Wereldwijd registreren seismometers zo’n half miljoen aardbevingen per jaar. Ongeveer 100 000 daarvan zijn voelbaar, en gemiddeld vinden er per jaar een stuk of vijftien plaats met magnitude 7 of meer en één met magnitude 8 of meer. Bijna alle zware bevingen liggen langs de randen van de tektonische platen. Maar ook in Nederland beeft de grond, om twee heel verschillende redenen.
Oorzaak: platen, breuken en elastische spanning
De platen van de lithosfeer bewegen met enkele centimeters per jaar langs elkaar. Langs hun randen haken ze echter vast. Het gesteente rond de breuk vervormt dan elastisch, zoals een liniaal die je buigt. Na tientallen tot honderden jaren is de spanning groter dan de wrijving: de breuk schiet in een paar seconden meters door en het gesteente veert terug. Deze verklaring heet de elastic-rebound-theorie en werd opgesteld na de beving van San Francisco in 1906.
Het punt in de diepte waar het breken begint, heet het hypocentrum (haard). Het punt aan het oppervlak recht erboven is het epicentrum. De meeste bevingen zijn ondiep (minder dan 70 km), maar in subductiezones komen bevingen voor tot ongeveer 700 km diepte, in de wegduikende plaat.
| Breuktype | Beweging | Spanning | Typische plek en voorbeeld |
|---|---|---|---|
| Afschuiving (normale breuk) | bovenste blok zakt langs het breukvlak omlaag | rek (uit elkaar) | divergente grenzen en slenken: Oost-Afrikaanse Riftvallei, Roerdalslenk |
| Opschuiving (overschuiving) | bovenste blok wordt omhoog geschoven | compressie (samendrukken) | subductiezones en gebergten: Japan 2011, Chili 1960, Himalaya |
| Horizontale verschuiving (zijschuiving) | blokken schuiven horizontaal langs elkaar | schuifspanning | transformgrenzen: San Andreasbreuk, Oost-Anatolische breuk |
De zwaarste bevingen ooit, boven magnitude 9, waren allemaal opschuivingen in subductiezones. Daar is het breukvlak het grootst: honderden kilometers lang en tot ruim honderd kilometer breed. De sterkste gemeten beving was die van Chili in 1960, met momentmagnitude 9,5.
Seismische golven: P, S, Love en Rayleigh
Vanuit de haard lopen golven in alle richtingen. Er zijn twee soorten binnengolven, die door de aarde heen reizen, en twee soorten oppervlaktegolven, die langs het aardoppervlak lopen.
| Golf | Soort beweging | Snelheid | Door vloeistof? | Effect |
|---|---|---|---|---|
| P-golf (primair) | longitudinaal: gesteente wordt samengedrukt en uitgerekt in de looprichting | ~6 km/s | ja | komt als eerste aan; voelt als een harde dreun of klap |
| S-golf (secundair) | transversaal: gesteente beweegt loodrecht op de looprichting | ~3,5 km/s | nee | komt daarna; sterker schudden |
| Love-golf | oppervlaktegolf: horizontaal heen en weer, dwars op de looprichting | ~3 – 4 km/s | nee | schuift funderingen zijwaarts; veel schade |
| Rayleigh-golf | oppervlaktegolf: rollende, elliptische beweging, op en neer én voor en achter, zoals een golf op zee | ~3 km/s, iets trager dan Love | (alleen langs oppervlak) | komt het laatst; grootste uitslag en langste duur |
Oppervlaktegolven zijn het traagst, maar verliezen met de afstand minder energie dan binnengolven en hebben de grootste amplitude. Daarom veroorzaken ze bij ondiepe bevingen het meeste schade. Dat S-golven niet door vloeistof gaan, liet seismologen ontdekken dat de buitenkern van de aarde vloeibaar is (zie bouw van de aarde).
Rekenvoorbeeld: de afstand tot het epicentrum
Een seismograaf registreert eerst de P-golf en even later de S-golf. Hoe verder weg de beving, hoe groter dat tijdsverschil. Noem de afstand d. Dan geldt tS − tP = d/vS − d/vP.
- d
- afstand tot de haard, in km
- Δt
- tijd tussen aankomst van de P- en de S-golf, in s
- vP, vS
- snelheid van de P- en S-golf, in km/s
Met vP = 6,0 km/s en vS = 3,5 km/s is (6,0 × 3,5) / (6,0 − 3,5) = 8,4 km per seconde verschil. Meet een station Δt = 20 s, dan ligt de beving op ongeveer 20 × 8,4 ≈ 170 km afstand. Eén station geeft alleen een cirkel; met drie stations snijden de cirkels elkaar in het epicentrum (triangulatie).
Magnitude en intensiteit: twee verschillende schalen
In het nieuws worden twee dingen vaak door elkaar gehaald. De magnitude is één getal per beving: hoeveel energie er bij de bron vrijkwam. De intensiteit verschilt per plek: hoe hevig het schudden daar was en wat de schade is.
| Magnitude | Intensiteit | |
|---|---|---|
| Meet | energie bij de bron | effect op een bepaalde plek |
| Schalen | Richterschaal (lokale magnitude ML), momentmagnitude Mw | Europese macroseismische schaal (EMS-98), Mercalli |
| Waarden | open schaal, kommagetallen (bijv. 3,6) | I (niet gevoeld) tot XII (totale verwoesting), Romeinse cijfers |
| Hangt af van | breukoppervlak en verschuiving | magnitude, diepte, afstand, ondergrond en bouwwijze |
Charles Richter ontwierp zijn schaal in 1935 voor Californië. Voor grote bevingen (vanaf ongeveer 7) ‘verzadigt’ die schaal: ze loopt niet meer mee. Seismologen gebruiken daarom de momentmagnitude, berekend uit het seismisch moment: de stijfheid van het gesteente × het breukoppervlak × de verschuiving. Voor kleine en middelgrote bevingen geven beide schalen ongeveer dezelfde waarde.
- E
- vrijgekomen energie
- M
- magnitude
Elke stap van 1 in magnitude betekent een 10 keer grotere uitslag op de seismograaf, maar 101,5 ≈ 32 keer zoveel energie. Twee stappen is 32 × 32 ≈ 1 000 keer zoveel energie. Voorbeeld: de beving in Turkije in 2023 (M 7,8) tegenover die bij Huizinge (M 3,6): verschil 4,2 magnitude. E-verhouding = 101,5 × 4,2 = 106,3 ≈ 2 miljoen. De Turkse beving maakte dus ongeveer twee miljoen keer zoveel energie vrij.
Aardbevingen in Nederland: natuurlijk en door gaswinning
Natuurlijke bevingen in Limburg en Brabant. Zuidoost-Nederland ligt op de Roerdalslenk, een strook die tussen breuken langzaam wegzakt omdat de korst van West-Europa wordt uitgerekt. In de nacht van 13 april 1992 schoof de Peelrandbreuk bij Roermond op zo’n 17 km diepte door. Het KNMI geeft een lokale magnitude van 5,8; de momentmagnitude ligt rond 5,3 à 5,4. Het is de zwaarste gemeten beving in Nederland. Schoorstenen vielen om, kerken en huizen raakten beschadigd en de beving werd tot in Engeland en Zwitserland gevoeld. Ook in België, vooral in Henegouwen en rond Luik, komen af en toe voelbare natuurlijke bevingen voor.
Geïnduceerde bevingen in Groningen. Het Groningenveld zit in een laag poreuze zandsteen op ongeveer 3 km diepte. Door het gas eruit te halen daalde de druk in die laag, waardoor het gesteente samendrukte (compactie). Daardoor gingen bestaande breuken in het reservoir schuiven. Vanaf begin jaren negentig nam het aantal bevingen toe. De zwaarste vond plaats op 16 augustus 2012 bij Huizinge, met magnitude 3,6.
Dat klinkt licht, maar de haard lag maar ongeveer 3 km diep, onder een slappe bodem van klei en veen met veel oude, niet op bevingen gebouwde woningen. Daardoor was de intensiteit aan het oppervlak relatief hoog en ontstond schade aan tienduizenden huizen. Na Huizinge werd de winning stap voor stap afgebouwd; in 2023 stopte de gaswinning uit het Groningenveld. Breuken kunnen nog jaren nareageren, dus helemaal voorbij zijn de bevingen niet.
Voorbeeld: Turkije en Syrië, 6 februari 2023
Op 6 februari 2023 trof een beving met momentmagnitude 7,8 het zuidoosten van Turkije en het noorden van Syrië, ’s nachts om kwart over vier. Ongeveer negen uur later volgde een tweede zware beving van magnitude 7,5. Ze ontstonden op de Oost-Anatolische breuk, een horizontale verschuiving waar de Arabische plaat noordwaarts drukt en de Anatolische plaat (met het grootste deel van Turkije) naar het westen wegschuift. De breuk scheurde over honderden kilometers open. Met meer dan 50 000 doden in Turkije en duizenden in Syrië was het een van de dodelijkste natuurrampen van deze eeuw. Dat het dodental zo hoog was, kwam behalve door de kracht vooral door de ondiepe haard, het nachtelijke tijdstip en gebouwen die niet volgens de bouwvoorschriften waren gebouwd.
Tsunami’s
Schuift bij een onderzeese opschuiving de zeebodem plotseling meters omhoog, dan wordt de hele waterkolom erboven opgetild: er ontstaat een tsunami. Op open zee is die golf vaak minder dan een meter hoog maar honderden kilometers lang, en hij gaat razendsnel. De snelheid hangt alleen af van de waterdiepte h:
- v
- snelheid van de tsunami, in m/s
- g
- valversnelling, 9,81 m/s²
- h
- waterdiepte, in m
Bij h = 4 000 m is v = √(9,81 × 4 000) ≈ 200 m/s, ruim 700 km/h: zo snel als een vliegtuig. Bij de kust neemt de diepte af, remt de golf af en schuift het water op tot een muur van soms tientallen meters. De Indische Oceaan-tsunami van 26 december 2004 (M 9,1) kostte rond de 230 000 levens; de Tōhoku-beving in Japan van 11 maart 2011 (M 9,0–9,1) veroorzaakte een tsunami met ruim 18 000 doden en de kernramp van Fukushima. De Noordzee is te ondiep en ligt te ver van subductiezones voor zulke tsunami’s.
Veelgestelde vragen
Wat zijn de oorzaken van aardbevingen in Nederland?
Er zijn twee oorzaken. In Limburg en Oost-Brabant zijn er natuurlijke bevingen doordat breuken in de Roerdalslenk verschuiven, zoals bij Roermond in 1992. In Groningen en Drenthe zijn er geïnduceerde bevingen door gaswinning: het gasreservoir wordt samengedrukt en bestaande breuken gaan schuiven.
Wat zijn oppervlaktegolven bij een aardbeving?
Oppervlaktegolven lopen langs het aardoppervlak in plaats van door de aarde heen. Er zijn Love-golven (horizontaal zijwaarts schudden) en Rayleigh-golven (een rollende beweging zoals een golf op zee). Ze zijn het traagst, maar hebben de grootste uitslag en veroorzaken de meeste schade.
Hoe hangen aardbevingen samen met tektonische platen en breuken?
Tektonische platen bewegen langs elkaar, maar haken vast. Daardoor bouwt spanning op in het gesteente langs breuken. Wordt de spanning groter dan de wrijving, dan schiet de breuk ineens door en komt de energie vrij als seismische golven.
Wat is het verschil tussen magnitude en intensiteit?
De magnitude geeft de energie aan die bij de bron vrijkomt en is één getal per beving. De intensiteit beschrijft hoe sterk de beving op een bepaalde plek werd gevoeld en welke schade er was, op een schaal van I tot XII.
Hoeveel sterker is een beving bij één magnitude hoger?
Eén magnitude hoger betekent een tien keer grotere uitslag op de seismograaf en ongeveer 32 keer zoveel vrijgekomen energie. Twee magnitudes hoger is ongeveer 1 000 keer zoveel energie.
Wat was de zwaarste aardbeving in Nederland?
De aardbeving van Roermond op 13 april 1992, met een lokale magnitude van 5,8 volgens het KNMI (momentmagnitude ongeveer 5,3 à 5,4). De zwaarste beving door gaswinning was die bij Huizinge op 16 augustus 2012, met magnitude 3,6.