Om het ontstaan van de gesteenten en daarmee de ontstaansgeschiedenis van de Aarde te bestuderen, bekijkt een geoloog graag het gesteente in situ, d.w.z. "in het veld" in samenhang met de omringende gesteentes. Elke natuurlijk gevormde steen kan een verhaal vertellen, de één meer dan de ander. Vorm, textuur, mineraalinhoud, chemie en eventueel aanwezige fossielen kunnen worden bestudeerd en geplaatst in de context waarin de steen wordt aangetroffen. Het bestuderen van gesteentes raakt de kern van de geologische wetenschap.
In de landen om ons heen kunnen we vooral in berg-en heuvellandschappen veel ontsluitingen van natuurstenen zien. In de Ardennen vinden we ondermeer de "Belgische hardsteen", een zeer harde blauwgrijze kalksteen vol met fossiele overblijfselen van o.a. zeelelies, die veel wordt gebruikt voor keukenbladen en vensterbanken. En in de Duitse Eifel wordt al sinds de oudheid vulkanisch "puimsteen" gewonnen, die vanwege de grote porositeit gebruikt kan worden als een lichte bouwsteen of als isolatiemateriaal. In Nederland kennen we buiten Zuid Limburg geen heuvels waar gesteentes ontsloten zijn. Ons land is eigenlijk een rivierendelta, bedekt door dikke lagen klei en zand, achtergelaten door rivieren en de Noordzee.
Toch hoeven we om stenen te zien niet naar het buitenland te gaan. In grote delen van de ondiepe Nederlandse ondergrond bevinden zich ontelbaar veel zwerfstenen. Gedurende miljoenen jaren hebben rivieren en landijs, naast klei, zand en grind, stenen naar ons land getransporteerd. De zwerfstenen worden met name zichtbaar daar waar keileem bloot komt te liggen door graafwerkzaamheden, zoals bij de aanleg van wegen en fundamenten van gebouwen. Maar ook bij het ploegen van landbouwgronden komen er nog steeds veel stenen naar boven. Met name in de noordelijke helft van Nederland, bleef na het wegsmelten van het Saalien-landijs, zo'n 130 000 jaar geleden, een enorme hoeveelheid "puin" achter, dat afkomstig is uit Scandinavië. Veel van de zwerfstenen zijn inmiddels geraapt en hebben een bestemming gekregen als materiaal voor verzamelingen, wegverharding, markering, tuindecoratie en dijkbescherming. Echter de ondergrond is wat betreft zwerfstenen nog lang niet uitgeput.
Het Winterswijkse is uniek met betrekking tot gesteenten in Nederland. De Winterswijkse zwerfstenen komen namelijk uit het noorden (Scandinavië, Finland en Noord-Duitsland), oosten (Midden-Duitsland) en zuiden (België, Noordoost-Frankrijk, Zuidwest-Duitsland). Elders in Nederland treffen we stenen uit deze drie herkomstgebieden niet samen op het maaiveld aan. Bovendien bevindt zich in Winterswijk nog de enige actieve steengroeve in Nederland en worden in enkele beken "in situ" (plaatseigen) gesteenten aangetroffen, d.w.z. gesteenten die niet als zwerfkei zijn getransporteerd, maar ter plaatse zijn gevormd. Deze "in situ" gesteenten bestrijken een geologisch tijdsbestek van ruim 200 miljoen jaren. De pagina's "mesozoïcum" en "kenozoïcum" geven er uitleg over.
In de natuur gevormde gesteenten bestaan uit mineralen. Mineralen zijn in de natuur voorkomende, homogene, niet-biogene, vaste substanties met een bepaalde chemische samenstelling en geordende kristal- en moleculaire structuur. Chemische samenstelling en kristalstructuur samen zijn bepalend voor de eigenschappen en identificatie van een mineraal. Alleen chemische samenstelling of kristalstructuur zijn niet bepalend. Er komen in de natuur enkele duizenden mineralen voor, maar bijna alle in de natuur voorkomende gesteenten zijn gevormd uit een combinatie van 2 tot 6 mineralen uit een groep van zo'n 15 (hoofd)mineralen. De ontstaanswijze, en de relatieve hoeveelheden en vormen van de gesteentevormende mineralen, zijn bepalend voor de naamgeving van het gesteente. Helaas zijn de gesteentevormende mineralen voor niet-experts moeilijk van elkaar te onderscheiden.
De in de natuur voorkomende gesteentes worden in eerste aanleg onderverdeeld in drie hoofdgroepen:
- Sediment- of afzettingsgesteenten: Sedimentlagen ontstaan door het neerslaan van mineralen of het bezinken van skeletdeeltjes in water. Sedimentlagen opgebouwd uit korrels steen, afkomstig van een verweerd, geërodeerd ouder gesteente, kunnen ontstaan in water van rivieren, zeeën en meren, of op land in de vorm van duinen. Opgestapelde skeletjes van organismen vormen kalk- of silicalagen , terwijl verweringsproducten van oude gesteenten (vaak ontsloten in bergmassieven) klei, zand en grindlagen vormen. Op de bodem van overzadigde zeeën of meren slaan zoutlagen neer. De dieper gelegen, begraven sedimentlagen kunnen o.i.v. de hogere druk en temperatuur omvormen tot een hard gesteente. Ook vuursteen wordt tot de sedimenten gerekend.
- Stollingsgesteenten: Stollingsgesteenten ontstaan door het stollen van een magma of lava (gesmolten steen). Magma stolt onder de grond en lava stolt boven de grond. Onder beide condities ontstaan verschillende gesteentes, namelijk dieptegesteenten (plutonieten) i.g.v. gestold magma en uitvloeiingsgesteentes (vulkanieten) i.g.v. gestold lava. Gesteentes van langzaam afkoelende magma hebben grotere mineraalkorrels, andere textuur en soms andere mineralensamenstelling dan gesteenten van snel afkoelende lava.
- Omvormingsgesteenten: Omvormings-(of metamorfe) gesteenten ontstaan door sterk veranderende omstandigheden, bijvoorbeeld bij hoge druk en temperatuur onder een groeiende, kilometers dikke laag van sedimenten, waardoor mineralen in bestaand gesteente worden omgezet in andere mineralen.
Hoewel 95% van de kilometers dikke aardkorst bestaat uit stollingsgesteenten, wordt 75% van het (oceanische en continentale) aardoppervlak bedekt door harde en zachte sedimentlagen.
Het onderscheid tussen de drie groepen gesteente is relatief eenvoudig te maken. Bovenstaande classificatie kent meer onderverdelingen, maar het voert te ver hier verder op in te gaan. Omdat stollings- en omvormingsgesteenten geheel uit mineraalkristallen zijn opgebouwd worden ze ook wel kristallijne gesteenten genoemd. Goed bewaarde fossielen kunnen alleen in sedimentgesteenten worden aangetroffen. Sedimentgesteenten opgebouwd uit brokstukjes van verweerd en geërodeerd gesteente worden klastisch genoemd.
In de hiernavolgende pagina's wordt er ingegaan op Winterswijkse stenen, zowel de voorkomens van zwerfstenen als plaatseigen gesteentes worden belicht.
