1. Wat zijn aardbevingen en hoe ontstaan ze?
§ 1.1 Wat is een aardbeving?
Een aardbeving is een soort trilling in de aardkorst, dat meestal veroorzaakt wordt door bewegingen van de platen die samen de aardkorst vormen. De Engelsman John Michell, een Engelse fysicus, was de eerste die rond 1760 een goede beschrijving gaf van aardbevingen:”aardbevingen zijn golven in beweging gezet door verschuivende gesteentemassa’s”. Zulke verschuivingen zijn er langs breuken in de aardkorst. De verharde gesteentelagen zijn bros en kunnen breken onder invloed van spanningsveranderingen in de aardkorst. Hierdoor ontstaan er trillingen of schokgolven die door de aarde gaan. Deze seismische golven veroorzaken een aardbeving. Het hypocentrum is een punt in de aardkorst of aardmantel waar bij een aardbeving de verschuiving begint en van waaruit de trillingen afkomstig zijn. Het epicentrum is de plaats op het aardoppervlak loodrecht boven het hypocentrum van een aardbeving. In figuur 1.1 is goed te zien hoe het allemaal in zijn werk gaat.
§ 1.2 Verschillende oorzaken
Het merendeel van de aardbevingen in de wereld ontstaat door plotselinge verschuivingen langs een breuk. In plaats van deze tektonische aardbevingen kunnen er ook aardbevingen ontstaan door andere oorzaken:
1.Vulkaanuitbarstingen
Aardbevingen treden op bij vulkaanuitbarstingen. Het mechanisme waardoor bij de vulkanische aardbevingen seismische golven ontstaan, is waarschijnlijk hetzelfde als dat bij tektonische aardbevingen. In het gesteente dichtbij een werkende vulkaan wordt door de beweging van het magma een elastische vervorming opgebouwd. Dit leidt tot de vorming van breuken, net als bij tektonische aardbevingen. Daarnaast kunnen de snelle stroom van magma in de ondergrondse tunnels van een vulkaan en de explosieve uitstoot van oververhit stoom en gassen trillingen opwekken. De zogenaamde vulkanische bevingen.
2. Instortingsaardbevingen
Instortingsaardbevingen ontstaan door het instorten van het dak van een ondergrondse holte of door het instorten van een mijn. Een variant hierop is de mijnbeving. Door rondom de mijngangen opgewekte spanningen springen grote massa’s gesteenten explosief weg. Er ontstaan seismische golven.
3. Inslagaardbevingen
Wanneer grote meteorieten op de aarde inslaan, ontstaan inslagaardbevingen. Dit komt echter zelden voor. Een voorbeeld is de Tunguska-meteoriet die op 30 juni 1908 boven een afgelegen gebied in Siberië de dampkring binnendrong. Door de druk en de hitte van de snelle afremming in de atmosfeer, explodeerde de meteoriet op minder dan tien kilometer boven het aardoppervlak. Het maakte een uitgestrekt bosgebied met de grond gelijk. Veel seismografen in Rusland en Europa registreerde aardbevingsgolven.
4.Explosie-aardbevingen
De mens veroorzaakt explosie-aardbevingen door het laten ontploffen van chemicaliën en kernwapens. Bij ontploffingen dicht onder het oppervlak ontstaan door het samendrukken van het gesteente in de breukzone aardbevingsgolven. Deze planten zich in allerlei richtingen voort. Wanneer de eerste drukgolf het oppervlak bereikt, bolt de bodem op. Als de golfenergie voldoende is, worden de bodem en gesteenten weggeblazen.
§ 1.3 Platentektoniek
1. De theorie
De aardkorst bestaat uit bewegende platen, die voortdurend botsen en weer uit elkaar drijven. Ieder jaar verschuiven deze platen zo’n één tot twintig centimeter. Dat is dus niet veel. Het wetenschappelijke woord voor de aardkorst is ‘lithosfeer’. De buitenste laag van de aarde wordt gevormd door een groot aantal platen, dat als het ware op een onderliggende laag drijft, de asthenosfeer.
Er zijn zeven grote platen; Pacifische plaat, Amerikaanse plaat, Afrikaanse plaat, Eurazatische plaat, Nazca plaat, Antarctische plaat en de Indisch Australische plaat. En er zijn vele kleinere, zoals de Caribische plaat. De zes continenten liggen op de grote platen en worden continentale platen genoemd. De kleinere platen zijn oceaanplaten en vormen het grootste deel van de oceaanbodem.
De oorzaak van de bewegende platen moet je zoeken bij de (aard)mantel. Van hier komt heet gesteente uit de aardkorst omhoog. Deze stromingen van gesteente noem je convectiestromingen en deze veroorzaken de verplaatsingen van de platen. Convectiestromingen ontstaan door de afbraak van radioactief materiaal in de aardkern.
De theorie van de platentektoniek, die de wisselwerking van de platen en de
gevolgen daarvan voorspelt, berust op vier uitgangspunten:
1. Nieuw plaatmateriaal ontstaat door spreiding van de oceaanbodem; nieuwe oceanische lithosfeer ontstaat langs actieve mid-oceanische ruggen.
2. De nieuwe oceanische lithosfeer is onderdeel van een bewegende plaat; deze plaat kan, maar hoeft geen continentaal materiaal te bevatten.
3. Het totale oppervlak van de aarde blijft gelijk; daarom moet de aangroei van de lithosfeer in evenwicht worden gehouden met het verdwijnen van platen elders.
4. Omdat platen spanningen over grote horizontale afstanden doorgeven zonder te verbuigen, vindt de relatieve beweging tussen de platen bijna geheel langs hun grenzen plaats.
2. Botsingszones
Op de plaats waar twee of meer platen aan elkaar grenzen kunnen er verschillende dingen gebeuren. De platen bewegen uit elkaar, naar elkaar toe en langs elkaar. Hier ontstaan de zogenoemde botsingzones. De natuurverschijnselen die ontstaan bij deze botsingzones zijn gebergtevorming, aardbevingen en vulkanisme.
Ik zal zo wat over de verschillende bewegingen vertellen.
Divergerende plaatranden
De platen bewegen uit elkaar. Hierdoor ontstaat er een opening in de aardkorst tussen de twee platen (zie figuur 1.2a), die wordt opgevuld met magma, gesmolten gesteente, dat uit de aarde omhoog komt en stolt. Er wordt nieuwe aardkorst gevormd. De plaats waar dat gebeurt, noemt men mid-oceanische ruggen. Hier komen vulkanische activiteit en aardbevingen voor.
Convergerende plaatranden
De platen bewegen naar elkaar toe. De zwaarste plaat duikt onder de lichte plaat. Dat gebeurt bij een oceanische plaat die onder de continentale plaat duikt. Bij deze subductiezones worden sedimenten van de zeebodem onder een continent geperst. Naarmate de duikende plaat dieper komt, neemt de druk toe en wordt het verschuiven van de plaat bemoeilijkt. Wanneer de plaat toch verder schuift, zal de aardbeving zwaarder zijn. Wanneer twee continentale platen op elkaar botsen, ontstaat er plooiingsgebergte. Dit is goed te zien in figuur 1.2b.
Langs elkaar
De platen schuiven langs elkaar. Op een gegeven moment komen ze vast te zitten, maar wanneer de druk heel hoog is schieten de platen ineens door. Deze beweging veroorzaakt een aardbeving. In figuur 1.3 is goed te zien wat voor invloed het langs elkaar bewegen van platen heeft op het landschap. Er is duidelijk te zien dat er in dit weiland een aardverschuiving heeft plaatsgevonden.
Wanneer platen langs en onder elkaar schuiven zijn de wrijvingskrachten enorm. Door de convectiestromingen wordt de druk opgevoerd. Er wordt dan steeds meer spanning opgebouwd, totdat deze zich ontlaadt in de vorm van aardbevingen.
Aardbevingen zijn dus onlosmakend verbonden met platentektoniek.
3. Alfred Wegener
In 1912 kwam de Duitse geleerde Alfred Wegener (1880-1930) met de theorie dat de continenten zich in de loop der geschiedenis hebben verplaatst. Volgens hem zijn de huidige continenten zoals wij die kennen gevormd uit één oercontinent, dat 300 miljoen jaar geleden in stukken was gebroken. Hij noemde het Pangea, ‘de gehele wereld’. Als steun voor zijn theorie wees Wegener op de vormen van afzonderlijke continenten, zoals de westkust van Afrika en de oostkust van Zuid-Amerika. Deze leken in elkaar te passen. Wegener had ook uitgevonden dat de fossielen die waren gevonden op een continent een ander klimaat aanduidden dan het huidige klimaat daar. Bijvoorbeeld de fossielen van tropische planten zijn gevonden in een gebied met een koud klimaat.
Tegen Wegeners theorie over het scheuren en uiteendrijven van het oercontinent Pangea waren in het begin grote bezwaren. Hoe wist men eigenlijk dat continenten echt bewogen.De verspreiding van het leven kon ook verklaard worden als men aannam dat de droge oceanen en zeeën pas door een zondvloed gevuld zouden zijn. Het grootste bezwaar was dat men zich niet kon voorstellen dat er krachten waren die het oercontinent Pangea in stukken hadden gescheurd, waarna de brokstukken overal op aarde zijn verdeeld. Het duurde tot halverwege deze eeuw voordat men Wegeners visie, ongeveer veertig jaar na zijn dood, als juist erkende.
Wegener heeft wel een fout gemaakt. Hij dacht dat de breuklijnen overeenkwamen met de continentgrenzen.
§ 1.4 Korte deelconclusie
Op de vraag ‘Wat zijn aardbevingen?’ kan ik een kort antwoord geven. Een aardbeving is een trilling in de aardkorst. Dit wordt veroorzaakt door bewegingen van platen. De theorie die hierbij hoort is de platentektoniek. De grenzen tussen twee platen van de aardkorst worden ook wel breuklijnen genoemd. In gebieden van de aarde waar dergelijke breuklijnen voorkomen, ontstaan vaak aardbevingen. Andere oorzaken voor aardbevingen zijn vulkaanuitbarstingen, mijninstortingen en meteorietinslagen.
2. Waar in Nederland komen aardbevingen voor?
-Waarom komen aardbevingen in Zuid-Nederland voor?
-Waarom komen aardbevingen in Noord-Nederland voor?
Nederland is geen land waar om de week een grote aardbeving voorkomt, zoals in Los Angeles of San Fransisco. Wij hebben het geluk dat ons land niet op een plaatrand ligt. In heel Europa valt het eigenlijk wel mee. Alleen Italië heeft af en toe last van zware aardbevingen. Dat komt omdat Italië ligt op twee platen, de Afrikaanse en de Eurazatische, die elkaar raken. Wanneer deze twee platen langs elkaar schuiven, heeft Italië daar last van. Nederland ligt er gelukkig ver vanaf.
§ 2.1 Natuurlijke en geïnduceerde bevingen
In Zuid-Nederland komen zo nu en dan aardbevingen voor waarvan de locaties samenvallen met breuken in de aardkorst. Dit zijn natuurlijke aardbevingen. Deze breuken vormen de uitlopers van breuksystemen in Duitsland en België. In het zuidoosten worden elk jaar kleine aardbevingen gemeten met een kracht van 2 tot 3 op de schaal van Richter. De meeste natuurlijk aardbevingen hebben een bron op grote diepte (enkele tientallen kilometers). De grootste diepte van aardbevingen in dit gebied is ongeveer 30 kilometer. Soms zijn er sterkere aardbevingen, zoals op 13 april 1992 in de buurt van Roermond met een kracht van 5.8 op de schaal van Richter.
In Noord-Nederland zijn er in de periode voor 1986 geen aardbevingen waargenomen. Na de eerste aardbeving bij Assen zijn er door het KNMI in dit gebied tot 2001 een paar honderd aardbevingen geregistreerd met een maximale magnitude van 3.4. Deze aardbevingen worden naar alle waarschijnlijkheid veroorzaakt door de gaswinning uit de bodem. Dit worden geïnduceerde bevingen genoemd. De gemiddelde diepte van aardbevingen in dit gebied in 2,5 kilometer.
Nu zal ik uitleggen welke processen er aan aardbevingen vooraf gaan in Noord- en Zuid-Nederland.
§ 2.2 Waarom komen aardbevingen in Zuid-Nederland voor?
1. Spanning in de aardkorst
Om erachter te komen wat voor spanningen er in de aardkorst van Nederland zijn en wat daar de oorzaken van zijn, moet je eerst het gebied op een wat grotere schaal bekijken. In de eerste deelvraag had ik al uitgelegd dat de korst van de aarde uit verschillende platen bestaat die ten opzichte van elkaar bewegen; de platentektoniek. Platen kunnen uit elkaar (in het midden van oceanen), tegen elkaar (er ontstaan bergen) of langs elkaar (voorbeeld hiervan is de San Andreas breuk) bewegen. Al die bewegingen veroorzaken spanning in de aardkorst. Er zijn twee grote krachten die voor spanningen in Nederland en West-Europa zorgen:
1. De continenten Europa en Amerika drijven uiteen. Dit zorgt voor vorming van nieuwe korst bij de Mid-Atlantische rug.
2. De botsing van de continenten Afrika en Europa. Bij dit soort botsingen komen er grote krachten vrij. De Alpen zijn hierdoor gevormd. De krachten zetten de continenten onder spanning.
Deze twee grote krachten drukken Nederland in een noordwest-zuidoost richting in elkaar. In noordoostelijk en zuidwestelijke richting rekt de aardkorst in Nederland daardoor een beetje uit. In figuur 2.1 wordt het wat duidelijker gemaakt. Deze uitrekking van de aardkorst heeft grote gevolgen voor de structuur en opbouw van Zuid-Nederland.
2. Gevolgen van de spanning
De aardkorst kan wel tegen een hoge druk, maar als de korst uitrekt vervormt de korst makkelijk. Dit vervormen gebeurd niet gelijkmatig over het hele land, maar op een aantal plaatsen; de breukzones. Sommige delen van de aardkorst zullen door het uitrekken van de korst dalen (slenken) en omhoog komen (horsten).
Breuken, zones waar delen van de aardkorst ten opzichte van elkaar bewegen, ontstaan dus door het uitrekken van de aardkorst. Bewegingen langs breukvlakken verlopen geleidelijk. Wanneer de bewegingen gehinderd worden door bijvoorbeeld een harde laag met een oneffen breukvlak, worden er grote spanningen opgebouwd. Wanneer een beweging toch verder gaat wordt er een bepaalde grenswaarde overschreden en er kan een aardbeving als gevolg optreden.
In Zuid Nederland kun je heel goed zien dat door de uitrekking van de aardkorst bepaalde zones dalen en andere zones omhoog komen; de slenken en de horsten. In figuur 2.2 zijn de oranje delen de slenken en de lichtgele delen de horsten. De rode lijnen zijn de breuken. De Centrale Slenk, deze loopt van zuidoost naar noordwest door Limburg en Brabant en wordt ook wel Roerdalslenk genoemd, is het gebied in Nederland dat het snelste daalt. Deze slenk is de noordwestelijke tak van een groot riftsysteem, de Rijndalslenk in Duitsland. Een ander gebied dat ook sterk daalt is de Venlo Slenk. Tussen deze twee slenken ligt de Peel Horst. Dit smalle gebied ligt tamelijk hoog. Ten zuiden van de Centrale Slenk ligt het Kempisch Plateau. Dit gebied is de afgelopen twee miljoen
3. Bekende breuken
De belangrijkste aardbevingen in Nederland vinden plaats in het dalingsgebied van de Centrale Slenk, die van zuidoost naar noordoost door Limburg en Brabant loopt. De belangrijkste breuken die hier voor zorgen liggen aan weerszijden van de Centrale Slenk. In het noorden wordt deze slenk begrensd door de Peelrandbreuk langs de plaatsen Roermond en Uden. Deze scheidt de hooggelegen Peelhorst met laaggelegen Centrale Slenk. In het zuiden van de Centrale Slenk ligt de Feldbiss breukzone, een zone die langs Sittard en Valkenswaard loopt. De Geleenbreuk is onderdeel van de Feldbiss. Parallelbreuken, uitlopers en vertakkingen van deze breuken vormen een breukensysteem waarbinnen de tektonische seismiciteit van Nederland ligt.
4. Relatie breuken en aardbevingen
Zoals ik al eerder zei zijn breuken en aardbevingen aan elkaar gerelateerd. Wanneer er bewegingen langs breukvlakken ontstaan, wordt er een spanning opgebouwd. Als deze spanning een kritische waarde overschrijdt komt er energie vrij. Hierbij treedt er een verplaatsing op langs het breukvlak. Als gevolg hiervan ontstaat er een aardbeving. Een voorbeeld waarmee ik aan wil tonen dat er een sterke aardbeving in Nederland kan zijn als gevolg van één van de breuken, is de aardbeving bij Roermond in 1992. Door nauwkeurige analyse van de seismogrammen van de meest sterke aardbevingen in de buurt van de Peelrandbreuk en de Feldbissbreuk zijn de plaats, de diepte en het haardmechanisme bepaald. Hieruit blijk dat de bevingen wat betreft plaats en bewegingsmechanisme verbonden zijn aan één van de belangrijke breuken in dit gebied. Zo is aangetoond dat de aardbeving bij Roermond vijf kilometer ten zuiden van Roermond op een diepte van zeventien kilometer plaatsvond. Vlak in de buurt van de Peelrandbreuk. Kijk maar in de figuur hiernaast. In het rode gebied was bij de aardbeving van Roermond een intensiteit van VII op de schaal van Mercalli. Dit betekent dat er paniek was, Er was veel schade aan gebouwen en schoorstenen waren afgebroken. De gele ster geeft het epicentrum aan. De afstand tussen het epicentrum en de Peelrandbreuk wordt verklaard door het schuine vlak van de breuk. Langs de breuk heeft op deze diepte over een oppervlak van tien km² een bijna verticale afschuiving van ruim dertig centimeter plaatsgevonden. Ook voor andere aardbevingen in de Centrale Slenk is een duidelijke relatie aangetoond tussen de seis- miciteit en de tektonische bewegingen
Figuur 2.3 Overzichtskaart van het sterkst getroffen gebied met intensiteit VII. Dit gebied is in de kaart met rood aangegeven.
5. Hoe vaak en hoe sterk?
Sinds ongeveer 100 jaar meet het KNMI afdeling seismologie de aardbevingen die in en rond Nederland plaatsvinden. Wij weten dus meer over wanneer, met welke kracht en hoe vaak aardbevingen voorkomen. In Nederland komen vooral aardbevingen voor die een 1 of 2 op de schaal van Richter hebben. Deze merken we nauwelijks en worden daarom geregistreerd door seismografen.Zwaardere aardbevingen komen zelden voor in Nederland, omdat Nederland niet op een plaatrand ligt. Onderzoek in oude boeken geeft inzicht in het voorkomen van aardbevingen sinds de middeleeuwen.
Wanneer deze gegevens op een bepaalde manier in een grafiek worden gezet, ontstaat er een duidelijk verband tussen hoe vaak een aardbeving kan voorkomen en hoe sterk het is. Voor Nederland is ook zo’n grafiek gemaakt.
Uit deze grafiek blijkt dat zware aardbevingen zoals die bij Roermond (april 1992, 5.4 op de schaal van Richter) maar eens in de 2000 tot 5000 jaar voorkomen.
Er zijn geen sterkere aardbevingen in Nederland en omgeving waargenomen. Dit wil niet zeggen dat ze niet zouden kunnen plaatsvinden. De 1000 jaar dat we over gegevens beschikken is geologisch gezien een erg korte tijd. Hierdoor is onderzoek naar breuken nodig om inzicht te krijgen in activiteit op een langere tijdschaal.
Hoewel Nederland een geringe seismiciteit kent, is er sprake van seismisch risico. Op basis van historische tektonische seismiciteit is een seismische risicokaart voor Nederland berekent. In figuur 2.5 is de risicokaart die de te verwachten intensiteit laat zien met een herhalingstijd van 475 jaar. Deze is gebaseerd op natuurlijk bevingen. Het risico van aardbevingen veroorzaakt door gaswinning is hierin niet opgenomen.
§ 2.3 Waarom komen aardbevingen in Noord-Nederland voor?
1. Gaswinning en aardbevingen
Het is een bekend gegeven dat bodemdaling optreedt bij mijnbouwkundige activiteiten en bij gaswinning. Boven de grote gasvelden zullen tientallen centimeters bodemdaling optreden. Het noorden van Nederland kende tot 1986 geen seismiciteit. Echter sinds december 1986 bij Assen zijn in noordelijk Nederland 183 aardtrillingen geregistreerd met een magnitude variërend van 1,5 tot 2,9 op de schaal van Richter. Het westen van Nederland kende ook geen seismiciteit tot 1989. Na een eerste aardbeving in Purmerend in 1989 zijn twee aardbevingen in Alkmaar gevolgd in 1994. De magnitudes van de bevingen varieerden van 2,7 tot 3,2.
Hoewel het vermoeden bestond dat de aardbevingen veroorzaakt werden door aardgaswinning in de regio, was het verband niet eenvoudig aan te tonen. In 1989 is een netwerk van seismometers rond de stad Assen geïnstalleerd om meer inzicht te krijgen in het mechanisme van de bevingen. In 1991 is een onderzoek gestart naar de oorzaken van deze onverwachte bevingen. Dit onderzoek bestond uit bijdragen uit de seismologie, geologie en de geomechanica. Uit de studie bleek dat gaswinning de oorzaak was van aardbevingen rond het gasveld Eleveld in de buurt van Assen. De conclusie die hieruit werd getrokken is dat gaswinning inderdaad aardbevingen kan veroorzaken. Niet alleen in Nederland is dit onderzocht. In Engeland deed zich een aardschok voor op 2 mei 1995 met een magnitude van 3.4 op de schaal van Richter. De aardbeving vond plaats in het zuidwestelijke deel van het Leman gasveld, 65 kilometer ten noordoosten van Great Yarmouth. Dat gaswinning aardbevingen kan veroorzaken was ook al aangetoond voor een Frans gasveld, door onderzoekers van de universiteit van Grenoble.
2. Hoe veroorzaakt gaswinning aardbevingen?
Sinds 1965 wordt in Noord-Nederland aardgas gewonnen. Door de winning verandert de druk in en rond het aardgasveld in de ondergrond. Het gevolg hiervan is dat de bodem kan dalen en dat langs breukvlakken in de aardlagen plotselinge verschuivingen kunnen optreden. Langs deze breukvlakken zouden als de bodem niet daalde niet zelf verschuivingen plaatsvinden. Deze breuken zijn namelijk niet actief. Dankzij de mens en de gaswinning wordt ervoor gezorgd dat de breuken actief worden.
Bodemdaling is een langzaam en geleidelijk proces. De plotselinge verschuivingen wekken trillingen in de bodem op. Bij voldoende sterkte zijn deze aardbevingen aan het aardoppervlak merkbaar. Mensen voelen de grond bewegen. Uiteindelijk kan er zelfs schade aan gebouwen ontstaan.
Een kenmerk van geïnduceerde aardbevingen die door gaswinning zijn ontstaan in Noord-Nederland is de ondiepe ligging van de aardbevingshaarden. Dit is een logisch gevolg van het feit dat deze trillingen ontstaan door bewegingen langs breukvlakken in of nabij de met gas gevulde zandsteenlagen, die zich in Noord-Nederland op die diepte bevinden.
Actieve breuken kunnen geïdentificeerd worden. Dit doet men door de uit de seismologische waarnemingen afgeleide aardbevingshaarden in te tekenen op de geologische kaarten met de breuklijnen. In figuur 2.6 op de volgende bladzijde is dit gedaan op de schematische geologische kaart van een gasreservoir. Wanneer je aardbevingen aan breuksystemen koppelt in of nabij een gasreservoir, is het logisch dat aardbevingen inderdaad geïnduceerd zijn door de verandering van de gasdruk in de zandsteenlagen.
De aardbevingen die optreden boven aardgasvelden hebben hypocentra, die samen blijken te vallen met breuksystemen aan de top van de gashoudende zandsteenlagen. Geologie (breuken) en seismologie (bepaling hypocentra) kunnen dus samen een aanwijzing geven voor de herkomst van aardbevingen.
3.‘Weinig schade’ blijkt te voorbarig
Het onderzoek dat in 1991 werd gestart om uit te zoeken of gaswinning inderdaad met aardbevingen te maken heeft en waar ik het hierboven al even over heb gehad blijkt niet alleen juiste conclusies te hebben getrokken. Het onderzoek is uitgevoerd door de Begeleidingscommissie Onderzoek Aardbevingen (BOA). De volgende conclusie is getrokken: “In algemene zin is de relatie tussen de vele lichte aardschokken en de gaswinning aannemelijk en voor geen enkel gasveld kan het optreden van aardbevingen t.g.v. gaswinning worden uitgesloten. Statistisch gezien is de maximaal te verwachte magnitude van aardbevingen in Noord-Nederland 3.3 op de schaal van Richter. De kans op een dergelijke aardschok is verwaarloosbaar klein en als gevolg van de maximaal te verwachten aardbeving, bestaat zelfs in het ongunstigste geval slechts een kleine kans op lichte schade aan bouwwerken in een beperkt gebied rond het epicentrum. Noch het aantal bevingen in Noord-Nederland, noch de sterkte ervan hoeft aanleiding te zijn tot enige verontrusting.” Wat de conclusie betreft over de schade hebben ze het toch mis gehad, net zoals de kans op een 3.3 op de schaal van Richter.
Op 9 en 10 september in 1994 doen zich lichte aardschokken voor in Alkmaar en omgeving met een kracht van 3,5 en 3,2 op de schaal van Richter. Deze worden gevolgd door een aardbeving op 10 oktober bij Bergen aan Zee met een kracht van 2,7 op de schaal van Richter. Net als bij eerde bevingen van gelijke sterkte hangen de schokken samen met gaswinning van de BP. Er zijn ongeveer 350 schadeclaims ingediend bij het bedrijf en in bijna alle gevallen gaat het om lichte schade. De maximaal te verwachte magnitude was 3,3 en de kans hierop was volgens het BOA heel klein. Toch komen er twee van zulke bevingen voor in Alkmaar vlak na elkaar.
Ze hebben het ook mis dat er alleen bij de maximaal mogelijke magnitude schade kan ontstaan. Ook bij kleinere aardschokken kan al lichte schade optreden. Een recent risico-onderzoek van het KNMI toont aan dat bij toekomstige bevingen in Noord-Nederland lichte schade niet uitgesloten kan worden.
§ 2.4 Aardbevingen in het nieuws
Ik zal nu enkele bijzondere aardbevingen in Nederland nader omschrijven.
1. Natuurlijke bevingen
Kleine aardbeving bij Valkenburg en Hulsberg
Op 6 november 1999 heeft tussen Valkenburg en Hulsberg een kleine aardbeving plaatsgevonden. Volgens een woordvoerder van de politie in Sittard is de beving in Hulsberg gevoeld en is er ook een knal waargenomen wat een indicatie is voor een ondiepe beving. Ook uit de analyse blijkt dat het hier gaat om een, zeker voor deze regio opmerkelijke ondiepe beving. De laatste beving in dit gebied vond plaats op 23 april 1999 bij Valkenburg en had een sterkte van 2,0 op de schaal van Richter.
Aardbeving in Brabant
Langs de Peelrandbreuk heeft zaterdag 11 september 1999 om 14:33 een aardbeving plaatsgevonden in de omgeving van Mariahout (tussen Eindhoven, Helmond en Uden). De sterkte van de beving was 3.4 op de schaal van Richter, de diepte ca 16 km. In figuur 2.6 geeft de gele ster de aardbeving aan.
In 1932 heeft in hetzelfde gebied de aardbeving bij Uden plaatsgevonden met een sterkte van 5.0 op de schaal van Richter. Toen zijn over een periode van 10 dagen in totaal 9 bevingen waargenomen. Sinds deze tijd is het rond Uden rustig geweest. De aardbeving vond plaats op de Peelrandbreuk. De aardbeving van Roermond (13 april 1992) vond plaats langs dezelfde breuk ca 60 km naar het zuidoosten.
Aardbevingen in Roermond
Zaterdagmorgen 17 februari 2001 heeft een aardbeving bij Roermond plaatsgevonden. Deze beving, op een diepte van 13 km, had een sterkte van 2.7 op de schaal van Richter. Het KNMI heeft meldingen ontvangen van mensen die de aardbeving gevoeld hebben uit Roermond, Horn, Nunhem, St Odiliënberg en zelfs Susteren. De aardbeving houdt direct verband met de activiteit van de Peelrandbreuk. In 1992 heeft langs deze breuk een aardbeving plaats gevonden met een magnitude van 5.8 op de schaal van Richter, gevolgd door vele tientallen naschokken. De huidige beving bevindt zich in hetzelfde gebied. Alle aardbevingen in en rond Roermond in de periode 1900- 2001 zijn hieronder aangegeven. De zwarte streep rechts is de Peelrandbreuk. Het lijkt alsof de aardbevingen ten zuiden van Roermond op enige afstand van de Peelrandbreuk optreden, maar dat is niet zo. Het komt door het verschil in diepte. De breuk helt ca 60 graden naar het zuiden en de gemiddelde diepte van de aardbevingen is 15 kilometer, zodat de bevingen op diepte op dezelfde breuk liggen. In figuur 2.8 kun je zien hoeveel bevingen er rond Roermond hebben plaatsgevonden.
2. Geïnduceerde bevingen
Roswinkel
In Roswinkel en omgeving is de afgelopen jaren enkele keren een aardbeving voorgekomen die in het nieuws zijn gekomen. Op 14 juli 1998 kreeg Roswinkel te maken met een lichte aardbeving met sterkte van 3,3 op de schaal van Richter. Het epicentrum lag ten noordoosten van Roswinkel op een diepte van ongeveer twee kilometer. Het KNMI ontdekte deze aardbeving door registraties en door reacties van mensen. Dit was de 22e aardbeving in dit gebied. De beving had waarschijnlijk te maken met gaswinning. De sterkste aardbeving die in verband is gebracht met gaswinning, deed zich voor op 19 februari 1997; 3,4 op de schaal van Richter. Op 25 oktober 2000 was er een aardbeving met de sterkte van 3,2 op de schaal van Richter. Het epicentrum lag in de buurt van Roswinkel en had een diepte van twee kilometer.
Aardbevingen in Alkmaar
Zondag 9 september 2001 en maandag 10 september hebben er bij Alkmaar aardbevingen plaatsgevonden. De sterkte van de aardbeving op 9 september was 3,5 op de schaal van Richter en die van 10 september was 3,2. De diepte van beide bevingen is ongeveer 3 kilometer. De bevingen zijn rond Alkmaar op grote schaal waargenomen. Meldingen kwamen o.a. uit Alkmaar, Zuid-Scharwoude, Egmond aan den Hoef, Heerhugowaard en Akersloot. De locatie van de aardbevingen is dicht bij die van 6 augustus 1994 (magnitude 3,0) en 21 september 1994 (magnitude 3,2). De meest waarschijnlijke oorzaak van de bevingen is de gaswinning in het gebied, aangezien de locatie en diepte overeenkomen met de ligging van gasvelden en er geen natuurlijke seismiciteit in het gebied bekend is. (Figuur 2.9)
Aardbeving bij Bergen aan Zee
Woensdagmorgen 10 oktober 2001 heeft zich een aardbeving bij Bergen aan Zee voorgedaan. De sterkte van de aardbeving was 2,7 op de schaal van Richter. Meldingen kwamen o.a. uit Schoorl, Bergen, Heiloo en Alkmaar. Het epicentrum van de beving ligt aan de rand van het Bergen gasveld. De diepte van de beving is ca. 2 km. In tegenstelling tot de bevingen rond Alkmaar, die in het Bergermeer veld plaats vonden, is de locatie van de deze beving verbonden met een ander gasveld. Er is dus geen relatie met de bevingen van 9 en 10 september 2001. Wel wordt er van uitgegaan dat deze aardbevingen worden veroorzaakt door de gaswinning.
In figuur 2.9 zijn de paarse rondjes de aardbevingen van Alkmaar en Bergen aan Zee.De blauwe vlekken op de tekening geven de locatie van gasvelden in de regio aan, de paarse lijnen geven breuken in de aardkorst weer.De rode driehoeken geven de locatie aan van het seismische station van het KNMI.
§ 2.5 Spreidingskaart aardbevingen in Nederland
Aardbevingen komen dus overal voor in Nederland. In het zuiden komen ze echter vaker voor dan in het noorden van Nederland. Om het duidelijker te laten zien waar nou precies aardbevingen in Nederland zijn voorgekomen, laat ik hieronder een spreidingskaart zien van aardbevingen in Nederland en omgeving (figuur 2.10). De aardbevingen zijn aangegeven met rode cirkels. Hoe groter de cirkel, hoe groter de magnitude, hoe groter waarschijnlijk de schade aan het aardoppervlak. Op deze kaart staan ook de breuken aangegeven zoals de Peelrandbreuk en de Feldbiss.
Je ziet dat in de provincie Limburg de meeste aardbevingen in heel Nederland plaatsvinden. Dit komt doordat de Peelrandbreuk en andere bekende breuken hier liggen. Waar ook wel veel aardbevingen voorkomen, maar met een kleine magnitude is Noord-Nederland. Al die rode vlekjes zijn aardbevingen die veroorzaakt zijn door gaswinning.
§ 2.6 Korte deelconclusie
In Nederland komen aardbevingen voor in het zuiden en in het noorden. In het zuiden hebben de aardbevingen te maken met de breuken die er liggen. Wanneer er bewegingen langs breukvlakken optreden, wordt er een spanning opgebouwd en dit kan leiden tot een aardbeving. Deze natuurlijke aardbevingen kunnen erg sterk zijn en veel schade aan gebouwen veroorzaken. In het noorden worden aardbevingen veroorzaakt door gaswinning. Door de gaswinning verandert de druk in de bodem, waardoor de bodem daalt. Langs breukvlakken kunnen verschuivingen optreden. Dit zorgt voor aardbevingen.
3. Hoe wordt in Nederland door seismologen onderzoek gedaan naar aardbevingen?
§ 3.1 Seismologie: de studie van aardbevingen.
Aardbevingen worden in Nederland geregistreerd en bestudeerd door de afdeling Seismologie van het KNMI. Seismologisch onderzoek houdt zich bezig met de oorsprong en de voortplanting van seismische golven in de aarde en richt zich dus op de werking van breuken. Aardbevingshaarden of seismische bronnen kunnen een natuurlijke of een door menselijk ingrijpen geactiveerde oorsprong hebben. Aardbevingen als gevolg van gaswinning kunnen daarom geïnduceerde bevingen worden genoemd.
De trillingen die in een aardbevingshaard bij een plotselinge verschuiving langs een breukvlak worden opgewekt, planten zich als golven in de ondergrond in alle richtingen voort.
Seismisch stations aan het aardoppervlak
Aan het aardoppervlak kunnen zulke trillingen worden geregistreerd door seismometers.(zie figuur 3.1) De eerste seismometer die gelijktijdig de twee horizontale en de verticale bewegingen van de aarde kon registreren werd rond 1893 gebouwd door de Engelse seismoloog John Milne. Tegenwoordig wordt het opgenomen trillingssignaal digitaal opgeslagen. Het wordt grafisch weergegeven op een computerscherm of het wordt afgebeeld op ronddraaiende rollen papier. Deze afbeelding van de waargenomen trillingen wordt een seismogram genoemd. Het KNMI heeft voornamelijk in het Zuiden en het Oosten van Nederland seismografen opgesteld. De reden hiervoor is dat de natuurlijke seismiciteit in Nederland voornamelijk plaats vindt in de provincies Limburg en Brabant.(Figuur 3.1) Op sommige plekken in dit deel van Nederland de bodemruis laag. Dit zorgt ervoor dat aardbevingen goed geregistreerd kunnen worden. Voor een betere verspreiding van stations in Nederland is ook een station in Drenthe opgenomen (WIT).
Netwerk van boorgatstations
Omdat Noord-Nederland last heeft van bodemruis, kunnen lichte bevingen niet geregistreerd worden door seismografen aan het aardoppervlak. De bodemruis neemt echter af in de diepe ondergrond. In 1991 is bij Finsterwolde (FSW) een boorgat van 300 meter diep gemaakt en in gebruik genomen. In dit boorgat zijn op een diepte van 0, 75, 150, 225 en 300 meter geofoons geïnstalleerd. Per niveau worden drie richtingen geregistreerd (één verticale en twee horizontale richtingen). Op dieptes vanaf 150 meter is de bodemruis een factor 10-100 lager dan aan het oppervlak, zodat ook kleine aardbevingen geregistreerd kunnen worden. Er zijn sinds 1991 nog tien boorgatstations geïnstalleerd in Nederland. (zie figuur 3.1 op de volgende blz.)
Uit de waarnemingen van de seismometers kan de herkomst van de golven, de seismische bron of aardbevingshaard, worden vastgesteld.
Het onderzoek van seismische risico’s is opgedeeld langs een lijn die Noord- en Zuid-Nederland scheidt. In Noord-Nederland komen aardbevingen dicht onder het aardoppervlak voor, zodat lokale omstandigheden in de ondiepe ondergrond een rol kunnen spelen bij de effecten van aardbevingen. Het KNMI onderzoekt bijvoorbeeld of ondiepe veenpakketten de seismische trillingen kunnen opslingeren boven een waarde die op grond van de magnitude van de aardbeving mag worden verwacht.
Het onderzoek naar aardbevingen in Zuid-Nederland richt zich vooral op de seismische risico’s over langere periodes en de relatie tussen aardbevingen en geologie.
§ 3.2 De locatie van een aardbeving
Er zijn verschillende manieren om de locatie aan het aardoppervlak, het epicentrum, van een aardbeving te bepalen. De belangrijkste manier is het gebruik van P- en S-golven. Dit zijn twee verschillende golven die zich door de aarde voortplanten.
- P-golven zijn longitudinale golven. Deze golven bewegen in dezelfde richting als waarin ze zich voortplanten (hetzelfde als geluidsgolven in lucht). Ze hebben een snelheid van ongeveer 6 km/s.
- S-golven zijn transversale golven. De golven bewegen loodrecht op de richting waarin ze zich voortplanten (hetzelfde als golven op een wateroppervlak). Ze hebben een snelheid van ongeveer 3,5 km/s en zijn dus langzamer dan de longitudinale golven.
De eerste golf wordt Primaire golf genoemd, omdat deze als eerste aankomt bij een seismisch station. De transversale golf komt daarna en wordt daarom Secundaire golf genoemd. Hoe langer de afstand die de twee golven hebben afgelegd, hoe groter het tijdsverschil zal zijn tussen de P- en S-golven.
Uit dit tijdsverschil kan dus de afstand tussen het station en de aardbeving (= dit noem je epicentrale afstand) berekend worden. Als je dit voor 1 station doet, kun je een cirkel om dat station heen tekenen. De aardbeving kan op de hele cirkel hebben plaatsgevonden. Als je er een tweede station bij tekent kan de aardbeving nog op 2 plekken hebben plaatsgevonden. Met 3 stations en 3 cirkels houd je precies 1 plek aan het aardoppervlak over. Dit is het epicentrum. In figuur 3.2 kun je dit goed zien.
§ 3.3 De sterkte van een aardbeving: magnitude en intensiteit
Om de sterkte en de effecten van een aardbeving weer te geven zijn er twee verschillende schalen in gebruik: de magnitudeschaal van Richter en de intensiteitenschaal van Mercalli. De magnitude geeft de sterkte van de aardbevingsbron aan. De intensiteit geeft de effecten aan van een beving op een bepaalde plaats aan het aardoppervlak. Een aardbeving heeft dus maar één magnitude en vele intensiteiten.
1. De magnitudeschaal van Richter
De magnitudeschaal voor aardbevingen is in 1935 ontworpen door de Amerikaanse seismoloog Charles Richter (1900-1985). Een getal op de Schaal van Richter is een maat voor de energie die vrijkomt bij een aardbeving en het geeft de sterkte van de bron van de trillingen aan. Dit is dus de sterkte in het hypocentrum. Lichte bevingen hebben een magnitude van minder dan 4 op de Schaal van Richter. Matig sterke aardbevingen hebben een magnitude tussen de 4 en 6. Sterke aardbevingen hebben een waarde van meer dan 6 op de Schaal van Richter. De krachtigste aardbevingen die ooit zijn waargenomen hebben een waarde van 9,5 op de Schaal van Richter bereikt.
2. De intensiteitenschaal van Mercalli.
De intensiteit van een aardbeving is het effect ervan op een plaats aan het aardoppervlak. De intensiteitenschaal van Mercalli is in 1902 ontworpen door de Italiaanse vulkanoloog en seismoloog Giuseppe Mercalli (1850-1914). Deze twaalfdelige, met Romeinse cijfers aangegeven, classificatie beschrijft in welke mate een aardschok door mensen wordt gevoeld en wat de effecten zijn op mensen,
voorwerpen, gebouwen en landschap. Onderzoekers onderzoeken de gevolgen en geven aan wat de intensiteit is. Figuur 3.3 laat een vereenvoudigde intensiteitenschaal van Mercalli zien.
Intensiteit Verschijnselen
I Niet gevoeldSlechts door seismometers geregistreerd.
II Nauwelijks gevoeldAlleen onder gunstige omstandigheden gevoeld.
III ZwakDoor enkele personen gevoeld. Trillingen als van voorbijgaand verkeer.
IV Vrij sterkDoor velen gevoeld. Trillingen als van zwaar verkeer. Rammelen van ramen en deuren.
V SterkAlgemeen gevoeld. Opgehangen voorwerpen slingeren.
VI Lichte schadeSchrikreacties. Voorwerpen in het huis van om. Lichte schade aan minder solide huizen.
VII SchadePaniek. Schade aan veel gebouwen. Schoorstenen breken af. Golven in vijvers. Kerkklokken geven geluid.
VIII Zware schadeAlgehele paniek. Algemene schade aan gebouwen. Zwakke bouwwerken gedeeltelijk vernield.
IX VerwoestendVeel gebouwen zwaar beschadigd. Schade aan funderingen. Ondergrondse pijpleidingen breken.
X Buitengewoon verwoestendVerwoesting van vele gebouwen. Schade aan dammen en dijken. Grondverplaatsing en scheuren in de aarde.
XI CatastrofaalAlgemene verwoesting van gebouwen. Rails worden verbogen. Ondergrondse leidingen vernield.
XII Buitengewoon catastrofaalAlgemene verwoesting. Verandering in het landschap. Scheuren in rotsen. Talloze vernielingen.
Figuur 3.3 Schaal van Mercalli
De intensiteit hangt af van de magnitude van de aardbeving, de afstand en de diepte tot het hypocentrum en van de gesteldheid van de bodem. De intensiteit dichtbij een zwakke aardbevingsbron kan dus groter zijn dan de intensiteit ver van een sterke bron. De effecten van de slappe bodem zoals hier in Nederland zijn ook heel anders dan die van een rotsbodem. In Noord-Nederland zijn de geïnduceerde aardbevingen zeer licht. Toch worden ze snel gevoeld omdat het hypocentrum dicht aan het oppervlak ligt. Deze bevingen kunnen voelbaar zijn vanaf een magnitude van 2 op de schaal van Richter. De magnitude van een aardbeving wordt gemeten met seismometers. De intensiteit wordt daarna via waarnemingen van schade en met behulp van enquêtes vastgesteld.
§ 3.4 Korte deelconclusie
In Nederland wordt onderzoek gedaan naar aardbevingen door het KNMI afdeling seismologie. Het KNMI heeft diverse seismografen geïnstalleerd in Nederland om de aardbevingen zo goed en precies mogelijk te meten. Door deze seismografen wordt de magnitude van een aardbeving bepaald. De magnitude geeft de sterkte van de aardbevingen aan. (De schaal van richter). De intensiteitenschaal van Mercalli geeft de effecten aan van de beving op het oppervlak.
4. Wat zijn de gevolgen van breuken en aardbevingen op het landschap?
§ 4.1 De effecten van aardbevingen op gebouwen
Aardbevingen in Nederland zijn een zeldzaam verschijnsel en zijn niet echt sterk. Daarom wordt er in de bouw en in de bouwvoorschriften niet echt rekening gehouden met aardbevingen. Vanwege vele eisen en voorschriften is de constructie van de Nederlandse huizenbouw goed en is het redelijk bestand tegen de krachten die aardbevingen veroorzaken. Niet alleen komen aardbevingen weinig voor in Nederland, ze zijn ook erg zwak. De sterkste natuurlijke aardbevingen dateren uit 1932 bij Uden, deze had een magnitude van 5,0 op de schaal van Richter, en uit 1992 bij Roermond, een magnitude van 5,8 op de schaal van Richter. Bij deze natuurlijke bevingen is er veel schade aan gebouwen opgetreden.
De schadelijke effecten van aardbevingen aan gebouwen ontstaan doordat de beweging van het aardoppervlak grote krachten uitoefent op de fundering van de gebouwen. Gebouwen worden als het waren gedwongen de opgelegde bodembeweging te volgen.bij een aardbeving varieert de opgelegde verplaatsing snel,dus zij moet in korte tijd worden gevolgd. Dit zorgt ervoor dat krachten en spanningen in de draagconstructie van het gebouw ontstaan. Gebouwen kunnen verticale aardbevingskrachten goed opnemen. De horizontale aardbevingskrachten leveren meer problemen op. Hierdoor ontstaat er schade aan gebouwen.
§ 4.2 Aardbevingsintensiteit en schade aan gebouwen
De schade die een aardbeving veroorzaakt aan gebouwen wordt in belangrijke mate bepaald door de horizontale aardbevingskrachten op een gebouw. Die hebben een direct verband met vijf karakteristieken van de bodemtrillingen. Dit zijn:
· Verplaatsing
· Snelheid
· Versnelling
· Trillingsfrequentie
· Duur van de beving
Er is een verband tussen de aardbevingsintensiteit ( de schalen gebaseerd op Mercalli) en deze karakteristieken van de bodemtrillingen.
De bodemverplaatsing, de bodemversnelling en de duur van de aardbeving bij geïnduceerde aardbevingen in Noord-Nederland verschillen sterk van de natuurlijke aardbevingen van Uden en Roermond. Daardoor verschilt ook de invloed op gebouwen. De bodemversnelling bij de aardbevingen in Noord-Nederland is groot vergeleken met aardbevingen in Zuid-Nederland. De duur van de bevingen en de grootte van de verplaatsingen van de bodem zijn daarentegen erg klein, dit in tegenstelling tot aardbevingen in Zuid-Nederland. Doordat geïnduceerde aardbeving kort duren is de schade aan gebouwen anders: de grootste scheuren die in de gebouwen kunnen ontstaan zijn ongeveer één à twee millimeter groot. De kans op het omvallen van schoorstenen en andere onderdelen van gebouwen is daardoor erg klein in Noord-Nederland. In Zuid-Nederland is dit wel anders. De aardbeving in Roermond in het jaar 1992 laat dit wel zien. In de Minderbroederskerk te Roermond werd schade aangericht door neerstortende stenen uit het plafondgewelf. Zoals je kunt zien op de foto’s van figuur 4.1 en 4.2 op de volgende bladzijde was het een zootje.
§ 4.3 De effecten van breuken op het landschap
De activiteiten van breuken en aardbevingen hebben veel invloed op het landschap. Er kunnen hellingen gevormd worden tussen opgeheven en gedaalde gebieden door actieve breuken. Ook kunnen deze verticale bewegingen sterk de loop van de rivieren bepalen.
Wat gebeurt er met een rivier in een actieve breukzone?
De bewegingen van de aardkorst hebben invloed op veel processen aan het aardoppervlak, bijvoorbeeld op de rivieren. In de afgelopen honderdduizenden jaren hebben deze bewegingen de loop van de rivieren beïnvloed.
Een voorbeeld hiervan is de Maas. Ongeveer 700.000 jaar geleden liep de Maas door de Centrale Slenk. De Centrale Slenk daalde, dus kon de Maas nergens anders heen stromen. Je zou kunnen zeggen dat de Maas gevangen was in het dal van de Centrale Slenk. De Maas kwam wel steeds dichter tegen de Peel Horst aan te liggen. De Centrale Slenk kantelde naar het noordoosten, richting de Peel Horst dus.
Zo’n 500.000 jaar geleden had de Peelrand Breukzone een periode dat het wat minder actief was. Na een lange tijd kwamen de Centrale Slenk en de Peel Horst op gelijke hoogte te liggen. Hierdoor zag de Maas kans om op de Peel Horst te stromen. De Peel Horst kantelde net als de Centrale Slenk naar het noordoosten. Hier door gleed de Maas af naar het dal van de Venlo Slenk. De Maas had zich intussen ingesneden, dus een dal gevormd, in de Peel Horst. Tegenwoordig is de situatie nog steeds zo dat de Maas via de Peel Horst in de dal van de Venlo Slenk stroomt. Hier komt de Maas samen met de Rijn en stroomt naar zee.
De bewegingen langs breuken hebben ook invloed op waar de rivier erodeert, materiaal weghaalt, en waar de rivier sedimenteert, dus materiaal neerlegt. Een voorbeeld hiervan is in Limburg waar de Maas de Feldbiss Breukzone oversteekt. De plaatsen Sittard en Born liggen in de buurt. Dit leg ik in figuur 4.3 uit. De rode lijn stelt de Feldbiss Breukzone voor. Het gebied links is het Kempisch Plateau in Zuid-Limburg dat omhoog komt en het gebied rechts is de Centrale Slenk in Noord-Limburg dat omlaag gaat.
Begin situatie: Een rivier heeft altijd een helling nodig om te stromen. Deze bedraagt meestal enkele meter per kilometer.
Activiteit breuk: Het achterland van het stroomgebied wordt opgeheven. Het gevolg hiervan is dat de rivier steiler wordt en het dus harder gaat stromen. Er is dus meer energie om het opgeheven deel af te breken. Er vormt zich een dal.
Breuk activiteit gestopt: Er ontstaat een rivierdal wanneer de rivier sneller gaat stromen en zich in gaat snijden. Grind en zand dat meegevoerd wordt door de snelstromende rivier kan niet meer meegevoerd worden als de rivier een minder steile helling krijgt. Het zand en grind vallen neer en vullen het ‘gat’ op.
Het Limburgse Heuvel Landschap in Zuid-Limburg is dus gevormd door de actieve breuken in het gebied rond Sittard en Born. Het opgeheven deel is door rivieren ingesneden en vormt nu het Limburgse heuvellandschap. Op een hoger gelegen deel in Zuid-Limburg is goed te zien dat het gebied als een soort plateau omhoog is gekomen. De toppen van de heuvels zijn erg vlak en liggen bijna overal even hoog.
Tussen de heuvels zijn er diepe dalen ontstaan; de Geul, de Gulp en de Jeker. Het gebied ten noorden van Sittard en Born is gedaald. De rivieren hebben hier de erosieproducten zand en grind afgezet, zodat een vlak gebied is ontstaan.
§ 4.4 Korte deelconclusie
Wat het gevolg is van aardbevingen op het landschap is de schade die er bij gebouwen kan ontstaan. Er kunnen scheuren in de muren komen, dakpannen kunnen van het dak vallen, net als schoorstenen. Dit komt gelukkig niet vaak voor in Nederland. Toch kan het gebeuren. Bijvoorbeeld in Roermond in 1992. De schade liep hoog op. Het gevolg van breuken op het landschap is goed te zien in Limburg. Hier zorgden de breuken ervoor dat er horsten en slenken ontstonden. Doordat deze veranderden van hoogte, loopt de rivier ieder keer weer anders. Wanneer een rivier bijvoorbeeld sneller gaat stromen omdat een heuvel steiler wordt, gaat de rivier zich insnijden in het landschap en zo ontstaat er een dal.
Conclusie
In deze conclusie zal ik proberen antwoord te geven op mijn hoofdvraag: Waar in Nederland komen aardbevingen voor en waarom daar?
Aardbevingen zijn trillingen in de aardkorst, die meestal veroorzaakt worden door het bewegen van platen die de aardkorst vormen. Aardbevingen kunnen ook ontstaan door vulkaanuitbarstingen, het instorten van mijnen of bij een inslag van een meteoriet.
In Nederland komen echter aardbevingen voor door twee oorzaken: breuken en gaswinning. Wat hebben breuken met aardbevingen te maken? Breuken heb je overal in de aardkorst. Op de ene plek heb je grotere breuken dan op andere plekken. Maar hoe ontstaan deze breuken? Om antwoord te krijgen op deze vraag heb je de theorie van de platentektoniek nodig.
Alfred J. Wegener is de ontdekker van deze theorie. Hij heeft ontdekt dat de aarde bestaat uit verschillende platen die op een laag drijven, de asthenosfeer. Hij heeft ook ontdekt dat de platen de afgelopen miljoenen jaren niet stil hebben gezeten. Ooit bestond de wereld namelijk uit één werelddeel: Pangea. Doordat de platen uit elkaar drijven is de wereld ontstaan die we nu kennen. De randen van de platen zorgen voor breuken in de grond. Wanneer twee platen namelijk langs elkaar schuiven, ontstaat er een scheur in de aarde: de breuk.
Je hebt niet alleen breuken bij plaatranden. Nederland heeft breuken, zoals de Peelrandbreuk en de Feldbissbreuk, maar ligt niet op een plaatrand. De breuken in Nederland ontstaat doordat Nederland als het ware uit elkaar rekt. Europa drijft namelijk naar Afrika, maar dankzij een Mid-Oceanische Rug in de Atlantische Oceaan, wordt Nederland steeds dichter naar Amerika getrokken. Nederland rekt dus uit. Hierbij ontstaan er horsten (verhogingen) en slenken (verlagingen) in de grond. De breuken liggen tussen zo’n horst en slenk. Vooral de Peelrandbreuk zorgt voor aardbevingen. Wanneer twee breukenvlakken langs elkaar schuiven, is er veel kracht bij nodig. Op een gegeven moment gaat het heel stroef, maar toch schuiven ze door. Dit veroorzaakt een aardbeving.
Breuken liggen vooral in Zuid-Nederland. Het zijn de uitlopers van breuken in Duitsland. Roermond is een plaats waar vaak aardbevingen voorkomen. Dit komt omdat Roermond bij de Peelrandbreuk ligt. De zwaarste aardbeving in Nederland was bij Roermond in 1992: een magnitude van 5.4 op de schaal van Richter. Deze schaal geeft aan hoe zwaar een beving is. De schaal van Mercalli geeft de intensiteit aan. Wat is de schade aan het aardoppervlak en hoe heeft men de beving meegemaakt. In 1992 liep de schade op tot honderdduizenden guldens.
In Noord-Nederland is de schade wat minder bij een aardbeving. Dat komt omdat hier ‘slechts’ bevingen voorkomen met een maximale magnitude van ca. 3.5 op de schaal van Richter. In Noord-Nederland ontstaan er geen aardbevingen door bewegingen langs breuken, maar door gaswinning. Door de winning verandert de druk in en rond het aardgasveld in de ondergrond. Het gevolg hiervan is dat de bodem kan dalen en dat langs breukvlakken in de aardlagen plotselinge verschuivingen kunnen optreden. Dit zijn de bevingen. Een voorbeeld van zo’n geïnduceerde aardbeving zijn de aardbevingen in Alkmaar op 9 en 10 september 2001. De magnitudes waren 3.5 en 3.2 op de schaal van Richter.
De KNMI afdeling seismologie onderzoekt aardbevingen in Nederland. Ze hebben verschillende seismografen en boorgatseismometers geïnstalleerd in heel Nederland. Deze registreren het hypocentrum (punt in de aardkorst waar de trillingen afkomstig zijn), het epicentrum (plaats aan het aardoppervlak loodrecht boven het hypocentrum) en de magnitude van een aardbeving.
§ 1.1 Wat is een aardbeving?
Een aardbeving is een soort trilling in de aardkorst, dat meestal veroorzaakt wordt door bewegingen van de platen die samen de aardkorst vormen. De Engelsman John Michell, een Engelse fysicus, was de eerste die rond 1760 een goede beschrijving gaf van aardbevingen:”aardbevingen zijn golven in beweging gezet door verschuivende gesteentemassa’s”. Zulke verschuivingen zijn er langs breuken in de aardkorst. De verharde gesteentelagen zijn bros en kunnen breken onder invloed van spanningsveranderingen in de aardkorst. Hierdoor ontstaan er trillingen of schokgolven die door de aarde gaan. Deze seismische golven veroorzaken een aardbeving. Het hypocentrum is een punt in de aardkorst of aardmantel waar bij een aardbeving de verschuiving begint en van waaruit de trillingen afkomstig zijn. Het epicentrum is de plaats op het aardoppervlak loodrecht boven het hypocentrum van een aardbeving. In figuur 1.1 is goed te zien hoe het allemaal in zijn werk gaat.
§ 1.2 Verschillende oorzaken
Het merendeel van de aardbevingen in de wereld ontstaat door plotselinge verschuivingen langs een breuk. In plaats van deze tektonische aardbevingen kunnen er ook aardbevingen ontstaan door andere oorzaken:
1.Vulkaanuitbarstingen
Aardbevingen treden op bij vulkaanuitbarstingen. Het mechanisme waardoor bij de vulkanische aardbevingen seismische golven ontstaan, is waarschijnlijk hetzelfde als dat bij tektonische aardbevingen. In het gesteente dichtbij een werkende vulkaan wordt door de beweging van het magma een elastische vervorming opgebouwd. Dit leidt tot de vorming van breuken, net als bij tektonische aardbevingen. Daarnaast kunnen de snelle stroom van magma in de ondergrondse tunnels van een vulkaan en de explosieve uitstoot van oververhit stoom en gassen trillingen opwekken. De zogenaamde vulkanische bevingen.
2. Instortingsaardbevingen
Instortingsaardbevingen ontstaan door het instorten van het dak van een ondergrondse holte of door het instorten van een mijn. Een variant hierop is de mijnbeving. Door rondom de mijngangen opgewekte spanningen springen grote massa’s gesteenten explosief weg. Er ontstaan seismische golven.
3. Inslagaardbevingen
Wanneer grote meteorieten op de aarde inslaan, ontstaan inslagaardbevingen. Dit komt echter zelden voor. Een voorbeeld is de Tunguska-meteoriet die op 30 juni 1908 boven een afgelegen gebied in Siberië de dampkring binnendrong. Door de druk en de hitte van de snelle afremming in de atmosfeer, explodeerde de meteoriet op minder dan tien kilometer boven het aardoppervlak. Het maakte een uitgestrekt bosgebied met de grond gelijk. Veel seismografen in Rusland en Europa registreerde aardbevingsgolven.
4.Explosie-aardbevingen
De mens veroorzaakt explosie-aardbevingen door het laten ontploffen van chemicaliën en kernwapens. Bij ontploffingen dicht onder het oppervlak ontstaan door het samendrukken van het gesteente in de breukzone aardbevingsgolven. Deze planten zich in allerlei richtingen voort. Wanneer de eerste drukgolf het oppervlak bereikt, bolt de bodem op. Als de golfenergie voldoende is, worden de bodem en gesteenten weggeblazen.
§ 1.3 Platentektoniek
1. De theorie
De aardkorst bestaat uit bewegende platen, die voortdurend botsen en weer uit elkaar drijven. Ieder jaar verschuiven deze platen zo’n één tot twintig centimeter. Dat is dus niet veel. Het wetenschappelijke woord voor de aardkorst is ‘lithosfeer’. De buitenste laag van de aarde wordt gevormd door een groot aantal platen, dat als het ware op een onderliggende laag drijft, de asthenosfeer.
De oorzaak van de bewegende platen moet je zoeken bij de (aard)mantel. Van hier komt heet gesteente uit de aardkorst omhoog. Deze stromingen van gesteente noem je convectiestromingen en deze veroorzaken de verplaatsingen van de platen. Convectiestromingen ontstaan door de afbraak van radioactief materiaal in de aardkern.
De theorie van de platentektoniek, die de wisselwerking van de platen en de
gevolgen daarvan voorspelt, berust op vier uitgangspunten:
1. Nieuw plaatmateriaal ontstaat door spreiding van de oceaanbodem; nieuwe oceanische lithosfeer ontstaat langs actieve mid-oceanische ruggen.
2. De nieuwe oceanische lithosfeer is onderdeel van een bewegende plaat; deze plaat kan, maar hoeft geen continentaal materiaal te bevatten.
3. Het totale oppervlak van de aarde blijft gelijk; daarom moet de aangroei van de lithosfeer in evenwicht worden gehouden met het verdwijnen van platen elders.
4. Omdat platen spanningen over grote horizontale afstanden doorgeven zonder te verbuigen, vindt de relatieve beweging tussen de platen bijna geheel langs hun grenzen plaats.
2. Botsingszones
Op de plaats waar twee of meer platen aan elkaar grenzen kunnen er verschillende dingen gebeuren. De platen bewegen uit elkaar, naar elkaar toe en langs elkaar. Hier ontstaan de zogenoemde botsingzones. De natuurverschijnselen die ontstaan bij deze botsingzones zijn gebergtevorming, aardbevingen en vulkanisme.
Ik zal zo wat over de verschillende bewegingen vertellen.
De platen bewegen uit elkaar. Hierdoor ontstaat er een opening in de aardkorst tussen de twee platen (zie figuur 1.2a), die wordt opgevuld met magma, gesmolten gesteente, dat uit de aarde omhoog komt en stolt. Er wordt nieuwe aardkorst gevormd. De plaats waar dat gebeurt, noemt men mid-oceanische ruggen. Hier komen vulkanische activiteit en aardbevingen voor.
Convergerende plaatranden
De platen bewegen naar elkaar toe. De zwaarste plaat duikt onder de lichte plaat. Dat gebeurt bij een oceanische plaat die onder de continentale plaat duikt. Bij deze subductiezones worden sedimenten van de zeebodem onder een continent geperst. Naarmate de duikende plaat dieper komt, neemt de druk toe en wordt het verschuiven van de plaat bemoeilijkt. Wanneer de plaat toch verder schuift, zal de aardbeving zwaarder zijn. Wanneer twee continentale platen op elkaar botsen, ontstaat er plooiingsgebergte. Dit is goed te zien in figuur 1.2b.
Langs elkaar
De platen schuiven langs elkaar. Op een gegeven moment komen ze vast te zitten, maar wanneer de druk heel hoog is schieten de platen ineens door. Deze beweging veroorzaakt een aardbeving. In figuur 1.3 is goed te zien wat voor invloed het langs elkaar bewegen van platen heeft op het landschap. Er is duidelijk te zien dat er in dit weiland een aardverschuiving heeft plaatsgevonden.
Wanneer platen langs en onder elkaar schuiven zijn de wrijvingskrachten enorm. Door de convectiestromingen wordt de druk opgevoerd. Er wordt dan steeds meer spanning opgebouwd, totdat deze zich ontlaadt in de vorm van aardbevingen.
Aardbevingen zijn dus onlosmakend verbonden met platentektoniek.
3. Alfred Wegener
In 1912 kwam de Duitse geleerde Alfred Wegener (1880-1930) met de theorie dat de continenten zich in de loop der geschiedenis hebben verplaatst. Volgens hem zijn de huidige continenten zoals wij die kennen gevormd uit één oercontinent, dat 300 miljoen jaar geleden in stukken was gebroken. Hij noemde het Pangea, ‘de gehele wereld’. Als steun voor zijn theorie wees Wegener op de vormen van afzonderlijke continenten, zoals de westkust van Afrika en de oostkust van Zuid-Amerika. Deze leken in elkaar te passen. Wegener had ook uitgevonden dat de fossielen die waren gevonden op een continent een ander klimaat aanduidden dan het huidige klimaat daar. Bijvoorbeeld de fossielen van tropische planten zijn gevonden in een gebied met een koud klimaat.
Tegen Wegeners theorie over het scheuren en uiteendrijven van het oercontinent Pangea waren in het begin grote bezwaren. Hoe wist men eigenlijk dat continenten echt bewogen.De verspreiding van het leven kon ook verklaard worden als men aannam dat de droge oceanen en zeeën pas door een zondvloed gevuld zouden zijn. Het grootste bezwaar was dat men zich niet kon voorstellen dat er krachten waren die het oercontinent Pangea in stukken hadden gescheurd, waarna de brokstukken overal op aarde zijn verdeeld. Het duurde tot halverwege deze eeuw voordat men Wegeners visie, ongeveer veertig jaar na zijn dood, als juist erkende.
§ 1.4 Korte deelconclusie
Op de vraag ‘Wat zijn aardbevingen?’ kan ik een kort antwoord geven. Een aardbeving is een trilling in de aardkorst. Dit wordt veroorzaakt door bewegingen van platen. De theorie die hierbij hoort is de platentektoniek. De grenzen tussen twee platen van de aardkorst worden ook wel breuklijnen genoemd. In gebieden van de aarde waar dergelijke breuklijnen voorkomen, ontstaan vaak aardbevingen. Andere oorzaken voor aardbevingen zijn vulkaanuitbarstingen, mijninstortingen en meteorietinslagen.
2. Waar in Nederland komen aardbevingen voor?
-Waarom komen aardbevingen in Zuid-Nederland voor?
-Waarom komen aardbevingen in Noord-Nederland voor?
Nederland is geen land waar om de week een grote aardbeving voorkomt, zoals in Los Angeles of San Fransisco. Wij hebben het geluk dat ons land niet op een plaatrand ligt. In heel Europa valt het eigenlijk wel mee. Alleen Italië heeft af en toe last van zware aardbevingen. Dat komt omdat Italië ligt op twee platen, de Afrikaanse en de Eurazatische, die elkaar raken. Wanneer deze twee platen langs elkaar schuiven, heeft Italië daar last van. Nederland ligt er gelukkig ver vanaf.
§ 2.1 Natuurlijke en geïnduceerde bevingen
In Zuid-Nederland komen zo nu en dan aardbevingen voor waarvan de locaties samenvallen met breuken in de aardkorst. Dit zijn natuurlijke aardbevingen. Deze breuken vormen de uitlopers van breuksystemen in Duitsland en België. In het zuidoosten worden elk jaar kleine aardbevingen gemeten met een kracht van 2 tot 3 op de schaal van Richter. De meeste natuurlijk aardbevingen hebben een bron op grote diepte (enkele tientallen kilometers). De grootste diepte van aardbevingen in dit gebied is ongeveer 30 kilometer. Soms zijn er sterkere aardbevingen, zoals op 13 april 1992 in de buurt van Roermond met een kracht van 5.8 op de schaal van Richter.
In Noord-Nederland zijn er in de periode voor 1986 geen aardbevingen waargenomen. Na de eerste aardbeving bij Assen zijn er door het KNMI in dit gebied tot 2001 een paar honderd aardbevingen geregistreerd met een maximale magnitude van 3.4. Deze aardbevingen worden naar alle waarschijnlijkheid veroorzaakt door de gaswinning uit de bodem. Dit worden geïnduceerde bevingen genoemd. De gemiddelde diepte van aardbevingen in dit gebied in 2,5 kilometer.
§ 2.2 Waarom komen aardbevingen in Zuid-Nederland voor?
1. Spanning in de aardkorst
Om erachter te komen wat voor spanningen er in de aardkorst van Nederland zijn en wat daar de oorzaken van zijn, moet je eerst het gebied op een wat grotere schaal bekijken. In de eerste deelvraag had ik al uitgelegd dat de korst van de aarde uit verschillende platen bestaat die ten opzichte van elkaar bewegen; de platentektoniek. Platen kunnen uit elkaar (in het midden van oceanen), tegen elkaar (er ontstaan bergen) of langs elkaar (voorbeeld hiervan is de San Andreas breuk) bewegen. Al die bewegingen veroorzaken spanning in de aardkorst. Er zijn twee grote krachten die voor spanningen in Nederland en West-Europa zorgen:
1. De continenten Europa en Amerika drijven uiteen. Dit zorgt voor vorming van nieuwe korst bij de Mid-Atlantische rug.
2. De botsing van de continenten Afrika en Europa. Bij dit soort botsingen komen er grote krachten vrij. De Alpen zijn hierdoor gevormd. De krachten zetten de continenten onder spanning.
Deze twee grote krachten drukken Nederland in een noordwest-zuidoost richting in elkaar. In noordoostelijk en zuidwestelijke richting rekt de aardkorst in Nederland daardoor een beetje uit. In figuur 2.1 wordt het wat duidelijker gemaakt. Deze uitrekking van de aardkorst heeft grote gevolgen voor de structuur en opbouw van Zuid-Nederland.
2. Gevolgen van de spanning
De aardkorst kan wel tegen een hoge druk, maar als de korst uitrekt vervormt de korst makkelijk. Dit vervormen gebeurd niet gelijkmatig over het hele land, maar op een aantal plaatsen; de breukzones. Sommige delen van de aardkorst zullen door het uitrekken van de korst dalen (slenken) en omhoog komen (horsten).
Breuken, zones waar delen van de aardkorst ten opzichte van elkaar bewegen, ontstaan dus door het uitrekken van de aardkorst. Bewegingen langs breukvlakken verlopen geleidelijk. Wanneer de bewegingen gehinderd worden door bijvoorbeeld een harde laag met een oneffen breukvlak, worden er grote spanningen opgebouwd. Wanneer een beweging toch verder gaat wordt er een bepaalde grenswaarde overschreden en er kan een aardbeving als gevolg optreden.
In Zuid Nederland kun je heel goed zien dat door de uitrekking van de aardkorst bepaalde zones dalen en andere zones omhoog komen; de slenken en de horsten. In figuur 2.2 zijn de oranje delen de slenken en de lichtgele delen de horsten. De rode lijnen zijn de breuken. De Centrale Slenk, deze loopt van zuidoost naar noordwest door Limburg en Brabant en wordt ook wel Roerdalslenk genoemd, is het gebied in Nederland dat het snelste daalt. Deze slenk is de noordwestelijke tak van een groot riftsysteem, de Rijndalslenk in Duitsland. Een ander gebied dat ook sterk daalt is de Venlo Slenk. Tussen deze twee slenken ligt de Peel Horst. Dit smalle gebied ligt tamelijk hoog. Ten zuiden van de Centrale Slenk ligt het Kempisch Plateau. Dit gebied is de afgelopen twee miljoen
3. Bekende breuken
De belangrijkste aardbevingen in Nederland vinden plaats in het dalingsgebied van de Centrale Slenk, die van zuidoost naar noordoost door Limburg en Brabant loopt. De belangrijkste breuken die hier voor zorgen liggen aan weerszijden van de Centrale Slenk. In het noorden wordt deze slenk begrensd door de Peelrandbreuk langs de plaatsen Roermond en Uden. Deze scheidt de hooggelegen Peelhorst met laaggelegen Centrale Slenk. In het zuiden van de Centrale Slenk ligt de Feldbiss breukzone, een zone die langs Sittard en Valkenswaard loopt. De Geleenbreuk is onderdeel van de Feldbiss. Parallelbreuken, uitlopers en vertakkingen van deze breuken vormen een breukensysteem waarbinnen de tektonische seismiciteit van Nederland ligt.
4. Relatie breuken en aardbevingen
Zoals ik al eerder zei zijn breuken en aardbevingen aan elkaar gerelateerd. Wanneer er bewegingen langs breukvlakken ontstaan, wordt er een spanning opgebouwd. Als deze spanning een kritische waarde overschrijdt komt er energie vrij. Hierbij treedt er een verplaatsing op langs het breukvlak. Als gevolg hiervan ontstaat er een aardbeving. Een voorbeeld waarmee ik aan wil tonen dat er een sterke aardbeving in Nederland kan zijn als gevolg van één van de breuken, is de aardbeving bij Roermond in 1992. Door nauwkeurige analyse van de seismogrammen van de meest sterke aardbevingen in de buurt van de Peelrandbreuk en de Feldbissbreuk zijn de plaats, de diepte en het haardmechanisme bepaald. Hieruit blijk dat de bevingen wat betreft plaats en bewegingsmechanisme verbonden zijn aan één van de belangrijke breuken in dit gebied. Zo is aangetoond dat de aardbeving bij Roermond vijf kilometer ten zuiden van Roermond op een diepte van zeventien kilometer plaatsvond. Vlak in de buurt van de Peelrandbreuk. Kijk maar in de figuur hiernaast. In het rode gebied was bij de aardbeving van Roermond een intensiteit van VII op de schaal van Mercalli. Dit betekent dat er paniek was, Er was veel schade aan gebouwen en schoorstenen waren afgebroken. De gele ster geeft het epicentrum aan. De afstand tussen het epicentrum en de Peelrandbreuk wordt verklaard door het schuine vlak van de breuk. Langs de breuk heeft op deze diepte over een oppervlak van tien km² een bijna verticale afschuiving van ruim dertig centimeter plaatsgevonden. Ook voor andere aardbevingen in de Centrale Slenk is een duidelijke relatie aangetoond tussen de seis- miciteit en de tektonische bewegingen
Figuur 2.3 Overzichtskaart van het sterkst getroffen gebied met intensiteit VII. Dit gebied is in de kaart met rood aangegeven.
5. Hoe vaak en hoe sterk?
Sinds ongeveer 100 jaar meet het KNMI afdeling seismologie de aardbevingen die in en rond Nederland plaatsvinden. Wij weten dus meer over wanneer, met welke kracht en hoe vaak aardbevingen voorkomen. In Nederland komen vooral aardbevingen voor die een 1 of 2 op de schaal van Richter hebben. Deze merken we nauwelijks en worden daarom geregistreerd door seismografen.Zwaardere aardbevingen komen zelden voor in Nederland, omdat Nederland niet op een plaatrand ligt. Onderzoek in oude boeken geeft inzicht in het voorkomen van aardbevingen sinds de middeleeuwen.
Wanneer deze gegevens op een bepaalde manier in een grafiek worden gezet, ontstaat er een duidelijk verband tussen hoe vaak een aardbeving kan voorkomen en hoe sterk het is. Voor Nederland is ook zo’n grafiek gemaakt.
Uit deze grafiek blijkt dat zware aardbevingen zoals die bij Roermond (april 1992, 5.4 op de schaal van Richter) maar eens in de 2000 tot 5000 jaar voorkomen.
Er zijn geen sterkere aardbevingen in Nederland en omgeving waargenomen. Dit wil niet zeggen dat ze niet zouden kunnen plaatsvinden. De 1000 jaar dat we over gegevens beschikken is geologisch gezien een erg korte tijd. Hierdoor is onderzoek naar breuken nodig om inzicht te krijgen in activiteit op een langere tijdschaal.
Hoewel Nederland een geringe seismiciteit kent, is er sprake van seismisch risico. Op basis van historische tektonische seismiciteit is een seismische risicokaart voor Nederland berekent. In figuur 2.5 is de risicokaart die de te verwachten intensiteit laat zien met een herhalingstijd van 475 jaar. Deze is gebaseerd op natuurlijk bevingen. Het risico van aardbevingen veroorzaakt door gaswinning is hierin niet opgenomen.
§ 2.3 Waarom komen aardbevingen in Noord-Nederland voor?
1. Gaswinning en aardbevingen
Het is een bekend gegeven dat bodemdaling optreedt bij mijnbouwkundige activiteiten en bij gaswinning. Boven de grote gasvelden zullen tientallen centimeters bodemdaling optreden. Het noorden van Nederland kende tot 1986 geen seismiciteit. Echter sinds december 1986 bij Assen zijn in noordelijk Nederland 183 aardtrillingen geregistreerd met een magnitude variërend van 1,5 tot 2,9 op de schaal van Richter. Het westen van Nederland kende ook geen seismiciteit tot 1989. Na een eerste aardbeving in Purmerend in 1989 zijn twee aardbevingen in Alkmaar gevolgd in 1994. De magnitudes van de bevingen varieerden van 2,7 tot 3,2.
Hoewel het vermoeden bestond dat de aardbevingen veroorzaakt werden door aardgaswinning in de regio, was het verband niet eenvoudig aan te tonen. In 1989 is een netwerk van seismometers rond de stad Assen geïnstalleerd om meer inzicht te krijgen in het mechanisme van de bevingen. In 1991 is een onderzoek gestart naar de oorzaken van deze onverwachte bevingen. Dit onderzoek bestond uit bijdragen uit de seismologie, geologie en de geomechanica. Uit de studie bleek dat gaswinning de oorzaak was van aardbevingen rond het gasveld Eleveld in de buurt van Assen. De conclusie die hieruit werd getrokken is dat gaswinning inderdaad aardbevingen kan veroorzaken. Niet alleen in Nederland is dit onderzocht. In Engeland deed zich een aardschok voor op 2 mei 1995 met een magnitude van 3.4 op de schaal van Richter. De aardbeving vond plaats in het zuidwestelijke deel van het Leman gasveld, 65 kilometer ten noordoosten van Great Yarmouth. Dat gaswinning aardbevingen kan veroorzaken was ook al aangetoond voor een Frans gasveld, door onderzoekers van de universiteit van Grenoble.
2. Hoe veroorzaakt gaswinning aardbevingen?
Sinds 1965 wordt in Noord-Nederland aardgas gewonnen. Door de winning verandert de druk in en rond het aardgasveld in de ondergrond. Het gevolg hiervan is dat de bodem kan dalen en dat langs breukvlakken in de aardlagen plotselinge verschuivingen kunnen optreden. Langs deze breukvlakken zouden als de bodem niet daalde niet zelf verschuivingen plaatsvinden. Deze breuken zijn namelijk niet actief. Dankzij de mens en de gaswinning wordt ervoor gezorgd dat de breuken actief worden.
Bodemdaling is een langzaam en geleidelijk proces. De plotselinge verschuivingen wekken trillingen in de bodem op. Bij voldoende sterkte zijn deze aardbevingen aan het aardoppervlak merkbaar. Mensen voelen de grond bewegen. Uiteindelijk kan er zelfs schade aan gebouwen ontstaan.
Een kenmerk van geïnduceerde aardbevingen die door gaswinning zijn ontstaan in Noord-Nederland is de ondiepe ligging van de aardbevingshaarden. Dit is een logisch gevolg van het feit dat deze trillingen ontstaan door bewegingen langs breukvlakken in of nabij de met gas gevulde zandsteenlagen, die zich in Noord-Nederland op die diepte bevinden.
Actieve breuken kunnen geïdentificeerd worden. Dit doet men door de uit de seismologische waarnemingen afgeleide aardbevingshaarden in te tekenen op de geologische kaarten met de breuklijnen. In figuur 2.6 op de volgende bladzijde is dit gedaan op de schematische geologische kaart van een gasreservoir. Wanneer je aardbevingen aan breuksystemen koppelt in of nabij een gasreservoir, is het logisch dat aardbevingen inderdaad geïnduceerd zijn door de verandering van de gasdruk in de zandsteenlagen.
De aardbevingen die optreden boven aardgasvelden hebben hypocentra, die samen blijken te vallen met breuksystemen aan de top van de gashoudende zandsteenlagen. Geologie (breuken) en seismologie (bepaling hypocentra) kunnen dus samen een aanwijzing geven voor de herkomst van aardbevingen.
3.‘Weinig schade’ blijkt te voorbarig
Het onderzoek dat in 1991 werd gestart om uit te zoeken of gaswinning inderdaad met aardbevingen te maken heeft en waar ik het hierboven al even over heb gehad blijkt niet alleen juiste conclusies te hebben getrokken. Het onderzoek is uitgevoerd door de Begeleidingscommissie Onderzoek Aardbevingen (BOA). De volgende conclusie is getrokken: “In algemene zin is de relatie tussen de vele lichte aardschokken en de gaswinning aannemelijk en voor geen enkel gasveld kan het optreden van aardbevingen t.g.v. gaswinning worden uitgesloten. Statistisch gezien is de maximaal te verwachte magnitude van aardbevingen in Noord-Nederland 3.3 op de schaal van Richter. De kans op een dergelijke aardschok is verwaarloosbaar klein en als gevolg van de maximaal te verwachten aardbeving, bestaat zelfs in het ongunstigste geval slechts een kleine kans op lichte schade aan bouwwerken in een beperkt gebied rond het epicentrum. Noch het aantal bevingen in Noord-Nederland, noch de sterkte ervan hoeft aanleiding te zijn tot enige verontrusting.” Wat de conclusie betreft over de schade hebben ze het toch mis gehad, net zoals de kans op een 3.3 op de schaal van Richter.
Op 9 en 10 september in 1994 doen zich lichte aardschokken voor in Alkmaar en omgeving met een kracht van 3,5 en 3,2 op de schaal van Richter. Deze worden gevolgd door een aardbeving op 10 oktober bij Bergen aan Zee met een kracht van 2,7 op de schaal van Richter. Net als bij eerde bevingen van gelijke sterkte hangen de schokken samen met gaswinning van de BP. Er zijn ongeveer 350 schadeclaims ingediend bij het bedrijf en in bijna alle gevallen gaat het om lichte schade. De maximaal te verwachte magnitude was 3,3 en de kans hierop was volgens het BOA heel klein. Toch komen er twee van zulke bevingen voor in Alkmaar vlak na elkaar.
Ze hebben het ook mis dat er alleen bij de maximaal mogelijke magnitude schade kan ontstaan. Ook bij kleinere aardschokken kan al lichte schade optreden. Een recent risico-onderzoek van het KNMI toont aan dat bij toekomstige bevingen in Noord-Nederland lichte schade niet uitgesloten kan worden.
§ 2.4 Aardbevingen in het nieuws
Ik zal nu enkele bijzondere aardbevingen in Nederland nader omschrijven.
1. Natuurlijke bevingen
Kleine aardbeving bij Valkenburg en Hulsberg
Op 6 november 1999 heeft tussen Valkenburg en Hulsberg een kleine aardbeving plaatsgevonden. Volgens een woordvoerder van de politie in Sittard is de beving in Hulsberg gevoeld en is er ook een knal waargenomen wat een indicatie is voor een ondiepe beving. Ook uit de analyse blijkt dat het hier gaat om een, zeker voor deze regio opmerkelijke ondiepe beving. De laatste beving in dit gebied vond plaats op 23 april 1999 bij Valkenburg en had een sterkte van 2,0 op de schaal van Richter.
Aardbeving in Brabant
In 1932 heeft in hetzelfde gebied de aardbeving bij Uden plaatsgevonden met een sterkte van 5.0 op de schaal van Richter. Toen zijn over een periode van 10 dagen in totaal 9 bevingen waargenomen. Sinds deze tijd is het rond Uden rustig geweest. De aardbeving vond plaats op de Peelrandbreuk. De aardbeving van Roermond (13 april 1992) vond plaats langs dezelfde breuk ca 60 km naar het zuidoosten.
Aardbevingen in Roermond
Zaterdagmorgen 17 februari 2001 heeft een aardbeving bij Roermond plaatsgevonden. Deze beving, op een diepte van 13 km, had een sterkte van 2.7 op de schaal van Richter. Het KNMI heeft meldingen ontvangen van mensen die de aardbeving gevoeld hebben uit Roermond, Horn, Nunhem, St Odiliënberg en zelfs Susteren. De aardbeving houdt direct verband met de activiteit van de Peelrandbreuk. In 1992 heeft langs deze breuk een aardbeving plaats gevonden met een magnitude van 5.8 op de schaal van Richter, gevolgd door vele tientallen naschokken. De huidige beving bevindt zich in hetzelfde gebied. Alle aardbevingen in en rond Roermond in de periode 1900- 2001 zijn hieronder aangegeven. De zwarte streep rechts is de Peelrandbreuk. Het lijkt alsof de aardbevingen ten zuiden van Roermond op enige afstand van de Peelrandbreuk optreden, maar dat is niet zo. Het komt door het verschil in diepte. De breuk helt ca 60 graden naar het zuiden en de gemiddelde diepte van de aardbevingen is 15 kilometer, zodat de bevingen op diepte op dezelfde breuk liggen. In figuur 2.8 kun je zien hoeveel bevingen er rond Roermond hebben plaatsgevonden.
2. Geïnduceerde bevingen
Roswinkel
In Roswinkel en omgeving is de afgelopen jaren enkele keren een aardbeving voorgekomen die in het nieuws zijn gekomen. Op 14 juli 1998 kreeg Roswinkel te maken met een lichte aardbeving met sterkte van 3,3 op de schaal van Richter. Het epicentrum lag ten noordoosten van Roswinkel op een diepte van ongeveer twee kilometer. Het KNMI ontdekte deze aardbeving door registraties en door reacties van mensen. Dit was de 22e aardbeving in dit gebied. De beving had waarschijnlijk te maken met gaswinning. De sterkste aardbeving die in verband is gebracht met gaswinning, deed zich voor op 19 februari 1997; 3,4 op de schaal van Richter. Op 25 oktober 2000 was er een aardbeving met de sterkte van 3,2 op de schaal van Richter. Het epicentrum lag in de buurt van Roswinkel en had een diepte van twee kilometer.
Aardbevingen in Alkmaar
Zondag 9 september 2001 en maandag 10 september hebben er bij Alkmaar aardbevingen plaatsgevonden. De sterkte van de aardbeving op 9 september was 3,5 op de schaal van Richter en die van 10 september was 3,2. De diepte van beide bevingen is ongeveer 3 kilometer. De bevingen zijn rond Alkmaar op grote schaal waargenomen. Meldingen kwamen o.a. uit Alkmaar, Zuid-Scharwoude, Egmond aan den Hoef, Heerhugowaard en Akersloot. De locatie van de aardbevingen is dicht bij die van 6 augustus 1994 (magnitude 3,0) en 21 september 1994 (magnitude 3,2). De meest waarschijnlijke oorzaak van de bevingen is de gaswinning in het gebied, aangezien de locatie en diepte overeenkomen met de ligging van gasvelden en er geen natuurlijke seismiciteit in het gebied bekend is. (Figuur 2.9)
Aardbeving bij Bergen aan Zee
In figuur 2.9 zijn de paarse rondjes de aardbevingen van Alkmaar en Bergen aan Zee.De blauwe vlekken op de tekening geven de locatie van gasvelden in de regio aan, de paarse lijnen geven breuken in de aardkorst weer.De rode driehoeken geven de locatie aan van het seismische station van het KNMI.
§ 2.5 Spreidingskaart aardbevingen in Nederland
Aardbevingen komen dus overal voor in Nederland. In het zuiden komen ze echter vaker voor dan in het noorden van Nederland. Om het duidelijker te laten zien waar nou precies aardbevingen in Nederland zijn voorgekomen, laat ik hieronder een spreidingskaart zien van aardbevingen in Nederland en omgeving (figuur 2.10). De aardbevingen zijn aangegeven met rode cirkels. Hoe groter de cirkel, hoe groter de magnitude, hoe groter waarschijnlijk de schade aan het aardoppervlak. Op deze kaart staan ook de breuken aangegeven zoals de Peelrandbreuk en de Feldbiss.
Je ziet dat in de provincie Limburg de meeste aardbevingen in heel Nederland plaatsvinden. Dit komt doordat de Peelrandbreuk en andere bekende breuken hier liggen. Waar ook wel veel aardbevingen voorkomen, maar met een kleine magnitude is Noord-Nederland. Al die rode vlekjes zijn aardbevingen die veroorzaakt zijn door gaswinning.
§ 2.6 Korte deelconclusie
In Nederland komen aardbevingen voor in het zuiden en in het noorden. In het zuiden hebben de aardbevingen te maken met de breuken die er liggen. Wanneer er bewegingen langs breukvlakken optreden, wordt er een spanning opgebouwd en dit kan leiden tot een aardbeving. Deze natuurlijke aardbevingen kunnen erg sterk zijn en veel schade aan gebouwen veroorzaken. In het noorden worden aardbevingen veroorzaakt door gaswinning. Door de gaswinning verandert de druk in de bodem, waardoor de bodem daalt. Langs breukvlakken kunnen verschuivingen optreden. Dit zorgt voor aardbevingen.
3. Hoe wordt in Nederland door seismologen onderzoek gedaan naar aardbevingen?
§ 3.1 Seismologie: de studie van aardbevingen.
Aardbevingen worden in Nederland geregistreerd en bestudeerd door de afdeling Seismologie van het KNMI. Seismologisch onderzoek houdt zich bezig met de oorsprong en de voortplanting van seismische golven in de aarde en richt zich dus op de werking van breuken. Aardbevingshaarden of seismische bronnen kunnen een natuurlijke of een door menselijk ingrijpen geactiveerde oorsprong hebben. Aardbevingen als gevolg van gaswinning kunnen daarom geïnduceerde bevingen worden genoemd.
De trillingen die in een aardbevingshaard bij een plotselinge verschuiving langs een breukvlak worden opgewekt, planten zich als golven in de ondergrond in alle richtingen voort.
Aan het aardoppervlak kunnen zulke trillingen worden geregistreerd door seismometers.(zie figuur 3.1) De eerste seismometer die gelijktijdig de twee horizontale en de verticale bewegingen van de aarde kon registreren werd rond 1893 gebouwd door de Engelse seismoloog John Milne. Tegenwoordig wordt het opgenomen trillingssignaal digitaal opgeslagen. Het wordt grafisch weergegeven op een computerscherm of het wordt afgebeeld op ronddraaiende rollen papier. Deze afbeelding van de waargenomen trillingen wordt een seismogram genoemd. Het KNMI heeft voornamelijk in het Zuiden en het Oosten van Nederland seismografen opgesteld. De reden hiervoor is dat de natuurlijke seismiciteit in Nederland voornamelijk plaats vindt in de provincies Limburg en Brabant.(Figuur 3.1) Op sommige plekken in dit deel van Nederland de bodemruis laag. Dit zorgt ervoor dat aardbevingen goed geregistreerd kunnen worden. Voor een betere verspreiding van stations in Nederland is ook een station in Drenthe opgenomen (WIT).
Netwerk van boorgatstations
Omdat Noord-Nederland last heeft van bodemruis, kunnen lichte bevingen niet geregistreerd worden door seismografen aan het aardoppervlak. De bodemruis neemt echter af in de diepe ondergrond. In 1991 is bij Finsterwolde (FSW) een boorgat van 300 meter diep gemaakt en in gebruik genomen. In dit boorgat zijn op een diepte van 0, 75, 150, 225 en 300 meter geofoons geïnstalleerd. Per niveau worden drie richtingen geregistreerd (één verticale en twee horizontale richtingen). Op dieptes vanaf 150 meter is de bodemruis een factor 10-100 lager dan aan het oppervlak, zodat ook kleine aardbevingen geregistreerd kunnen worden. Er zijn sinds 1991 nog tien boorgatstations geïnstalleerd in Nederland. (zie figuur 3.1 op de volgende blz.)
Uit de waarnemingen van de seismometers kan de herkomst van de golven, de seismische bron of aardbevingshaard, worden vastgesteld.
Het onderzoek van seismische risico’s is opgedeeld langs een lijn die Noord- en Zuid-Nederland scheidt. In Noord-Nederland komen aardbevingen dicht onder het aardoppervlak voor, zodat lokale omstandigheden in de ondiepe ondergrond een rol kunnen spelen bij de effecten van aardbevingen. Het KNMI onderzoekt bijvoorbeeld of ondiepe veenpakketten de seismische trillingen kunnen opslingeren boven een waarde die op grond van de magnitude van de aardbeving mag worden verwacht.
Het onderzoek naar aardbevingen in Zuid-Nederland richt zich vooral op de seismische risico’s over langere periodes en de relatie tussen aardbevingen en geologie.
§ 3.2 De locatie van een aardbeving
Er zijn verschillende manieren om de locatie aan het aardoppervlak, het epicentrum, van een aardbeving te bepalen. De belangrijkste manier is het gebruik van P- en S-golven. Dit zijn twee verschillende golven die zich door de aarde voortplanten.
- P-golven zijn longitudinale golven. Deze golven bewegen in dezelfde richting als waarin ze zich voortplanten (hetzelfde als geluidsgolven in lucht). Ze hebben een snelheid van ongeveer 6 km/s.
- S-golven zijn transversale golven. De golven bewegen loodrecht op de richting waarin ze zich voortplanten (hetzelfde als golven op een wateroppervlak). Ze hebben een snelheid van ongeveer 3,5 km/s en zijn dus langzamer dan de longitudinale golven.
Uit dit tijdsverschil kan dus de afstand tussen het station en de aardbeving (= dit noem je epicentrale afstand) berekend worden. Als je dit voor 1 station doet, kun je een cirkel om dat station heen tekenen. De aardbeving kan op de hele cirkel hebben plaatsgevonden. Als je er een tweede station bij tekent kan de aardbeving nog op 2 plekken hebben plaatsgevonden. Met 3 stations en 3 cirkels houd je precies 1 plek aan het aardoppervlak over. Dit is het epicentrum. In figuur 3.2 kun je dit goed zien.
§ 3.3 De sterkte van een aardbeving: magnitude en intensiteit
Om de sterkte en de effecten van een aardbeving weer te geven zijn er twee verschillende schalen in gebruik: de magnitudeschaal van Richter en de intensiteitenschaal van Mercalli. De magnitude geeft de sterkte van de aardbevingsbron aan. De intensiteit geeft de effecten aan van een beving op een bepaalde plaats aan het aardoppervlak. Een aardbeving heeft dus maar één magnitude en vele intensiteiten.
1. De magnitudeschaal van Richter
De magnitudeschaal voor aardbevingen is in 1935 ontworpen door de Amerikaanse seismoloog Charles Richter (1900-1985). Een getal op de Schaal van Richter is een maat voor de energie die vrijkomt bij een aardbeving en het geeft de sterkte van de bron van de trillingen aan. Dit is dus de sterkte in het hypocentrum. Lichte bevingen hebben een magnitude van minder dan 4 op de Schaal van Richter. Matig sterke aardbevingen hebben een magnitude tussen de 4 en 6. Sterke aardbevingen hebben een waarde van meer dan 6 op de Schaal van Richter. De krachtigste aardbevingen die ooit zijn waargenomen hebben een waarde van 9,5 op de Schaal van Richter bereikt.
2. De intensiteitenschaal van Mercalli.
De intensiteit van een aardbeving is het effect ervan op een plaats aan het aardoppervlak. De intensiteitenschaal van Mercalli is in 1902 ontworpen door de Italiaanse vulkanoloog en seismoloog Giuseppe Mercalli (1850-1914). Deze twaalfdelige, met Romeinse cijfers aangegeven, classificatie beschrijft in welke mate een aardschok door mensen wordt gevoeld en wat de effecten zijn op mensen,
voorwerpen, gebouwen en landschap. Onderzoekers onderzoeken de gevolgen en geven aan wat de intensiteit is. Figuur 3.3 laat een vereenvoudigde intensiteitenschaal van Mercalli zien.
Intensiteit Verschijnselen
II Nauwelijks gevoeldAlleen onder gunstige omstandigheden gevoeld.
III ZwakDoor enkele personen gevoeld. Trillingen als van voorbijgaand verkeer.
IV Vrij sterkDoor velen gevoeld. Trillingen als van zwaar verkeer. Rammelen van ramen en deuren.
V SterkAlgemeen gevoeld. Opgehangen voorwerpen slingeren.
VI Lichte schadeSchrikreacties. Voorwerpen in het huis van om. Lichte schade aan minder solide huizen.
VII SchadePaniek. Schade aan veel gebouwen. Schoorstenen breken af. Golven in vijvers. Kerkklokken geven geluid.
VIII Zware schadeAlgehele paniek. Algemene schade aan gebouwen. Zwakke bouwwerken gedeeltelijk vernield.
IX VerwoestendVeel gebouwen zwaar beschadigd. Schade aan funderingen. Ondergrondse pijpleidingen breken.
X Buitengewoon verwoestendVerwoesting van vele gebouwen. Schade aan dammen en dijken. Grondverplaatsing en scheuren in de aarde.
XI CatastrofaalAlgemene verwoesting van gebouwen. Rails worden verbogen. Ondergrondse leidingen vernield.
XII Buitengewoon catastrofaalAlgemene verwoesting. Verandering in het landschap. Scheuren in rotsen. Talloze vernielingen.
De intensiteit hangt af van de magnitude van de aardbeving, de afstand en de diepte tot het hypocentrum en van de gesteldheid van de bodem. De intensiteit dichtbij een zwakke aardbevingsbron kan dus groter zijn dan de intensiteit ver van een sterke bron. De effecten van de slappe bodem zoals hier in Nederland zijn ook heel anders dan die van een rotsbodem. In Noord-Nederland zijn de geïnduceerde aardbevingen zeer licht. Toch worden ze snel gevoeld omdat het hypocentrum dicht aan het oppervlak ligt. Deze bevingen kunnen voelbaar zijn vanaf een magnitude van 2 op de schaal van Richter. De magnitude van een aardbeving wordt gemeten met seismometers. De intensiteit wordt daarna via waarnemingen van schade en met behulp van enquêtes vastgesteld.
§ 3.4 Korte deelconclusie
In Nederland wordt onderzoek gedaan naar aardbevingen door het KNMI afdeling seismologie. Het KNMI heeft diverse seismografen geïnstalleerd in Nederland om de aardbevingen zo goed en precies mogelijk te meten. Door deze seismografen wordt de magnitude van een aardbeving bepaald. De magnitude geeft de sterkte van de aardbevingen aan. (De schaal van richter). De intensiteitenschaal van Mercalli geeft de effecten aan van de beving op het oppervlak.
4. Wat zijn de gevolgen van breuken en aardbevingen op het landschap?
§ 4.1 De effecten van aardbevingen op gebouwen
Aardbevingen in Nederland zijn een zeldzaam verschijnsel en zijn niet echt sterk. Daarom wordt er in de bouw en in de bouwvoorschriften niet echt rekening gehouden met aardbevingen. Vanwege vele eisen en voorschriften is de constructie van de Nederlandse huizenbouw goed en is het redelijk bestand tegen de krachten die aardbevingen veroorzaken. Niet alleen komen aardbevingen weinig voor in Nederland, ze zijn ook erg zwak. De sterkste natuurlijke aardbevingen dateren uit 1932 bij Uden, deze had een magnitude van 5,0 op de schaal van Richter, en uit 1992 bij Roermond, een magnitude van 5,8 op de schaal van Richter. Bij deze natuurlijke bevingen is er veel schade aan gebouwen opgetreden.
De schadelijke effecten van aardbevingen aan gebouwen ontstaan doordat de beweging van het aardoppervlak grote krachten uitoefent op de fundering van de gebouwen. Gebouwen worden als het waren gedwongen de opgelegde bodembeweging te volgen.bij een aardbeving varieert de opgelegde verplaatsing snel,dus zij moet in korte tijd worden gevolgd. Dit zorgt ervoor dat krachten en spanningen in de draagconstructie van het gebouw ontstaan. Gebouwen kunnen verticale aardbevingskrachten goed opnemen. De horizontale aardbevingskrachten leveren meer problemen op. Hierdoor ontstaat er schade aan gebouwen.
§ 4.2 Aardbevingsintensiteit en schade aan gebouwen
De schade die een aardbeving veroorzaakt aan gebouwen wordt in belangrijke mate bepaald door de horizontale aardbevingskrachten op een gebouw. Die hebben een direct verband met vijf karakteristieken van de bodemtrillingen. Dit zijn:
· Verplaatsing
· Snelheid
· Versnelling
· Trillingsfrequentie
· Duur van de beving
Er is een verband tussen de aardbevingsintensiteit ( de schalen gebaseerd op Mercalli) en deze karakteristieken van de bodemtrillingen.
De bodemverplaatsing, de bodemversnelling en de duur van de aardbeving bij geïnduceerde aardbevingen in Noord-Nederland verschillen sterk van de natuurlijke aardbevingen van Uden en Roermond. Daardoor verschilt ook de invloed op gebouwen. De bodemversnelling bij de aardbevingen in Noord-Nederland is groot vergeleken met aardbevingen in Zuid-Nederland. De duur van de bevingen en de grootte van de verplaatsingen van de bodem zijn daarentegen erg klein, dit in tegenstelling tot aardbevingen in Zuid-Nederland. Doordat geïnduceerde aardbeving kort duren is de schade aan gebouwen anders: de grootste scheuren die in de gebouwen kunnen ontstaan zijn ongeveer één à twee millimeter groot. De kans op het omvallen van schoorstenen en andere onderdelen van gebouwen is daardoor erg klein in Noord-Nederland. In Zuid-Nederland is dit wel anders. De aardbeving in Roermond in het jaar 1992 laat dit wel zien. In de Minderbroederskerk te Roermond werd schade aangericht door neerstortende stenen uit het plafondgewelf. Zoals je kunt zien op de foto’s van figuur 4.1 en 4.2 op de volgende bladzijde was het een zootje.
§ 4.3 De effecten van breuken op het landschap
De activiteiten van breuken en aardbevingen hebben veel invloed op het landschap. Er kunnen hellingen gevormd worden tussen opgeheven en gedaalde gebieden door actieve breuken. Ook kunnen deze verticale bewegingen sterk de loop van de rivieren bepalen.
Wat gebeurt er met een rivier in een actieve breukzone?
De bewegingen van de aardkorst hebben invloed op veel processen aan het aardoppervlak, bijvoorbeeld op de rivieren. In de afgelopen honderdduizenden jaren hebben deze bewegingen de loop van de rivieren beïnvloed.
Een voorbeeld hiervan is de Maas. Ongeveer 700.000 jaar geleden liep de Maas door de Centrale Slenk. De Centrale Slenk daalde, dus kon de Maas nergens anders heen stromen. Je zou kunnen zeggen dat de Maas gevangen was in het dal van de Centrale Slenk. De Maas kwam wel steeds dichter tegen de Peel Horst aan te liggen. De Centrale Slenk kantelde naar het noordoosten, richting de Peel Horst dus.
Zo’n 500.000 jaar geleden had de Peelrand Breukzone een periode dat het wat minder actief was. Na een lange tijd kwamen de Centrale Slenk en de Peel Horst op gelijke hoogte te liggen. Hierdoor zag de Maas kans om op de Peel Horst te stromen. De Peel Horst kantelde net als de Centrale Slenk naar het noordoosten. Hier door gleed de Maas af naar het dal van de Venlo Slenk. De Maas had zich intussen ingesneden, dus een dal gevormd, in de Peel Horst. Tegenwoordig is de situatie nog steeds zo dat de Maas via de Peel Horst in de dal van de Venlo Slenk stroomt. Hier komt de Maas samen met de Rijn en stroomt naar zee.
De bewegingen langs breuken hebben ook invloed op waar de rivier erodeert, materiaal weghaalt, en waar de rivier sedimenteert, dus materiaal neerlegt. Een voorbeeld hiervan is in Limburg waar de Maas de Feldbiss Breukzone oversteekt. De plaatsen Sittard en Born liggen in de buurt. Dit leg ik in figuur 4.3 uit. De rode lijn stelt de Feldbiss Breukzone voor. Het gebied links is het Kempisch Plateau in Zuid-Limburg dat omhoog komt en het gebied rechts is de Centrale Slenk in Noord-Limburg dat omlaag gaat.
Begin situatie: Een rivier heeft altijd een helling nodig om te stromen. Deze bedraagt meestal enkele meter per kilometer.
Activiteit breuk: Het achterland van het stroomgebied wordt opgeheven. Het gevolg hiervan is dat de rivier steiler wordt en het dus harder gaat stromen. Er is dus meer energie om het opgeheven deel af te breken. Er vormt zich een dal.
Breuk activiteit gestopt: Er ontstaat een rivierdal wanneer de rivier sneller gaat stromen en zich in gaat snijden. Grind en zand dat meegevoerd wordt door de snelstromende rivier kan niet meer meegevoerd worden als de rivier een minder steile helling krijgt. Het zand en grind vallen neer en vullen het ‘gat’ op.
Het Limburgse Heuvel Landschap in Zuid-Limburg is dus gevormd door de actieve breuken in het gebied rond Sittard en Born. Het opgeheven deel is door rivieren ingesneden en vormt nu het Limburgse heuvellandschap. Op een hoger gelegen deel in Zuid-Limburg is goed te zien dat het gebied als een soort plateau omhoog is gekomen. De toppen van de heuvels zijn erg vlak en liggen bijna overal even hoog.
§ 4.4 Korte deelconclusie
Wat het gevolg is van aardbevingen op het landschap is de schade die er bij gebouwen kan ontstaan. Er kunnen scheuren in de muren komen, dakpannen kunnen van het dak vallen, net als schoorstenen. Dit komt gelukkig niet vaak voor in Nederland. Toch kan het gebeuren. Bijvoorbeeld in Roermond in 1992. De schade liep hoog op. Het gevolg van breuken op het landschap is goed te zien in Limburg. Hier zorgden de breuken ervoor dat er horsten en slenken ontstonden. Doordat deze veranderden van hoogte, loopt de rivier ieder keer weer anders. Wanneer een rivier bijvoorbeeld sneller gaat stromen omdat een heuvel steiler wordt, gaat de rivier zich insnijden in het landschap en zo ontstaat er een dal.
Conclusie
In deze conclusie zal ik proberen antwoord te geven op mijn hoofdvraag: Waar in Nederland komen aardbevingen voor en waarom daar?
Aardbevingen zijn trillingen in de aardkorst, die meestal veroorzaakt worden door het bewegen van platen die de aardkorst vormen. Aardbevingen kunnen ook ontstaan door vulkaanuitbarstingen, het instorten van mijnen of bij een inslag van een meteoriet.
In Nederland komen echter aardbevingen voor door twee oorzaken: breuken en gaswinning. Wat hebben breuken met aardbevingen te maken? Breuken heb je overal in de aardkorst. Op de ene plek heb je grotere breuken dan op andere plekken. Maar hoe ontstaan deze breuken? Om antwoord te krijgen op deze vraag heb je de theorie van de platentektoniek nodig.
Alfred J. Wegener is de ontdekker van deze theorie. Hij heeft ontdekt dat de aarde bestaat uit verschillende platen die op een laag drijven, de asthenosfeer. Hij heeft ook ontdekt dat de platen de afgelopen miljoenen jaren niet stil hebben gezeten. Ooit bestond de wereld namelijk uit één werelddeel: Pangea. Doordat de platen uit elkaar drijven is de wereld ontstaan die we nu kennen. De randen van de platen zorgen voor breuken in de grond. Wanneer twee platen namelijk langs elkaar schuiven, ontstaat er een scheur in de aarde: de breuk.
Je hebt niet alleen breuken bij plaatranden. Nederland heeft breuken, zoals de Peelrandbreuk en de Feldbissbreuk, maar ligt niet op een plaatrand. De breuken in Nederland ontstaat doordat Nederland als het ware uit elkaar rekt. Europa drijft namelijk naar Afrika, maar dankzij een Mid-Oceanische Rug in de Atlantische Oceaan, wordt Nederland steeds dichter naar Amerika getrokken. Nederland rekt dus uit. Hierbij ontstaan er horsten (verhogingen) en slenken (verlagingen) in de grond. De breuken liggen tussen zo’n horst en slenk. Vooral de Peelrandbreuk zorgt voor aardbevingen. Wanneer twee breukenvlakken langs elkaar schuiven, is er veel kracht bij nodig. Op een gegeven moment gaat het heel stroef, maar toch schuiven ze door. Dit veroorzaakt een aardbeving.
In Noord-Nederland is de schade wat minder bij een aardbeving. Dat komt omdat hier ‘slechts’ bevingen voorkomen met een maximale magnitude van ca. 3.5 op de schaal van Richter. In Noord-Nederland ontstaan er geen aardbevingen door bewegingen langs breuken, maar door gaswinning. Door de winning verandert de druk in en rond het aardgasveld in de ondergrond. Het gevolg hiervan is dat de bodem kan dalen en dat langs breukvlakken in de aardlagen plotselinge verschuivingen kunnen optreden. Dit zijn de bevingen. Een voorbeeld van zo’n geïnduceerde aardbeving zijn de aardbevingen in Alkmaar op 9 en 10 september 2001. De magnitudes waren 3.5 en 3.2 op de schaal van Richter.
De KNMI afdeling seismologie onderzoekt aardbevingen in Nederland. Ze hebben verschillende seismografen en boorgatseismometers geïnstalleerd in heel Nederland. Deze registreren het hypocentrum (punt in de aardkorst waar de trillingen afkomstig zijn), het epicentrum (plaats aan het aardoppervlak loodrecht boven het hypocentrum) en de magnitude van een aardbeving.
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden
J.
J.
Kijk vriend et was ok gozer en dat is niet goed en daarom heb je een 6..7 maar et hoort een 1 te zijn MAAT
7 jaar geleden
Antwoorden