Hoe ontstaan delta’s?

Dr. Joep Storms
Universitair hoofddocent Geoscience & Engineering
Technische Universiteit Delft

Een voorbeeld van een gesimuleerde delta. Het gebied is 5 bij 10 km. De kleuren geven aan hoeveel zand en klei er aanwezig is

Delta’s zijn van oudsher dichtbevolkte gebieden. De grond is vruchtbaar, het water biedt bescherming en handel drijven is eenvoudig met behulp van boten. Niet alleen in Nederland ontstonden veel nederzettingen in de delta, ook elders in de wereld, denk aan megasteden als Shanghai, Lagos, Cairo en Bangkok. Delta’s ontstaan waar een rivier in zee uitmondt. Samen met het rivierwater komt zand en klei (sediment) in zee terecht. Golven en getijde werken het geheel om tot de typische delta die we allemaal kennen. Veel rivieren zijn tegenwoordig bedijkt om overstromingen tegen te gaan. Daarnaast zijn er bovenstrooms stuwdammen aangelegd die wel water maar geen sediment doorlaten. Beide ingrepen belemmeren de natuurlijke groei van delta’s die nodig is om er voor te zorgen dat de delta op zeeniveau blijft en niet permanent onder water komen te staan. Dit effect wordt nog eens versterkt door compactie van de ondergrond ten gevolge van bijvoorbeeld (drink)wateronttrekking. Omdat delta’s laag gelegen gebieden zijn die nauwelijks boven zeeniveau uitkomen is de geprojecteerde zeespiegelstijging van het IPCC een serieuze bedreiging voor de naar schatting 300 miljoen mensen die wereldwijd in deltagebieden wonen en werken.

Kwartairgeologen onderzoeken de ontstaansgeschiedenis van recente delta’s en proberen de relatie met zeespiegel en sedimentaanvoer beter te begrijpen en te kwantificeren. Tegelijkertijd zijn ze geïnteresseerd in de opbouw van de delta-ondergrond. Voor wat betreft Nederland is er ontzettend veel gebeurd de afgelopen 20.000 jaar: West-Nederland is veranderd van een koude poolwoestijn met een droge Noordzee bodem in een kletsnatte delta. Gedurende deze periode steeg de zeespiegel 120 m. Om al deze complexiteit te begrijpen en te vertalen tot een beter begrip van de Hollandse delta en ondergrond wordt onderzoek gedaan.

De Hollandse delta is een mengelmoes van delta-, strand-, duin-, rivier-, getijde- en veenafzettingen die de laatste 6000 jaar gevormd zijn. Een deel daarvan is begraven tot ongeveer 15 m diepte en een deel ligt aan het oppervlak. Ze vertellen allemaal hun eigen lokale ontstaansgeschiedenis, maar we zijn ook geïnteresseerd in het hele plaatje. Hoe, wanneer en waarom ontstonden al deze onderdelen van de delta en wat betekent dat voor de ontwikkeling van de gehele delta in het verleden en in de toekomst? En hoe is het mogelijk dat de delta zeewaarts is uitgebouwd terwijl de zeespiegel juist steeg?

Ontwikkelingen in het onderzoeksveld gaan snel. Het bepalen van de ouderdom van al deze onderdelen is cruciaal om de deltapuzzel op te kunnen lossen. Organisch materiaal (plantenresten, schelpen) konden al gedateerd worden met de koolstof-14 methode, maar recentelijk kunnen ook zandkorrels gedateerd worden. Hierbij wordt bepaald wanneer de korrels voor het laatst aan zonlicht zijn blootgesteld (optically stimulated luminescence, OSL). Dat komt overeen met het moment dat de zandkorrels begraven werden. OSL biedt veel nieuwe mogelijkheden voor het bepalen van de ouderdom bij afzettingen waar plantenresten en schelpen afwezig zijn. Daarnaast kunnen we steeds beter in de grond kijken. Verschillende geofysische meetmethoden (zoals grondradar) geven steeds meer details van de opbouw van de ondergrond weer zonder dat we hoeven te graven of boren. Door te boren kun je juist het sediment zelf bestuderen. De mineralogische samenstelling van het sediment geeft bijvoorbeeld informatie over de oorsprong van het sediment. Een doorbraak die ik graag zou zien is dat je een driedimensionaal beeld van de Holocene delta kunt maken met geofysische meetmethoden net zoals oliegeologen dat doen dieper in de ondergrond. Dan kunnen tunnelbouwers beter tevoren zien waar de tunnelboormachine doorheen gaat en kunnen ongelukken zoals de Vijzelgracht bij de Noord-Zuidlijn mogelijk vermeden worden.

Naast deze verbeterende meettechnieken worden computersimulaties van het ontstaan van delta’s steeds meer toegepast. Hiermee kun je zowel de ontstaansgeschiedenis als toekomstige ontwikkelingen van deltagebieden realistisch nabootsen. Rekenmodellen worden geavanceerder en computers worden steeds krachtiger. Op dit onderzoeksgebied werken kwartairgeologen en ingenieurs nauw samen.

Ontwikkelingen in meet- en simulatietechnieken gaan continu door. Daardoor zullen we in de toekomst steeds beter begrijpen hoe delta’s ontstaan en welke effecten toekomstige zeespiegelverandering op deze gebieden zullen hebben. Dit biedt belangrijke handvaten voor beleidsvragen hoe moet worden omgegaan met de toekomstige zeespiegelstijging. Moeten we bijvoorbeeld blijven beschermen of zijn er ook gebieden die wellicht moeten worden opgegeven? Tegelijkertijd bieden dezelfde handvaten de mogelijkheid oude delta’s uit het verre geologisch verleden beter te begrijpen. Deze oude delta’s zijn soms wel tot enkele kilometers diep begraven en bevatten een deel van de olie- en gasvoorraden van de wereld. Deze voorraden bevinden zich in de poriën tussen de zandkorrels van deze oude delta’s. Door de kennis van recente delta’s te vergroten verbeter je ook de kennis van deze olie- en gasreservoirs.


Andere bijdragen in 3D imaging, Aardwetenschappen, De aarde