26. December 2012, 21:00
In Humo's pop poll 2012 is Barack Obama verkozen tot 'man van het jaar', Astrid Brian tot 'vrouw van het jaar' (?!), en Bart De Wever tot 'lul van het jaar'. De Standaard is op zoek naar het 'product van 2012'. Nu iedereen dan toch bezig is met lijstjes en jaaroverzichten, stel ik me de vraag: als ik nu één aardbeving zou moeten selecteren in het afgelopen jaar, welke zou deze dan zijn? Kortom, welke aardbeving verkies ik tot 'aardbeving van het jaar'?
Is het de aardbeving die het meeste slachtoffers heeft gemaakt in 2012? Op 11 augustus 2012 vielen er in het noordwesten van Iran 306 slachtoffers te betreuren ten gevolge van een middelmatige Mw 6,4 aardbeving. Niet echt meer dan een 'fait divers' in onze media ('Al 306 doden na aardbevingen in Iran', DM 13.08.2012). Niet echt een kandidaat voor 'aardbeving van het jaar'! Trouwens, 2012 valt op door het laagste aantal geregistreerde aardbevingslachtoffers - namelijk 768 - in het laatste decenium (zie USGS). We moeten tot het jaar 2000 teruggaan om een lager slachtofferaantal - namelijk 231 - te vinden. Dit natuurlijk onder voorbehoud dat we de dagen die ons van 2012 nog resten, gespaard blijven van een aardbevingscatastrofe.
Dan maar de zwaarste aardbeving van 2012? In 2012 zijn er 16 aardbevingen geregistreerd met een magnitude groter dan 7 (zie USGS). De Mw 8,6 aardbeving, die op 11 april 2012 zich voor de kusten van Sumatra (Indonesië) voordeed, is de aardbeving met de grootste magnitude in 2012. Ook deze aardbeving bleek niet meer dan een 'fait divers' te zijn in onze media ('Aardbeving nabij Sumatra kost vijf mensenlevens', DM 12.04.2012). Onterecht! Deze aardbeving - samen met de Mw 8,2 'naschok' - roep ik uit tot 'aardbeving van 2012', niet omdat het de zwaarste was, maar omdat het de aardbeving was met de grootste impact op het wetenschappelijke denken over aardbevingen en de Aardse dynamiek!
Totaal onverwacht
Op 11 april 2012 deed er zich dus een Mw 8,6 aardbeving voor zo'n 400 km ten zuidwesten van Banda Aceh op Sumatra. Zo'n 2 uur later doet er zich een tweede aardschok voor met een magnitude Mw 8,2. Het epicentrum bevond zich op zo'n 185 km ten zuidzuidwesten van het epicentrum van de eerste beving. Wat eerst leek op een 'naschok', blijkt achteraf deel uit te maken van een aaneenschakeling van gelijkaardige breukgebeurtenissen ('rupture events'). Het is dan ook beter te spreken van een 'dubbelaardbeving'.
Figuur 1: Op deze kaart (Yue et al. 2012) vind je de seismotektonische context van de 'dubbelaardbeving' van 11 april 2012 voor de kusten van Sumatra. De twee rood-witte 'strandballen' geven de 'strike-slip' breukwerking en het epicentrum aan van beide aardbevingen. De rode bolletjes geven de magnitude en het epicentrum weer van de naschokactiviteit gedurende de week na de hoofdschokken. De witte lijn duidt de Sumatratrog aan, de plaatgrens tussen de Euraziatische plaat (Sundaplaat) en de Indo-Australische plaat. Het oranje vlak is het verschoven deel van het subductiecontact dat de Mw 9,2 Sumatra-Andamanaardbeving (26.12.2004) veroorzaakte.
Het kleine overzichtskaartje bovenaan geeft de plaattektonische context weer van de Indo-Australische plaat, met zijn 3 subplaten (AUS: Australische; CAP: Capricorn; IND: Indische). De grijze zone geeft het gebied aan met belangrijke intraplaatvervorming tussen deze 3 subplaten. De 'dubbelaardbeving' deed zich voor in dit overgangsgebied.
Seismotektonisch gezien zijn er een aantal bijzonderheden aan deze 'dubbelaardbeving'. Vooreerst doen de aardbevingen zich niet voor aan een plaatgrens. Het zijn zogenaamde intraplaataardbevingen, aardbevingen die zich middenin een tektonische plaat voordoen. De epicentra bevinden zich op meer dan 200 km van de dichtsbijzijnde plaatgrens, de Sumatratrog, waar de Indo-Australische plaat onder de Euraziatische plaat - lokaal ook de Sundaplaat genoemd - wegduikt (subductiezone) met een snelheid van ongeveer 50 à 65 mm per jaar (zie figuur 1). Ten tweede is het vrij ongewoon dat in de onmiddellijke omgeving van een subductiezone in de wegduikende plaat belangrijke 'strike-slip' breukactiviteit voorkomt (zie ook 'Strike-Slip'). Tenslotte blijken beide aardbevingen de zwaarste 'strike-slip' aardbevingen te zijn die ooit zijn opgemeten. Dergelijke magnitudes werden bovendien niet echt verwacht op dergelijke breuksystemen, vooral als deze zich voordoen ver weg van een plaatgrens. Deze'dubbelaardbeving' trok dan ook de bijzondere aandacht van de wetenschappelijke gemeenschap. De resultaten van de analyse van deze aardbevingen, gepubliceerd in het oktobernummer van Nature, zijn dan ook des te opmerkelijker!
Vier aardbevingen in één
De hoeveelheid seismische energie vrijgegeven gedurende de 160 seconden, die de eerste aardschok duurde, vertaalt zich in de momentmagnitude Mw 8,6 (zie ook 'Eénmaal in de duizend jaar'). Een zeer gedetailleerde analyse van de aardbevingsgolven (Yue et al. 2012) laat echter zien dat we eigenlijk te maken hebben met 4 individuele breukgebeurtenissen ('rupture events') (zie figuur 2). De eerste breukgebeurtenis doet zich voor op een WNW-OZO georiënteerd breuksegment; de breukverplaatsing (tot maximaal 37 m) is dextraal; deze breukgebeurtenis heeft een momentmagnitude Mw ~8,5. De tweede breukgebeurtenis doet zich voor of twee NNO-ZZW georiënteerd breuksegmenten die het eerste breuksegment doorsnijdt; de breukverplaatsing (tot maximaal ~8 m) is sinistraal; deze breukgebeurtenis heeft een momentmagnitude Mw ~7,9. De derde breukgebeurtenis doet zich opnieuw voor op een WNW-OZO georiënteerd breuksegment; de breukverplaatsing (tot maximaal 26 m) is dextraal; de individuele momentmagnitude Mw ~8,3. De laatste breukgebeurtenis doet zich voor op een WNW-OZO georiënteerd breuksegment op meer dan 300 km ten westen van het eerste epicentrum; de breukverplaatsing (tot maximaal 12 m) is opnieuw dextraal; de individuele momentmagnitude Mw ~7,8. Uiteindelijk kan ook de Mw 8,2 aardbeving, die zich 2 uur later voordoet - en ongeveer 80 seconden duurt - op een NNO-ZZW georiënteerd breuksegment, zo'n 185 km ten zuidzuidwesten van het epicentrum van de eerste beving, tot deze sequentie gerekend worden.
Figuur 2: Op deze figuur (Yue et al. 2012) zijn de 4 individuele breukgebeurtenissen ('rupture events') weergegeven. Onderaan vind je een kaartje met de vier breuksegmenten (rode ster: epicentrum van de Mw 8,6 aardbeving; rode punten: de epicentra van de 4 individuele breukgebeurtenissen). Bovenaan zijn de 4 individuele breuksegmenten weergegeven; de contouren geven de breukverplaatsing weer; de pijltjes de richting en grootte van verplaatsing; het rode punt de aardbevingshaard of hypocentrum van de individuele breukgebeurtenissen (ongeveer op 30 km diepte).
We hebben hier dus te maken met een complex netwerk van 'strike-slip' breuksegmenten, die zo goed als gelijktijdig geactiveerd werden. Uit de breukactiviteit op de individueel geactiveerde segmenten van dit geconjugeerd breuksysteem kan de globale spanningstoestand in de opgebroken oceaankorst worden afgeleid. De WNW-OZO georiënteerde segmenten kenden een dextrale beweging, terwijl het NNO-ZZW georiënteerde segment een sinistrale beweging kende. Zoals op de figuur links is aangegeven, kunnen we hieruit afleiden dat het spanningsveld gedomineerd wordt door een NW-ZO georiënteerde compressie (sigma1) en een NO-ZW georiënteerde rek (sigma3) (op het overzichtskaartje van figuur 1 vind je deze richtingen inderdaad terug, weergeven door de zwarte en witte pijlen). De rek kan in relatie gebracht worden met de nabije subductie. Maar voor de compressie moet een andere oorzaak gevonden worden, namelijk in de specifieke context van de overgangzone middenin de Indo-Australische plaat (zie 'Een plaatgrens in wording').
De oriëntatie van de breuken is echter geen toeval. De oceaankorst in het aardbevingsgebied is gekenmerkt door de aanwezigheid van NNO-ZZW lopende, fossiele transformbreuken (zie ook 'Strike-Slip'), de restanten van actieve zeevloerspreiding in het Whartonbekken zo'n 45 miljoen jaar geleden, alsook van de vulkanische 'Ninetyeast Ridge' (zie figuur 1). Het NNO-ZZW georiënteerde breuksegment heeft een van de deze bestaande zwakheden in de oceaankorst gereactiveerd, terwijl de WNW-OZO georiënteerde segmenten deze fossiele structuren, zoals de 'Ninetyeast Ridge', doorsnijdt.
Een plaatgrens in wording
De Indo-Australische plaat is onderhevig aan belangrijke interne vervorming die het gevolg is van de veranderende dynamiek langsheen de noordelijke plaatgrens. Terwijl ter hoogte van Indonesië de plaat - opgebouwd uit oceanische lithosfeer - nog steeds in subductie wegduikt onder de Euraziatische plaat, treedt er ter hoogte van Indië immers een continentale collisie op. Deze interne spanningsopbouw en vervorming moet ooit leiden tot de ontkoppeling van de Indische en Australische delen van deze lithosferische plaat. De overgangszone (grijze zone op het overzichtskaartje van figuur 1) is hierdoor sinds ongeveer 10 miljoen jaar onderhevig aan belangrijke NW-ZO georïenteerde compressie. Hier is een nieuwe plaatgrens in wording. Hoe deze plaatgrens er uiteindelijk zal uitzien, zal de mens nooit weten. Alleen zijn we nu waarschijnlijk getuige geweest van de prille, embryonale stappen in de ontwikkeling van deze toekomstige plaatgrens.
Met 8 jaar vertraging
Nog opmerkelijker aan de 'dubbelaardbeving' is hun tijdsrelatie met de Mw 9,1 Sumatra-Andamanaardbeving, die op 26 december 2004 de oorzaak was van de tsunamitragedie langsheen de kusten van de Indische Oceaan, alsook de geassocieerde Mw 8,6 Nias aardbeving op 28 maart 2005. De afstand tussen de epicentra van de 2004 en 2012 aardbevingen, bedraagt ongeveer 330 km. Na de twee subductie-aardbevingen blijken er al 28 'strike-slip' aardbevingen te hebben plaatsgevonden in de Indo-Australische plaat in de directe omgeving van de verschoven subductiesegmenten (zie figuur 3). Al deze 'strike-slip' aardbevingen wijzen ze op dezelfde compressiecontext als de 2012 'dubbelaardbeving'. Allemaal wijzen ze op een reactivatie van bestande zwakke structuren in de oceaankorst van de Indo-Australische plaat. Berekeningen (Delescluse et al. 2012) wijzen verder uit dat de tijdsperiode van 8 jaar nodig is om de maximale seismische relaxatiespanning ten gevolge van de subductie-aardbevingen over te dragen op de breuksystemen in de sector van de 2012 'dubbelaardbeving'. Deze vertraging heeft alles te maken met het vertragend, viskeus-elastisch gedrag van de onderliggende asthenosfeer. De subductie-aardbevingen in 2004 en 2005 hebben dan ook mogelijk de 2012 'dubbelaardbeving' vertraagd aangevuurd ('triggering').
Figuur 3: Weergave van de verhoogde seismische intraplaatactiviteit in de Indo-Australische plaat ten gevolge van de 2004 Aceh en 2005 Nias aardbevingen (Delescluse et al. 2012). Links een kaartje met de ruimtelijke verdeling van aardbevingshaarden, alsook de verschoven segmenten van het subductiecontact van de 2004 en 2005 aardbevingen. Rechts een tijdschaal, waarbij het jaar 0 overeenkomt met 26 december 2004 (Aceh aardbeving) (blauwe punten: aardbevingen voor Aceh aardbeving; rode punten: aardbevingen na Aceh aardbeving; zwarte 'strandballen': aardbevingen in regio van de 'dubbelaardbeving'; blauwe 'strandballen': de 2012 'dubbelaardbeving').
Wereldwijde 'naschokken'
Misschien de meest tot de verbeelding sprekende waarneming is dat de 'dubbelaardbeving' wel eens 'naschokken' met een magnitude Mw > 5,5 (tot zelfs magnitude Mw ~7) dynamisch zou kunnen hebben aangevuurd tot op afstanden van meer dan 20.000 km van het epicentrum (Pollitz et al. 2012). Opvallend is immers dat in de zes dagen na de 'dubbelaardbeving' het aantal Mw > 5,5 aardbevingen (op afstanden > 1.500 km van het epicentrum) wereldwijd sterk toenam. Maar ook dat de verdeling over het aardoppervlak niet willekeurig was. Al deze 'naschokken' kwamen immers voor in 4 lobben van verhoogde dynamische schuifvervorming veroorzaakt door oppervlaktegolven ('Love-wave radiation') (zie figuur 4). De oppervlaktegolven van deze zware 'strike-slip' aardbeving zou wel eens breuksystemen wereldwijd dynamisch onder extra spanning hebben kunnen brengen ('teleseismic loading') en zo aardbevingen hebben aangevuurd ('triggering'). Het feit dat het wereldwijd de weken voor de 'dubbelaardbeving' uiterst kalm was op het aardbevingsfront, zou ook wel een rol hebben kunnen gespeeld. Meer breuksystemen waren zo immers 'ready to go'!
Figuur 4: De twee hemisferen ('epicentral' en 'antipodal') (Pollitz et al. 2012) geven de globale herverdeling van de tijdelijke, dynamische schuifvervorming ten gevolge van de 'dubbelaardbeving' weer. Rode 'strandballen' en zwarte bollen duiden de epicentra aan van aardbevingen met een magnitude Mw > 5,5 in een periode van 6 dagen na de 'dubbelaardbeving', de open, witte bol de aardbeving met een magnitude Mw > 5,5 in een periode van 6 dagen voor de 'dubbelaardbeving'.
Processie van Echternach
Eens te meer heeft een aardbeving de wetenschappelijke gemeenschap voor aap gezet. De 2012 'dubbelaardbeving' gedroeg zich immers weerom niet volgens het boekje. Alleen daarvoor al verdient deze aardbeving de titel van 'aardbeving van 2012'!
Net als de Mw 9,1 Sumatra-Andamaaardbeving en de Mw 9,0 Tohoku aardbeving (zie '3-11'), kleurt de 'dubbelaardbeving' buiten de lijntjes van de algemeen geldende modellen, waarop niet alleen het puur wetenschappelijke aardbevingsonderzoek maar ook de maatschappelijk relevante aardbevingsrisico-analyse is gebaseerd. Deze modellen worden dan ook meer en meer in vraag gesteld (zie bv. 'Characteristic Earthquake Model', 1884-2011, R.I.P.', Kagan et al. 2012, Seismological Research Letters 83(6), 951-953).
Maar elke aardbeving is ook een leermoment. Aardbevingswetenschappers leren telkens weer iets bij dat ons helpt het 'gedrag' van breuksystemen beter te begrijpen. Maar telkens roept het onderzoek ook weer meer vragen op dan dat het antwoorden geeft. Een beetje de aardbevingsvariant van de processie van Echternach!
- Delescluse, M., Chamot-Rooke, N., Cattin, R., Fleitout, L.,
Trubienko, O. & Vigny, C. 2012. April 2012 intra-oceanic seismicity
off Sumatra boosted by the Banda-Aceh megathrust. Nature 490, 240-244 (11 October 2012). doi: 10.1038/nature11520
- Yue, H., Lay, T. & Kope, K. D. 2012. En échelon and orthogonal fault ruptures of the 11 April 2012 great intraplate earthquakes. Nature 490, 245-249 (11 October 2012). doi: 10.1038/nature11492
- Pollitz, F. F., Stein, R. S., Sevilgen, V. & Bürgmann, R. 2012. The 11 April 2012 east Indian Ocean earthquake triggered large aftershocks worldwide. Nature 490, 250-253 (11 October 2012). doi: 10.1038/nature11504
Geschreven in
Aardbevingen
|
0 Reacties |
Vaste link |
Afdrukken