_MG_0207geplooide-lagen-uitsn-van-uitsn-bew-Nik-Dfine-1500-x-220--titel.jpg

College van de maand: Verborgen Noordzee

Tijdens mijn studie ben ik vaak op veldwerk geweest. Meestal naar het buitenland, want daar kan je goed ontsluitingen zien. Stukken gesteente liggen open en bloot en geven het mysterie weg van wat er in de ondergrond gebeurd is. Zo kan je zelfs in Cyprus aan het oppervlak de scheiding tussen de mantel en de aardkorst (MOHO) zien. We moesten hiervoor wel naar het buitenland, want in Nederland zijn er maar weinig plekken waar je in het gesteente kan hakken en meten. Als je wilt weten wat er in de Nederlandse ondergrond zit, dan moet je flink boren. Dat heb ik jaren geleden gedaan in Brabant. Met een edelman en een guts (beide zijn boren waarmee je handmatig grondboringen kunt verrichten)

figuur 1 bewerkt
Figuur 1. Foto van ons profiel tijdens mijn Brabant veldwerk. Op het profiel zijn boorgaten ingetekend en met kleurtjes zijn responderende formaties gelinkt. De schaal van het profiel is 1 : 50 en de zwart / wit schaal zegt dat een wit of zwart balkje overeen komt met 0,5 meter. Foto: Kiki du Pau.

op de akkers tot een meter of 5 diep. Vier meiden die nauwelijks door stukken hout die in de bodem zaten heen konden komen. Het materiaal dat we naar boven haalde werd vervolgens in kaart gebracht en zo konden we zichtbaar maken waar een geul gelopen had, zie figuur 1.

Een andere techniek die veelal gebruikt wordt is seismiek. Hierbij worden geluidsgolven de grond in geschoten. Het reflecteren van de geluidsgolven gebeurt doordat er grote dichtheidsverschillen zijn tussen lagen. Denk hierbij aan zand, klei, zout etc. De reflectie van de geluidsgolven laat zien waar de lagen zitten en met welke oriëntatie. Ik noem het altijd een echo van de ondergrond.

Momenteel loop ik stage en ben ik bezig met het kijken naar de zeebodem van Nederland met behulp van seismische data. Ik wil hier kenmerken in kaart brengen die interessant zijn voor het bouwen van windmolen parken en het aanleggen van kabels. Voor dit soort grote bouwprojecten moet je weten waar stevig of zacht sediment ligt. Kan een anker van een windmolen verzakken? Of blijft deze op zijn plek liggen? Maar ook oppervlakteprocessen zijn belangrijk. Als ik een kabel begraaf, wordt deze dan niet blootgelegd door zeestromen en vervolgens verschoven? Dit is dus seismische data die vlak onder de oppervlakte ligt. Andere vakgebieden zoals de olie en gas industrie gebruiken ook seismische data van de zeebodem, maar deze gaan vaak veel dieper tot meerdere kilometers diepte. Details zijn dan minder goed zichtbaar, zoals een individuele zandbank. Echter zijn grootschalige processen zoals breuken of zoutpilaren dan veel belangrijker.

Maar dit college gaat over de ondiepe seismiek. Al deze informatie kan dus heel leuk gebruikt worden om te bepalen wat er in de Noordzee gebeurd is. Er zijn wel een aantal problemen. Je ziet nooit het sediment liggen. Alle formatie beschrijvingen zijn a.d.h.v. boorgaten en boorkernen. En er zijn boorkernen gemaakt op het land, maar ook in de zee. Ook al kijkt men naar een stuk sediment dat tegelijk afgezet is, zijn deze totaal verschillend omdat er op het land ander sediment wordt afgezet dan in de zee. Je hebt dus rivier afzettingen versus diepzee

figuur 2 bewerkt
Figuur 2. Dit figuur toont een tunnel dal die is ingetekend met de dunne witte lijnen. De y-as is in milliseconde maar dit komt grofweg overeen met meters. Dit tunnel dal is dus ongeveer 400 meter diep en meerdere kilometers breed. Figuur uit Passchier et al (2010).

afzettingen. Formaties die waargenomen zijn in zee boorkernen komen totaal niet overeen met formaties die op het land gevonden worden, ook al komen ze qua leeftijd overeen. Toch is het fijn om als geoloog te weten wat er wanneer heeft plaatsgevonden. Dus worden formaties samen gevoegd, uit elkaar gehaald. Soms blijken formaties klein en alleen lokaal voorkomend te zijn zodat het voor de rest van Nederland bezien geen eigen formatie meer is.

Je hebt dus vele verschillende technieken om naar sediment te kijken die zich onder het oppervlakte bevinden. In dit college wil ik laten zien hoe men seismiek kan gebruiken om te kijken naar het sediment. Op een seismisch plaatje zijn er een aantal verschillende belangrijke details. De diepte. Die kan zijn in meters, maar wordt ook vaak weergegeven in tijd. Dit omdat de geluidsgolven worden gemeten in tijd. Het plaatje dat dan ontstaat, laat zien hoe lang elke reflectie erover doet om terug bij het oppervlak te komen zoals in figuur 2. Een van de dingen waar ik in mijn stage nu veel naar aan het kijken ben zijn tunnel dalen die zijn ontstaan tijdens een ijstijd.

In figuur 2 worden de snel afwisselende grijs/witte banden reflectoren genoemd. Zoals is ingetekend snijd een geul door andere reflectoren heen. Dit worden tunnel dalen genoemd. Deze zijn ook al recent aangehaald door Rosa Verheij in haar stukje over Doggerland.

figuur 3 bewerkt
Figuur 3. Het ontstaan van een tunnel dal onder een ijskap. Verschillende processen kunnen het water aanvoeren. Figuur komt uit Kirkham et al (2022).

Tunnel dalen zijn afzettingen die horen bij ijskappen. Onder de ijskappen ontstaan tunnel dalen. De tunnel dalen worden gevoed door smeltwater dat afkomt van de ijskappen, zie figuur 3. De tunnel dalen worden met grof geweld uitgeslepen doordat het ijswater verzadigd is met grind en grond dat zich onder de ijskappen bevindt. Hierdoor gaat het erosieve proces erg gemakkelijk en ontstaan er vaak grote en steile dalen zoals ook in figuur 2 te zien is. Ook kunnen deze tunnel dalen plotseling ontstaan of ophouden omdat de aanvoer processen niet constant hoeven te zijn.

figuur 4 bewerkt
Figuur 4. Tunnel dalen in de Noord zee. De dik gekleurde banden stellen de uiterste randen van de ijskappen voor. De dun gekleurde lijntjes zijn bijbehorende tunneldalen. De kleuren corresponderen met de verschillende ijstijden. Rood is Elsterien, Groen is Salien.

Onder de Noordzee liggen veel tunnel dalen zoals te zien is in figuur 4. Ze zijn het meest voorkomend voor de kust van Noorwegen, maar komen ook voor rond Nederland. De tunnel dalen zijn dus een onderdeel voor het bepalen tot hoever ijskappen kwamen tijdens de ijstijd. Hoe ver elke ijskap precies kwam en waar deze precies lag is nog steeds een onderwerp van discussie voor onderzoekers.

Referenties:

  • Eaton et al (2020) – Palaeogeographical changes in response to glacial-interglacial caycles, as record in Middle and Late Pleistocene seismic stratigraphy, southern North Sea.
  • Kirkham et al (2022) – Tunnel valley formation beneath deglaciating mid- latitude ice sheets : observations and modelling.
  • Passchier et al (2010) – Subglacial bed condition during Late Pleistocene glaciations and their impact on ice dynamics in the southern North Sea.