bijna overal voorhanden. Aan de manier van bewerken van de steen benoemen archeologen tegenwoordig pre-historische culturen. De tijd waarin men gebruik maakte van stenen werktuigen heeft ook de naam gegeven aan de ‘steentijd’, onderverdeeld in paleolithicum, mesolithicum en neolithicum. Oude/vroege steentijd, middensteentijd en nieuwe/late steentijd. De oudste Europese vondsten van de typische bewerkte vuurstenen bijlen komen uit het Vroeg Paleolithicum, Acheulean cultuur, en zijn gevonden bij resten van Homo erectus. Deze cultuur is waarschijnlijk oorspronkelijk door Homo habilis in Afrika ontwikkeld. Door de tijd heen ontstonden veel culturen met hun eigen wijze van steenbewerking. Fossielen in de stenen speelden ook een rol. Er zijn werktuigen bekend met daarin een fossiel die zo zijn bewerkt dat het fossiel een prominente pek in het werktuig had. Voorbeeld daarvan is de vuistbijl met zee-egels van de Homo heidelbergensis, 400.000 jaar oud en een Neanderthaler bijl uit Norfolk met een fossiele schelp, 200.000 jaar oud. Uit een recent onderzoek blijkt ook dat Neanderthalers oog hadden voor de schoonheid van steen en dat ze uitzonderlijk mooie stukken vuursteen apart bewaarden.

B6F916C0-890B-474D-A68E-C2D2B82BD132
Vuursteen pijlpunt

De Cro-Magnon mens had de vuursteen techniek zo verfijnd dat ze hele fijne, scherpe klingen af konden slaan en piepkleine pijlpuntjes konden maken. Vuursteen was zo belangrijk voor de vroege mensen dat er zelfs vuursteen gemijnd werd. In Limburg in de omgeving van Rijckholt bijvoorbeeld. Maar ook in Engeland, Grimes Graves is het overblijfsel van intensieve vuursteenwinning. De grootste vuursteenmijnen in Europa lagen in België en Franrijk, onder meer in Spiennes. Deze staan tegenwoordig op de Werelderfgoedlijst van Unesco. De herkomst van vuursteen is vaak te achterhalen aan de hand van de microfossielen, dus van veel vuurstenen werktuigen is te zeggen waar ze vandaan komen. Vandaar dat we weten dat stukken vuursteen grote afstanden konden ‘reizen’ met hun eigenaar.

De Homo sapiens ontwikkelde later nog meer technieken om steen te bewerken, waaronder polijsten. Er zijn veel strijdhamertjes gevonden die helemaal geslepen en gepolijst zijn, maar die zijn niet altijd van vuursteen. Werktuigen duiken regelmatig op in de handel, maar helaas wordt er ook veel nagemaakt. Er zijn mensen die perfecte vuistbijltjes en pijlpuntjes kunnen maken. De meeste gebruiken deze kunde om demonstraties te geven aan publiek, maar een enkeling ziet er helaas ook brood in en verkoopt vervalsingen als zijnde archeologische vondsten. De aanwezigheid van patina, windlak, op vuursteen is een belangrijk kenmerk van vuurstenen die lang op de grond hebben gelegen en aan weer, maar vooral wind, zijn blootgesteld. Dit zorgt voor een soort glanslaag op de steen, alsof het door de elementen gepolijst is. Maar deze vlieger gaat niet altijd op. Veel archeologische stukken hebben dit niet omdat ze begraven hebben gelegen en mensen vinden tegenwoordig manieren om deze patina ook na te maken. De wetenschap omtrent stenen werktuigen is erg uitgebreid en complex. Wat ik hier schrijf is een zeer beknopt iets, verdiepen hierin is een studie op zich.
Het nut van vuursteen was na de steentijd vooral nog die van het maken van vuur. Tot na de middeleeuwen werd het daar voor gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan kleine vuursteentjes in vuurwapens waar buskruit in moest. Maar ook als bouwsteen was het erg gewild. Grote hoeveelheden voorhanden, goed te bewerken en bijzonder hard en weersbestendig. Complete kastelen zijn gebouwd van vuursteen. Maar ook veel huisjes, boerderijen, muurtjes in het landschap, etc. Vooral in Zuid-Engeland vind je veel kerken en kastelen die deels of geheel van vuursteen zijn gebouwd wat afkomstig was van lokale kleine groeves in de chalk. Het kasteel van Lewes is hier een erg mooi voorbeeld van.

De moderne mens van na de prehistorie wist niet goed wat ze moest denken van vuurstenen pijlpuntjes die ze op omgeploegde velden vonden. Ze noemden ze thunderstones of donderstenen. Ze zouden beschermen tegen blikseminslag en onheil. Ze werden door Vikingen en Germanen geassocieerd met de dondergoden Thor en Donar. Scandinaviërs goten er bier overheen als offer aan de goden. Kinderen droegen ze als amulet om ze te beschermen. De Romeinen hingen pijlpuntjes aan de halsband van de hond om te voorkomen dat de hond dol werd. In Zweden zouden ze beschermen tegen de streken van de elven. In Groot-Brittannië noemde men de pijlpuntjes ook wel fairy arrows omdat men geloofde dat de feeën pijltjes schoten op mensen om ze te betoveren.

Ook zijn er urnen met crematieresten en vuurstenen pijlpuntjes gevonden uit de Romeinse tijd in Groot-Brittannië. Vermoedelijk omdat vuur producerende stenen als bijzonder magisch werden gezien en voorkomen moesten dat de overledene op zou staan uit de dood. In Ierland werden pijlpuntjes in water gelegd om het water genezende krachten te geven en droeg met in zilver gegoten vuurstenen pijlpunten om ziektes en ongemakken veroorzaakt door de feeën te voorkomen. De middeleeuwers geloofden dat vuurstenen bijlen op aarde gevallen waren tijdens de ‘hemelse oorlog’ tegen de duivel. Daarom werden vuurstenen bijlen door mensen als zeer heilig beschouwd en door bisschoppen en koningen als waardevol geschenk gezien. Vanaf de 18e eeuw ging men inzien dat deze stenen eigenlijk prehistorische werktuigen waren.

Tegenwoordig zie je steeds vaker vuursteen in de handel die doordat het van een bepaalde plek komt extra kracht zou hebben. Bijvoorbeeld vuursteen uit een graancirkel of van een krachtplek als grafheuvels of steencirkels. Ik wil daar twee kanttekeningen bij maken. Niemand kan zien of de steen echt van die plek komt, het is erg makkelijk om te willen geloven, maar wees kritisch. Ten tweede, wat blijft er over van een historisch en archeologisch belangrijke plek als bijvoorbeeld bij een grafheuvel of in een ganggraf alle vuursteen daar wordt weg genomen en verkocht…. daar kunnen ook stukken bijzitten die meer vertellen over de mensen die dit graf gemaakt hebben. Weg voor archeologisch onderzoek en weg van de plek waar het eigenlijk hoort en misschien met een bedoeling of intentie door mensen die daar een leider of geliefde begroeven is neergelegd, alleen voor een mooie naam en dus geld in de handel.