Het volledige spectrum van aardbevingstriggers – 3 door de mens veroorzaakte oorzaken

menur/Shutterstock

Een aardbeving is een gebeurtenis die het aardoppervlak doet schudden, waarbij af en toe de grond barst en door mensen gemaakte constructies zoals bruggen en gebouwen worden beschadigd. De intensiteit ervan wordt gemeten op de schaal van Richter, variërend van 1 tot 10. Gebeurtenissen met een kracht van 6,0 of hoger worden geclassificeerd als grootschalig en kunnen aanzienlijke verliezen aan mensenlevens en eigendommen veroorzaken.

Hoewel het merendeel van de seismische gebeurtenissen het gevolg is van het geleidelijk vrijkomen van spanning langs de grenzen van tektonische platen, veroorzaken andere mechanismen ook aardbevingen. Er zijn door de mens veroorzaakte gebeurtenissen, maar natuurlijke aardbevingen zijn doorgaans veel krachtiger. De krachtigste aardbeving ooit geregistreerd (een gebeurtenis met een kracht van 9,5 in Chili in 1960) was geheel natuurlijk.

De meeste aardbevingen zijn het gevolg van tektonische plaatwrijving

Cavan Images / Peter Essick/Getty Images

Tektonische platen zijn voortdurend in beweging. Wanneer de randen van deze platen – breuklijnen – aan elkaar plakken, kan de opgebouwde spanning plotseling vrijkomen, waardoor seismische golven ontstaan. Dit mechanisme is de oorzaak van de meeste aardbevingen wereldwijd. Een goed voorbeeld is de San Andreas Fault, een 1300 kilometer lange breuk die ongeveer 5 centimeter per jaar beweegt en jaarlijks ongeveer 10.000 aardbevingen veroorzaakt in Zuid-Californië.

Omdat de plaatbeweging voortduurt, vinden er voortdurend aardbevingen plaats. De meeste zijn klein en onopgemerkt; alleen die boven magnitude 3 worden door mensen gevoeld. Grotere aardbevingen op de plaatgrens zijn catastrofaal en veroorzaken grote schade en verlies van mensenlevens. De Chileense aardbeving van 1960 had bijvoorbeeld niet alleen een kracht van 9,5, maar veroorzaakte ook een tsunami die de Filipijnen bereikte.

Vulkanische activiteit kan kleine aardbevingen veroorzaken

Vulkanen en hun uitbarstingen kunnen de seismiciteit op twee manieren verhogen. Ten eerste kan de gewelddadige beweging van magma en lava langdurige aardbevingen veroorzaken, waarvan de kenmerken voorspellers helpen uitbarstingen zoals de explosie van Mount St.Helens in 1980 te voorspellen.

Vulkanen barsten op mondiale schaal ongeveer 60 keer per jaar uit, en elke uitbarsting wordt beoordeeld op de Volcanic Explosivity Index (VEI), die varieert van 0 tot 8. Hoe hoger de VEI, hoe explosiever de uitbarsting. Hoewel vulkanische aardbevingen doorgaans kleiner zijn dan aardbevingen op de plaatgrens, was de grootste geregistreerde door vulkanisch geweld veroorzaakte gebeurtenis een beving met een kracht van 5,5 op de schaal van Richter onder Mount St.Helens in 1981. Deze gebeurtenissen vinden meestal plaats binnen 11 kilometer van het oppervlak en zijn vaak niet waarneembaar voor het grote publiek.

Aardverschuivingen:een zeldzame oorzaak van seismiciteit

Aardverschuivingen volgen vaak op aardbevingen, veroorzaakt door plotselinge instabiliteit van de grond. Het kan gaan om aarde, rotsen, sneeuw of puin dat van steile hellingen afglijdt. Wanneer een aardverschuiving zelf seismische activiteit veroorzaakt, heeft de gebeurtenis doorgaans een magnitude van 4,0 of hoger.

In sommige zeldzame gevallen kan een aardverschuiving een aardbeving veroorzaken. De snelle herverdeling van de massa creëert spanningsconcentraties in de korst, en als de verschuiving plaatsvindt in de buurt van een breuk die al onder spanning staat, kan dit het seismische risico vergroten. Dergelijke interacties maken deel uit van de reden waarom wetenschappers aardverschuivingen in seismisch actieve gebieden monitoren.

Door de mens veroorzaakte seismiciteit door hydraulische breuk en afvalwaterinjectie

Hoewel de meeste seismiciteit natuurlijk is, kunnen menselijke activiteiten ook aardbevingen veroorzaken. Hydraulisch breken, algemeen bekend als 'fracking', kan trillingen veroorzaken, maar het is vooral de injectie van afvalvloeistoffen in diepe putten die de poriëndruk langs breuklijnen verhoogt, wat tot seismische gebeurtenissen leidt.

In het midden van de Verenigde Staten heeft de U.S. Geological Survey een piek in het aantal fracking-gerelateerde aardbevingen gedocumenteerd, waarbij Oklahoma de hoogste incidentie ervaart. De krachtigste door fracking veroorzaakte aardbeving die werd geregistreerd, was een gebeurtenis met een kracht van 4,0 in Texas in 2018. Belangrijk is dat afvalwaterinjectieputten meer aardbevingen veroorzaken dan de winning zelf.

Mijnbouwactiviteiten als belangrijke bron van seismische gebeurtenissen

Explosies in ondergrondse mijnen zijn een opmerkelijke door de mens veroorzaakte oorzaak van aardbevingen en vormen ongeveer 25% van alle antropogene seismiciteit. China is koploper op het gebied van door mijnen veroorzaakte trillingen, gevolgd door de Verenigde Staten. Het proces van het opblazen of extraheren van grote hoeveelheden gesteente creëert spanning in het omringende gesteente, die later kan vrijkomen als seismische energie.

Door mijnen veroorzaakte aardbevingen variëren doorgaans van magnitude 3 tot 4. De krachtigste geregistreerde gebeurtenis – een aardbeving met een kracht van 6,1 – werd veroorzaakt door ondergrondse steenkoolwinning in Rusland. Soortgelijke, kleinere trillingen worden vaak waargenomen in de buurt van actieve mijnbouwlocaties over de hele wereld.

Kernproeven:een kleine seismische trigger

Halverwege de 20e eeuw vonden wereldwijd ondergrondse nucleaire ontploffingen plaats, waarvan sommige seismische golven veroorzaakten. Hoewel niet alle kernexplosies aardbevingen veroorzaken, zijn de explosies die dat wel doen over het algemeen kleiner dan de ontploffingen zelf. Ondergrondse ontploffingen kunnen nabijgelegen tektonische platen onder druk zetten, waardoor zelfs op honderden kilometers afstand secundaire aardbevingen kunnen ontstaan.

Op de Nevada Test Site werden tussen 1951 en 1992 928 kernproeven uitgevoerd. In de jaren zestig werd in Noord-Californië een verhoogde seismiciteit waargenomen, maar vervolgonderzoek kon deze trillingen niet definitief in verband brengen met de kernproeven. Het fenomeen blijft een onderwerp van wetenschappelijk onderzoek.