Geologen van de Universiteit van Innsbruck werpen nieuw licht op een langdurig debat over het triggermechanisme van grote aardverschuivingen. Meermodder in twee Alpenmeren in Tirol onthult dat zeldzame sterke aardbevingen de uiteindelijke oorzaak zijn van meerdere, prehistorische aardverschuivingen in de oostelijke Alpen. De steile rotshellingen werden aangetast door een reeks prehistorische aardbevingen, groter dan alle historisch gedocumenteerde gebeurtenissen in de regio van de afgelopen ~1000 jaar. De studie is nu gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Veel steile valleien in de Europese Alpen tonen de relicten van grote rotsverschuivingen, waarbij honderden miljoenen kubieke meters gesteente instabiel worden, instorten en alles op hun pad beïnvloeden. "Voor de meeste van deze we weten nog steeds niet hoe ze worden veroorzaakt, omdat deze aardverschuivingen plaatsvonden lang voor het begin van de geschreven geschiedenis in de regio, ongeveer 1000 jaar geleden, " zegt Patrick Oswald, doctoraat student aan de afdeling Geologie van de Universiteit van Innsbruck en hoofdauteur van de studie. "Nieuwsgierig, veel van deze oude aardverschuivingen kwamen samen in clusters voor, wat betekent dat ze in kleine regio's worden gevonden en een redelijk vergelijkbare leeftijd hebben."

Dit raadselachtige patroon heeft onderzoekers de afgelopen decennia voor een raadsel gesteld en enkele intense debatten aangewakkerd. Sommige deskundigen stellen voor dat abrupte klimaatveranderingen rotshellingen kunnen degraderen naar onstabiele omstandigheden, terwijl anderen denken dat sterke aardbevingen de belangrijkste oorzaak zijn. Dergelijke problemen zijn notoir moeilijk op te lossen, omdat het object van studie - de rotshelling - is ingestort en niet meer kan worden onderzocht.

Daarom, het onderzoeksteam besloot het perspectief om te draaien en zocht onder water naar antwoorden op deze vragen. "De verschillende sedimentlagen die jaar na jaar op de bodem van onze meren en oceanen worden afgezet, geven langetermijninformatie over klimatologische en ecologische omstandigheden, maar registreer ook de verstoringen veroorzaakt door sterke aardbevingen die lang geleden hebben plaatsgevonden, in het prehistorische verleden, " zegt Michael Strasser, hoofd van de Sedimentaire Geologie-werkgroep bij de afdeling Geologie en de Oostenrijkse kernfaciliteit voor wetenschappelijke kernanalyse aan de universiteit van Innsbruck.

Ernstige prehistorische aardbevingen

De geologen concentreerden zich op twee van de meest massieve aardverschuivingen van Tirol, de Tschirgant en de Fernpass. "In plaats van de overblijfselen van deze aardverschuivingen in het landschap te onderzoeken, we boorden in de modderige sedimentaire archieven op de bodem van de meren Piburgersee en Plansee in de regio en zochten naar specifieke sporen die ons konden vertellen wanneer sterke aardbevingen plaatsvonden, " legt Jasper Moernaut van het departement Geologie uit, die het project leidde. "Door de aardbeving en de reconstructies van de aardverschuivingen van de afgelopen 10 te vergelijken, 000 jaar, kunnen we evalueren of deze met elkaar samenhangen, of niet."

Met behulp van state-of-the-art technieken, zoals hydro-akoestische profilering van de ondergrond van het meer of computertomografiescans van de 8 meter lange sedimentkernen, de onderzoekers vonden twee verschillende soorten aardbevingssporen in de sedimenten:sterk seismisch schudden heeft de oppervlaktesedimenten op de bodem van de meren vervormd en veroorzaakte ook tal van modderlawines onder water. Door radiokoolstofdatering van organisch materiaal in de kernen, dit onderzoek ontdekte tien prehistorische aardbevingen in de afgelopen 10, 000 jaar. Het grondschudden in verband met deze aardbevingen was sterker dan voor degenen die de regio in de afgelopen ~ 1000 jaar hebben getroffen.

"Door een nauwgezette evaluatie van historische aardbevingsrapporten en vergelijking met de sedimentaire afdrukken in de meren, we schatten de aardbevingsmagnitudes op M5.5 tot 6.5, " zegt Christa Hammerl, een historisch seismoloog aan het Oostenrijkse Centraal Instituut voor Meteorologie en Geodynamica. "Aangezien de aardbevingen in de oostelijke Alpen op slechts enkele kilometers diepte plaatsvinden, dergelijke aardbevingen kunnen aanzienlijke schade aanrichten aan de infrastructuur en het natuurlijke landschap."

Rotsverschuivingsclusters veroorzaakt door aardbevingen

Opvallend, de leeftijden van twee buitengewoon sterke aardbevingen vallen heel goed samen met die van meerdere grote aardverschuivingen rond 3, 000 en 4, 100 jaar geleden. Door dit leeftijdstoeval konden de geologen afleiden dat extreme seismische trillingen uiteindelijk de aardverschuivingen op deze tijden veroorzaakten, het oplossen van het debat over de oorzaak van rotsverschuivingen in de regio. Vanaf dat moment, geen grote aardverschuivingen of dergelijke buitengewoon sterke aardbevingen troffen het gebied. De resultaten geven ook aan dat een korte opeenvolging van ten minste vijf zware aardbevingen voorafgingen aan het instorten van de rotshelling bij ongeveer 3, 000 jaar geleden.

"Daarom, we stellen voor dat seismisch schudden niet alleen rotsverschuivingen kan veroorzaken, maar kan ook geleidelijk de rotshellingen degraderen naar hun kritieke kantelpunt, " legt Michael Strasser uit. "Met al deze nieuwe informatie, de uitdaging ligt nu in de implementatie ervan voor een betere beoordeling van toekomstige gevaren voor aardbevingen en aardverschuivingen in de dichtbevolkte Alpenvalleien. Het adequaat mitigeren van dergelijke gebeurtenissen met een lage waarschijnlijkheid maar met een hoge impact vormt een grote uitdaging. Kennis over deze gebeurtenissen in het verleden kan helpen om het optreden van aardbevingen beter te begrijpen en belangrijke informatie te verstrekken voor het beoordelen van toekomstige aardbevingen en aardverschuivingen."