De lens van Langeoog

Door Tim van Oijen

Voor hun watervoorziening zijn de bewoners van de Waddeneilanden deels afhankelijk van zoetwaterbellen in de bodem. Op het Duitse eiland Langeoog zijn met de meest geavanceerde meetinstrumenten de bodemkarakteristieken rond de grootste zoetwaterlens onderzocht. Dat leverde nieuwe kennis op over de ligging van en de onderbrekingen in een water blokkerende kleilaag. Hiermee kan het toekomstige gedrag van de lens beter worden ingeschat.

Langeoog is geologisch gezien een zeer jong eiland. Het ontstond ongeveer 2800 tot 2200 jaar geleden en was lange tijd niet meer dan een kale zandbank. Pas in de dertiende eeuw na Christus ontwikkelde zich een uitgebreide vegetatie en werd het geschikt voor bewoning. Door haar korte geschiedenis bestaat de ondergrond van het eiland uit relatief jonge afzettingen. Op een diepte van enkele tientallen meters bevinden zich afzettingen die in het Pleistocene tijdperk door ijs en rivieren afgezet. Ze bevatten de Lauenburg klei die aan het einde van het Elsterien (een ijstijd die duurde van ca. 465 tot 418 duizend jaar geleden) sedimenteerde in een smeltwaterbassin. De kleilaag is slecht doorlaatbaar voor water. De laag werkt daarom in grote delen van Noord-Duitsland als een aquiclude: ze zorgt er voor dat het water in de erboven gelegen watervoerende laag, ook wel aquifer, wordt vastgehouden.

Meettechnieken

Op Langeoog speelt de kleilaag een rol in de waterverplaatsingen binnen en rond de drie voornaamste zoetwaterbellen die op het dieper (40-50 m) gelegen zoute grondwater drijven. In samenwerking met het lokale waterbedrijf is een intensieve meetcampagne uitgevoerd om de ligging van de laag beter in kaart te brengen. Traditioneel wordt bodemonderzoek gedaan door middel van grondboringen, gevolgd door chemische analyses van de boorkernen. Dit geeft het meest directe inzicht in de samenstelling van de grond en het watergehalte maar is zeer arbeidsintensief. Daarom werd ingezet op snellere, indirecte manieren waaronder metingen met behulp van magnetische resonantie (zoals bij een MRI-scan) en elektromagnetische metingen (zie wadweten 12 juni 2014). Die laatste techniek werd ook met een helikopter uitgevoerd. Zo kon in korte tijd een groot gebied in groot detail worden doorgemeten.

Afwezig

Uit het onderzoek bleek dat op delen van Langeoog de kleilaag afwezig is. Dit is een aanwijzing is voor glaciale stuwingsverschijnselen die in ijstijden na het Elsterien zijn opgetreden. Hierbij heeft het oprukkende ijs de kleilaag van zijn plek verschoven. Door de onderbrekingen in de kleilaag vormen op het eiland de Pleistocene waterdoorlaatbare lagen samen met het permeabele sediment uit het recente Holoceen samen een aquifer. De onderzoekers denken dat de kleilaag lokaal stevige invloed heeft op de waterverplaatsing binnen deze aquifer. Dit kan gevolgen hebben voor de uitwisseling tussen het ondiep gelegen zoete en dieper gelegen zoute water. Uit het onderzoek bleek verder dat in het midden van het eiland ook een kleilaag aanwezig is rond een diepte van 25 tot 30 meter. Dit was nog niet bekend. Er waren wel wat grondboringen uitgevoerd in dit eilanddeel maar die gingen niet dieper dan 20 meter. Soms was er een discrepantie tussen de resultaten van de grondboringen en de indirecte meetmethoden. Op een bepaalde locatie werd met magnetische resonantie geen kleilaag vastgesteld, terwijl deze er bij een grondboring wel bleek te zijn. De onderzoekers benadrukken daarom dat de innovatieve technieken altijd moeten worden gecombineerd met grondboringen.

De metingen zullen ook worden gebruikt om een wiskundig model voor de beschrijving van de toekomstige ontwikkeling van de zoetwaterbellen op Langeoog te verfijnen. Dit model moet het waterbedrijf de benodigde informatie geven op basis waarvan besluiten kunnen worden genomen die een duurzame zoetwatervoorziening van het eiland waarborgen.

Illustraties

Klik op de afbeelding voor een vergroting inclusief toelichting

Bron

Costabel, S., B. Siemon, G. Houben en T. Günther (2017). Geophysical investigation of a freshwater lens on the island of Langeoog, Germany – Insights from combined HEM, TEM and MRS data. Journal of Applied Geophysics 136, p.231-245.