Door zure regen kunnen hele bergen instorten

Geologie

In twee minuten raasde een rotspakket naar beneden in China. De oorzaak? Geologie, een eeuw mijnbouw en veertig jaar zure regen.

Amsterdam. Zure regen uit vervuilde lucht is mogelijk de beslissende factor geweest die de grote, onverwachte, landverschuiving op de flank van de Chinese Jiweishan-berg in gang zette. Bij die steenlawine kwamen 74 mensen om het leven.

Een Chinese en een Nieuw-Zeelandse geoloog beschrijven een complexe samenloop van omstandigheden, in een binnenkort te verschijnen artikel in het tijdschrift Earth and Planetary Science Letters. Toch kan het zich ook in andere delen van de wereld, zoals Europa, voordoen, zo denken ze.

„De beschreven keten van gebeurtenissen klinkt plausibel”, reageert fysisch geograaf Tjalling de Haas van de Universiteit Utrecht, die onderzoek doet aan modderstromen.

Voor de lokale, Chinese overheden kwam de landverschuiving bij Jiweishan, op 5 juni 2009, als een verrassing. Jiweishan ligt in Wulong County dat bekend staat om zijn karstgebergtes. Autoriteiten waren op de hoogte dat er incidenteel stukken rots vanaf de steile klif naar beneden vielen, en daarom was men gestart met de geleidelijke evacuatie van het dorp Tiekuang aan de voet van de klif.

Enorm schuivend steenpakket

Maar die vijfde juni, om tien voor drie ’s middags, kwam er niet een stuk rots, maar een enorm steenpakket van zo’n 500 meter lang, 100 meter breed en 60 meter dik naar beneden zetten – inclusief bebossing. Het viel niet van de klif af, maar raasde over de berghelling de vallei in, en legde in minder dan 2 minuten meer dan 1500 meter af. De plaatselijke ijzerertsmijn, de verwerkingsfabriek en landbouwgrond werden bedolven.

In hun artikel schetsen de geologen Ming Zhang en Mauri McSaveney de mogelijke samenloop van omstandigheden die tot de fatale landverschuiving hebben geleid.

In het zuidwesten van China zijn veel berghellingen opgebouwd uit tientallen meters dikke pakketten kalksteen, afgewisseld met dunne lagen schalie. De structuur is een gevolg van honderden miljoenen jaren van tektoniek, zo beschrijft Zhang in een e-mail. Het heeft het landschap omhoog geduwd, en aardlagen over elkaar gevouwen. Regen heeft vervolgens, over hele lange tijd, en via oppervlakkige scheuren, overal holtes en grotten gevormd in het bovenste, 50 meter dikke pakket kalksteen. „Regen is licht zuur. Het lost calcium- en magnesiumcarbonaten in kalksteen op”, schrijft Zhang.

De volgende stap naar de landverschuiving is de mijnbouw, die er in de jaren 20 begon. Diep in de berg ontstonden zo lange gangen. Doordat tunnels hier en daar inzakten, kwamen er scheuren in de bovenliggende steenlagen, tot helemaal bovenaan het pakket kalksteen. Daardoor kon regenwater dieper doordringen, ook tot aan de schalielagen. Die regen – weer een volgende stap – werd zo’n veertig jaar geleden zuurder door de grootschalige bouw van kolencentrales (de pH schommelt al jaren tussen de 4 en 5). De zure regen heeft twee effecten gehad, aldus Zhang en McSaveney. Hij voerde zuurstof en nutriënten aan voor micro-organismen in de schalielaag, die rijk is aan organische stof. Die micro-organismen konden de organische stof daardoor makkelijker omzetten, waardoor de samenhang van de schalie verminderde. Ook lost de zure regen calciumcarbonaat (calciet) in de schalie op. Die twee processen veranderden de schalie in een poreuze laag. Dat verlaagde weer de glijweerstand ten opzichte van de bovenliggende, naar beneden hellende, kalksteenlaag. Totdat op een gegeven moment die weerstand werd overwonnen, en de schalielaag ergens scheurde.

Micro-organismen en scheuren

Zhang en McSaveney hebben na de steenlawine allerlei onderzoek gedaan in de omgeving van Jiweishan, en in het lab. Het blootliggende restant van de schalielaag was inderdaad erg poreus. De geologen troffen er allerlei micro-organismen in aan – hoewel ze niet met zekerheid kunnen zeggen of die zich er al vóór de landverschuiving hadden gevestigd. Bronwater onderaan de berg bevatte twee tot 20 keer zoveel calciumionen dan regenwater bovenaan de berg. Er zijn scheuren gevonden vanaf de mijngangen naar het oppervlak van de bovenste kalksteenlaag.

Zhang en McSaveney waarschuwen voor mogelijk soortgelijke landverschuivingen in het hele zuidwesten van China. Het kolengebruik zal er het komende decennium naar verwachting verdubbelen. „Maar wellicht is dit alles niet uniek voor China”, schrijft Zhang. Hij denkt aan Oost-Europa en geïndustrialiseerde delen van India. „Delhi is de wereldhoofdstad van de vervuilde lucht.”

    • Marcel aan de Brugh