waterstaat t getijdewateren
-5713 theek
712
v 0
t3 iO9o&
ZWARE MINERALEN AMELAND BP 10995
Rijks Geologische Dienst Richard Holkade 10 Postbus 157 2000 AD HAARLEM
Uitgebracht onder briefnummer 922969, d.d. 6 juli 1992 aan Rijkswaterstaat, Dienst Getijdewateren te 's-Gravenhage
t
rijkswaterstaw]
1 dienst getijdewareo 1 bibliotheek I--57/3 IJ
INHOUDSOPGAVE
Inleiding . . .
Werkwijze . .
Geologie . . .
2
3
Berekening zware mineralen inhoud
Genese . . .
Conclusies en aanbevelingen
Literatuur . . .
5
8
10
11
Figuren
Profiel JARKUS-raai 18.400.
Bij lagen
la en ib. Volumeberekening. Zware mineralen analyse. Geochemische analyse met de XRF-methode; hoofd-elementen (gewichtspercentages). Geochemische analyse met de XRF-methode; sporen-elementen (ppm). Gemeten (zware min 1) en berekende (zware min 2 en 3, zie tekst) percentages zware mineralen en het percentage opake mineralen. Standaardsamenstelling van de belangrijkste op Ameland gevonden mineralen (Deer et al., 1966). Zware mineralen voorraad (m 3 /m 2 in de boringen. )
1. INLEIDING
Op het strand van Ameland komen zware mineralenconcentraties voor over een lengte van enkele kilometers. Doel van dit onderzoek is tweeledig: - het inventariseren van hoeveelheid en soort zware mineralen in het gebied tussen de strandpalen 16.5 en 20.5, - een verklaring geven van het ontstaan van deze concentratie.
De opdracht tot het uitvoeren van het onderzoek werd verleend door de Hoofdingenieur direkteur van Rijkswaterstaat, Dienst Getijdewateren bij brief WS-925290 d.d. 27 februari 1992.
De uitvoering van het veldonderzoek vond plaats door medewerkers van distrikt Noord van de Rijks Geologische Dienst (R.G.D.). De boringen werden uitgevoerd en bemonsterd door S. de Vries en A.D. Warkor in de week van 2 tot en met 6 maart 1992. Het uitzetten van de lokaties en het meten van de hoogte van de boringen werd verzorgd door medewerkers van de Dienstkring Waddeneilanden van RWS-direktie Friesland. De laboratoriumverwerking van de geochemische monsters gebeurde onder verantwoordelijkheid van Dr. G.T. Klaver, die ook de paragraaf geochemische analyse van dit rapport samenstelde, van de zware mineralenmonsters door A.W. Burger, beiden werkzaam bij de hoofdafdeling Wetenschappelijk Laboratorium van de R.G.D. Drs. R. Hillen begeleidde het project namens de opdrachtgever. Drs. J.H.A. Bosch voerde de projectleiding namens de R.G.D., terwijl hij ook het rapport samenstelde.
1
2. WERKWIJZE
Het veldwerk heeft plaatsgevonden in de JARKUS-raaien tussen de Rijksstrandpalen 16.400 en 20.400 op het eiland Ameland. De afstand tussen de boorlokaties in een raai bedraagt 10 m, met tegen de duinvoet één of twee lokaties extra met 5 m tussenruimte (zie bijlage 7). De hoogte van de lokaties is door middel van een waterpassing vastgelegd. De boringen zijn uitgevoerd met een zogenaamde Edelmanboor, terwijl een enkele boring met een zuigboor (van der Staay-boor) dieper is doorgezet. In totaal zijn 173 boringen uitgevoerd tot een diepte variërend van 0.60 tot 2.50 m. De boring werd beëindigd op het niveau waar geen of weinig zware mineralen aanwezig waren, meestal in de laag "geel zand" (zie par. 3). Van elke boring is een beschrijving gemaakt, waarbij met name aan de schatting van het percentage zware mineralen speciale aandacht werd besteed. Hierbij werden als standaard schattingskaarten gebruikt, zoals die in Soil Color Charts (b.v. Kazuyuki Kawai, 1 970) gepresenteerd worden. Bij het verzamelen van monsters voor het laboratoriumonderzoek werden lagen geselecteerd met uiteenlopende gehalten aan zware mineralen: de in het veld geschatte percentages varieerden van iets minder dan 10 tot 80%. Doel van het laboratoriumonderzoek is om zowel een indruk te krijgen van de betrouwbaarheid van de veldschattingen als van het percentage van de aanwezige soorten mineralen. De geochemische bepaling van hoofd- en sporenelementen van het gehele monster is uitgevoerd door Caleb Brett-laboratorium te Liverpool (U.K.). De optische inventarisatie van de zware mineralen fraktie werd verzorgd door het Sediment-petrologisch Laboratorium van de R.G.D. Meting van de zware mineralen inhoud is radiometrisch uitgevoerd door het Kernfysisch Versneller Instituut van de Rijksuniversiteit Groningen (zie de Meijer, 1992). De als bijlage 7 toegevoegde kaart heeft als X- en Y-assen de hoofdstrandpalen en de afstanden in de JARKUS-raaien daar loodrecht op. Omdat bij paal 20 de strandpalenlijn een knik maakt is door deze assen-keuze de weergave van de boorpunten in de JARKUS-raaien 20.200 en 20.400 enigszins ongelukkig; hoewel dat niet uit de kaart blijkt zijn ook deze raaien doorgezet tot aan de duinvoet.
3. GEOLOGIE
Op het bestudeerde gedeelte van het strand is in de boringen uitsluitend zand aangetroffen; er zijn geen klei-, leem- of veenlagen aanwezig. Het zand is over het algemeen zeer homogeen van samenstelling. De zandmediaan is meestal 160 pm, en variëert van 150 tot 180 pm. Alleen in de meest westelijke gelegen raai is het zand veel grover (360 pm); dit zand is hier als suppietie aangevoerd. De enige regelmatig terugkerende variatie bestaat uit een kleurverschil: grijze tot bruingrijze zanden rusten op geelgekleurde zanden, die soms roestviekken bevatten. Op de overgang van de twee pakketten worden vaak enkele schelpen gevonden. Belangrijker is dat in het gele zand bijna geen zware mineralen aanrijkingen voorkomen, dit in tegenstelling tot het grijze zand. In figuur 1 zijn de boringen uit de JARKUS-raai 18.400 in een profiel weergegeven. De doorgetrokken lijn in het profiel scheidt de twee hierboven beschreven eenheden. De concentratie van de aangetroffen zware mineralen bedraagt volgens de veldschatting maximaal 80%. Door een aantal putjes te graven kon worden vastgesteld dat in de zone langs de duinvoet de lagen in de Iengterichting van het strand over grotere afstand te vervolgen zijn dan in de richting hier loodrecht op. Vanuit de waarnemingen in de boringen is het niet mogelijk om individuele mineraal-lagen te vervolgen. De hoogteligging van het grensvlak tussen het gele en het grijze zand ligt in de meeste raaien over een afstand van 60 m vanuit de duinvoet hoger dan 0.75 m +NAP (in de zone meer dan 180 m van de hoofdpaal) en over een afstand van 20 m hoger dan 1.25 m + NAP (vanaf 220 m van de hoofdpaal). De vormingsomstandigheden van het grijze zware mineralen houdende zand zijn, ook al vanwege het voorkomen van de zware mineralen aanrijkingen, duidelijk. In figuur 1 is de gemiddelde hoogwaterstand van de laatste 10 jaar aangeven: 0.87 m +NAP. Het grootste deel van de zware mineralen afzettingen komt boven de GHW-lijn voor (verg. bijt. 7). De hoogste concentraties zware mineralen worden aan de duinvoet aangetroffen, op een hoogte van meer dan 2.50 m +NAP. Deze waarnemingen laten zien dat concentratie van zware mineralen vooral plaats vindt gedurende stormen, waarbij een grote verhoging van de waterstand optreedt. Golven die op het strand breken brengen het zand in suspensie waarbij sortering naar soortelijk gewicht optreedt (zie par. 5). De laag geel zand is tijdens een eerdere fase van de strandvorming afgezet. Hierop wijst de, zij het geringe, aanwezigheid van de zware mineralen en de textuur, die gelijk is aan die van het grijze zand. Hoe groot het verschil in ouderdom is kan niet worden vastgesteld.
De vraag wat de herkomst van de zware mineralen aanrijking is, is niet met zekerheid te beantwoorden. De drie potentiële bronnen zijn aanvoer uit zee, omwerking van oudere strandafzettingen en erosie van het duin. Alleen de laatste vormingswijze is getalsmatig te
0
%Zware mineralen :2S 16O zandmediaan
Zware Mineralen Ameland 1 RIJKS 6EOLOGISCHE DIENST - HAARLEM I0f1e1 Jarkusraal 18.400 DISTRICT NOORD - OOSTERWOLDE
t
MOM. 1 .100
k1m: A.G.P. BAi(MOT.: J.H.A. Iuc
0 JDAT. 200502 PMO.tT UP 10006
benaderen. Tijdens de stormen van 1989 en 1990 is tussen de strandpalen 11.0 en 22.0 ongeveer 1 .000.000 m 3 duinzand afgeslagen (med. Ir. A. Prakken). In het traject tussen de palen 16.4 en 20.4 bedroeg de afslag 374.000 m. Bij een percentage zware mineralen van 1 % levert dit een voorraad van 3740 m 3 zware fractie op.
4
4. BEREKENING ZWARE MINERALEN INHOUD
In bijlage 2 staan de uitkomsten vermeld van de bepaling van het percentage zware mineralen. Dit percentage geeft het gewicht van de zware mineralen fraktie ten opzichte van het gewicht van het totale monster. Vergelijking van de laboratorium-uitkomsten met de veldschattingen van het mineralen-percentage laat zien dat deze niet ver uiteen lopen. Wat betreft de hoge percentages zijn de veldschattingen ongeveer 10 % te laag, wat betreft de lage percentages is de afwijking groter, maar niet eenduidig hoger of lager. In het algemeen is de veldschatting een goede benadering van het aanwezige percentage zware mineralen. De volumeberekening is uitgevoerd door per boring per laag het geschatte percentage zware mineralen te vermenigvuldigen met de dikte van de laag. Per boring worden de laagtotalen bij elkaar opgeteld, waarbij het resultaat wordt uitgedrukt in een volume (m 3 per m 2 . Als voorbeeld )
voor deze rekenwijze gaan we uit van boring 608-1 86-1 8 (links in fig. 1); 30 cm zand met 10 % en 10 cm zand met 20 % zware mineralen levert een totaal voorraad van 0.030 + 0.020 = 0.050 m3/m2. Elke boring wordt als representatief beschouwd voor een cel met een lengte van 200 m en een breedte van 5 of 10 m, dit afhankelijk van de afstand tot de volgende boring in dezelfde raai. Door de oppervlakte (m 2 ) van de cel te vermenigvuldigen met het berekende volume per m 2 wordt het totaal aanwezig volume (m 3 zware mineralen per cel berekend. De )
totale voorraad, gebaseerd op de in de boringen aangetroffen zware mineralen percentages, bedraagt ongeveer 23.000 m 3 zware mineralen (zie bijlage 1). Dit volume vergeleken met het volume zware mineralen dat vrijgekomen kan zijn bij de duinafslag geeft aan dat slechts een klein gedeelte (10-15%) van de zware mineralen voorraad van deze bron afkomstig kan zijn. De rest is afkomstig uit zanden van strand en vooroever, die tijdens de stormen op het strand in twee frakties werden gescheiden, waarvan de zware fractie achterbleef. In de uitkomsten van de zware mineralen analyse (bijl. 2) is het totaal van de doorzichtige mineralen op 1 00% gesteld en is het percentage opake (niet-doorzichtige) mineralen uitgedrukt als percentage van de groep doorzichtige mineralen. De geanalyseerde korrelgrootte-fraktie loopt van 63 tot 500 pm. Een voor alle monsters uitgevoerde korrelgrootteanalyse laat zien dat meer dan 99% van het sediment in deze fraktie valt. Van alle mineraalsoorten komt granaat het meeste voor. Daarnaast zijn epidoot en zirkoon het meest frequent aangetroffen. Andere mineralen zijn in percentages van minder dan 5% aanwezig.
Resultaten geochemische analyse In de bijlagen 3 en 4 zijn de geochemische analyses van de twaalf bestudeerde monsters weergegeven. Een negatieve waarde voor LOl (gloeiverlies) is een gevolg van de oxidatie van FeO naar Fe 2 0 3 tijdens de verhitting. De lage totalen in bijlage 3 zijn een gevolg van de extreem hoge sporenelementen gehaltes, met name van het element Zr, in een aantal monsters (bijlage
5
4). Het Si0 2 percentage in de geanalyseerde zanden varieert tussen de 35 en 90% (bijlage 3). Het monster met het laagste Si0 2 percentage (ZWAM 06) heeft de hoogste gehaltes aan Zr, Fe 2 0 3
,
Ti0 2 en MnO. Deze elementen zijn afkomstig van de zware mineralen fractie (verg. bijl. 6) en niet van kwarts en veidspaat (lichte fractie, niet weergegeven in bijlage 6). Met name het percentage Ti0 2 is opvallend hoog, hetgeen wijst op een hoog percentage ilmeniet en rutiel. Het monster met het hoogste Si0 2 percentage (ZWAM 05) heeft de laagste gehaltes aan Zr, Fe 2 0 3
,
Ti0 2 en MnO. Vergelijking met bijlage 6 laat zien dat dit monster dan ook vrijwel geen zware mineralen bevat. K 2 0 geeft precies het omgekeerde beeld ten opzichte van bovengenoemde elementen: een hoog gehalte in ZWAM 05 en vrijwel geen K 2 0 in ZWAM 06. Uit bijlage 6 blijkt dat de zware mineralen in deze zanden geen K 2 0 bevatten en dus alle K 2 0 uit de lichte fractie, met name van K-veldspaten, afkomstig is. Uit bovenstaande volgt dat K 20 een goede maat vormt voor de lichte fractie en MnO, Si0 21 Fe 2 0 3 en Ti0 2 voor de zware fractie. Doordat MnO zowel in granaat als ilmeniet zit is dit element hoogstwaarschijnlijk de beste indicator voor het percentage zware mineralen.
Zware mineralen gehaltes In bijlage 5 zijn de gehaltes aan zware mineralen, bepaald via de bromoform methode, weergegeven in rij 1. In rij 2 zijn voor elk monster de percentages zware mineralen berekend door er van uit te gaan dat alle K 2 0 in de lichte fractie zit en dat monster ZWAM 05 voor 1 00% uit lichte fractie bestaat. Vergelijking van de rijen 1 en 2 geeft aan dat er een goede overeenkomst bestaat voor die monsters die veel zware mineralen bevatten. Voor de monsters met lage percentages zware mineralen is de variatie van K-veldspaten in de lichte fractie de oorzaak van de verschillen. Voor de berekening van de percentages in rij 3 is er vanuit gegaan dat monster ZWAM 06 compleet uit zware fractie bestaat en dat MnO alleen in de zware fractie zit. Vergelijking van de rijen 1 en 3 geeft aan dat er een goede overeenkomst bestaat tussen deze methodes behalve voor de monsters met hele hoge waarde aan zware mineralen. Dit komt doordat monster ZWAM 06 niet geheel uit zware mineralen bestaat en daardoor de MnO concentratie in de zware fractie iets hoger dan 1 .25% ligt. Uit bovenstaande vergelijking volgt, dat de bromoform methode betrouwbare percentages zware mineralen levert. Bovendien laat deze vingeroefening zien dat met een chemische analyse van het totale sediment ook een goede schatting gemaakt kan worden, vooral als er daarnaast nog een chemische analyse van de zware mineraal fractie gemaakt is.
Gehalte zirkoon
Met het gemeten gehalte Zr (bijlage 4) kunnen de gewichtspercentages van het mineraal zirkoon berekend worden. Hierbij wordt er vanuit gegaan dat alle gemeten zirkoon in het mineraal zirkoon zit. De omrekening gaat als volgt:
gew. % min. Zirkoon= oom Zr * mol, gew. zirkoon 10000 * atm. gew. Zr
In bijlage 4 zijn deze percentages weergegeven. Vergelijking met de via de optische methode bepaalde waarden is niet mogelijk omdat de grootte van de zirkonen in de zanden niet bekend is. Als we er van uit gaan dat alle mineraalkorrels in de zware fractie even groot zijn en het zelfde soortelijk gewicht hebben dan is het percentage in de optisch getelde fractie duidelijk te laag. De oorzaak hiervan is niet bekend.
Gehalte ilmeniet en rutiel De percentages rutiel en ilmeniet kunnen niet afzonderlijk uitgerekend worden. Uit bijlage 6 is af te leiden dat Ti0 2 alleen in rutiel en de opake mineralen, met name in ilmeniet, zit. Uit de tellingen (bijlage 6) blijkt dat er maximaal 20% opake mineralen in deze zanden zit. Deze fractie moet grotendeels uit ilmeniet bestaan, omdat anders het percentage Fe 20 3 te hoog uitkomt. Uit deze overwegingen volgt dat Ti0 2 vrijwel geheel in de mineralen ilmeniet en rutiel moet zitten. Exacte percentages kunnen alleen uitgerekend worden als de individuele chemische samenstelling van de zware mineralen in deze zanden met een microprobe gemeten is.
Conclusies De chemische indicatoren, m.n. K 2 0 en MnO, die gebruikt zijn om het percentage zware mineralen in de Amelandse strandzanden te schatten, geven waarden die goed overeenkomen met de waarden gevonden met de bromoform methode. De gevonden zware mineralen associatie geeft aan dat Ti0 2 vrijwel geheel in ilmeniet en rutiel moet zitten. Via de chemische analysen kan het percentage zirkoon exact berekend worden. Dit varieert van 0.4 tot 16.7 procent.
'1
5. GENESE
De aanrijking van zware mineralen is het resultaat van een proces dat onder hoog-energetische omstandigheden, met name bij zware storm, op het strand aktief is. Het is in de volgende stappen op te delen (KUDRASS, 1 987);
Incom'g Wi
7
- EleaC7h
rz MagneFI d.26 d2
,
ackwash
FIm Szng
DQ
een golf, die op het zand breekt, neemt in suspensie zware en lichte mineralen korrels mee, deze korrels sedimenteren volgens hun bezinkingssnelheid; in één populatie komen grotere lichte en kleinere zware korrels voor, met de teruglopende golf worden vooral de grote, dus lichte, korrels meegenomen, de kleine, zwaardere korrels blijven liggen. Niet alleen het soortelijk gewicht maar ook de vorm van de korrel speelt een rol bij het al dan niet blijven liggen van korrels (KOMAR & WANG, 1984 en WINKELMOLEN & VEENSTRA, 1980). Op het strand vindt aanrijking plaats van granaat, zirkoon, ilmeniet, magnetiet en rutiel, terwijl lichtere en hoekiger (zware) mineralen als epidoot, augiet en hoornblende meestal niet op het strand worden geconcentreerd. Van de Nijldelta is bekend dat deze mineralen door de longshore current worden meegenomen en op de vooroever overgerepresenteerd zijn (FRIHY & KOMAR,1991). Wanneer dit natuurlijke proces lange tijd opereert kunnen grote hoeveelheden zware mineralen gescheiden worden. Zo zijn de economisch interessante zware mineralen voorkomens in Australië, Nieuw Zeeland en Japan grotendeels van holocene ouderdom. Onderzoek in Australië en in Mozambique laat zien dat op de shelf begraven oudere, vooral Pleistocene, strandwallen geen economisch interessant exploitatiedoel vormen. Door erosie is de
bovenkant van de strandwal, waarin minerale aanrijkingen aanwezig waren, getrunceerd, over een groot gebied verspreid en gedeeltelijk opgenomen in de holocene strandwalsystemen. Zware mineralen concentraties komen voor op stranden die aan erosie onderhevig zijn. Op uitbouwende kusten komen ze niet voor. Waarom de aanrijkingen niet wegspoelen is geen onderwerp dat door de onderzoekers uitputtend is onderzocht. Een belangrijke factor is de relatief lage snelheid waarmee de aanrijking in de richting van de longshore current wordt meegenomen (FRIHY & KOMAR, 1991). Als deconcentratie eenmaal gevormd is zal deze alleen bij zeer zware stormen sterk worden verplaatst. Overigens stelden KOMAR & WANG (1 984) vast dat in een strand-placer in een baai aan de Oregon-kust een seizoenseffect optrad; in de winter ziet het strand donker van de zware mineralen, terwijl in de zomer door toevoer van zand uit de kustzone het strand wordt opgehoogd met kwartszand. Tijdens de volgende erosiefase blijft de tegelijk met het kwartszand meegevoerde zware fraktie op het strand achter.
De concentratie van zware mineralen op het strand van Ameland is duidelijk het resultaat van omwerking van zanden tijdens stormen. Daarbij waren de energetische omstandigheden (o.a. golfhoogte, windrichting, waterhoogte) dusdanig dat de lichte fraktie van het zand werd afgevoerd, terwijl de zware fraktie grotendeels achterbleef. Wanneer deze energie-balans niet in evenwicht is zal het materiaal in haar totaliteit worden afgevoerd (onder zeer hoog-energetische omstandigheden), dan wel geen concentratie plaats vinden. Later worden zware mineralen ook door de wind weggevoerd. De monsters ZWAM01 en 05 (zie bijl. 2) zijn afkomstig uit eolische afzettingen, die aan de duinvoet bemonsterd zijn. Het proces van concentratie is waarschijnlijk ook aktief bij minder hoge waterstanden. De hoge concentraties, gevonden in boring 608-1 06-1 7 (zie figuur 1) lager op het strand, zijn ontstaan bij de erosie van een strandklifje als gevolg van de omwerking van strandzand. Het monitoren van enkele JARKUS-raaien in het onderzoeksgebied zou, zeker nu hier binnenkort een zandsuppletie wordt uitgevoerd, materiaal kunnen leveren voor een verdere uitwerking van deze vormingstheorie.
6. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN
- Vergelijking van de veldschattingen van het zware mineralen percentage met de uitkomsten van het laboratorium-onderzoek laat zien dat er een goede overeenkomst tussen beide bestaat. - Het volume zware mineralen in het onderzoeksgebied bedraagt ongeveer 23000 m 3
.
- De zware mineralen zijn slechts ten dele (10-15%) afkomstig uit de zanden, die afgevoerd zijn ten gevolge van de kustafslag in het studiegebied tijdens de stormen in 1989 en 1990. - De chemische indicatoren, m.n. K2 0 en MnO, die gebruikt zijn om het percentage zware mineralen in de Amelandse strandzanden te schatten, geven waarden die goed overeenkomen met de waarden gevonden met de bromoform methode. - Nu binnenkort in het bestudeerde gebied een zandsuppletie uitgevoerd gaat worden bestaat de mogelijkheid in een aantal JARKUS-raaien de veranderingen in de morfologie van het strandoppervlak en in de erosiediepte te monitoren. Hiermee zou een beter inzicht kunnen ontstaan in de dynamiek van sedimentaire processen, die op het strand aktief zijn en in de herkomst van de zware mineralen.
Oosterwolde, 3 juli 1992 De samensteller,
De Direkteur, namens deze
t 'rs. J.H.A.Bosch
Districtsgeoloog
Dr. R.T.E. Schuttenhelm Hoofd Stafafdeling PTG
10
7. LITERATUUR
Deer, W.A., R.A. Howie & J. Zussman (1966) Introduction to the rock forming minerals. Longmans, London, 528 p.
Frihy, O.E. & P.D. Komar (1991) Patterns of beach-sand sorting and shoreline erosion on the Nile Delta. Journal of Sedimentary Petrology, vol. 61, pp. 544 - 550.
Komar, P.D. & C. Wang (1984) Processes of selective grain transport and the formation of beach placers. Journal of Geology, vol. 92, pp. 637 - 655.
Kudrass, H.R. (1987) Sedimentary models to estimate the heavy-mineral potential of shelf sediments. In: P.G. Teleki, M.R. Dobson & J.R. Moore (eds); Marine minerals, NATO ASI series C, Math.phys.sciences, vol. 194, Reidel, Dordrecht, pp. 39 - 56.
Meijer, R.J. de (1992) Radiometric properties of the heavy-mineral beach deposit on Ameland. Concept-rapport, 12 p.
Winkelmolen, A.M. & H.J. Veenstra (1980) The effect of a storm surge on near-shore sediments in the Ameland-Schiermonnikoog area (Northern Netherlands). Geologie en Mijnbouw, vol. 59, pp. 97 - 111.
11
fst ra.ai 230 225 235 23() 225 215 205 195 240 235 230
225 215 205 195 240 235 230 225 215 205 240 235 230 225 215 205 195 185 235 230 225 215 205 195 185 235 230 225 215 205 195 18= 175 235 230
voorr. paal
no
nap
m3/rn2
16.400 16.400 16.600 16.600 16.600 16.600 16.600 16.600 16.800 16.800 16.800 16.800 16.900 16.800 16.800 17.00(i) 17.000 17.000 17.000 1.000 17.000 17.200 17.200 17.200 17.200 17.2.) 17.200 17.200 17.200 17.400 17.400 17.400 17.400 17.400 17.400 17.400 17.600 17.600 17.600 17WO 17.100 17.00 '' 17.6'.) 17.80»' 17.800
10 11 12 13
2.87 2.40 3.05 2.58 2.25 1.85 1.62 1.37 2.74 2.42 2.28 1.96 1.74 1.50 1.20 3.04 2.45 2.16 2.00 1.68 1.44 3.89 2.84 2.37 2.04 1.70 1.47 1.22 1.06 3.05 2.56 2.27 1.89 1.67 1.37 1.14 3.47 2.73 2.39 1.97 1.72 1.47 1.21 1.03 3.35 2.68
0.035 0.035 0.210 0.160 0.090 0.090 0.15() 0.020 0.185 0.060 0.060 0.075 0.015 0.015 0.000 0.240 0.045 0.090 0.040 0.05 0.010
14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26 27 29 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 21
0.250 0.110 0.045 0.070 0.135 0.065 0.0.0 0.015 0.20 0.215 0.190 0.060 0.105 0.080 0.020 0.120 0.110 0.015 0.095 0.140 0.020 t 1 0.075 0.40»0 0.2d5 -
Bijlage 1 a. Volumeberekening.
cel
m3/cel
35 5 35 5 210 5 160 5 1) 10 180 10 300 10 20 5 185 5 5 60 60 5 150 10 30 10 30 10 5 240 5 45 5 90 5 10 t 80 70 10 10 5 250 5 11)) 5 45 5 140 10 270 10 130 10 61) 10 15 5 5 .- 261) 215 5 380 10 10 120 210 10 160 10 20 5 120 5 5 110 10 30 19C. 10 10 280 lo 40 1') 2 75 5 400 5 25 5 P
atst raai 225 215 205 155 185 173 165 155 145 195 205 215 225 230 235 185 175 165 155 235 230 225 215 205 195 185 175 165 15 145 235 230 225
215 205 195 185 175 165 155 235 230 215 205 195
paal
fl0
17.800 27 17.800 28 17.800 29 17.800 30 17.800 31 17.800 32 17.800 33 17.800 34 17.800 35 18.00 36 18.000 37 18.000 38 18.000 39 18.000 41 18.000 40 18.000 42 18.000 43 18.000 44 18.000 45 18.200 46 18.200 47 18.200 48 18.200 49 1.200 50 18.200 51 12.200 52 18.200 53 18.200 54 18.200 55 18.200 56 18.400 10 19.400 11 18.400 12 18.400 13 19.40n 14 18.400 A 18.400 16 12.400 17 18.400 18 18.400 19 18.600 20 18.660 21 18.600 22 18.600 23 18.600 24 18.600 25
nap
2.49 2.00 1.80 1.51 1.33 1.26 0.77 0.56 0.39 1.47 1.72 2.00 2.46 2.85 2.52 1.28 1.12 0.99 1.20 4.62 2.81 2.54 2.00 1.69 1.48 1.25 1.03 1.17 0.99 0.54 3.48 2.79 2.41 2.01 172 1.46 1.24 1.10 0.92 0.70 3.74 2.92 2.51 2.12 1.81 1 .0
voorr. m3/rr.2 cel 0.120 0.095 0.115 0.000 0.040 0.050 0.025 0.040 0.020
0.000 0.080 0.045 0.150 0.237 0.172 0.050 0.120 0.140 0.080 0.350 0.270 0.210 0.140 0.085 0.160 0.055 0.040 0.038 0.045 0.015 .0.345 0.210 0.350 0.275 O.igo 0.030 0.050 0.315 0.050 0.040 0,35 0.265 0.175 0.155 0.100 0.060
10 10 10 10 10 10 10 10 5 10 1') 10 5
s
10 10 10 10 5 5 5 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 10 10 jç, 10 10 10 10 5 5
ic' 10 10
rn3/cel 240 190 230 0 90 100 50 80 20 0 160 90 150 237 344 100 240 280 80 350 270 420 280 170 320 110 80 7 90 345 210 700 550 380 60 100 630 100 40 335 265 35j 31C, 200 120
afst raai
paal
no
185 18.600 26 175 18.600 27 165 18.600 28 155 18.00 29 235 18.800 30 230 18.800 31 225 18.800 32 215 18.800 33 205 16.800 34 195 18.800 35 185 18.800 36 175 18.800 37 165 18.800 38 155 18.800 39 235 19000 40 230 19.000 41 225 19.000 42 215 19.000 43 205 19.000 44 195 19.000 45 185 19.000 46 175 19.000 47 165 19.000 48 235 19.200 49 230 19.200 50 225 19.200 51 215 19.200 52 205 19.200 53 195 19.200 54 185 19.200 55 175 19.200 54 145 19.200 57 155 19.200 58 240 19.400 10 235 19.400 11 230 19.400 12 225 19.400 13 215 19.400 14 205 19.400 15 195 19.400 16 185 19.400 17 175 19.40») 16 165 19.4(:)o 19 235 19.600 20 230 19.4)0 21 225 19.400 22
voorr. m3/rn2 cel
nap 1.36 1.24 1.13 1.06 3.61 2.86 2.62 2.17 1.85 1.66 1.47 1.29 1.11 1.01 3.53 2.86 2.52 2.17 1.82 1.67 1.47 1.28 1.10 3.45 2.91 2.70 2.16 1.83 1.64 1.49 IAS 1.13 1.05 3.77 3.14 2.75 2.57 2.14 1.97 1.68 1.60 1.34 1.17 3.13 2.83 2.55
0.030 0.025 0.000 0.000 0.390 0.142 0.000 0.080 0.135 0.150 0.010 0.070 0.025 0.000 0.160 0.085 0.045 0.025 0.010 0.050 0.040 0.115 0.000 0.280 0.145 0.050 0.000 0.030 0.000 0.000 0.015 0.000 0.000 0.155 0.080 0.035 0.050 0.000 0.020 0.020 0.015 0.050 o.t:oo 0.230 0.205 0.185
Bijlage ib. Volumeberekening.
10 10 10 s 5 5 10 10 10 10 10 10 10 5 5 5 10 10 10 10 10 10 5 5 5 10 10 10 10 lo 10 10 5 5 5 5 10 10 10 10 10 10 s 5 5 10
m3/cel 60 50 0 0 390 142 0 160 270 300 20 140 50 0 160 85 90 50 20 100 80 230 0 280 145 100 0 60 4)
20 0 t)
155 $0 15 100 0 40 40 30 100 0 230 205 370
afst raaj
paal
r.o
215 205 195 185 175 15 240 235 230 225 215 205 195 185 175 165 235 230 225 215 205 15 185 175 165 155 195 IB5 175 165 195 190 185 175 165
19.400 19.600 19.600 19.600 19.600 19.600 19.800 19.800 19.800 19.800 19.800 19.800 19.800 19.800 19.800 19.800 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.200 20.200 20.200 20.200 20.400 20.400 20.400 20.400 2(4.40(4
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 10 11 12 13 14
nap
voorr. rT43/12 cl
2.14 0.060 1.89 0.040 1.72 0.055 1.57 0.075 1.39 0.090 1.23 0.025 3.92 0.080 0.040 3.31 0.065 2.91 2.70 0.055 2.28 0.000 1.97 0.020 1.78 0.025 1.60 0.010 1.46 0.020 1.27 0.000 3.47 0.205 3.23 0.090 2.85 0.085 2.40 0.080 2.13 0.050 1.85 0.050 1.67 0.06) 1.53 0.070 1.37 0.040 1.23 0.000 3.19 0.085 2.49 0.055 2.15 0.020 1.94 0.030 3.83 0.135 3.22 0.035 2.77 0.025 2.36 0.000 1.94 0.000 :1:a.3l
10 10 10 10 10 5 5 5 5 10 10 10 14) 10 10 5 5 5 10 10 10 10 10 1(1
10 5 10 10 10 5
5 5 10 10 5
ni3cl 120 80 110 150 180 25 80 40 65 110 0 40 50 20 60 0 205 90 170 160 100 100 120 140 80 0 170 110 40 30 135 35 50 4)
0 23054 m3
c w
(
0)
>
ci,
d w 0. D c C m 0 tE U) -
£
E
tc
0
ci,
C c +.
0. N
ci)
Cci
9-
C
o ci)
W
t-
.-
C 0
o
..
N
cci
o
.0
C
zwam 1
17.4
240
0.00-0.10
23.2
60
13.5
0.5
2.5
12
zwam 2
17.4
235
0.32-0.36
87.4
76
10
0.5
2.5
zwam 3
17.4
230
0.60-0.70
11.4
54.5
16.5
1
6
zwam 4
17.4
195
0.25-0.30
11.7
56.5
18.5
1.5
4.5
0.5
zwam 5
18.4
240
0.00-0.10
5.5
63.5
11
1
5.5
-
zwam 6
18.4
235
0.45-0.50
92.4
74
7
1
0.5
zwam 7
18.4
205
0.45-0.50
33.8
70
9
zwam 8
18.4
185
0.20-0.30
14.9
60.5
11.5
zwam 9
19.6
230
0.20-0.35
23.6
63.5
zwam 10
19.6
205
0.40-0.50
20.9
zwam 11
19.2
230
0.60-0.70
zwam 12
18.6
230
0.15-0.20
Bijlage 2. Zware mineralen analyse
w
1
2.5
6
1
0.5
3.5
6.5
2.5
1.5
5.5
1
1
1
6
2.5
1
1
5
-
3 7.5
1
0.5
2.5
2.5 2
0.5 1
1.5
1
4
-
10
2.5
1.5
5.5
15
0.5
4.5
8.5
2
2
1
63.5
12
0.5
3.5
12.5
2.5
1
2.5
66.7
65
8.5
18.5
3.5
1
88.2
77
5.5
10.5
1
1.5
o
17
1
4
17
4.5
19
4
14
1
21
2.5
11
2.5
20
0.5
2.5
20
0.5
1.5
14
2.5
28
1
20
0.5
0.5
1 -
3
0.
13
11.5 10.5
. 3
4.5
-
1
c cci
cci
3
-
E
0.5
Monster
ZWANOI.
ZWAN02
ZWAN03
ZWAN04
ZWANO5
ZWAN06
Si02 A1203 Ti02 Fe203 MgO CaO Na 20 K20 MnO P205 LOl
78.89 5.40 3.06 7.75 0.64 1.76 0.41 0.46 0.35 0.06 -0.23
38.62 10.78 12.10 23.79 1.55 3.26 0.22 0.09 1.24 0.13 -0.70
87.23 3.96 1.41 3.70 0.44 1.66 0.66 0.63 0.16 0.06 0.40
86.71 4.22 1.54 4.09 0.48 1.52 0.62 0.47 0.18 0.06 0.35
90.69 3.10 0.84 2.44 0.26 0.96 0.61 0.74 0.10 0.03 0.20
34.86 10.33 13.22 24.34 1.48 3.06 0.28 0.07 1.25 0.15 -0.93
Totaal
98.56
91.08
100.30
100.24
99.98
88.12
ZWAN07
ZWAN08
ZWAN09
ZWAN10
ZWAN11
ZWAN12
Si02 A1203 Ti02 Fe203 MgO CaO Na20 K20 MnO P205 LOl
68.49 5.80 5.67 11.41 0.75 177 0.43 0.40 0.52 0408 -0.30
86.76 4.00 1.45 4.09 0.41 1.35 0.67 0.58 0.17 0.05 0.48
79.61 5.63 2.80 6.34 0.59 2.22 0.69 0.60 0.27 0.08 0.18
80.91 5.03 2.57 6.25 0.57 1.79 0,57 0.55 0.29 0.06 0.30
51.36 7.69 9.54 17.18 1.10 2.36 0.27 0.23 0.82 0.13 -0.76
37.65 10.64 12.32 23.44 1.45 3.25 0.27 0.08 1.20 0.13 -1.01
Totaal
95.03
99.99
98.99
98.90
89.91
89.42
Monster
Bijlage 3. Geochemische analyse met de XRF-methode; hoofd-elementen (gewichtsperc.).
Monster
ZWAN01
ZWAN02
ZWAN03
ZWAN04
ZWANOS
ZWAN06
106 200 3 612 5 68 47 8 17 19 17 74 26 8 96 10016
179 1223 35 6354 10 484 249 37 68 6 62 89 160 50 486 63502
113 62 3 185 0 32 25 2 11 22 11 80 6 5 43 2542
110 116 0 196 0 55 29 2 9 18 12 85 14 4 51 2208
173 58 0 93 0 20 15 0 8 26 6 55 5 3 24 1747
85 1768 41 7410 15 747 308 51 74 7 66 74 220 76 592 82883
%Zircon
2.01
12.75
0.51
044
0.35
16.65
Monster
ZWAN07
ZWAN0B
ZWAN09
ZWAN1O
ZWAN11
ZWAN12
101 506 9 1927 1.1 189 95 15 29 17 22. 74 63 19 182 251.13
99 79 3 194 0 33 25 0 10 21 8 68 10 3 47 3066
103 218 9 527 8 99 51 9 18 21 18 114 29 8 87 5927
119 177 6 420 4 76 45 4 14 21 18 80 21 6 81 6662
67 1197 28 4337 14 497 195 43 40 1.5 39 87 150 49 401 56456
96 1393 32 6374 2 565 262 50 55 6 59 91 170 54 507 62958
5.04
0.62
1.19
1.34
11.34
12.64
Ba Ce Co Cr Cu La Nb Ni Pb Rb Sc
Sr Th U Y Zr
Ba Ce Co Cr Cu La Nb Ni Pb R.b Sc Sr Th U Y Zr %Zircon
Bijlage 4. Geochemische analyse met de XRF-methode; sporen-elementen (ppm).
ZWAj!01
ZW02
ZWAN03
ZWAN04
ZWAN05
ZWAI06
% Zware Min 1 23.00
11.00 15.00 13.00 1.94
12.00 36.00 14.00 2.22
92.00 91.00
% Opaque
87.00 88.00 99.00 11.36
5.00
2 38.00 3 28.00 3.95
8.00 0.77
19.40
Monster
ZWAN07
ZWAN08
ZWAN09
ZWAN10
ZWAN11
ZWAN12
% Zware Min 1 34.00 2 46.00 3 42.00 % Opaqus 3.72
15.00 22.00 14.00 2.97
24.00 19.00 22.00 4.72
21.00 26.00 23.00 2.93
67.00 69.00 66.00 18.69
88.00 89.00 96.00 17.64
Monster
-
-
Bijlage 5. Gemeten (zware min 1) en berekende (zware min 2 en 3, zie tekst) percentages zware mineralen en het percentage opake mineralen.
Gew.
Si02 T102 A1203 Cr203 Fe203 M.nO MgO CaO Zr02
%
Granaat Epidoot ZirJoon Rutiel Ilmeniet Ti-mag 38.0 -
22.0 -
32.0 1.6 6.5 1.8 -
39.0 -
34.0 -
2.0 -
25.0 -
33.0 99.0 .1 .2 .6 -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
67.0 -
Bijlage 6. Standaardsamenstelling van de belangrijkste op Ameland gevonden mineralen (Deer et al., 1966).
-
50.0 $O...O
-
19.0 1.0 .1 80.0
1.4 .5 .7
2.3
-
-
-
-
:svaVÇwee keer meer Rn en Th bevat :an zand dat uitsluitend uit lichte mmeaien bestaat. Zwaar-mineraalconcentraties langs ;e Nederlands kust
2.
Aet een draagbare gammastrangsmeter (Sctntrex GIS5) bestaande t een 4x5x5 cm 3 NaJ kristal gemoneerd op een fotomultiplicator buis en ;oorzien van de nodige hulpelectroni:a, inclusief een éénkanaals-analysa:or en een teller zijn in het veld metingn verricht. De gevoeligheid van deze meter voor de kosmische straling werd oepaald uit metingen op diep water .vaarbij de straling van de bodem door oe waterlaag wordt geabsorbeerd. Tijoens de metingen wordt de meter gevoonlijk op een hoogte van ca. 1 m georagen (heup-hoogte); hierdoor wordt niobaal over een oppervlak van 3-4 m 2 rond de persoon gemiddeld. Uit het voorgaande volgt dat zwaar-mineraalconcentraties op een eenvoudige wijze in kaart gebracht kunnen woroen door ter plaatse met een draagbare gammastralingsmeter de straling van het zand zoals dat op het strand ligt te meten. Met de traditionele methode worden monsters in het laboratorium met bromoform gescheiden. Dit s een omslachtige en tijdrovende anavse waardoor slechts steekgroepsgewijs uit een gebied enkele monsters kunnen worden genomen (vaak met onderlinge afstanden van 1 tot enkele kilometers). Zo eenvoudig als dit lijkt is net echter niet doordat er een achtergrond is van kosmische straling en omdat zand de gammastraling absoroeert, waardoor de straling van afgedekte lagen zwakker lijkt dan die van oppervlaktelagen. Globaal kunnen we stellen dat we met een gammastraingsmeter zon 30-50 cm diep in het zand kunnen kijken. Het grote voordeel boven de traditionele methode is dat continu en interactief gemeten kan worden, waarbij intensiteitsverschillen over kleine afstanden kunnen worden opgemerkt. In de periode 1983-1987 is het Nederlandse kustgebied tussen Ijmuiden en de grens met de BRD radiometrisch in kaart gebracht. Dit gebeurde door langs de duinvoet iedere 100 m een meting te verrichten: elke kilometer werd een dwarsprofiel gemeten van de waterlijn tot in het duin met de meetpunten om de ca. 25 m. De resultaten van deze kartering geven aan dat tamelijk lage concentraties (<5%) zware mineralen voorkomen langs de Noordhollandse kust, (met uitzondering van een plek bij Bergen aan Zee) en op de Waddeneilanden Terschelling, Schiermonnikoog, Rottumerplaat en Rottumeroog. Hoge con10
Grondboor en Hamer augustus 1990
:entraties (>5°/b) werden gevonden op ce eilanden Texel. Vlieland en Amel and. In het algemeen kan worden gesteld dat elk eiland zijn eigen karakeristieke patroon heeft. Verder wordt ce iaagste concentratie aan de water::jn aangetroffen en neemt de concentratie landinwaarts toe, veelal met een maximum aan de duinvoet. Op diverse oiaatsen werden in de duinen hogere vaarcen gevonden. Na de winterstormen van februari 1990 werden tussen Egmond en Callantsoog en op de eianden Texel en Ameland grote hoeveelheden zand met hoge concentranes aan zware mineralen waargenomen (Texel 30000-40000 m 3 ). De ei anden Texel. Ameland en Schiermonnikoog zijn in de afgelopen jaren het meest gedetailleerd onderzocht. Deze nijdrage geeft voornamelijk informatie over het onderzoek op deze eilanden. En fig. 1 worden de resultaten van de
huidige Ameiand aaneen groeiden Het stralingsniveau in de Zwanewaterduinen op Ameland is weliswaar net hoogst bekende natuurlijke niveau, het stralingstemoo op de dijk aan de zuickant van het eiland is twee keer hoger door het georuik van betonbiokken met ertsslakken. Diepteprofielen laten zien dat het oakket met hoge zwaar-m neraal concentraties in de Zwanewaterduinen 1 tot 1.5 m dik is. Op het eerste gezicht lijkt het verschil in zwaar-mineraal concentraties in het zand van Ameland en Schiermonnikoog in overeenstemming te zijn met ce i'meen geaccepteerd'è hypothese dat erderendkusten eçg ..hog.r.e conceifft:efactor_in zware mineralen vèTfôneaan stabiele kusten: thans lijdt Ameland aan kustafslag terwii' SchiermonniKoog stabiel is en zelfs aan de westKant in de afgelopen jaren is. Een nauw-
AMELAND
1 36
SCHIERMONNIKOOG
Stralingstempo R rn wdlekeurige eenheden
R < 35 <35
figuur 1: Gamma-stralingsintensiteit van het strand en de duinen op de eilanden Ameland en Schiermonnikoog.
metingen weergegeven voor de eilanden Ameland en Schiermonnikoog. Het valt op dat de stralingswaarden op Ameland veel hoger zijn dan die op Schiermonnikoog. Op beide eilanden werden hogere waarden gevonden in de duinen dan in de duinvoet. Op Ameland liggen de gebieden met hoge concentraties een paar honderd meter landinwaarts op de plaats waar in de vorige eeuw drie eilandjes tot het
keuriger blik leert echter dat de hoge concentratiesd'5Ameland optreden qpplaatsen waar aanlanding heen plaatsgevonden. Deze constatering zetvraagk vaauit pothese getrokken conclusie dat hoaere - concentraties zware mineralen wijzen op erosie.Jbkbijestormen ghfëb7üâr T9go1öën T op_1 exel en bij Petten zwaar-mineraaiconcentraties voor die niet alleen via erosie te
AFSTAND IN JAKUSRAAI
iO.0 140.0 lbO.0 lbO.O 1/0.0 100.0 190.0 200.0 210.0
0 230.0 240.0 250, EI
• 0.000 .0.000 .0.03,0.035.0.135
,0.030 • 0.020 .0.005 • 0.015
20.0
.0. • 0.040 ,0.070 .0.060
\ 1
1 .0.000 • 0.030 • 0.Oi0
.0.060 0 0.060 • 0.010
/71
• 0.085 • 0 .090 , 0.
20.0
'Q,'O.2
. 0.03 • 0.020 • 0.000 • 0.005,0.005, 0.040
/
• 0.03 00.090 • 0.075 • 0.005 • 0.040 ,0.060 •0.206 , 0.230
00.000 .0.050 • 0.015 ,0.020 • 0.020 ,0.000 .0050, 0.036,0.080,0.105
/ / /
/ •0.000 • 0.000 ,0.015 0 0.000 ,0.000 0.030 0 0.000 ,0.O50,0.145,0 200 0
1V.. 9s
19.0
.0000D -O..1115 • 0040 ,0050 • 0.010 • 0.03
.00ö • 0.03 .o.oio .o.oio
•0.085•0.160
19.0
0
• 0.000,0.142,0 390
crz 1-
/
1
(1)
t ,0.000 • 0.000 ,0.03 • 0.030 ,0 060 ,0 100 • 0 105 ,0.175,0.205,0.330
0 040 ,0.050 0.315 .0.060 .0.030
/
• 0.190 • 0.275 r 03070
/ /
.0.015 • 0.045 • 0.038 •0.040 • 0.005 • 0.160 00.005 •01N\,020, 0.270 0 350
18.0
• 0.000 (j140
, • 0.060 00.000 •0 .000
90.045 .0.150,0 237.0 172
18.0
01 0
0.020 • 0.040 00.03 ,0.050 ,0.040 0 0.000 0 0.115 0 0.095
400
0 .0.075 • 0.106 .0.020 • 0.140
\ • o.ogs 0.015 0.110 ,o.io
S.'
,0.020 0 0.000 • 0.106 0 0.060 ,0.190,0.215.0.260
\
-
Q
\\\
0 ,0.015 • 0.030 ,0
'S.5-
S--S.-
-5--,.
17.0
,
/
/
/
• 0.010 .0.036 ,0.040 • 0.090 • 0.045,0 240
/
.0.000 .0.015 00.015 • 0.075,0.060 • 0.0600.185
/
/
t
17.0
.0.020 .0.150 .0.090 ,0.000
0
(
\
't
• O.035,0.035
/ /
/
0 160.0 170.0 180.0 190.0 206.0 216.0 226.0 236.0 246.0 256.0
AFSTAND IN JAFKUSRAAI Bijlage 7
Zware mineralen voorraad (m 3/m 2 ) in de boringen.
