Aardbevingen worden vaak gezien als grotendeels onvoorspelbare en volstrekt natuurlijke verschijnselen – maar dat beeld zou kunnen veranderen.

In een studie die deze week in het vakblad Seismological Research Letters is gepubliceerd, worden 730 plekken geïdentificeerd waar zich in de afgelopen 150 jaar aardbevingen als gevolg van menselijke activiteiten hebben voorgedaan. Hoewel al langer bekend is dat de mens invloed kan uitoefenen op seismische bewegingen, ontdekten de onderzoekers tot hun verrassing dat menselijke activiteiten aardbevingen met een kracht van tot wel 7,9 op de schaal van Richter kunnen veroorzaken en dat in sommige regio’s van de wereld het aantal aardbevingen duidelijk toeneemt.

Evenals aardbevingen die door de natuur worden veroorzaakt, kunnen aardschokken die door de mens worden uitgelokt gevaarlijk en zelfs dodelijk zijn. Geologen zijn nog maar pas begonnen inzicht te krijgen in de gevolgen die dit soort aardschokken voor mens en milieu kunnen hebben.

Dit is wat er tot nu toe bekend is:

Welke soort menselijke activiteit kan tot aardbevingen leiden?

De gevolgen van aardschokken die door de mens worden veroorzaakt, kunnen dezelfde zijn als natuurlijke aardbevingen, maar ze komen vaak voor in gebieden waar tot dan toe weinig tot geen seismische activiteit is geconstateerd. De meeste natuurlijke aardbevingen doen zich voor langs breuklijnen, die meestal (maar niet altijd) worden aangetroffen op plekken waar tektonische platen op elkaar stuiten. Maar aardbevingen die door menselijke activiteit worden uitgelokt, kunnen ver van de randen van de tektonische platen optreden.

De precieze oorzaak van zo’n uitgelokte aardbeving hangt af van het soort menselijke activiteit in het gebied.

In het rapport wordt uitgegaan van gegevens die voor het publiek toegankelijk zijn, en uit deze gegevens blijkt dat mijnbouw wereldwijd het grootste aantal uitgelokte aardschokken veroorzaakt (veel van de onderzochte aardschokken deden zich in clusters rond 271 epicentra voor). Het verwijderen van materiaal uit de aardkorst kan tot instabiliteit leiden, waardoor plotselinge aardverschuivingen kunnen optreden die op hun beurt aardbevingen uitlokken.

Op 167 plekken werden veel – en verreweg de dodelijkste – aardschokken uitgelokt door de ‘indamming van waterreservoirs’, in de woorden van het rapport, oftewel de aanleg van stuwdammen.

In 2008 kwamen naar schatting 80.000 mensen om of raakten vermist als gevolg van een aardbeving met een kracht van 7,9 op de schaal van Richter in de Chinese provincie Sichuan. Wetenschappers denken nu dat deze aardschok werd uitgelokt door het gewicht van 320 miljoen tot water dat was opgehoopt in het stuwmeer van Zipingpu, pal boven een bekende breuklijn.

In de VS draait het debat over uitgelokte aardschokken hoofdzakelijk rond de frackingtechnieken in de olie- en gaswinning, gezien de snelle verspreiding van deze methoden in veel Amerikaanse staten. Volgens de US Geological Survey kan fracking tot seismische activiteit leiden, zowel direct als indirect, door de injectie van het afvalwater dat bij deze techniek ontstaat: een mix van water, zand en chemicaliën die voor het hydraulisch ontsluiten van aardolie of aardgas worden gebruikt. Het onder hoge druk staande afvalwater kan rotsen laten scheuren en bestaande breuklijnen ‘smeren’.

In het rapport bespreken de auteurs 29 projecten waar aardschokken direct door fracking werden uitgelokt, 36 plekken waar aardschokken werden veroorzaakt door de injectie van fracking-afvalwater en 12 plekken waar aardschokken werden veroorzaakt door de afvoer van ander afvalwater dat bij aardolie- en aardgasboringen werd gebruikt. In het geval van de staat Oklahoma, waar zeer veel fracking plaatsvindt, worden elk jaar honderden lichte aardschokken gemeten in een gebied dat tot dan toe geen seismische activiteit vertoonde.

Daarnaast werden aardschokken op 22 plekken uitgelokt door nucleaire explosies en op twee bouwplaatsen.

“Al deze menselijke projecten hebben uitwerking op de krachten die in de aardkorst aanwezig zijn,” zei Miles Wilson, de geofysicus van de University of Durham die de gegevens voor het rapport bijeenzocht. “Als we bijvoorbeeld massa toevoegen of verwijderen, moeten we niet verbaasd zijn dat de aarde op deze veranderingen reageert – in sommige gevallen met aardschokken.”

Waarom neemt het aantal schokken toe?

De gegevens over uitgelokte aardschokken die Wilson heeft verzameld, bestrijken de afgelopen anderhalve eeuw. Op een website kunnen mensen op datum en regio zoeken naar deze aardbevingen, en de kracht, de locatie en de oorzaak ervan bestuderen.

Ze kunnen ook aanvullende gevallen aanmelden als ze denken dat die in de database opgenomen moeten worden.

Wilsons database bevat inmiddels 108 plekken waar in de afgelopen tien jaar aardschokken door menselijke activiteit zijn uitgelokt; deze schokken varieerden in zwaarte van lichte bevingen tot een aardschok van 5,8 op de schaal van Richter. De meerderheid van de schokken deden zich in de VS en Canada voor en waren het gevolg van de ondergrondse injectie van gebruikte frackingvloeistof.

“Op lange termijn zullen we in de hele wereld meer gevallen van uitgelokte seismische activiteit zien,” zei Wilson, “omdat het aantal en de schaal van menselijke projecten die de aardkorst beïnvloeden steeds groter wordt.”

Ook de mijnbouw zal waarschijnlijk in schaal toenemen. De mijnen van tegenwoordig zijn groter dan ooit en vele kilometers diep. Al deze activiteiten zouden tot meer instabiliteit in de aardkorst en tot meer of zwaardere aardbevingen kunnen leiden, waarschuwt Wilson.

Soms is “antropogene activiteit het laatste zetje waardoor de opgebouwde spanningen zich ontladen,” aldus de geofysicus.

Wat kunnen we verwachten?

Wilsons werk aan de University of Durham werd deels gefinancierd door de Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM), die geïnteresseerd is in de potentieel gevaarlijke gevolgen van zijn aardgaswinning. Door aardschokken beter te begrijpen kunnen de ingenieurs te werk gaan op een wijze waarbij zich zo weinig mogelijk van deze schokken voordoen, zegt Wilson.

Het is niet erg waarschijnlijk dat de mens zal stoppen met het graven in de aardkorst of het injecteren van afvalwater, maar Wilson meent dat we ons moeten voorbereiden om zo de ergste rampen – zoals de aardbeving van 2008 in China – te kunnen voorkomen.