Huizen, auto’s en mensen werden meegesleurd door de hevige overstromingen in Texas

In een raamloos zijkamertje van het Earth Simulation Laboratory in Utrecht bootst André Niemeijer (48) aardbevingen na. In een bak liggen twee stukken wit kunststof met een laagje zout ertussen: een breuk met korrelig breukmateriaal, dat ontstaat als gesteente langs elkaar beweegt. Niemeijer verhoogt langzaam de zijwaartse spanning. Na een paar minuten klinkt een doffe klap. De platen zijn een onzichtbaar stukje verschoven, de spanning op de meters loopt meteen terug. „Zo werkt een aardbeving”, zegt Niemeijer.

Niemeijer is universitair hoofddocent aardbevingsmechanismen en hoofd van het Hogedruk en -temperatuurlab van de Universiteit Utrecht, een verdieping lager. Hij wijst op verschillende apparaten om „kortgezegd stenen samen te persen, te smelten en te bakken”. Niemeijer: „Je moet een tijdschaal overbruggen: de experimenten hier duren een dag tot een paar weken, in de natuur duurt alles veel langer.”

Sinds 2014 onderzoeken ze ook de geïnduceerde bevingen in Groningen. Door gaswinning verandert de druk in de ondergrond. Daardoor klinkt de zandsteenlaag in en ontstaan er spanningsverschillen langs breuken. Wordt de spanning te groot, dan kan er een aardbeving plaatsvinden, zoals Niemeijer net liet zien. De gaswinning in het Groningenveld, het grootste van Europa, stopte ruim een jaar geleden, maar de bevingen gaan door.

Werken geïnduceerde aardbevingen anders dan natuurlijke?

„Ze zijn erg vergelijkbaar. De aardbevingen in Groningen zitten wel erg ondiep, maar drie kilometer. De gesteentes en omstandigheden zijn daar anders. Daardoor is ook de groundshaking, de beweging aan de oppervlakte, relatief groot voor zulke kleine aardbevingen. En de breuken in Groningen zijn al miljoenen jaren niet actief geweest. Voordat we begonnen met de gasproductie was er geen tektonische activiteit: we hebben geen bergen, geen plaatgrenzen. Dat bootsen we in het lab na door een breuk te creëren, een beetje te bewegen en dan weer te stoppen. Als je na een tijd wachten weer begint te bewegen, is de breuk sterker geworden.”

Waardoor komt dat?

„Bijvoorbeeld door het oplossen en neerslaan van materiaal in de breuk. Het interessante was dat sommige materialen die we nabootsten onder de condities van Groningen – 100 graden – zo sterk geworden waren, dat toen we weer begonnen met bewegen, in het lab een aardbeving plaatsvond. Ook al waren ze volgens vorige tests niet gevoelig voor aardbevingen. Dat komt doordat je de opgebouwde sterkte weer moet vernietigen: energie voor een aardbeving. Wachten voordat je een breuk opnieuw onder spanning gaat brengen, was nooit eerder onder de condities van Groningen zo lang gedaan. Het betekent ook dat de aardbevingsmodellen die we gebruikten niet de correcte breuksterkte meenemen.”

Alles wat we nu geleerd hebben, helpt om niet dezelfde fout nog een keer te maken

Waarom zijn jullie pas in 2014 begonnen? Er wordt al sinds 1963 gas gewonnen.

„Tot 2012 was er niemand die echt aan de bel trok. In 2012 was de Huizinge-aardbeving, met een magnitude van 3,6 de grootste ooit. Daardoor konden we ineens statistisch gezien geen beperking meer leggen op de maximaal mogelijke magnitude van de aardbevingen. De Huizinge-aardbeving haalde het hele hazard-model overhoop. Toen heeft de NAM ons uitgenodigd om onderzoek te doen.”

Heeft dat invloed gehad op het besluit om te stoppen met de winning?

„Nee, want het was meteen duidelijk dat de gasproductie de aardbeving veroorzaakte. Dus de enige manier om te voorkomen dat de aardbevingen erger zouden worden, was door te stoppen.”

Wat was dan de insteek van het onderzoek?

„Het beter begrijpen voor toekomstige toepassingen. Alles wat we nu geleerd hebben, helpt om niet dezelfde fout nog een keer te maken. Het is echt uniek hoeveel we in Groningen hebben gemeten, gesampled en gemodelleerd. Universiteiten over de hele wereld gebruiken die data. En we proberen het voorspellingsmodel een betere basis te geven. Nu doen we ook veel onderzoek naar andere activiteiten in de ondergrond: geothermie, CO₂-opslag, waterstof. Niet specifiek voor Groningen, maar overal.”

De gasproductie is gestopt, maar er zijn nog steeds aardbevingen. Hoe lang kunnen die nog doorgaan?

„Dat is heel moeilijk te voorspellen, want je weet niet wat de huidige spanning is op de breuken en of die zal veranderen. Ook omdat de druk in het veld nog overal gelijk moet komen, dat kost gewoon tijd. Het kan nog 10 jaar duren of 100 jaar. Want het is niet te modelleren: het is zo’n groot gebied, met ruim 1.300 breuken. Ik kan me niet voorstellen dat we nog een grotere aardbeving gaan krijgen, omdat we de spanning niet meer actief veranderen. Maar het is moeilijk daar een uitspraak over te doen: als ik dat nu zeg en morgen is er een grotere aardbeving, had ik het fout. Want die kans blijft wel.”

Het is niet te modelleren: het is zo’n groot gebied, met ruim 1.300 breuken

Waarom bestaat die kans nog? Want fysisch is het dus heel onlogisch.

„Puur statistiek. Als je kijkt naar de distributie van aardbevingen, dan is de kans op een grotere aardbeving nog aanwezig. Je bent niet meer de spanning aan het veranderen, maar tegelijkertijd zien we dat er nog steeds veel aardbevingen zijn. Dus de ondergrond is nog steeds iets aan het veranderen.”

U heeft ook onderzoek gedaan in Italië, waar wel natuurlijke aardbevingen voorkomen.

„Toevallig was ik daar net een dag of negen in 2009 toen er een aardbeving was, de enige die ik ooit gevoeld heb. Ik werd er midden in de nacht van wakker, de lege kleerhangers in mijn kast gingen heen en weer. Ik zat in Rome, honderd kilometer van het epicentrum. Dat was erg spannend en indrukwekkend. Er komt zo ontzettend veel energie vrij bij een aardbeving, ik wil het ook nooit meer meemaken. Ik werkte toen bij het instituut voor geofysica, daar was het een complete chaos. Er waren allemaal mensen uit bed gebeld; iedereen wilde weten wat er gebeurd was. Er waren honderden doden gevallen.”

Hadden ze het zien aankomen?

„Nee, dat blijft het moeilijke van aardbevingen. Er was een verhoogde activiteit en dat kan twee dingen betekenen: dat er een grotere aardbeving aankomt, of dat juist de spanning van de breuken afgaat en er géén grote aardbeving komt. Maar het hangt heel erg af van de details en waar precies welke breuken bewegen. We weten nog niet genoeg van de ondergrond om dat goed te voorspellen.”

Delen

Mail de redactie