Na een enorme aardbeving met een kracht van 7,7 op de schaal van Richter deze week voor de kust van Noordoost-Japan – die aanleiding gaf tot tsunami-waarschuwingen en de vrees voor een grotere ‘megabeving’ – biedt een nieuwe wetenschappelijke ontdekking een potentiële doorbraak in de manier waarop we seismische vernietiging begrijpen.
Een studie gepubliceerd in het tijdschrift Science heeft een specifieke seismische signatuur geïdentificeerd die optreedt wanneer een aardbeving een ondergrondse barrière raakt, wat effectief fungeert als een “stopteken” voor de beweging van de aarde.
De werking van een breuk
Om deze ontdekking te begrijpen, moet je eerst begrijpen hoe een aardbeving functioneert. Het begint diep onder de grond wanneer tektonische krachten enorme spanningen opbouwen langs een breuklijn – een breuk in de aardkorst. Wanneer deze spanning de wrijving overwint die de rotsen op hun plaats houdt, glijdt de breuk weg. Deze “breuk” verspreidt zich snel langs de breuklijn, waarbij energie vrijkomt in de vorm van seismische golven.
De omvang van een aardbeving wordt bepaald door hoe ver deze breuk reikt. Het kan op twee manieren eindigen:
1. Verlies van momentum: De breuk verliest langzaam energie naarmate deze zich verplaatst naar gebieden met minder stress.
2. Fysieke barrières: De breuk raakt een ondergronds structureel obstakel, waardoor deze abrupt stopt.
Het “rem”-effect
Onderzoekers Jesse Kearse (Victoria University of Wellington) en Yoshihiro Kaneko (Kyoto University) hebben zich op het tweede scenario geconcentreerd. Wanneer een snel bewegende breuk een barrière raakt, ontstaat er een fenomeen dat een stopfase wordt genoemd.
“Als de breuk snel gaat en een barrière tegenkomt die hem plotseling doet stoppen, zendt hij een schokgolf uit”, zegt Jesse Kearse.
Kearse vergelijkt de sensatie met een auto die plotseling op de rem trapt: net zoals een passagier terug in zijn stoel springt wanneer een voertuig abrupt stopt, ervaart de grond een scherpe, secundaire huivering in de tegenovergestelde richting van de oorspronkelijke beweging.
Door gegevens van twaalf grote mondiale aardbevingen te analyseren, heeft het team bij vijf daarvan met succes deze ‘stopfase’-signatuur geïsoleerd. Ze ontdekten ook dat kenmerken aan de oppervlakte, zoals zachtere gesteentelagen, deze schokgolven kunnen versterken, waardoor mogelijk de hevigheid van de trillingen die mensen aan de oppervlakte voelen, toeneemt.
Waarom dit ertoe doet: controlepunten voor rampen
Het vermogen om deze ondergrondse barrières te identificeren is van cruciaal belang omdat ze fungeren als “controlepunten” voor seismische energie.
- Als de barrière stand houdt: De aardbeving is onder controle, wat resulteert in een kleinere, plaatselijke gebeurtenis.
- Als de breuk doorbreekt: De energie stroomt naar het volgende segment van de breuk, wat mogelijk een catastrofale megabeving veroorzaakt.
Door deze kenmerken in historische gegevens te identificeren, kunnen wetenschappers ondergrondse barrières in kaart brengen en berekenen hoeveel energie ze kunnen absorberen. Dit maakt een meer geavanceerde benadering van de gevarenanalyse mogelijk, waardoor experts niet alleen kunnen voorspellen waar een aardbeving zou kunnen plaatsvinden, maar ook of deze het potentieel heeft om uit te groeien tot een monster of te worden tegengehouden door de interne structuur van de aarde.
De weg vooruit
Hoewel de bevindingen een aanzienlijke stap voorwaarts betekenen, beperkt het onderzoek zich momenteel tot strike-slip aardbevingen (waarbij rotsen horizontaal verschuiven). De recente gebeurtenis in Japan was een stuwaardbeving (waarbij rotsen op en neer bewegen), wat een veel groter risico met zich meebrengt om tsunami’s te veroorzaken.
De volgende uitdaging voor seismologen is om te bepalen of dit ‘stopmechanisme’ ook van toepassing is op stuwkrachtgebeurtenissen, wat een universeler instrument zou bieden voor het voorspellen van de vernietigende kracht van ‘s werelds gevaarlijkste aardbevingen.
Conclusie: Door de seismische “schokgolf” te identificeren die wordt veroorzaakt door ondergrondse barrières, ontwikkelen wetenschappers een nieuwe manier om de grenzen van aardbevingen in kaart te brengen, waardoor ons vermogen om te voorspellen of een beving een lokale gebeurtenis zal blijven of zal escaleren tot een megabeving mogelijk wordt getransformeerd.
