Wetenschap
Een dicht netwerk van seismometers laat zien hoe de ondergrond scheurt
Het idee dat aardbevingen stress vrijgeven door een enkele sterke beving langs een enkel breukvlak moet mogelijk worden gecorrigeerd. Een recente studie door onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) met deelname van het GFZ Duitse Onderzoekscentrum voor Geowetenschappen en internationale partnerinstellingen wijst erop dat het nauwkeuriger zou zijn om te spreken van een zone met talrijke breukvlakken, waarvan sommige zijn evenwijdig.
Volgens de auteurs kunnen de resultaten van het onderzoek helpen realistischere modellen te creëren voor aardbevingen en aardbevingsgevaren in subductiezones. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nature .
Het internationale team onder leiding van eerste auteur Caroline Chalumeau van het KIT onderzocht een reeks aardbevingen in Ecuador aan de westkust van Zuid-Amerika. Daar wordt de Pacifische plaat onder de continentale Zuid-Amerikaanse plaat gebracht. Subductie leidt herhaaldelijk tot zeer ernstige aardbevingen. De meest recente reeks aardbevingen in Taiwan, waarbij bij de belangrijkste aardbeving begin april negen mensen om het leven kwamen en grote schade werd aangericht aan de oostkust van Taiwan, kan ook worden toegeschreven aan subductie.
De door het team geanalyseerde reeks aardbevingen in Ecuador begon op 12 maart 2022 en eindigde op 26 mei 2022. De zwaarste aardbeving (magnitude 5,8) vond plaats op 27 maart en veroorzaakte in korte tijd vele kleinere naschokken. Op dat moment bevond zich in de regio een dicht netwerk van 100 seismometers. Het was opgezet voor het offshore-experiment "Hoge resolutie beeldvorming van de subductiefout in de Pedernales Earthquake Rupture zone" (kortweg HIPER).
Met de buitengewoon gedetailleerde gegevens uit het HIPER-experiment en met behulp van kunstmatige intelligentie konden de onderzoekers ruim 1.500 aardbevingen en hun respectievelijke breukvlakken op een diepte van 15 tot 20 kilometer in zeer hoge resolutie in kaart brengen.
"We hebben waargenomen dat de seismiciteit van aardbevingen plaatsvond in een primaire regio - de belangrijkste aardbeving, om zo te zeggen - en in een secundaire regio, dat wil zeggen de naschokken", zegt eerste auteur dr. Caroline Chalumeau van het Geophysical Institute (GPI) van het KIT. "Binnen het primaire gebied hebben we waargenomen dat de seismiciteit plaatsvond op verschillende breukvlakken, vaak boven elkaar. Op sommige plaatsen kwamen parallelle seismisch actieve vlakken voor, op andere plaatsen slechts enkele."
Het parallellisme van de aardbevingen was niet gekoppeld aan een specifieke diepte. "We hebben aanwijzingen gevonden dat het eerdere idee dat de stress wordt opgeheven door een enkele sterke aardbeving langs een enkel breukvlak tot het verleden zou kunnen behoren", zegt professor Andreas Rietbrock van de GPI. "In plaats daarvan zouden we eerder moeten spreken van een breukennetwerk waarin binnen één aardbeving een reeks breuken ontlaadt."
De analyse van de Ecuadoraanse aardbevingsreeks levert ook nieuwe inzichten op over naschokken. Deze vonden eerst plaats nabij het epicentrum van de grote aardbeving en verspreidden zich vervolgens geleidelijk in andere richtingen, zegt Chalumeau. Ze concludeert hieruit dat de verspreiding van naschokken in de regio voornamelijk wordt beheerst door naschokken.
Prof. Onno Oncken van de GFZ zegt:“Met dit werk heeft het team van Caroline Chalumeau het eerste scherpe seismologische beeld van een seismogene plaatgrens gepresenteerd. Enerzijds bevestigt het bestaande geologische waarnemingen en anderzijds verklaart het met succes de verspreiding van naschokken met een nieuwe aanpak. Eerdere aannames dat bijvoorbeeld vloeistofdiffusie naschokken veroorzaakt, zijn dus weerlegd."
De resultaten zijn ook belangrijk voor het beoordelen van het aardbevingsrisico in subductiezones. "De studie zal de toekomstige modellering van aardbevingen beïnvloeden, maar ook van aseismische slips, d.w.z. plaatbewegingen zonder aardbevingen", zegt Rietbrock.