Voorspellen van aardbevingen, mogelijk in de toekomst?

Gemiddeld zijn er wereldwijd twintig aardbevingen per jaar met een magnitude groter dan zeven op de schaal van Richter. Gelukkig zijn de gevolgen hiervan vaak te overzien, maar soms wordt het leven van duizenden mensen erdoor verwoest. Door aardbevingen te voorzien zouden we grote rampen in de toekomst kunnen voorkomen. Is dit de toekomst, of een droom?

Zuidoost-Azië. Op 28 september 2018 werd Sulawesi getroffen door een aardbeving van 7,5 op de schaal van Richter. Een tsunami volgde op de aardbeving en door de schade kwamen 4.340 mensen om het leven. De aardbeving gebeurde op de meest seismisch actieve breuk in het gebied: de Palu-Koro breuk. Tijdens de beving verschoof de noordelijke arm van Sulawesi die ten oosten van de breuk is gelegen enkele meters naar links. Sulawesi ligt in de triple junction waar de Pacifische, Australische en Sunda/Euraziatische tektonische platen bij elkaar komen. Hierdoor is een complex gedeformeerd systeem ontstaan waarbij kleinere platen (microblocks) langs elkaar bewegen, met allemaal een eigen draaipunt. De verschillende microblocks zijn van elkaar gescheiden door subductiebreuken en grote breuken die horizontale korstbeweging accommoderen.

Door middel van GPS-metingen kan de deformatie (vervorming) van de korst van het gebied bepaald worden. Deze techniek kan wellicht ook gebruikt worden om de deformatie in de toekomst te voorspellen.

Voorspellingen

Voor het voorspellen van aardbevingen moeten we het effect van processen in de mantel op de korst bepalen. De laatste jaren is veel onderzoek gedaan naar seismische tomografie, waarmee de evolutie van de verschillende aardplaten en subducerende slabs bepaald kan worden. Met seismische tomografie en de al aanwezige kennis over krachten die werken in de tektonische platen kan een model ontwikkeld worden dat de processen in de mantel en effect van deze processen berekent.

Voor het voorspellen van aardbevingen is daarnaast ook een goed beeld van de breuken op de wereld nodig. In grote lijnen weten we de bewegingen van de breuken op de wereld (transform/zijschuiving, convergentie of divergentie), maar om een aardbeving te voorspellen is een gedetailleerde kaart nodig van alle breuken en korstdeformaties die daarmee gepaard gaan.

GPS in Zuidoost-Azië

​Voor Zuidoost-Azië is de korstdeformatie gemodelleerd met behulp van GPS-metingen en zo is een gedetailleerde kaart gemaakt. Op afbeelding 1 is de richting van de grootste deformatie (principal strain-rate richtingen en grootte), de rotatierichting en -snelheid zichtbaar. De principal strain-rate assen geven ook een indicatie van het te verwachten breukmechanisme aan - transform, convergent of divergent - en de rotatiesnelheid geeft aan hoe snel een korstlocatie draait en welke kant op. Door deze afbeelding te analyseren kan het aantal breuken in het gebied bepaald worden, het breuktype, de hoeveelheid beweging op de breuk (fault creep), de rotatierichting van de microblocks en waardoor de deformatie wordt aangedreven. Uit dit onderzoek is gebleken dat de deformatie in het gebied het best beschreven kan worden met acht (micro)blocks waarvan drie onderdeel zijn van een grotere tektonische plaat.

De volgende stap in het proces van voorspellen is het langdurig monitoren van deze breuken met behulp van GPS-metingen waardoor de evolutie van de breuken bepaald kan worden. Door de evolutie van een breuk te bepalen kun je berekenen hoeveel spanning een breuk aankan voordat er een aardbeving ontstaat en ook op wat voor manier hij waarschijnlijk zal breken. 

Door het mantelmodel en de evolutie van de breuken te vergelijken kunnen we dan inschatten wanneer de volgende aardbeving is, maar dat vergt nog veel toekomstig onderzoek. Zo wordt het voorspellen van aardbevingen heel langzaamaan misschien wel werkelijkheid.

• Soliviev, A. & V. Keilis-Borok (2013). Nonlinear Dynamics of the Lithosphere and Earthquake prediction.
• Molchan G. & V. Keilis-Borok, V. (2008). Earthquake prediction: Probabilistic aspect. Geophysical Journal International. Vol. 173, Issue 3, pp. 1012-1017.
• Informatie over het model wat gebruikt is: Spakman, W. & M.C.J. Nyst (2002). Inversion of relative motion data for estimates of the velocity gradient field and fault slip. Earth and PLanetary Science Lettters 203, pp. 577-591.