ľ¹Ï¸£ÀûÓ°ÊÓ

Waar vinden de echte grote aardbevingen plaats? Dit is een van de grootste vragen voor aardwetenschappers, maar ook voor de bijna 4 miljard mensen die dichtbij actieve breuksystemen wonen - potentiële locaties voor grote aardbevingen. Aardwetenschapper dr. Ylona van Dinther van de Universiteit Utrecht en collega’s van Italiaanse en Zwitserse universiteiten brengen ons een stapje verder in het beantwoorden van deze vraag met nieuwe modellen die zij hebben ontwikkeld. Deze voorspellen hoe verschillende kenmerken de grootte van aardbevingen en daarmee het aardbevingsgevaar beïnvloeden.

Wetenschappers opperden al dat de plaats waar reuze-aardbevingen met een kracht van meer dan 8,5 Mw voorkomen, mede bepaald wordt door de sedimentdikte op de zwaarste oceanische plaat die onder een lichtere continentale plaat de aardmantel in schuift. Zij deden deze suggestie op basis van observaties uit de afgelopen 50 tot 100 jaar. Of dit echt zo is, en hoe dit nu en de komende eeuwen het aardbevingsgevaar zal beïnvloeden, is met observaties echter niet te bepalen.

Dikte sedimentlaag vergroot groei aardbeving

Met hun nieuwe modellen, die zowel lange als korte tijdschalen simuleren, konden Van Dinther en haar collega’s dit idee tegen het licht houden. Uit de resultaten blijkt dat de zwaarste aardbevingen inderdaad voorkomen op plaatsen waar de inkomende sedimentlaag het dikst is. In regio’s waar bijna geen sediment op de oceanische plaat aangevoerd wordt, is de maximale magnitude in de modellen maar liefst één stap op de logaritmische magnitudeschaal kleiner dan in regio’s waar over een diepte van 8 km sediment wordt aangevoerd, dat ophoopt tot een dik pak. Dit kan het verschil zijn tussen een aardbeving waar huizen en tsunamimuren op berekend zijn en een beving die zo veel onverwachte verwoesting veroorzaakt als die van 9 Mw in Japan in 2011. Van Dinther en collega’s concluderen dat dit verschil in grootte komt doordat het gewicht van de ophopende sedimenten de subducerende plaat omhoog buigt, waardoor het schuifoppervlak tussen de twee platen vlakker wordt en het gedeelte waarover aardbevingen groeien groter wordt.

Boven: Modelvoorspellingen van hoeveel dikte van de sedimenten op de oceanische plaat (Tsed) de maximale grootte van een aardbeving (Mmax) en de tijd tussen alle en grote aardbevingen beïnvloedt. Ter vergelijking staan links ook de maximale geobserveerde waarden in de natuur per subductiesegment. Onder: Schets die aardbevings- en tektonische karakteristieken van beide situaties samenvat.

Tijdelijk alleen kleine bevingen

Als je vervolgens naar de waargenomen grootste aardbevingen per segment in een subductiezone kijkt, zie je dat in de drie segmenten met dikke sedimenten (Calabrië, Egeïsche zee en Makran) juist relatief kleine aardbevingen plaatsvinden. Hier zou je echter ook grote aardbevingen verwachten op basis van de nieuwe modellen. Ook dit verschil kunnen de modellen verklaren, omdat in zulke gebieden grotere aardbevingen minder vaak voorkomen. Hierdoor kunnen er inderdaad geruime tijd alleen kleinere aardbevingen voorkomen. Grotere aardbevingen kunnen er dus ook nog gaan plaatsvinden.

Grote tsunami’s bij dikke sedimentlaag

Daarnaast voorspellen de modellen van Van Dinther ook meer aardbevingen in de sedimenten van de bovenste continentale plaat (zie ook de figuur hierboven). Dit type aardbevingen kan ook tot grote tsunami’s leiden. De toekomstige grotere aardbevingen in deze gebieden met veel sedimenten kunnen dus ook gepaard gaan met grote tsunami’s.

Publicatie

Silvia Brizzi, Iris van Zelst, Francesca Funiciello, Fabio Corbi, Ylona van Dinther*

Journal of Geophysical Research, 2020

* = werkzaam bij de Universiteit Utrecht