De exacte oorzaak van het inzakken van de grond onder ’t Loon is nog niet bekend, een uitgebreid geologisch onderzoek zal na de sloop van het winkelcentrum moeten uitwijzen wat er aan de hand is. Kennislink geeft vast een antwoord op de meest brandende vragen.
De kranten meldden dat de verzakking veroorzaakt zou zijn door een “ondergrondse holte”. Maar wat is dan de oorzaak van die holte?
Waarschijnlijk is er sprake van het oplossen van kalk in de diepe mergellagen onder het winkelcentrum, zo is te lezen in een rapport van de Gemeente Heerlen over de verzakking.
In de opeenstapeling van geologische lagen onder Heerlen bevindt zich op een diepte van 58 meter de bovenkant van de Kunrader Kalksteen. Dit is een gesteentepakket dat gevormd werd tijdens het Krijt, toen Nederland de bodem vormde van een warme, ondiepe zee, en de overblijfselen van afgestorven zee-organismen als minuscule kalkskeletjes naar de bodem dwarrelden. Door infiltratie van (zuur) regenwater in het gesteente kan de kalk oplossen, en kunnen spleten en holtes ontstaan (karst). Als een karstholte zich aan de bovenkant van de kalklaag bevindt of hiermee in verbinding staat, kan de laag die erboven ligt er langzaam maar zeker in uitlopen. Roland Bekendam, geoloog bij GeoControl, werkte mee aan het rapport. Hij denkt vooralsnog dat karst de meest waarschijnlijke oorzaak is van de inzakkende bodem in Heerlen, eventueel in combinatie met andere mechanismen.
Maar is er onder ´t Loon ook niet gemijnd, vroeger?
Ja, dat klopt, een deel van de Oranje-Nassau I ligt onder het winkelcomplex. Hier is vroeger op een diepte van ongeveer 100 meter steenkool gewonnen. Over een breedte van enkele tientallen meters is een steenkoollaag weggehaald van een halve tot twee meter dik. In de grond onder ´t Loon zit een zogenaamde “breukpijler” – dat betekent dat de ontstane leegte na afloop niet is opgevuld met nieuw materiaal, maar dat men het dak gecontroleerd heeft laten instorten. Hierbij worden de eerste meters direct boven het gesteentedak verbrokkeld. “Tot ongeveer 1880 durfde men dit nog niet aan”, vertelt Bekendam. “Men ontgon toen niet alles, maar liet pilaren van steenkool over ter ondersteuning.” Het instorten van het plafond van de pijler leidt tot bodemdaling, maar na een jaar of twee komt alles normaliter weer tot rust. Bekendam: “Het voordeel van een breukpijler is dat dit proces in het verleden al voltooid is, en het dus niet plotseling alsnog kan gebeuren.”
Dus die pijler kan geen rol gespeeld hebben?
Nu ja – misschien toch wel. De breukpijler onder ´t Loon bevindt zich namelijk op slechts ongeveer 8 meter onder de top van het Carboon, het vaste gesteente waaruit de kolen gewonnen is. Dat is erg dicht bij de bovenkant van de laag. De verbrokkeling ten gevolge van het instorten van het pijlerdak zou zich daardoor misschien kunnen hebben voortgezet tot de top van het Carboon. Bekendam: “Of dat inderdaad het geval is weten we niet – maar áls het zo is kan de bovenliggende grond in de barsten tussen het opgebroken gesteente zijn gestroomd.” Waarschijnlijk is de grond direct boven het Carboon hiervoor echter te kleiachtig, voegt hij er meteen aan toe, waardoor het niet makkelijk weg kan stromen – en ook de daar weer boven gelegen kalksteenlaag zou de neerwaartse beweging van grond tegen kunnen houden.
Als er pijlers zijn, zullen er toch ook wel mijngangen geweest zijn, om de steenkool te kunnen bereiken en af te voeren?
Dat klopt – onder ´t Loon bevindt zich bijvoorbeeld aan de rand van de breukpijler ook een mijngang. Deze staat vermoedelijk nog steeds open, men denkt dat hij door stalen stutten wordt ondersteund. Vanuit deze galerij zijn begin jaren ’50 opwaartse boringen verricht om de dikte van het overblijvende gesteente vast te stellen. De boorgaten zijn destijds weliswaar netjes afgedicht, maar het zou kunnen dat de afdichting niet meer intact is. Bekendam: “Als dat zo is, en áls de grond er toch niet te kleiig voor is, zou er grond door deze boorgaten naar beneden de mijngang in kunnen zijn gestroomd.”
Gestroomd, gestroomd .. kan die mijngang niet gewoon zijn ingestort?
Als de stutten niet van staal zijn maar van hout, en deze in de loop der tijd zijn weggerot, kan de galerij inderdaad zijn ingestort – en zou ook dat het bestaan van een ondergrondse holte kunnen verklaren.
Dat de inzakking het gevolg is van dieper gelegen mijngangen lijkt echter onwaarschijnlijk. Het effect zou zich dan over een veel groter oppervlak uitstrekken dan dat van de huidige verzakking. Op basis van de diameter van de verzakking denkt men dat de oorzaak relatief ondiep moet liggen.
“De bodemverzakking onder winkelcentrum ´t Loon strekt zich uit over een zeer beperkt gebied”, vertelt Ramon Hanssen, hoogleraar Aardobservatie aan de TU Delft. Hanssen bepaalde de verticale bewegingen van het aardoppervlak met een nieuwe methode, radar interferometrie, die gebruik maakt van de gegevens van satellieten die op een hoogte van 800 kilometer boven de aarde cirkelen. De resultaten tonen aan dat de bodem onder de winkel van C&A de afgelopen acht jaar geleidelijk totaal zo´n 4 centimeter verzakt is. Het gaat om een elastische vervorming die zich langzaam heeft opgebouwd, over een gebied van hooguit 50 bij 40 meter. De rest van het terrein van het winkelcentrum blijkt juist zeer stabiel te zijn.
En er is nog een argument: Op regionale schaal blijkt het aardoppervlak boven de mijnen in Limburg namelijk helemaal niet in te zakken, maar juist omhoog te komen. “De gebieden die vroeger zakten door de mijnbouw stijgen tegenwoordig weer, tot wel zo’n 10 cm in de laatste 15 jaar”, vertelt Hanssen. Een verklaring heeft hij ook. Ten tijde van de mijnbouw werd het grondwater in de mijnen weggepompt om de gangen droog te houden. 35 jaar geleden werden de mijnen gesloten, en toen de waterpompen midden jaren ’90 ook werden uitgeschakeld, kwam het grondwater weer langzaam omhoog. Dit veroorzaakte een opwaartse kracht, en een toename van de poriëndruk in het gesteente, dat hierdoor uitzette.
Maken de mijnen de grond in Heerlen dan juist extra stevig?
Nee, dat ook weer niet – door variaties in de verticale bewegingen van verschillende gebieden wordt de grond behoorlijk instabiel. De stijgende mijnbouwgebieden hebben scherpe grenzen, gevormd door breuken in de aardkorst. Hanssen: “De breukvlakken zijn ondoordringbaar voor het grondwater, ze fungeren als een soort douchegordijn.” Als gevolg hiervan is de stijging van het grondwater en daarmee ook van de bodem zeer plaatselijk. In bijgaande figuur is te zien dat Heerlen precies op de grens van zo´n gebied ligt: aan de ene kant van de breuk komt het aardoppervlak omhoog, aan de andere kant zakt het omlaag. De bodem onder Heerlen kantelt dus, en dat maakt het een weinig stabiele ondergrond, zowel voor de bebouwing als voor de infrastructuur. Met de verzakking onder ’t Loon heeft dit mechanisme echter niks te maken, denkt Bekendam.
En spelen aardbevingen nog een rol?
Die zouden wellicht het laatste zetje gegeven kunnen hebben. De breuken fungeren in Limburg niet alleen als douchegordijn, maar zijn behoorlijk actief. Met name de Kunraderbreuk, die de lijn Voerendaal-Heerlen-Kunrade volgt, laat sinds het jaar 2000 weer behoorlijk wat activiteit zien. De grootste aardbeving die tot nu toe langs die breuk heeft plaatsgevonden was bij Voerendaal in 2001 en had een kracht van 3,9 op de schaal van Richter. De laatste die bij het KNMI geregistreerd staat, met een magnitude van 1.4 en een diepte van bijna 15 kilometer, was op 1 december van dit jaar in Heerlen – precies op de dag dat tot sluiting van ´t Loon werd besloten.
Actieve breuken
De twee grootste breuken in Limburg zijn de (noordelijke) Peelrandbreuk en de (zuidelijke) Feldbissbreuk, die van het noordwesten naar het zuidoosten van Limburg lopen. Het gebied tussen deze twee breuken, de Roerdalslenk, zakt langzaam omlaag ten opzichte van de gebieden erbuiten – soms vloeiend, soms ook schoksgewijs. “De verplaatsing langs de Feldbissbreuk is gemiddeld ongeveer 0,4 cm per eeuw”, vertelt Ronald van Balen, geoloog aan de Vrije Universiteit in Amsterdam. In 1992 vond de krachtigste aardbeving ooit geregistreerd in Nederland plaats langs de Peelrandbreuk, bij Roermond. Hij had een magnitude van 5.8 op de schaal van Richter.
En dus?
Uiteindelijk is de kans het grootst dat onder het winkelcentrum ´t Loon sprake is geweest van een combinatie van allerlei factoren. Er kunnen karstholtes in de ondergrond zitten. Het spanningsveld in de bodem kan veranderd zijn door het mijnen, waardoor rekspleten kunnen zijn ontstaan. Net als eventueel oude boringen kunnen deze het insijpelen van water en zand naar de karstholtes vergemakkelijken. Dit kan, wellicht getriggerd door het optreden van aardbevingen zoals die van 1992 in Roermond, uiteindelijk het wegzakken van de bodem hebben bewerkstelligd.
Een gedetailleerd bodemonderzoek, onder anderen gericht op het vinden van karst- en/of uitvloeiingsverschijnselen en op de coherentie van de lagen net boven het Carboon, zal uitsluitsel moeten brengen over de exacte oorzaak van de verzakking.
Bronnen
- Roland Bekendam, GeoControl
- Hanssen, R.F., Geodesy…, a space odyssey, Intreerede (3 september 2008)
- Roest, J.P.A., Geologie en actualisatie hypothese, Besprekingsverslag van Staatstoezicht op de Mijnen (2011)
Zie ook:
Geologie van Nederland: Kalksteen (website Naturalis) Nederlandse bodem beweegt (Kennislinkartikel) Drilpudding Amsterdam (Kennislinkartikel)