Speuren naar ondergrondse breuken

Verhalen genoeg over middeleeuwse en latere Nederlandse aardbevingen. Dit relaas tekende een waarnemer in Maastricht op. „Maar onderzoekers willen harde gegevens om goede voorspellingen te kunnen doen”, zegt seismoloog dr. B. Dost van het KNMI. Daarom ontploft er vanaf vandaag zo hier en daar in de Zuid-Nederlandse bodem een portie dynamiet.

Trillingen in de aardkorst zijn belangrijke bronnen voor seismologen. Op het moment van een beving meten ze hoe de breuken eruit zien waarlangs delen van de aardkorst verschuiven. Wat een voordeel is voor het land, is een nadeel voor seismologen: Nederland heeft maar weinig aardbevingen, dus verloopt onderzoek naar breuken in de aardkorst moeizaam.

Het KNMI gaat daarom in samenwerking met de TU Delft, de Vrije Universiteit Amsterdam en de Universiteit Utrecht vanaf vandaag de komende jaren kunstmatig flinke trillingen in de bodem veroorzaken. De bedoeling is om met behulp van die trillingen in een jaar of vier, vijf de diepe ondergrond van heel Nederland in kaart te brengen.

Vooral delen van Noord-Brabant en Limburg zijn aardbevingsgevoelig. Zeker van Limburg is nogal gedetailleerd bekend hoe de ondergrond eruit ziet. Dost: „Dat hebben we te danken aan de mijnbouw die we daar hebben gehad.” Maar de nieuwsgierigheid van seismologen gaat verder dan de bodemkaarten die de steenkoolwinning heeft opgeleverd. Dost: „Dieper dan 1000 meter ging de mijnbouw niet en wij zijn geïnteresseerd in diepten tot 25, 30 kilometer.”

Zwerm
Nog in juni van dit jaar trof een lichte aardbeving met een kracht van 3,9 op de schaal van Richter het zuiden van Limburg. Bij de brandweercentrale in Maastricht kwamen bijna 200 schademeldingen binnen en de brandweer rukte een dikke veertig keer uit om ontzette schoorstenen te verwijderen. De beving stond niet op zichzelf. Dost spreekt over de zwerm van Voerendaal. Sinds december vorig jaar heeft het KNMI in die omgeving ongeveer zestig bevingen geregistreerd. De meeste daarvan hadden een kracht van minder dan 2,0 op de schaal van Richter.

Voor Dost is de zwerm van Voerendaal een mooi voorbeeld om de noodzaak van meer onderzoek te onderstrepen. „Het is lastig te zien waar we nu precies mee te maken hebben. We weten bijvoorbeeld niet hoe diep de breuken zijn waardoor deze bevingen daar ontstaan. Gaat het om een breuk van 1, 4, of 10 kilometer diepte? We weten het niet. Bij een breuk van 10 kilometer diepte is het risico op zware aardbevingen veel groter dan bij een ondiepe breuk.”

Dost en andere seismologen en aardwetenschappers willen daarom de komende jaren de hele Nederlandse ondergrond tot een diepte van 30 kilometer in kaart brengen. De eerste proeven zijn vandaag begonnen, in Noord-Brabant langs de lijn Chaam-Oploo. Hier en daar is langs die lijn een paar kilo dynamiet in de grond gestopt en tot ontploffing gebracht. Allemaal met de hoognodige voorzichtigheid, aldus Dost. „Je wilt geen schade hebben aan de oppervlakte.” Maar dat is niet de enige reden om rustig aan te doen. Seismologen willen met de ontploffingen ook niet al te veel verschuivingen in de bodem opwekken. Dat maakt de registratie van gegevens alleen maar moeilijker.

De proeven langs de lijn Chaam-Oploo vormen een rustig begin van een reeks die zal oplopen tot krachtige experimenten. Op diepten van 30 tot 60 meter moeten de komende jaren hoeveelheden dynamiet van 5 tot 30 kilo tot ontploffing worden gebracht. Dost: „De studie beperkt zich tot de aardkorst, die zo'n 25 tot 30 kilometer dik is, omdat daar de structurele kenmerken zoals de breuklijnen van de aardbevingen liggen.”

De beste manier om die structuren op dergelijke diepten in kaart te brengen, is met behulp van geluidsgolven. Een explosie van dynamiet levert krachtige geluidsgolven op die met snelheden van ongeveer 6 meter per seconde door het aardoppervlak gaan. Dat signaal verplaatst zich dus makkelijk door de aardkorst, maar zodra er een afwijking optreedt, zoals een breuklijn of een totaal andere samenstelling van de korst, verandert ook ineens de snelheid van de geluidsgolven. Uit het patroon van de weerkaatste geluidsgolven haalt een seismoloog, na veel rekenwerk, een kaartje van de ondergrond van een bepaald gebied.

De partijen die vandaag de eerste kilo's dynamiet tot ontploffing brachten, willen een kaart van heel Nederland. Dost: „Niet alleen in het zuiden van het land liggen breuken in de aardkorst, ook in het noorden komt een stelsel van breuken voor. Maar de bevingen die we daar de laatste jaren hadden, zijn allemaal het gevolg van de aardgaswinning. Die breuken hebben daar geen invloed op. Een verklaring hebben we daar nu niet voor. Dit soort onderzoek zou die kunnen opleveren.”

Ontlading
De aardschokken in het zuiden worden steevast veroorzaakt door twee breukzones, een ten oosten en een ten westen van de zogenaamde Roerdal-slenk. Langs die breuken treden voortdurend verschuivingen op. Vaak zonder merkbare gevolgen aan de oppervlakte. Toch komt daardoor de aardkorst wel onder spanning te staan. Eens in de zoveel tijd ontlaadt die spanning zich en ontstaat er een aardschok of -beving.

Het Brabants-Limburgse breukenstelsel is een uitloper van een gebied dat vooral in België en het westen van Duitsland nog geregeld voor aardschokken zorgt. De krachtigste beving in Noord-Brabant was die van 20 november 1932 in Uden: 5,0 op de schaal van Richter. In Limburg ligt het maximum met de beving van Roermond tot nu toe op 5,8.

Zelfs de zwaarste beving in Nederland zal volgens het KNMI niet verder komen dan 6,2. Maar die conclusie dateert uit de tijd dat de seismologische dienst nog geen 'dynamietproeven' had genomen.

  Relevante websites:

  KNMI Seismologie:
www.knmi.nl (1)

    KNMI en universiteiten starten onderzoek in Zuid-Limburg:
www.knmi.nl (2)

www.geo.vu.nl