Je leest:

Zoutlaag temt aardschokken in Groningen

Zoutlaag temt aardschokken in Groningen

Het zout in de bodem van Groningen lijkt de gevolgen van de aardbevingen veroorzaakt door de gaswinning te verzachten. Maar er is nog veel onzeker over de invloed van de bodemstructuur en de breuken in de regio.

Nam locatie slochteren paul tolenaar
Paul Tolenaar, NAM

Worden de bewoners van de provincie Groningen beschermd door een laag zoutsteen? Bernard Dost, seismoloog bij het KNMI in De Bilt, vermoedt van wel. De aardbevingen die het gebied vooral de laatste jaren teisteren doen de grond een stuk minder hard schudden dan je op grond van hun sterkte zou verwachten, vertelde hij eind maart bij het KNAW in Amsterdam, tijdens een mini-symposium over de gasbevingen. Vergelijkbare bevingen in bijvoorbeeld Italië leveren veel hevigere trillingen op. En daar zou de honderden meters dikke zoutlaag die het gasveld afdekt wel eens de reden voor kunnen zijn.

Deksel

Het zout mag de gevolgen van de aardbevingen dan wel beperken – zónder zout zouden de Groningers helemaal niet met aardbevingen te kampen hebben. De zoutlaag doet namelijk al miljoenen jaren dienst als het ondoordringbare deksel op het gasreservoir. Als deze laag er niet zou zijn had het gas zich nooit onder de regio kunnen ophopen, en was er van gasvelden geen sprake geweest.

Verstrooiing

Het zout fungeert als een schokdemper, denkt Dost. Zoutsteen verstrooit een deel van de aardbevingsgolven, zoals een prisma licht verstrooit, en verspreidt daarmee de energie van de trillingen over een groter gebied. Dat vermindert de sterkte van de trillingen – net zoals een krachtige douchestraal in een zacht gesprenkel verandert zodra je de gehele douchekop opendraait. Een ander deel van de aardbevingsgolven die vanuit de diepte tegen de zoutlaag aanbotsen wordt naar beneden terguggekaatst, en bereikt het aardoppervlak dus nooit.

Aardwetenschapper René Giesen betwijfelt echter of de Groningers wel zo blij moeten zijn met de zoutlaag. Zout is onvoorspelbaar, reageerde hij in maart vanuit het publiek op de lezing van Dost. Op lange tijdschalen gedraagt het zich als een stroperige vloeistof, die door zijn lage dichtheid de neiging heeft omhoog te kruipen. “Bovendien lopen er een paar grote breuken vanuit de zoutlaag tot vlak onder het aardoppervlak”, voegt hij er aan toe. Breuken in de korst zijn de plaatsen waar de aardbevingen optreden.

Slochteren3
De structuur van de bodem onder Groningen, schematisch weergegeven. De dunne donkerrode laag onderaan is het zandsteen waaruit het gas wordt gewonnen. De dikke witte laag daarboven is het Zechstein-zout.
Nederlandse Aardolie Maatschappij

Traag

Marinus den Hartogh, geoloog gespecialiseerd in zout en werkzaam bij Akzo Nobel, begrijpt de zorgen van Giesen, maar denkt dat ze niet nodig zijn. “Het omhoog bewegen van het zout is een zeer traag proces, dat wordt gedreven door het gewicht van het bovenliggende gesteente”, zegt hij. “Daar verandert niet zoveel aan door de aardbevingen.” De vorming van zoutpijlers en zoutdiapieren duurt meestal enkele miljoenen jaren.

Chris Spiers, hoogleraar geologie aan de Universiteit Utrecht en gespecialiseerd in gesteentedeformatie, is het met Den Hartogh eens. Wel zou de trage vervorming van het zout een verklaring kunnen zijn voor het feit dat de bodemdaling en de aardbevingen in Groningen ongeveer een jaar achter lijken te lopen bij de gaswinning, denkt hij. “Die hypothese is mijn onderzoeksgroep momenteel aan het uittesten.”

Breuken

Voor de breuken werkt de zoutlaag eerder als schokdemper dan als versterker, denkt Den Hartogh. Het wordt beaamd door Rob van Eijs, die zich als geomechanicus bij de NAM met de gasbevingen bezig houdt. “Waarschijnlijk heeft het zout een positieve invloed”, zegt hij, “het vormt een buffer tegen breuken en trillingen.”

Vergeleken met het omringende gesteente is zout namelijk een kneedbaar goedje, dat bij bewegingen in de ondergrond dus niet breekt maar langzaam vervormt – het heeft het effect van een laag jam tussen twee crackers. De breuken die in het gasreservoir zitten lopen in de meeste gevallen dus niet door in de zoutlaag, zegt Van Eijs. Volgens Peter van der Gaag, die zich als onafhankelijk geoloog al enkele jaren bezig met de Groninger aardbevingen, is dit effect belangrijker dan de eigenschap van het zout dat het aardbevingsgolven verstrooit en weerkaatst.

“Aardbevingen bij andere gasreservoirs, waar de breuken wél vanuit de diepte doorlopen tot aan het aardoppervlak, worden duidelijker gevoeld”, zegt Van der Gaag. “Een breuk die ophoudt in het steenzout, kan boven het zout niet meer bewegen, omdat hij er niet meer is.”

Meer aandacht voor de ondergrond

Zowel Van der Gaag als Giesen zijn van mening dat de structuur van de ondergrond van Groningen veel te weinig aandacht krijgt bij de onderzoeken naar de aardbevingen. De algemeen verkondigde boodschap door zowel de NAM als het KNMI en het Staatstoezicht op de Mijnen, is dat de bevingen ontstaan doordat de bodem inklinkt, nadat het gas uit de poriën van de gesteente is gehaald. Dat de breuken vervolgens een rol spelen bij de lokatie van de bevingen wordt wel erkend, maar in de risicoschattingen tot nu toe verder niet meegenomen.

800px 090805 landschap in de gemeente slochteren groningen nl
Landschap bij de Groningse gemeente Slochteren.
Wutsje, via Wikimedia Commons

“We erkennen wel dat de breuken een rol spelen”, zei Jan van Elk van de NAM in zijn lezing, meteen na die van Dost, “maar we weten er simpelweg nog te weinig van.” Om de grootte en vooral de lokatie van een aardbeving nauwkeurig te kunnen bepalen zijn veel meetstations nodig, op verschillende dieptes. Op dit moment kan de onzekerheid in de lokatie van het epicentrum van een aardbeving in Groningen oplopen tot een kilometer, en de onzekerheid in de diepte zelfs tot drie kilometer. Dat maakt het vrijwel onmogelijk om vast te stellen welke breuken in de aardkorst een rol hebben gespeeld. Zelfs de vraag of de bevingen veroorzaakt worden in het gasveld onder de zoutlaag, of in de lagen boven het zout, is vaak niet te beantwoorden.

Zechstein

De zoutlaag in de Groningse ondergrond is ontstaan in het Zechstein-tijdperk, ruim 250 miljoen jaar geleden. Nederland lag destijds op de bodem van een ondiepe binnenzee, en in West-Europa heerste een woestijnklimaat. Het zeewater verdampte, het zout bleef achter, en de binnenzee stroomde opnieuw vol met water – een proces dat zich meerdere malen herhaalde. Uiteindelijk vormde zich zo een zoutlaag van enkele honderden meters dik.

Voor de rol van de zoutlaag is dat echter wel van groot belang, zegt Van der Gaag. “Als de veronderstelling van het KNMI klopt, en het zout de aardbevingsgolven deels terugkaatst, dan zou dat voor de ondiepe bevingen immers betekenen dat er juist meer seismische energie naar het aardoppervlak gaat. Dan maakt het zout de gevolgen van de bevingen juist groter.” Bovendien kunnen bij aardbevingen boven de zoutlaag de grote breuken die vanaf het zout naar het aardoppervlak lopen een grote rol gaan spelen, waarschuwt Giesen.

Meetnetwerk

Er moet meer gemeten worden, daar zijn alle experts het wel over eens. En daar wordt gelukkig aan gewerkt: Aan het huidige seismische netwerk van 17 meetpunten met ondiepe geofoons (trillingsmeters) en versnellingsmeters, met een maximale diepte van 300 meter, worden dit jaar 60 extra meetpunten toegevoegd. Bovendien zijn er onlangs twee geofoonstrings op drie kilometer diepte geplaatst, waarmee de diepte van de aardbevingen beter bepaald kan worden.

Hopelijk zal dit de duidelijkheid verschaffen waar de Groningers zo naar snakken.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 april 2014

Discussieer mee

0

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

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE