De aardbeving welke 50 dagen duurde, maar niemand voelde

“Je zou ze ook spook aardbevingen kunnen noemen” aldus een geoloog over de tektonische verschijnselen welke ook bekend staan als ‘slow slip events’.

2016

In de zomer van 2016 werd het noordwesten van Turkije getroffen door een grote aardbeving. Dat is op zich niet ongewoon, gezien het feit dat de regio bovenop een zeer actief vertakkend breuknetwerk zit. Deze hebben voorheen enkele krachtige trillingen veroorzaakt. Wat wel vreemd is aan deze specifieke aardbeving, is dat deze 50 dagen geduurd heeft en dat niemand dit gevoeld heeft.

Geen trillingen

Volgens een nieuwe studie in ‘Earth and Planetary Science Letters’ was de beving van een heel eigenaardige soort welke bekend staat als een ‘slow slip event’. Anders dan gewone aardbevingen, welke de korst breken met een onverwachte schok, hebben slow slips te maken met zeer geleidelijke bewegingen. Ze geven geen enkele schadelijke seismische golf vrij die je normaal wel zou verwachten. Wat eigenlijk bekent dat ze geen trillingen veroorzaken.

Onderzoekster op het gebied van geomechanica bij het Duitse GFZ onderzoekscentrum voor geowetenschappen ion Potsdam, Patricia Martinez-Garzón, zegt; “Je zou ze ook spook aardbevingen kunnen noemen.” Maar wat zijn nu eigenlijk die slow slip events en wat betekenen ze voor de algemene aardbevingsgevaren? Wij hebben het voor je uitgezocht.

Slow slip events

De slow slip events zijn voor het eerst ontdekt in de Cascadia Subduction Zone in de Amerikaanse Pacific Northwest in de vroege jaren van 2000, vlak voordat deze werden gespot in de subductiezones van Nieuw-Zeeland, zegt Rebecca Bell, een universitair hoofddocente welke tektonische evolutie bestudeert aan het Imperial Collega in Londen.

Voorafgaand aan het millennium was de consensus onder geologen dat storingen op twee belangrijke manieren konden breken. Met aan de ene kant fouten in de stick-slip die honderdduizenden jaren kunnen vastlopen voordat deze ineens breken bij grotere bevingen. En aan de andere kant storingen welke er vrij passief insluipen en niet sneller bewegen dan de snelheid waarmee je vingernagels groeien.

“Slow slip events hebben ons doen beseffen dat er een heel spectrum aan storingen is tussen beide,” aldus Bell. Deze eigenaardigheden laten energie vrij die overeenkomt met een plotselinge grote aardbeving, maar verspreid over een hele lange tijd zodat de energie zich nooit vertaalt in trillingen aan de oppervlakte. Als je een slow slip event zou vergelijken met kruitvat explosies, dan zijn deze meer zoals kaarsen welke langzaam branden door hun brandstof.

Lucile Bruhat, een aardbevingsfysica onderzoeker van het Ecole Normale Supérieure in Parijs, zegt dat deze 50 daagse stille aardbeving helemaal niet zo ongewoon is. Naar haar weten was het langste langzame slip event dat ooit werd geregistreerd in Alaska en duurde negen jaar totdat het stopte.

Jagen op tektonische geesten

Deze traagheid betekent dat slow slip events gemakkelijk over het hoofd worden gezien. En bovendien zijn de events niet te detecteren met seismometers omdat de seismische golven ontbreken. Geologen zagen voor het eerst slow slip aardbevingen gebaseerd op gegevens van GPS-stations. Deze registreert de veranderende vorm van het oppervlak van de aarde.

In het nieuwe rapport hebben Martínez Garzón en haar team het Turkse voorbeeld vastgelegd waarin boorgaten gebruikt werden in de Zee van Marmara. Deze putten waren gevuld met spanningsmeters welke de langzame vervorming van rotsen er omheen meten. Soms kunnen hele kleine trillingen ook een slow slip event traceren.

“Een goede analogie daarvoor is wanneer iemand over een houten vloer loopt op een bovenverdieping” zegt Bruhat. “We kunnen ze niet zien, maar we kunnen de beweging volgen door het geluid van de krakende vloer te gebruiken.” En zodra wetenschappers weten waar ze naar moesten zoeken, vonden ze langzame slow slips in de buurt van subductiezones over de gehele wereld. “Slow slip events komen veel voor en zijn meestal onschuldig,” aldus Bruhat.

Cascadia en Nieuw-Zeeland

In Cascadia kunnen slow slip events voorkomen met als magnitude 6.0. Welke twee tot drie weken duren en elke 15 maanden terugkomen. Er is zelfs een website die aangeeft wanneer er een slow slip event plaatsvindt. Soortgelijke events vinden plaats met tussenpozen van fijn tot negen maanden langs de zuidelijke Ryukyu-subductiezone in Japan.

In Nieuw-Zeeland zijn twee hotspots voor slow slip events. De een ligt onder de hoofdstad Wellington met events die gelijk staan aan aardbevingen met magnitude 7.0. Maar omdat ze 12 tot 18 maanden nodig hebben en op aanzienlijke dieptes plaatsvinden, weten de inwoners van de stad niets door.

De andere hotspot bevindt zich in de noordoostelijke hoek van Noordereiland. Deze oppervlakkige slow slip events zijn van soortgelijke magnitude, maar zijn veel vreemder. Hier herhalen ze zich bijna altijd elke 18 maanden tot twee jaar. “Je kunt er bijna de klok op gelijk zetten en voorspellen wanneer de volgende zich voordoet” zegt Bell. Dit geeft wetenschappers de zeldzame mogelijkheid om instrumenten te installeren op het juiste moment om deze events te kunnen spotten.

Onder druk

Het registreren van slow slip events is slechts een stukje van de puzzel. Het feit dat ze als vreemd worden gezien laat juist zien dat we maar weinig weten over dit fenomeen. Uitzoeken wat de aanleiding is van deze slow slip events is een topprioriteit voor jagers van spook aardbevingen. Tot nu toe “zijn de oorsprong en aard van langzame aardbevingen enigszins raadselachtig,” aldus Masayuki Kano (assistent professor van geofysica aan de universiteit van Tohoku).

Er bestaat een kans dat slow slip events aangedreven worden door vreemde mechanische eigenschappen van materiaal dat we gewoonweg nog niet begrijpen. Het is ook mogelijk dat slow slip events onder hogere vloeistofdruk staan wat betekent dat ze beter gesmeerd zijn en ze in een geleidelijk tempo voorbij kunnen kruipen. Laboratoriumexperimenten welke deze omstandigheden nabootsen lijken dit idee te ondersteunen. Toch is het nog steeds onduidelijk of dat op grotere schaal in de echte wereld ook het geval is.

Uitgebreid veldwerk kan bijdragen aan het oplossen van deze puzzel. Het team van Martínez-Garzón heeft nu in het deel van Turkije rond de Zee van Marmara veel spanningsmeters geplaatst. Bell en haar collega’s hebben seismometers begraven in verschillende delen van de subductiezone van Hikurangi in Nieuw-Zeeland. Dit hebben ze gedaan om de eigenschappen van de slow slip events in kaart te brengen. Het International Ocean Discovery Program heeft ook geboord in de subductiezone om direct monsters te nemen van de sedimenten die betrokken zijn bij deze slow slip events, terwijl ze ook seismische golven sturen door de regio om het netwerk beter in kaart te brengen.

Deze multidisciplinaire inspanningen zijn essentieel om de geheimen van slow slip events te ontrafelen, zegt Kano, die ons op hun beurt weer kunnen helpen hun meer destructieve neven te kunnen begrijpen.

Dansen in de diepte

Het lijkt er nu al op dat grote aardbevingen een slow slip event kunnen veroorzaken. Een normale aardbeving met een magnitude van 4.4 heeft plaatsgevonden in de Zee van Marmara vlak voordat de slow slip van 2016 begon. En na de aardbeving in Kaikoura, Nieuw-Zeeland in 2016 werden er slow slip events gedetecteerd in de omgeving. Dit wijst er op dat er een interactie is tussen seismische en a-seismische processen, zegt zegt Martínez-Garzón.

“Kunnen slow slip events grotere aardbevingen veroorzaken?” vraagt Bell zich af. “Dat is een grotere vraag, een ook nog een waar we het antwoord nog niet op hebben kunnen vinden.”

Dat is zeker van belang voor de Zee van Marmara. Deze regio is een thuisbasis voor zeer verwoestende aardbevingen geweest. Waaronder de Izmit aardbeving waarbij 17.000 mensen om het leven kwamen.

Slow slip events zouden ook de sleutel kunnen zijn om toekomstige verwoestingen te kunnen voorspellen. Vlak voor de gruwelijke Tōhoku aardbeving in 2011, met een magnitude van 9, begon de slow slip al. Maar het is moeilijk te zeggen of dit toeval is, of niet.

Als het uiteindelijk wordt bevestigd dat slow slip events plaatsvinden vlak voor een groot event, dan kunnen er veel levens gered worden door aardbevingen te kunnen voorspellen. “Maar voor nu,” zegt Bruhat, “hebben we geen idee hoe we een ultra zeldzame slow slip event, welke een grotere aardbeving kan veroorzaken, kunnen onderscheiden van een onschadelijke.”