Onder het vlakke Nederland liggen restanten van een oud gebergte en onder de Waddenzee ligt zelfs een honderdvijftig miljoen jaar oude vulkaan. Miljoenen boorgaten hebben de voorbije honderd jaar bijgedragen aan een zee van geologische kennis, die de Hollandse delta tot de best bestudeerde ter wereld maakt.

Anders dan in de rest van Europa komen in Nederland oude gesteenten nauwelijks aan het oppervlak. Ze liggen begraven onder zand en klei dat rivieren en zeeën in miljoenen jaren in de delta hebben afgezet. Nederland maakt deel uit van het Noordzee Bekken en alleen op de hoger gelegen randen van dit bekken, op de grens met Duitsland, België en Groot-Brittannië, zijn de oudere sedimenten zichtbaar. Het oudste gesteente dat in Nederland aan het oppervlak komt is zandsteen uit het late Carboon van ongeveer 320 miljoen jaar oud. Het is te vinden in de Heimansgroeve bij Epen in Zuid-Limburg. Carboongesteente is goed bestudeerd omdat het vaak steenkoollagen bevat. De sedimenten die in Limburg, maar ook in Oost-Nederland, aan het aardoppervlak komen, lopen naar het westen toe af en bereiken hun diepste punt midden in de Noordzee op twee kilometer diepte, in het centrum van het Noordzee Bekken.

Maar ook de huidige ligging van het Noordzee Bekken is slechts een momentopname want door geologen-ogen gezien altijd in beweging! Al zestig miljoen jaar ligt Nederland aan de rand van een dalend Noordzee Bekken. Hierdoor daalt het noordwesten van Nederland met 2,5 centimeter per eeuw en stijgt het bekken aan de randen (aan de grens met Duitsland en België) met enkele millimeters per eeuw. Dit is een volkomen natuurlijk proces, dus niet veroorzaakt door gaswinning of andere menselijke activiteiten.

Die daling zal zich in de toekomst blijven voortzetten. Met een daling van enkele centimeters per eeuw (het gemiddelde in de voorbije twee miljoen jaar) zal West-Nederland over vijfduizend jaar één meter lager liggen en over vijftigduizend jaar tien meter. Maar in combinatie met een stijgende zeespiegel kan het westen van Nederland al op zeer korte termijn natte voeten krijgen! Pessimistische hydrologen verwachten dat onze kinderen dit aan het eind van deze eeuw al zullen meemaken en onlangs beweerden Amerikaanse onderzoekers dat Den Haag al zeer binnenkort onder de waterspiegel zal komen te liggen. "Technisch kunnen we het wel aan om 25 meter onder de zeespiegel te wonen," zegt Ed de Mulder van het Nederlands Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen TNO-NITG (tot 1997 de Rijks Geologische Dienst). De Mulder is geoloog en hoofdauteur van het eind vorig jaar gepubliceerde boek 'De ondergrond van Nederland'. Behalve aan de geologische geschiedenis en opbouw van Nederland besteden de auteurs, allen als geoloog verbonden aan TNO-NITG, uitgebreid aandacht aan het duurzaam gebruik van de ondergrond, want die is naar hun zeggen "vogelvrij verklaard".

DE MENS ALS GEOLOGISCHE KRACHT
Met 'De ondergrond van Nederland' wil TNO-NITG de geologische kennis over de diepe ondergrond van Nederland toegankelijk maken voor een breed publiek. In de praktijk richt het boek zich echter tot de 'geïnteresseerde leek'. Het is hoog tijd dat de Nederlander meer kennis krijgt over geologie want de mens is immers zelf een geologische kracht van betekenis geworden, zo betogen de auteurs, en dat geldt niet alleen voor zijn invloed op klimaatverandering. Jaarlijks wordt per Nederlander bijna tachtig ton aan ondergrondse materialen verplaatst (ruim twee maal meer dan de 38 ton die voor de gemiddelde wereldbewoner geldt). Dat betekent dat de mens inmiddels meer aardse materie verplaatst dan alle geologische krachten tezamen als gevolg van erosie, aardverschuivingen en vulkanische activiteit.

Het ruim driehonderd pagina's tellende rijk geïllustreerde boekwerk werd tegelijk gepresenteerd met de gereviseerde Maquette van Nederland, die een vaste plek heeft gekregen in het Leidse Natuurmuseum Naturalis. De geologische maquette, een bewegend model van de ondergrond van Nederland en het Nederlandse deel van de Noordzee, bestaat uit zeven blokken die onafhankelijk van elkaar kunnen bewegen. Met een druk op de knop kan de bezoeker de blokken laten bewegen zodat de aardlagen tot een diepte van vijf kilometer zichtbaar worden. Ook de gas- en oliereserves en de pijpleidingen die de fossiele brandstoffen transporteren worden zo zichtbaar.

STOEPRANDEN
Dat Nederland geologisch gezien een interessant stukje aarde is weten vrijwel alleen de ingewijden. Naast de ruim vijftienhonderd beroepsgeologen zijn dat in Nederland enkele tienduizenden amateurgeologen, schat De Mulder. "Daar staat tegenover dat de gemiddelde Nederlander maar weinig affiniteit heeft met geologie. Ik denk dat dat komt omdat de Nederlandse ondergrond vrijwel nergens zichtbaar is. In andere Europese landen is die betrokkenheid veel groter. Italianen bijvoorbeeld leven erg met wat zich er onder hun voeten afspeelt. Dat komt vooral door de aanwezigheid van levende vulkanen, zoals de Etna die een voortdurende bedreiging vormt. Dat veel Italianen gefascineerd zijn met verschijnselen van de aarde is goed te merken aan de bezoekersaantallen van musea en excursies. Niet alleen de buitenlandse toeristen, maar ook de Italianen zelf zijn fanatieke bezoekers van aardwetenschappelijke attracties".

Ook in België is het geologische verleden goed zichtbaar. Oude sedimenten, die vaak fossiele zeedieren en afdrukken van dierlijke en natuurlijke activiteit (zoals golfribbels) bevatten, zijn niet moeilijk te vinden in de vele steengroeven in de Ardennen. De Ardennen zijn de restanten van wat ooit de Himalaya's van Europa waren en zijn veel ouder dan de Alpen en de Pyreneeën. De pieken erodeerden, de vlakte kwam omhoog als gevolg van tektonische krachten en rivieren sneden zich in. Langs weggetjes in de Wallonische dorpen is het dan ook geen unicum om fossiele afdrukken van oeroude sponzen en koralen tegen te komen. Het huidige België bevond zich ooit, net als Nederland, in tropische wateren met zee-organismen die kalk (calciumcarbonaat) uit het zeewater opnamen voor de bouw van hun skelet. Na afsterven zakken de kalkskeletjes naar de bodem. Het proces van sedimentatie gaat eindeloos door, waarbij dikke pakketten kalksteen ontstaan.
In sommige Belgische kalksteengroeven wordt nog volop kalksteen gezaagd, andere liggen er verlaten bij maar zijn populaire oorden voor sportievelingen die er een dagje komen 'abseilen'. Het natuursteen uit de Ardennen wordt veel geëxporteerd. In Amsterdam bijvoorbeeld wordt het veel gebruikt als tafel- en aanrechtbladen in de horeca en als je het eenmaal weet kun je niet meer om de vele zeelelies, schelpen en koralen heen die de half miljard jaar oude stoepranden en trapjes in de grachtengordel sieren.

LEK GEPRIKT
Terwijl het Belgische landschap al veel kennis prijs geeft, moeten in Nederland boringen verricht worden om iets over de geologische geschiedenis te kunnen zeggen. De voorbije honderd jaar is de Nederlandse bodem bijna lek geprikt met meer dan drie miljoen boorgaten en sondeerprikken. Daarnaast heeft veel seismisch onderzoek bijgedragen aan een driedimensionaal inzicht in de bodemlagen.
Het materiaal dat met boringen naar boven komt, wordt in een laboratorium verder bestudeerd. Boringen naar olie en gas worden mechanisch uitgevoerd en gaan tot een diepte tussen de twee en vier kilometer. Soms besluit een oliemaatschappij nog dieper te boren. De diepste boringen in Nederland gaan tot 5,8 kilometer. Sonderen gaat meestal tot een diepte van enkele tientallen meters tot maximaal tachtig meter en is vooral bedoeld om meer te weten te komen over funderingsmogelijkheden. Hiervoor wordt een stok met een scherpe punt met een bepaalde snelheid in de bodem geprikt; de weerstand die in de top van de stok wordt gemeten zegt iets over de hardheid van het gesteente. Ondiepe boringen kunnen in Nederland handmatig worden uitgevoerd omdat de ondergrond er vrijwel overal zacht is en dat is een unicum voor Europa.

De diepste boring ooit werd gedaan in het noordwesten van Rusland en ging tot een diepte van 12,2 kilometer. De Mulder: "Toen is Precambrisch gesteente aangeboord, met een ouderdom van meer dan anderhalf miljard jaar. In Rusland komt gesteente van een dergelijke ouderdom overigens ook aan het aardoppervlak voor. De hoge temperatuur, rond de tweehonderdvijftig graden, verstoorde de meetapparatuur zodat dieper boren onmogelijk was."

Het oudste gesteente dat in Nederland is aangeboord ligt op een diepte van 2920 meter in de Noordzee, ten westen van Hoek van Holland, en stamt uit het Siluur, de periode tussen 443 en 417 miljoen jaar geleden. In die periode moet ook het eerste leven op land zijn ontstaan. De continenten waren nog klein en lagen geconcentreerd op het zuidelijk halfrond. Het is niet met zekerheid te zeggen of er nog ouder gesteente in de ondergrond van Nederland voorkomt. De Mulder: "We zouden hier graag meer over weten, maar diep boren is erg kostbaar. In de landen om ons heen zoals de Britse eilanden, Scandinavië en België zijn Cambrische gesteenten aangeboord, omdat ze daar ondieper voorkomen. Daaruit kun je afleiden dat er zich waarschijnlijk ook in Nederland Cambrisch gesteente in de ondergrond bevindt".

BEST BESTUDEERDE DELTA
Dat de Nederlandse delta de best bestudeerde ter wereld is komt niet alleen door de aanwezigheid van grote voorraden gas en olie, maar ook door de grote behoefte aan bouwtechnische informatie. Bovendien is in een dicht bevolkt gebied als Nederland de waterbehoefte groot en het is de geologie die kennis levert over grondwaterstromen en de potentiële mineraal- en bronwaterwinlocaties. Grondwater kan wel duizenden jaren oud zijn en is door de smaak en samenstelling populair bij bierbrouwers en consumenten van mineraalwater. Vooral in België, Italië en Duitsland wordt veel mineraalwater geconsumeerd. Het is volledig natuurlijk, behalve dat er ijzer en sulfides uit zijn verwijderd en er koolzuurgas aan mag worden toegevoegd. Meestal is het afkomstig uit rivierafzettingen uit het Pleistoceen maar ook veel oudere sedimenten uit het Krijt leveren mineraalwater. Het komt voor in kalk- en zandsteen maar ook in gesteente van vulkanische oorsprong.
Haalden bierbrouwers eeuwen geleden hun water nog uit grachten en rivieren, nu wordt er altijd grondwater gebruikt. De chemische stoffen die het grondwater bevat, zoals kalk, chloride, sulfaat en natrium, beïnvloeden de smaak van het bier in belangrijke mate en daarom houden de bierproducenten er rekening mee waar zij het water tappen.

Volgens de auteurs van 'De ondergrond' is de Nederlander er zich onvoldoende van bewust hoezeer zijn welvaart samenhangt met de bomenschatten die Nederland dankzij de geologische geschiedenis rijk is. De regering financiert de sociale voorzieningen voor een belangrijk deel uit de aardgasopbrengsten en zal dat nog tientallen jaren kunnen blijven doen.
Aardgas verving halverwege de vorige eeuw steen- en bruinkool en aardolie. Bruinkool is net als steenkool ingekoold veen, maar van veel jongere datum. Steenkool is ontstaan uit dikke veenafzettingen die in het Carboon werden afgezet, toen Nederland deel uitmaakte van een continent nabij de evenaar en grotendeels bestond uit moerasgebied met reuzenvarens en schubbomen. Nederland is dankzij zijn geologische geschiedenis altijd zelfvoorzienend geweest in zijn energievoorziening.

Hoewel de Nederlandse steenkoolmijnen in onbruik zijn geraakt en steenkool als brandstof voor elektriciteitscentrales wordt geïmporteerd uit landen waar het arbeidsloon een stuk lager is, liggen er innovatieve toepassingen van steenkool in het verschiet, aldus de auteurs van 'De ondergrond'. Kolenvergassing waarbij methaan uit steenkool wordt gewonnen is zo'n nieuwe technologie. Bovengronds is dit inmiddels een bewezen techniek, maar ondergronds is het nog niet commercieel interessant. Ook denkt TNO-NITG aan ondergrondse methaanproductie uit steenkool door kooldioxide te injecteren in de koollagen. Dan zou het mes aan twee kanten snijden: methaanproductie én duurzame opslag van het broeikasgas CO2.
De omvang van de Nederlandse steenkoolvoorraad is in ieder geval geen beperkende factor. Van de totale geologische voorraad van tweeduizend miljard ton ligt er minder dan één procent ondieper dan twee kilometer, maar dat is nog steeds vijftien miljard ton.

ONDERGRONDS BOUWEN
De Mulder verwacht dat de Nederlander in de toekomst onherroepelijk meer te maken krijgt met wat er zich onder zijn voeten afspeelt. Dat heeft niet zozeer te maken met de voorspellingen over de oprukkende Noordzee, maar met praktische zaken die al op korte termijn spelen zoals wonen, werken en transport. De Mulder: "De ruimtebehoefte neemt toe en een steeds groter deel van de bevolking leeft in een stedelijke omgeving. Ondergronds bouwen ligt dan voor de hand. Ik verwacht dat ondergronds bouwen aan het einde van deze eeuw vooral voor werkfuncties een grote vlucht zal nemen". Gedoeld wordt op een diepte tussen de 25 en honderd meter. Dat deel van de ondergrond is nog grotendeels onbenut. De laag erboven is druk bezet met heipalen (vooral in de slappe ondergrond van Noord- en West-Nederland) terwijl de bovenste vijf meter van de stedelijke ondergrond vol ligt met kabels, riolering en water- en gasleidingen.

Voor transportdoeleinden wordt de diepe ondergrond nu al steeds intensiever gebruikt. Dit komt doordat de technologie voor de bouw van tunnels zich in de negentiger jaren snel heeft ontwikkeld. De techniek van het afzinken van tunneldelen heeft plaatsgemaakt voor boortechnieken en dit maakt het gemakkelijker om tunnels aan te leggen in een slappe ondergrond. Een voorbeeld van nieuwe technologie is de Groene Harttunnel, de ondergrondse railverbinding voor de Hoge Snelheids Lijn van Amsterdam naar Parijs. Deze ligt dertig meter diep in de zandlagen uit het Pleistoceen en is zeven kilometer lang. Ook de Westerscheldetunnel is geboord en delen ervan liggen nog dieper, op circa zestig meter. De Mulder: "Ook in het buitenland worden steeds vaker lange tunnels aangelegd door gebruik te maken van boortechnieken. In Zwitserland is men nu bezig met de bouw van een tunnel van vijftig kilometer lengte".

Tegenover de voordelen van ondergronds bouwen, zoals efficiënter ruimtegebruik, sneller transport en lage onderhoudskosten, staan ook nadelen zoals hoge aanlegkosten, een onzekere interactie tussen bouwwerk en ondergrond, beperkte ontsnappingsmogelijkheden en voor sommige toepassingen een negatief imago. Zo is er in Nederland veel weerstand tegen de opslag van radioactief afval in zoutlagen. In Duitsland slaat men het afval wel ondergronds op. Volgens De Mulder kun je aan angst van mensen weinig veranderen, ook als uit onderzoek blijkt dat het een veilige manier van opslag is. Ondergrondse opslag die het publiek minder zal beroeren is het injecteren van het broeikasgas kooldioxide in oude aardgasvelden. In Noorwegen wordt dit al gedaan; in Nederland studeren deskundigen er nog op. Lege aardgasvelden worden in Nederland al wel gebruikt voor de opslag van aardgas, om hiermee de pieken in de winter te kunnen opvangen.

De ondergrond van Nederland. Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO, 2003.
340 pagina's. ISBN 90-5986-007-1. Prijs: 45,50 euro.

Annemieke VAN ROEKEL is freelance journalist
E-mail: avroekel@xs4all.nl
Website: www.vuurberg.nl