Waarom werd een aardbeving in Virginia meer dan twee keer zo ver gevoeld als een aardbeving van vergelijkbare grootte in Californië? Het antwoord is er een die veel mensen zich misschien niet realiseren. Aardbevingen ten oosten van de Rocky Mountains kunnen op veel grotere afstanden merkbare grondtrillingen veroorzaken dan aardbevingen van vergelijkbare grootte in het westen.

Een aardbeving met een kracht van 5,8 op de schaal van Richter in 2011 in Mineral, Virginia, werd gevoeld tot 600 mijl van het epicentrum. Tientallen miljoenen mensen in het oosten van de Verenigde Staten en het zuidoosten van Canada hebben deze aardbeving gevoeld.

Ter vergelijking, een aardbeving met een kracht van 6,0 op de schaal van Richter in 2014 in Napa, Californië, werd slechts tot 250 mijl van het epicentrum gevoeld. Ondanks dat de aardbeving in Napa ongeveer twee keer zoveel energie vrijmaakte als de aardbeving in Virginia en veel meer schade veroorzaakte in de buurt van het epicentrum, het voelde lang niet zo ver weg.

Als een ander voorbeeld, de aardbeving met een kracht van 4,1 die plaatsvond in december 2017 in de buurt van Dover, Delaware, werd ongeveer 200 mijl van het epicentrum gevoeld. De regio die deze aardbeving voelde, is ongeveer even groot als die van de veel grotere gebeurtenis in Californië, die ongeveer 700 keer meer energie vrijmaakte.

Wetenschappers doen onderzoek naar verschillende factoren die van invloed zijn op regionale verschillen in de intensiteit en effecten van aardbevingen. Sommige factoren hebben te maken met de aard van de onderliggende tektonische platen en hun geologische geschiedenis. Andere hangen samen met de grootte en ouderdom van gebouwen.

Seismische golven kunnen verder in het oosten reizen

Oost-Noord-Amerika heeft oudere rotsen, waarvan sommige honderden miljoenen jaren vóór die in het Westen zijn gevormd. Deze oudere formaties zijn blootgesteld aan extreme drukken en temperaturen, waardoor ze harder en vaak dichter. Fouten in deze oudere rotsen hebben ook meer tijd gehad om te genezen, waardoor seismische golven ze effectiever kunnen oversteken wanneer er een aardbeving plaatsvindt.

In tegenstelling tot, gesteenten in het Westen zijn jonger en gebroken door fouten die vaak jonger zijn en minder tijd hebben gehad om te genezen. Dus als er een aardbeving plaatsvindt, meer van de seismische golfenergie wordt geabsorbeerd door de fouten en de energie verspreidt zich niet zo efficiënt.

Kwetsbare infrastructuur in het oosten

Veel van de oudere bouwwerken in het Oosten, zoals gebouwen en bruggen gebouwd vóór de jaren 70, zijn niet ontworpen om aardbevingen te doorstaan ​​en zullen het daarom mogelijk niet goed doen. De recente aardbevingen in de buurt van Christchurch, Nieuw-Zeeland toonde de schade aan die zeldzame aardbevingen kunnen toebrengen aan een regio met oudere structuren. Dat gezegd hebbende, moderne gebouwen worden gebouwd volgens nieuwere ontwerpnormen, en er is vooruitgang geboekt bij het aanpassen van veel oudere gebouwen in het Oosten. In het westen, oudere constructies worden vaak achteraf aangebracht, en nieuwe structuren zijn ontworpen om sterk schudden te weerstaan.

Verder, kleinere constructies zoals huizen kunnen sterker en schadelijker schudden in het Oosten. Aardbevingen in het oosten hebben de neiging om trillingen met een hogere frequentie te veroorzaken - sneller heen en weer bewegen - in vergelijking met vergelijkbare gebeurtenissen in het westen. Kortere structuren zijn gevoeliger voor beschadiging tijdens snel schudden, terwijl grotere structuren gevoeliger zijn tijdens langzaam schudden.

Verrassend niveau van schudden in Washington, gelijkstroom

Een voorbeeld van het aardbevingsgevaar in het oosten van de VS wordt gegeven door het verrassende niveau van grondschudden met hoge intensiteit dat plaatsvond in Washington, gelijkstroom, tijdens de aardbeving in Virginia in 2011. Dit schudden veroorzaakte veel gepubliceerde schade aan enkele historische gebouwen, hoewel de aardbeving matig van omvang was en het epicentrum 80 mijl van de stad verwijderd was.

Meer leren, Wetenschappers van USGS hebben 27 tijdelijke seismometers in heel DC ingezet om variaties in de sterkte van aardbevingen te bestuderen. De instrumenten registreerden grondbewegingen van 30 aardbevingen over de hele wereld gedurende de 10 maanden dat ze op hun plaats waren.

Wetenschappers hebben bevestigd dat het schudden in de delen van DC wordt versterkt door een dunne laag sedimenten in vergelijking met gebieden die zijn gebouwd op meer solide, hardere ondergrond. Dit komt omdat de energie in de seismische golven de lichtere, zwakkere sedimenten gemakkelijker dan het hardere gesteente, en die energie wordt "gevangen" en echoot meerdere keren in de sedimenten.

Hoewel dit versterkingseffect goed is gedocumenteerd in sommige westerse steden, inclusief Seattle, Los Angeles en San Francisco, dit is de eerste studie die het effect in de hoofdstad van het land direct meet. Eerder werd vermoed dat het in Washington voorkwam, gelijkstroom, en was gevonden in andere steden zoals Boston.

Andere grote steden in het midden en oosten van de Verenigde Staten met vergelijkbare geologie die kunnen leiden tot versterkt grondschudden, zijn onder meer Trenton, New Jersey; Wilmington, Delaware; Baltimore, Maryland; Richmond, Virginia; en Colombia, Zuid Carolina. Soortgelijke afzettingen liggen ook ten grondslag aan steden in de Mississippi-vallei en de Golfkust, met name Memphis, Tennessee, in de buurt van de seismische zone van New Madrid.

De nieuwe resultaten over versterking en de efficiëntere energietransmissie in het oosten maken deel uit van een beter begrip en bewustzijn van aardbevingsgevaren in centrale en oostelijke Amerikaanse steden. Deze informatie is vooral nuttig voor ingenieurs en architecten bij het ontwerpen van gebouwen en het aanpassen van bestaande constructies.

Uitdagingen bij het beoordelen van aardbevingsgevaren in het oosten

De geologie van het oosten van de Verenigde Staten en de relatief schaarse geschiedenis van aardbevingen om te bestuderen, maken het voor wetenschappers moeilijk om te beoordelen hoe vaak aardbevingen zullen voorkomen en hoe groot ze kunnen zijn. Aardbevingen in het oosten zijn meer een mysterie omdat ze niet plaatsvinden op een plaatgrens waar de meeste andere aardbevingen vandaan komen. Wetenschappers begrijpen de spanningstoestand binnen tektonische platen niet volledig, en ze bestuderen hoe spanningen zich ophopen en evolueren en hoe aardbevingen worden veroorzaakt.

Wetenschappers weten ook niet precies waar de meeste actieve breuken zich in het oosten bevinden. De meeste fouten hebben de afgelopen paar miljoen jaar geen grote aardbevingen of bewegingen gehad, en de breuken die actief zijn, kunnen slechts om de paar duizend of tienduizenden jaren aardbevingen hebben. Verder, elk bewijs van eerdere aardbevingen op het landoppervlak in het oosten van de VS wordt vaak verduisterd door vegetatie of is meer ingetogen vanwege erosie.

Omgekeerd, het westen heeft meer actieve breuken en veel gebieden met schaarse vegetatie, wat betekent dat aardbevingen duidelijke markeringen kunnen achterlaten die onderzoek naar de geschiedenis van aardbevingen informeren, grootte en effecten.

Nog voortdurend onderzoek

De National Science Foundation en de USGS hebben onlangs nieuwe seismische stations toegevoegd in het midden en oosten van de Verenigde Staten, het creëren van een robuuster netwerk dat de monitoring door universitaire partners vergroot. Wetenschappers van USGS werken ook samen met universitaire medewerkers aan verschillende onderzoeksprojecten. Bijvoorbeeld, ze doorzoeken delen van Virginia en de Carolina's naar bewijs van sterke aardbevingen in het verleden, aardbevingen volgen en fouten bestuderen in de buurt van de aardbeving in Virginia in 2011 en de aardbeving in 1886 in Charleston, Zuid Carolina, en het uitvoeren van gedetailleerde studies van de seismisch actieve centrale regio van Virginia.

Wetenschappers kunnen aardbevingen niet voorspellen

Wat betreft het voorspellen van aardbevingen, er is nooit een betrouwbare voorspellingsmethode voor aardbevingen op korte termijn ontwikkeld. Wetenschappers verwachten ook niet binnen afzienbare tijd een methode te ontwikkelen. Echter, met behulp van wetenschappelijke gegevens, zoals foutlocaties en patronen van aardbevingen gedurende vele jaren, kunnen kansen worden berekend voor toekomstige aardbevingen, en die informatie wordt gebruikt bij de ontwikkeling van bouwvoorschriften. Verder, de USGS en haar partners werken aan de ontwikkeling van een prototype Earthquake Early Warning System voor de westkust van de VS, genaamd ShakeAlert. Het systeem voorspelt geen aardbevingen, maar zodra er een aardbeving plaatsvindt, het kan een waarschuwing van enkele seconden tot tientallen seconden geven voordat seismische golven arriveren en sterke trillingen veroorzaken.

Meer aardbevingen in het westen

Het westen van de Verenigde Staten ligt langs de grenzen van de belangrijkste tektonische platen die de aardkorst vormen - de Noord-Amerikaanse plaat en de oceaanplaten in het westen. Deze platen bewegen tegen elkaar, het breken van de korst langs vele fouten zoals de San Andreas-breuk. Fouten in het Oosten zijn minder actief en liggen volledig binnen de Noord-Amerikaanse plaat.

Een van de belangrijkste afhaalberichten is dat iedereen moet weten hoe hij zichzelf moet beschermen tijdens een aardbeving. Bekijk FEMA's Ready-campagne voor tips over paraatheid bij aardbevingen.