Zoutgletsjer op drift

Boven Friese zoutmijnen, de diepste ter wereld, daalt de bodem veel sneller dan verwacht. De rechter bepaalde afgelopen week dat mijnexploitant Frisia de zoutwinning elders voort mag zetten.

Wie zich zorgen maakt over de gronddaling boven het gasveld in Groningen moet eens in Friesland komen kijken. Sinds Frisia Zout BV eind 1995 begon met de zoutwinning bij Barradeel heeft zich boven de mijn een schotelvormig dalingsgebied gevormd. Begin van dit jaar, acht jaar na opening van de zoutmijn, bedroeg de totale daling op het diepste punt dertig centimeter. De bodem bij Barradeel daalt vijf keer sneller dan boven de Groningse gasbel. De toegestane maximum daling is op vijf centimeter na bereikt.

Hoewel de zoutvoorraad nog vijftig jaar productie toestaat, verplaatst Frisia dit jaar noodgedwongen de winningsactiviteiten. Bang voor nieuwe schade aan hun huizen en gebouwen, verzet de actiegroep `Laat het zout maar zitten' zich daartegen. Met enig succes, zo bleek afgelopen week. De Rechtbank van Leeuwarden heeft besloten de aanleg van een transportleiding voor water en pekel door enkele boerenpercelen stop te zetten. Maar de aanleg van de nieuwe winningslocaties mag wél doorgaan, aldus de bestuursrechter. Frisia legt de nieuwe cavernes straks drie kilometer uit elkaar; zes keer zo ver als de bestaande. Zo voorkomt het bedrijf dat de bodemverzakkingen boven twee nabijgelegen zoutmijnen elkaar versterken.

Frisia injecteert met een lange pijp water in een laag steenzout die tot drie kilometer onder het maaiveld ligt. Het zout lost op, wordt als pekelwater opgepompt en ingedampt. Na verloop van tijd ontstaat in de diepe zoutlaag een verticale, langwerpige holte of `caverne', hoog genoeg om de Eiffeltoren in op te bergen (zie afbeelding). Bodemdaling boven zo'n zoutmijn is het gevolg van `kruip', het traag vloeien van zout bij hoge temperatuur en onder invloed van enorme drukverschillen. Millimeter voor millimeter kruipt het stroperig geworden zout in de richting van een caverne, waardoor de bodem er boven langzaam inzakt. Aan het maaiveld ontstaat zo, na tientallen jaren productie, een bodemdalingsschotel van enkele kilometers in diameter en enkele centimeters diep.

pekelbellen

Maar de daling in Friesland verloopt tien keer zo snel als elders in de wereld. ``Oplosmijnen in bijvoorbeeld de Verenigde Staten en Frankrijk groeien uit tot kolossale pekelbellen, zonder dat het maaiveld merkbaar meebeweegt'', zegt Jaap Breunese van Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO. ``Maar daar liggen de cavernes zelden dieper dan anderhalve kilometer onder het maaiveld. Met drie kilometer is de Friese zoutmijn de diepste ter wereld.''

Tweehonderdvijftig miljoen jaar geleden lag Nederland aan de zuidrand van de Permzee, net zo zout als de Dode Zee maar vele malen groter. In het toenmalige woestijnklimaat kon door indamping van zeewater en daling van de zeebodem een zoutpakket ontstaan van honderden tot duizend meters dik. De zuidgrens van dat ondergrondse zout valt nu samen met de lijn Alkmaar-Enschede. Waar het zout in de loop van de geologische geschiedenis werd opgestuwd kwam het binnen bereik van graafmachines en gangenstelsels. In Oost-Duitsland ligt het zout op niet meer dan vijfhonderd meter onder de grond en kan het net als steenkool worden uitgehakt in droge mijnen. Nederlands zout is populair vanwege het hoge keukenzout-gehalte (het heeft een zuiverheid van maar liefst 99,9%), maar de winning ervan levert problemen op. Als adviseur van het Ministerie van Economische Zaken raakte Breunese van TNO bij het Friese zoutonderzoek betrokken nadat sonarmetingen hadden uitgewezen dat de cavernes, ondanks de zoutwinning, niet groeiden. Hij dacht aanvankelijk dat het kruipen van zout op grote diepte daarvan de oorzaak was. ``In de zoutlaag onder Barradeel is de temperatuur twee maal zo hoog als in een doorsnee oplosmijn'', zegt hij. ``Zout kruipt daardoor wel tien keer zo snel.'' Toch lukte het Breunese niet ervaringsfeiten uit andere mijnen (uitgedrukt in centimeters bodemdaling per miljoen kubieke meter zoutproductie) in overeenstemming te brengen met landmetingen aan het Friese bodemoppervlak. Tot zijn ergernis kreeg de fysicus de materiaalbalans niet sluitend: ``Ook na veel gepuzzel hield ik zout over'', herinnert hij zich, ``het volume van de bodemdalingskom was kleiner dan dat van het gewonnen zout.''

Breunese vermoedde dat hij getuige was van een bijzonder, pas recent in het laboratorium waargenomen kruipfenomeen. Hij zocht contact met aardwetenschappers van de Universiteit van Utrecht om de fysica te beschrijven en schakelde TNO-collega Rob van Eijs in om een stromingsmodel te bouwen. ``Het is uniek in de zoutwereld dat er zoveel meetgegevens beschikbaar zijn'', glundert Van Eijs, ``Acht jaar meten door Frisia maakt van deze zoutcavernes een gigantisch kruiplaboratorium.'' Anders dan het al langer bekende kruipmechanisme ín het kristalrooster van natrium- en chloride-ionen is de nieuwe zoutbeweging mogelijk het gevolg van materiaaluitwisseling tússen zoutkorrels. ``Op het grensvlak tussen twee korrels lost zout op in het fossiele water uit de Permzee, dat nog aanwezig is in de poriën van het zoutgesteente'', legt van Eijs uit, ``om op de volgende zoutkorrel weer neer te slaan.'' Minuscule zoutpakketjes worden zo van korrel naar korrel doorgegeven. ``Een zoutgletsjer op drift.''

Het nieuwe kruipmechanisme blijkt met twintig meter per jaar tot honderd keer zo snel te verlopen als de bekende kruip in andere oplosmijnen. Het brongebied van het kruipende zout is daardoor vele malen groter, met een ruimere bodemdalingsschotel tot gevolg.

Uit nieuwsgierigheid rekenden Van Eijs en Breunese nog enkele decennia zouttoekomst door met het nieuwe kruipmodel. Ze constateren dat, eenmaal op drift, de ondergrondse zoutgletsjer zich niet makkelijk laat stoppen. Maar hun model voorspelt ook dat tachtig procent van de bodemdaling binnen één generatie teniet wordt gedaan. ``Het appelstroop-effect'', noemt Breunese dit terugveren van de bodem: ``Traag sluit de stroop weer aaneen nadat het mes uit de pot is getrokken.''