Je leest: Een wereld van zand

Een wereld van zand

Om de Tweede Maasvlakte te kunnen aanleggen is veertien kilometer uit de kust bij Rotterdam in totaal 200 miljoen kubieke meter zand uit de Noordzeebodem gegraven. Dat is maar liefst een vijfde kubieke kilometer! Maar waar ligt de beste kwaliteit zand? Want de ene zandkorrel is de andere niet.

Om die vraag te kunnen beantwoorden, is de Noordzeebodem in het potentiële wingebied in detail in kaart gebracht. Veel boorgegevens zijn bekend uit het verleden. TNO heeft ze in beheer en ze zijn openbaar. Maar baggeraars Boskalis en Van Oord (die hun werkzaamheden voor Maasvlakte-2 in de joint venture PUMA uitvoeren) hebben in samenwerking met het Rotterdams Havenbedrijf daarnaast nóg eens 27 boringen verricht, tot een diepte van 47 meter onder NAP. Daarnaast werden tientallen monsters van de zeebodem genomen met behulp van zogeheten vibrocores, waarbij tot zes meter diepe zandmonsters met een soort trilapparaat worden verkregen.

Mv2 3 puma
Bemonstering door middel van vibrocores.
Puma

Goede kwaliteit zand

“Nederland mag zich heel erg gelukkig prijzen met de kwaliteit zand die wij hier uit de Noordzee halen,” vertelt Fedor Meulenkamp, als geoloog werkzaam bij Boskalis. Hij werkt al jaren in de baggerwereld en was ook betrokken bij landaanwinningen in Singapore. “Vergeleken met de ons omringende landen, zoals België, is de kwaliteit hier een stuk beter omdat het relatief grofkorrelig is met weinig schelpen en fijne deeltjes. Maar ook wereldwijd gezien hebben we hier heel goed zand tot onze beschikking.”

Steile helling

De korrelgrootte van zand bepaalt de toepassing voor de landaanwinning in het nieuwe Rotterdams Havengebied. “Voor de zachte zeewering, in het zuidwesten van Maasvlakte-2, is een grove zandkorrel nodig omdat we de helling dan steiler kunnen uitvoeren,” legt Meulenkamp uit. “Dat scheelt niet alleen aanlegkosten omdat er door de steile helling minder zand nodig is, het vergt ook minder onderhoud omdat grover zand niet zo snel erodeert.”

Afee55d868d4395d86ccacccb4560000
Tweede Maasvlakte in april 2013, met helemaal links de zachte zeewering (‘soft sea defence’). Een zachte zeewering is minder duur dan een dijk en maakt ook toerisme mogelijk. Dit deel van de eerder dit jaar opgeleverde kust is nu al erg in trek bij kite surfers. De noordwestelijke zeewering van Maasvlakte-2 is wel versterkt met steen en beton aangezien de sterkste golfslag uit het noordwesten komt.
Havenbedrijf Rotterdam N.V., Projectorganisatie Maasvlakte 2

‘Mining model’

“Bijzonder aan de voorbereidingen en aanleg van Maasvlakte-2 was vooral dat we voor dit landaanwinningsproject het dredging model verruild hebben voor een mining model. Dat laatste houdt in dat je van tevoren de kwaliteit van het zand heel precies in kaart brengt. Het volgen van een strategie – vooraf de kwaliteit bepalen en controleren voordat het afgeleverd wordt – is in de mijnbouw heel gebruikelijk, vandaar de naam mining model. Mocht de kwaliteit tijdens de controle van de voorspelling afwijken, dan wordt de afloslocatie en het aflosproces aangepast.”

Mv2 1 puma
Het onderzoeksgebied voor zandwinning voor de Tweede Maasvlakte, waar maar liefst 200 miljoen kubieke meter zand gevonden moest worden die voldeed aan de kwaliteitseisen. De voorkeur voor de baggeractiviteiten lag ten zuiden van de Eurogeul (het onderste groene vlak) om het doorkruisen van deze drukke scheepvaartroute van en naar de Rotterdamse Haven zoveel mogelijk te vermijden.
Puma

Zandkwaliteit voorspellen

Om voorafgaand aan de baggeractiviteiten de zandkwaliteit te bepalen, werd de Noordzeebodem in de potentiele wingebieden precies in kaart in gebracht door het in blokken te verdelen. Van een groot aantal blokken is op grond van de gegevens uit de oude en 27 nieuwe boringen en tientallen vibrocores de zandsamenstelling vastgesteld, wat ook een prognose mogelijk maakte voor de zandsamenstelling in de andere blokken. Aan boord van alle baggerschepen werd bovendien het opgezogen zand direct getest.

Mv2 4 puma
De sortering van zand gebeurt met boven elkaar gestapelde zeven, waarbij de fijnste fractie in de het onderste bakje terecht komt.
Puma

Oude rivieren

Het fijne zand in de Noordzeebodem stamt uit het verre verleden, toen de Noordzee aanvankelijk nog deel uitmaakte van het stroomgebied van de voorlopers van de huidige Maas en Rijn. Deze toplaag van de Noordzeebodem is afgezet tijdens het Holoceen (de afgelopen 10.000 jaar). In geologenkringen bekende ‘zandlichamen’ uit die periode zijn de Bligh Bank (afgezet in de afgelopen 2500 jaar), de Banjaard Bank (zand dat tussen 9000 en 5000 jaar geleden door de Rijn en Maas is afgezet, uit het Atlanticum) en het oudste Holocene zand van rond 10.000 jaar: de Buitenbank.

“De Holocene afzettingen liggen niet overal even dik op de zeebodem,” licht Meulenkamp toe. "Soms is het zelfs geheel afwezig, maar gemiddeld genomen kun je uitgaan van een dikte van twee meter. De oudere, Pleistocene lagen zijn veel dikker, gemiddeld rond de twintig meter. Het is dit grovere, Pleistocene zand – met een korreldiameter van 350-400 micrometer en uit de vulkanische Eifel naar de toen droog liggende Noordzee getransporteerd – waarnaar de baggeraars speciaal op zoek waren voor de zachte buitencontour van de Tweede Maasvlakte. Daarbij proberen ze zoveel mogelijk zand dat rijk is aan klei en silt te vermijden.

Mv2 5 puma
Een doorsnede door de Noordzeebodem, met in blauw een dunne Holocene afdeklaag en in oranje een dikke Holocene afdeklaag. Onder de Holocene laag liggen oudere afzettingen uit het Pleistoceen. Eindeloos veel van deze ‘plakjes’ vormden de basisgegevens voor het model waarmee een voorspelling van de zandkwaliteit werd gedaan.
Puma

Zandwinputten

De 200 miljoen kubieke meter zand die Boskalis en Van Oord samen hebben gebaggerd hebben grote kuilen achtergelaten. Meulenkamp verwacht dat deze zich in de loop van de tijd wel weer met zand zullen vullen en niet meer zullen opvallen in het zeebodemlandschap. “De bodem van de Noordzee bestaat uit een patroon van megaribbels, die zich van zuidwest naar noordoost verplaatsen. De dynamiek van zandverplaatsing op de zeebodem zal uiteindelijk ook deze kuilen vullen.”

51b5760fa63a2dbebb86b793e500ba9a
Wereld onder water in 2015
Havenbedrijf Rotterdam N.V., Projectorganisatie Maasvlakte 2

Zoals gebruikelijk is in Nederland, is de natuurkwaliteit van dit deel van de Noordzee goed in kaart gebracht alvorens met zandwinning begonnen mocht worden. De Milieu Effect Rapportage die voor de landaanwinning van Maasvlakte-2 is gedaan, is één van de grootste MER’s die ooit in ons land is verricht. En na een MER is de monitoring de volgende fase.

Het zijn ook de regels voor natuurbescherming geweest die aanvankelijk voorschreven dat er niet dieper gebaggerd zou mogen worden dan vijf meter onder de zeebodem. Meulenkamp: “In de loop van de projectvoorbereiding is de diepte bijgesteld tot minimaal gemiddeld tien meter, zodat hiermee de impact area aanzienlijk verkleind kon worden”.

Transportkosten

In veel Europese landen, en ook in Nederland, geldt dat zand gewonnen mag worden op locaties waar de zeebodem dieper ligt dan twintig meter, om het zeeleven niet te verstoren. Dat was de reden dat baggeraars Boskalis en Van Oord meer dan tien kilometer buiten de kust moesten werken. Voor baggeraars zijn transportkosten, door de hoge prijs voor brandstof, de hoogste kostenpost en zij geven dan ook de voorkeur aan baggerwerkzaamheden zo dicht mogelijk bij de plek waar het zand uiteindelijk wordt opgespoten of gedumpt.

Overgang naar de laatste ijstijd

Niet alleen voor de baggerbedrijven was de bodem van de Noordzee aanvankelijk een black box. Paleontoloog en schelpenspecialist Frank Wesselingh van Naturalis is momenteel bezig met de analyse van boringen die TNO in de inmiddels verlaten zandwinputten heeft gedaan. Wesselingh: “Door de ligging van de zandlichamen onder de Noordzee beter te begrijpen, kunnen we een reconstructie maken van het landschap tijdens de overgang van het Eemien, een relatief warme periode, naar de laatste ijstijd, het Weichselien. We hebben het dan over de periode tussen 115.000 en 8.000 jaar geleden”.

Mv2 paleo2 korfmossel
De korfmossel (Corbicula cf. fluminalisis) is een echte rivierbewoner.
Frank Wesselingh

De omstandigheden op het land tijdens de overgang van het Eemien naar het koudere Weichselien zijn dankzij boringen in het rivierengebied van West-Nederland goed bekend; van wat nu zeegebied is veel minder bekend. Wesselingh: “Ik ben vooral geïnteresseerd in de overgangsfauna uit die tijd, naar het milieu en de dieren die door de toenemende kou vanuit noordelijke streken naar de zuidelijke Noordzee migreerden, zoals natuurlijk veel schelpdieren, maar ook zoogdieren als walrussen. Tegelijkertijd verdwijnen de soorten die een warmer klimaat prefereren zuidwaarts”.

Eldorado

“De Maasvlakte is een echt eldorado voor fossielenzoekers, zowel voor professionals als hobbyisten,” aldus Wesselingh. “Met het baggeren is hier heel wat moois terecht gekomen. Je vindt hier niet alleen mammoetkiezen, maar ook botten van bosolifanten, holenberen, wisenten en gefossiliseerde hyenadrollen, die zo goed verstenen omdat die dieren botten afknaagden zodat hun uitwerpselen rijk zijn aan fosfaat”.

Mv2 paleo3 bosolifant
Gereconstrueerde bosolifant uit het Eemien, waarvan botten in de Noordzeebodem begraven liggen en die met de baggerwerkzaamheden op de Eerste en Tweede Maasvlakte zijn opgespoten. Tijdens het Eemien stond de Noordzee vol water en was het hier bovengemiddeld warm.
www.pleistocenemammals.com

Schelpentransport

“Een omgeving met veel stromende rivieren, zoals het er hier ooit heeft uitgezien, is voor een paleontoloog wel moeilijk te reconstrueren,” vertelt Wesselingh. “Die rivieren hebben veel oude schelpen uit het Europese achterland hier naartoe getransporteerd en hebben de bodem helemaal omgewerkt. Sommige schelpensoorten komen helemaal niet van hier, maar van heel ver weg. In rivierafzettingen vinden we hier zelfs schelpen uit de tijd van de dino’s.”

Mv2 paleo6 as puimsteen
Vulkanisch gesteente
A.C. Janse

“Dankzij de boringen die voor de baggervoorbereidingen voor Maasvlakte-2 uitgevoerd moesten worden, hebben we nu veel meer gegevens van de geschiedenis van het Noordzeegebied. Die zijn we nu aan het analyseren. In de boringen zagen we zelfs allerlei resten van vulkanisch gesteente, zoals stukjes puimsteen en as, uit de tijd van de vorming van de Laacher See, die rond 13.000 jaar geleden is ontstaan. Het is een bijzonder idee dat de mensen die aan het eind van de laatste ijstijd de oer-Maasvlakte bewoonden het puimsteen misschien voorbij hebben zien drijven!”

Bronnen en meer lezen:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 november 2013

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE