Wetenschap

Verwoestende bevingen zijn voorbereiding voor mega-ramp in Himalaya

Gematigde aardbevingen zorgen voor onvoldoende ontlading van de spanning langs de breuken in de regio. Sterker nog: ze maken die eerder erger. maandag, 21 januari 2019

Door Maya Wei-Haas

De zon scheen zo nu en dan door het wolkendek boven Nepal op de frisse lenteochtend van 25 april 2015. Het leek een dag als alle andere te worden, tot zich om 11:56 's ochtends lokale tijd een ramp voltrok.

De regio werd getroffen door een zware aardbeving met een kracht van 7,8 op de schaal van Richter, waardoor bewoners op de vlucht sloegen terwijl gebouwen stonden te schudden en instortten door de hevige bewegingen van de aarde. Er ontstonden talloze aardverschuivingen in het ruige gebied en op de Mount Everest vond een dodelijke lawine plaats.

Het aantal slachtoffers was onthutsend groot: er kwamen bijna negenduizend mensen om het leven, en duizenden anderen raakten gewond. De Gorkha-aardbeving, zoals de ramp ook wel wordt genoemd, veroorzaakte een enorme ravage in de steden en dorpen in het getroffen gebied, en meer dan zeshonderdduizend woningen werden verwoest. Bijna vier jaar en miljarden dollars verder wordt er nog steeds aan het herstel gewerkt.

Maar verschillende studies komen tot een verontrustende conclusie: de aardbeving was waarschijnlijk niet de zwaarste die de regio zal beleven.

Een onderzoek dat op 3 januari werd gepubliceerd Nature Communications levert nieuw bewijs dat de beving in 2015 niet zorgde voor een ontlading van de seismische spanningen, maar dat die de aardkorst in de omliggende regio waarschijnlijk juist onder druk zette voor een nog destructievere, nog grotere aardbeving, met een kracht van 8,5 of hoger. In de studie wordt met behulp van numerieke simulaties onderzocht hoe en waarom gematigde aardbevingen nog grotere bevingen veroorzaken, waardoor wetenschappers inzicht krijgen in de opbouw van spanning langs breuken.

“Het onderzoek levert verontrustende resultaten op wat betreft het risico op aardbevingen in de Indus-Gangesvlakte, die zich uitstrekt over het noorden van het Indisch subcontinent en waar zo'n vierhonderd miljoen mensen wonen,” stelt de hoofdauteur van de studie, geofysicus Luca Dal Zilio, in een e-mail.

Wanneer deze mega-aardbeving zal plaatsvinden, of dat over enkele jaren is, of over tientallen jaren of eeuwen, valt niet te voorspellen. Maar het is van levensbelang om inzicht te krijgen in de gevaren die de regio bedreigen, zodat er maatregelen kunnen worden genomen om de talloze mensen die bovenop deze onrustige geologische reus wonen te beschermen.

Opladen voor een aardbeving

Nepal is wel het een en ander gewend op het gebied van aardbevingen. Bijna nergens op aarde is de seismische activiteit zo groot als in de Himalaya, door de voortdurende botsing tussen twee continentale platen: de Indische en de Euraziatische.

De Indische Plaat verplaatst zich ieder jaar een paar centimeter noordwaarts en schuift met horten en stoten onder het Tibetaanse Hoogland. Elke plotselinge beweging zorgt voor een aardbeving, waarvan de intensiteit steeds wisselend is.Denk aan schieten met een elastiekje, legt Rebecca Bendick uit. Deze geofysicus aan de Amerikaanse University of Montana was niet betrokken bij het recente onderzoek.De spanning in de aardkorst bouwt zich op dezelfde manier op als wanneer je het elastiekje naar achteren trekt. Er komt een moment waarop je los moet laten, waarbij alle verzamelde energie wordt omgezet in kinetische energie en het elastiekje door de lucht vliegt. Dat gebeurt in feite ook bij een aardbeving.

In de Himalaya vindt deze ontlading, of geologische verplaatsing, plaats op de grens tussen de twee platen, die in Engelstalige literatuur ook wel de Main Himalayan Thrustwordt genoemd. De effecten ervan zijn vaak zichtbaar aan het aardoppervlak, als het landschap wordt opgetild met soms meters per keer.

Supercyclus als voorbereiding voor supergrote aardbevingen

Er doet zich echter iets vreemds voor bij de aardbevingen in de Himalaya: “Als je kijkt naar de historische seismische activiteit, lijkt het erop dat er niet genoeg aardbevingen zijn om de verzamelde energie te ontladen,” vertelt coauteur Jean-Philippe Avouac van Caltech.

“Maar het moet op enig moment toch vrijkomen. Dus de vraag is: hoe gaat dat?”

De spanning langs de breuk zou geleidelijk kunnen afnemen via seismische processen “zoals klei die langzaam van vorm verandert,” zegt hij. Maar uit eerdere gps-metingen blijkt dat niet alle energie die in het Himalaya-gebied ontstaat op die manier geleidelijk wegvloeit.

Het meest waarschijnlijke ‘ventiel’ is dan een aardbeving. Maar wat voor soort beving? De trillingen in de Himalaya zijn over het algemeen onder te verdelen in twee categorieën: gematigde bevingen, met een kracht van circa 7 op de schaal van Richter, die niet helemaal doorbreken naar het oppervlak, en mega-aardbevingen, met een kracht van meer dan 8, die volledig doorbreken. De relatie tussen deze twee typen aardbevingen is nog onbekend, evenals de manier waarop ze zorgen voor ontlading van de opgebouwde spanning.

Om meer te weten te komen over het verband tussen de verschillende soorten bevingen, maakte het team gebruik van numerieke modellen. “We ontdekten dat er in de Himalaya een soort supercyclus bestaat,” vertelt Dal Zilio. De gematigde aardbevingen zorgen lokaal voor enige ontlading van de opgebouwde spanning, maar ze laten de druk in de omringende regio’s oplopen, waardoor de hoeveelheid opgeslagen energie juist toeneemt. Dat leidt uiteindelijk tot een mega-aardbeving, die eens in de vijfhonderd tot zeshonderd jaar doorbreekt naar het aardoppervlak en waarbij de spanning eindelijk ontlaadt.

Dit patroon is ook terug te zien in de historische gegevens, legt Dal Zilio uit. En hoewel de Nepalese aardbeving in 2015 verwoestend was, is het een voorbeeld van een meer gematigde aardbeving, die onderdeel is van de opbouwfase van de cyclus.

Uit het model blijkt ook dat draaiingen en krommingen in de breuk een grote rol spelen in de cyclus, vertelt Avouac. Vermoedelijk zit er een ondergrondse kronkel in de breuk, wat invloed heeft op de plek waar de spanning zich onder het oppervlak opbouwt. Als deze kronkel in de modellen niet wordt meegenomen, is er geen sprake van de supercyclus. Maar als die draai wel in de modellen zit, zie je de scheiding tussen gematigde en grote bevingen “op natuurlijke wijze ontstaan,” legt hij uit.

Grote kans op enorme trillingen

Samen met eerder onderzoek levert de nieuwe studie overtuigend bewijs voor het seismische gevaar in deze regio.

“Dit is nou zo'n fijn geval dat alle historische gegevens, onze basiskennis van aardbevingen en de numerieke simulaties allemaal samenkomen en min of meer hetzelfde antwoord geven,” vertelt Bendick.

Zij was coauteur van een studie uit 2017 die werd gepubliceerd in Quaternary International, waarin de vraag vanuit historisch perspectief werd bekeken. De resultaten van haar en haar collega's leverden hetzelfde verontrustende beeld op. In de afgelopen vijfhonderd jaar zijn slechts twee aardbevingen in de Himalaya doorgebroken naar het aardoppervlak, één in 1934 en een andere in 1950, vertelt Roger Bilham, die de leiding had over het onderzoek uit 2017.

“Dat betekent dat er nog een flink aantal regio's zijn die ik ‘reservoirs van elastische energie’ noem, en die nog wachten op ontlading,” zegt hij. Daarbij is van belang dat de druk in de breuken niet spontaan kan worden verlicht. Er is een grote beving nodig die door het reservoir kan breken, en waardoor de schokken nog extra intens worden.

“Denk aan een soort brandstofpompen,” zegt Bilham.

En er zijn een groot aantal van dat soort reservoirs. In een aparte studie berekenden Bilham en zijn collega's de energie die opgeslagen ligt in het gehele Himalaya-gebied, op basis van aardbevingen in het verleden en de snelheid waarmee de tektonische platen botsen. Van de vijftien geanalyseerde segmenten konden er zeven aardbevingen veroorzaken met een kracht van minstens 8,4 op de schaal van Richter, als de energie vandaag zou vrijkomen.

Het is natuurlijk zeer onwaarschijnlijk dat de reservoirs allemaal tegelijk zouden ontladen, en aardbevingen die groot genoeg zijn om een ontlading te veroorzaken komen zelden voor. Maar het is denkbaar dat zoiets zou plaatsvinden in twee regio's tegelijk, waardoor een nog grotere aardbeving ontstaat. De resultaten van dit onderzoek zullen in de loop van komende weken verschijnen in een Speciale publicatie van de Geological Society over de tektoniek in het Himalayagebied.

“Het risico van een aardbeving in de Himalaya is gigantisch,” stelt Bilham. “Het is echt buitengewoon groot.”

Wat gaat er nu gebeuren?

“Het punt is, we kunnen geen van allen zeggen wat er gaat gebeuren,” aldus Bilham. Hij waarschuwt dat er voorzichtig moet worden omgesprongen met voorspellingen over toekomstige aardbevingen op basis van de onderzoeksresultaten. “Ze zouden allemaal volgende week al kunnen plaatsvinden, of er zou morgen één enkele aardbeving met een kracht van 8,7 kunnen optreden, of het zou nog vijf eeuwen kunnen duren.”

Bovendien moet het nieuwe model nog worden verfijnd voordat het in de praktijk kan worden gebruikt voor het voorspellen van het gevaar, merkt Avouac op. Op dit moment zijn slechts twee dimensies van het systeem in het model opgenomen, waardoor sommige van de complexe verschillen binnen het Himalaya-gebied buiten beschouwing blijven. De onderzoekers hopen het model uiteindelijk uit te kunnen breiden naar drie dimensies, en het uiteindelijk te kunnen gebruiken om de kans op een ramp te berekenen op een bepaalde plek in het berggebied.

Dat zou kunnen helpen om te bepalen waar voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen. Die kennis is van groot belang voor gebieden met zeer beperkte financiële middelen, die moeilijke beslissingen moeten nemen over de vraag waar ze hun geld aan besteden. De bevolking in het Himalaya-gebied blijft zeer kwetsbaar voor seismische gevaren. In een studie uit 2018 werd berekend dat als er nu een aardbeving met een kracht van 8,7 op de schaal van Richter zou plaatsvinden, wat in 1505 ook gebeurde in het centrale deel van de Himalaya, er circa zeshonderdduizend doden zouden vallen, en meer dan een miljoen gewonden.

Op dit moment fungeren de onderzoeken als een oproep om in actie te komen.

“We moeten erop blijven hameren dat de aardbeving in 2015 in Gorkha niet de grote aardbeving was waardoor alle spanning in het Himalaya-gebied is ontladen,” stelt Bendick. “Het is zeer verstandig om ervan uit te gaan dat we tijdens ons leven een nog grotere beving gaan meemaken. Alle stappen die worden genomen om de gevolgen daarvan te beperken, zullen mensenlevens redden en kosten besparen.”

Bekijk ook: Aardbevingen 101

Lees ook: Hoe mensen dodelijke aardbevingen veroorzaken

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer