Aardbeving

Als de grond vloeibaar wordt

Collectie

Onderwijs & Lesmateriaal

Auteur

Gepubliceerd

01 okt 2026

Tijdschrift

Geografie 2026 | 7

Bij aardbevingen kan er liquefactie van de ondergrond optreden: vaste grond die zich ineens als een vloeistof gaat gedragen. Hoe kan dit gebeuren en hoe kun je het proces inzichtelijk maken voor leerlingen?

Op 26 juni vonden er kort na elkaar twee aardbevingen plaats in Venezuela (zie ook Geografie 2026-6). Zó kort na elkaar dat de Amerikaanse geologische dienst USGS ze beschouwt als een ‘doublet’ van een magnitude 7.2 voorschok en 39 seconden later de 7.5 ‘echte’ schok. Het leidde in de directe nabijheid tot ‘vernielend’ schudden: intensiteitsgraad VIII op de schaal van Mercalli en in het 160 km naar het oosten gelegen Caracas nog altijd tot ‘zeer sterk’ schudden (VII). Een direct gevolg (binnen seconden of een minuut) was dat betonnen gebouwen deels of geheel instortten. Blijkbaar waren die totaal niet berekend op een aardbeving van deze magnitude, of misschien wel op geen enkele aardbeving. Dat valt enigszins te begrijpen, want significante aardbevingen zijn in dit gebied zeldzaam, ondanks de aanwezigheid van de plaatgrens. De vorige bevingen van een vergelijkbare categorie dateren uit 1900 en 1812. Een zware beving eens per eeuw heeft zo te zien niet bijgedragen aan een accurate risicoperceptie. Daarnaast hebben de Venezolanen vanwege de recente politieke ontwikkelingen heel veel andere zorgen aan het hoofd gehad.

Beide schokken vonden plaats langs een breuklijn die ongeveer parallel loopt aan de Venezolaanse noordkust, en die oostwaarts de El Pilar-breuk en in westelijke richting de Oca-Ancón-breuk genoemd wordt. Het is een rechts-laterale breuk, wat betekent dat de overkant (van welke kant je het ook bekijkt) naar rechts beweegt. In feite vormt die breuk hier de transforme plaatgrens tussen de Zuid-Amerikaanse plaat en de Caribische plaat, waarbij de eerste richting het westen beweegt en de tweede richting het oosten.

Venezuela Liquefactie — Figuur 1: Gebied rondom het epicentrum van de aardbeving waar de Amerikaanse geologische dienst (USGS) liquefactie voorspelde

De breuk leidt ook enigszins tot verticale beweging, want ten zuiden van de breuk ligt een landschap van ingesneden heuvels (met op de rand daarvan onder meer de havenstad Puerto Cabello) en ten noorden van de breuk ligt een laagvlakte (figuur 1). In het hooggelegen gebied vormden aardverschuivingen een gevaar, maar in de laaggelegen gebieden, waar de bodem overwegend uit los sediment bestaat, dient zich een ander gevaar aan: liquefactie van de ondergrond. Volgens de USGS is het risico hierop groot (figuur 2).

risico liquefactie — Figuur 2: Liquefactiegevaar Venezuela 2026, gemodelleerd in PAGER (USGS)

Soms is liquefactie te zien op beelden, bijvoorbeeld van gebouwen die scheef wegzakken in de grond. Uit Venezuela zijn zulke beelden na de juni-bevingen nog niet naar buiten gekomen, maar volgens seismoloog Judith Hubbard wil dit niet zeggen dat het niet gebeurd is. ‘Je hoeft geen direct bewijs te zien – de deformatie houdt aan na de beving in de vorm van laterale beweging, sand blows (zandvulkanen, red.), scheefgestelde funderingen enzovoorts – het kan subtiel zijn en gedetailleerd veldonderzoek vereisen [om het echt in kaart te brengen].’ De gevolgen van liquefactie zijn wel te zien op beelden van onder meer de bevingen op Sulawesi in 2018 en bij de Japanse stad Niigata in 1964.

Waarom het gebeurt

Vaste grond die zich ineens als een vloeistof gaat gedragen, is iets waarop we van nature niet bedacht zijn. We kennen dat eigenlijk alleen van sneeuw en ijs, wanneer die smelten, maar bij liquefactie is sprake van een totaal ander proces. Er is geen verandering in de temperatuur, ook niet van de samenstelling en zelfs niet van de omgevingsdruk. Het ‘enige’, wat er gebeurt, is dat in korte tijd een hoop energie wordt toegevoegd aan los sediment. En als je erover nadenkt, zal iedereen weten dat het losse sediment zand ook onder ‘normale’ omstandigheden eigenschappen heeft die zowel vast als vloeibaar aandoen. Je kunt er bijvoorbeeld op staan zonder erin weg te zakken (vast), maar er ook met je handen doorheen gaan (vloeibaar). De basisingrediënten om echt vloeibaar te worden, zijn zand en water. Zandkorrels werken het best, vergeleken met klei of grind. Ze zijn behoorlijk rond en dat heeft twee consequenties: ze raken elkaar op een bepaald punt (niet een vlak) en er past behoorlijk wat water tussen (flinke poriënruimte).

Liquefactie is een heel ander proces dan modderstromen door smelt in hooggebergte

Stel, dat de zandkorrels redelijk losjes op elkaar liggen en dat alle ruimte ertussen gevuld is met water. Als je geen energie toevoegt, zal er niets gebeuren. De korrels zouden misschien wel wat dichter op elkaar kunnen zitten, maar ze bewegen niet, omdat ze elkaar al raken en er geen energie is om de wrijving te overwinnen. Het kan dus een hele tijd zo blijven liggen. Tot opeens de grond hevig begint te trillen: bij elke trilling krijgt elk zandkorreltje wat bewegingsenergie en dus gaan ze een beetje schuiven ten opzichte van elkaar. Ze kunnen naar elkaar toe of van elkaar af bewegen, maar in alle richtingen zitten er zandkorrels, dus het nettoresultaat zal zijn dat ze dichter op elkaar gepakt worden. Precies hetzelfde als wanneer stratenmakers op het eind nog even met een trilplaat over de weg gaan. Het zand wordt dus samengedrukt. Maar wat gebeurt er met het water dat tussen de poriën zat? Als de zandkorrels dichter op elkaar komen, blijft er minder ruimte over. Dezelfde hoeveelheid water zit dan in een kleiner volume en dat betekent dat de druk oploopt (figuur 3). Als dit allemaal langzaam ging, zou het water misschien uit het zand sijpelen via de poriën en zou er niets aan de hand zijn. Maar de beving voltrekt zich in enkele seconden en dus heeft het water daar geen tijd voor. Het kan gebeuren dat de druk van het water groter wordt dan de druk die de zandkorrels op elkaar uitoefenen. Het water tilt de korreltjes dan van elkaar. Dan heb je in feite water onder hoge druk, met daarin zwevend een heleboel zandkorreltjes. Ineens neemt het water het van het zand over als belangrijkste component van het mengsel. En dat is funest als je er, bijvoorbeeld, een huis op hebt gebouwd. Dingen die zwaarder zijn dan een mengsel van zand en water (zoals beton) kunnen nu ineens wegzakken in de vloeibaar geworden ondergrond. En als de grond eenmaal die toestand heeft, kan dit, wanneer het water niet goed weg kan, een behoorlijke tijd aanhouden.

Liquefactie werking — Figuur 3: Principe van liquefactie

Kort gezegd zijn er drie risicofactoren die de kans op liquefactie vergroten. (1) De bodem moet bestaan uit zand dat is verzadigd met water. (2) Het moet betrekkelijk jong zand zijn dat nog niet erg is ingeklonken (zodat de korrels nog dichter op elkaar kunnen komen). En (3) het water mag niet makkelijk kunnen ontsnappen; dat is bijvoorbeeld het geval als er een kleilaag boven zit of menselijke bebouwing.

In de klas

Er bestaat een proef waarmee je heel eenvoudig demonstreert hoe liquefactie optreedt. Je neemt een bakje met zand gemengd met water, zodat het verzadigd is. Het moet dus nog zand zijn, zonder dat er een laagje water op staat, maar in principe zijn alle poriën gevuld met water. Iets dieper in het zand stop je een pingpongbal en op het zand plaats je een gewichtje of een ander zwaar voorwerp. Dat stelt dan (een betonnen fundering van) een flatgebouw voor. De pingpongbal en het metalen gewichtje zullen op hun plek blijven, het zand is immers nog in vaste toestand (figuur 4a).

Proefje liquefactie — Figuur 4a: Het bakje zand met pingpongbal en glas voor de beving

Nu schud je het bakje heen en weer, of je zet het een paar keer hard op tafel, maar niet zo hard dat het gewichtje omvalt. Zie wat er gebeurt: het gewichtje zakt de grond in, het water komt boven, en de pingpongbal ook (figuur 4b).

Het wegzakkende gewicht is duidelijk: zware dingen zoals gebouwen verdwijnen in de bodem. Het feit dat het water omhoog komt, wijst erop dat de korrels dichter op elkaar gaan zitten, dus het zand klinkt in en het grondoppervlak daalt. De oorspronkelijke hoogte van het oppervlak zal ongeveer samenvallen met het waterpeil na de proef. Dat kun je eventueel illustreren door aan het begin van de proef met een watervaste stift een streepje te zetten op de rand van het bakje, ter hoogte van ‘het maaiveld’. De pingpongbal heeft niet echt een equivalent in de werkelijkheid, maar illustreert dat er binnen de ondergrond ook beweging zal zijn, waarbij objecten met een lagere dichtheid, denk aan boomwortels of rioolbuizen gevuld met lucht, naar boven zullen bewegen.

De proef laat zien dat een aardbeving behalve de trillingen zelf ook indirecte effecten kan hebben die het gevaar van de trillingen sterk kunnen vergroten. Er zijn uiteraard verschillen met de werkelijkheid. De trillingen van een aardbeving houden langer aan en hebben andere golfvormen dan de plotselinge klappen die je het bakje uitdeelt. En het water in het bakje kan vrijelijk ontsnappen naar het oppervlak, terwijl dat in echte situaties vaak bemoeilijkt wordt door de dikte van de zandlaag en eventueel afsluitende kleilagen. Maar het idee is het hetzelfde en geeft een aardige indruk van dit enigszins tegen-intuïtieve proces.

Bronnen: