LIEGE

De inwendige onrust van onze planeet. Een scheur in het wegdek, veroorzaakt door een aardbeving in Laviano, 100 km ten oosten van Napels. Aardbevingen roepen beelden op van totale verwoesting, als na een bombardement. Scheefgezakte huizenblokken, scheuren in het wegdek, barsten in het landschap, en tussen het puin wanhopige mensen. Dergelijke apocalyptische taferelen spelen zich gewoonlijk ver van ons bed af: Kansu, Quetta, Erzincan, Fukui, Assam, Kaboel, Agadir, Skopje, Anchorage, Dasht-e Bayaz, Gediz,…. Geen wonder dus dat wij, Belgen, ons een hoedje schrokken toen vorige week dinsdag enkele Luikse (Liège) voorsteden in het holst van de nacht werden opgeschud door een vrij krachtige aardschok. Geen rampzalige aardbeving weliswaar, zoals er een. Turkije had getroffen een paar weken voordien, met 1500 doden als gevolg. Toch was de schok van Luik (Liège) de tweede zwaarste aardbeving uit de geschiedenis van ons land. Het hoe en waarom van aardbevingen heeft alles te maken met de samenstelling van de brokkelige schil die onze planeet omvat, en waarin stukken aarde voortdurend langs elkaar heen wrijven, tegen elkaar opbotsen, trillen en beven. Dat levert een schokkend verhaal op over het sluimerende gerommel en de ondrageIijke spanningen in de gesteentenmassa's onder de grond, waarop wij met onze beide voeten zo stevig menen te staan. En over het opzienbarende vooruitzicht dat aardbevingen tegen het einde van deze eeuw zullen kunnen worden voorspeld. Aardbevingen zijn vernietigend. De zwaarste gevallen, die op de schaal van Mercalli-Richter een intensiteit van XI tot XII aantikken, maken zo'n flinke brok energie vrij, dat die kan worden vergeleken met de kracht van de zwaarste kernbommen. Het is dan ook een tergende vaststelling dat aardbevingen de wetenschaplui grote diensten hebben bewezen bij het onderzoeken van hoe onze planeet er van binnen uit zou kunnen zien. Aardbevingen zijn immers trillingen van de aarde. Deze golven worden door seismografen geregistreerd en in seismogrammen (grafieken) aanschouwelijk verwerkt. De seismogrammen laten toe het centrum van de aardbeving (het hypocenttrum of de haard, i.c. het punt binnenin de aarde waar de trilling is gestart, en het epicentrum, i.c. de loodrechte projectie van het hypocentrum op het aardoppervlak) te bepalen. De snelheid waarmee deze golven de verschillende lagen gesteenten in de ondergrond doorkruisen levert belangrijke informatie op over het inwendige van de aarde. Die kennis kan dan weer worden aangewend om de oorzaken en het mechanisme van de aardbevingen te achterhalen. DRIE SCHILLEN ROND DE AARDE De aardbol is samengesteld uit een aantal schillen: de kern, die zich ongeveer 3000 km diep onder onze voeten bevindt , de aardmantel, die uit zware gesteenten bestaat en de aardkorst, die uit iets lichtere kost is samengesteld. De aardkorst is een brokkelige, gebarsten schil waarvan de verschillende stukken (platen of schollen) op de aardmantel drijven. Die platen zijn voortdurend in beweging: de grote continentale platen (de Stille Oceaan, Noord- en Zuid-Amerika, Afrika, de Indisch-Australische plaat, de Euraziatische plaat, ... ) wrijven langs elkaar heen, botsen tegen elkaar op, schuiven onder elkaar door... Het voortdurend schuiven maakt van de randen van de platen de aardbevingsgebieden bij uitstek. Turkije bijvoorbeeld ligt Op zo'n breuklijn tussen de Euraziatische plaat en de Indisch-Australische schol. Als men een inventaris maakt van de zwaarste aardbevingen in de wereld komt men tot de vaststelling dat 90 procent van alle storingen zich voordoet in twee smalle gordels: - de westelijke (de circumpacifische gordel), die met vertakkingen loopt langs, de rand van de Stille Oceaan: langs de Filippijnen Japan, Amerika Nieuw-Zeeland, Nieuw-Guinea; - de transaziatische gordel, die langs de Middellandse Zee loopt, over de Balkan, en via Klein-Azië en de Himalaya naar de Molukken, waar hij aansluit op de circumpacifische gordel. MICRO-PLATEN Zijn aardbevingen in deze randgebieden tussen de continentale platen het meest waarschijnlijk, dan hoeft dit nog niet te betekenen dat men er elders van verstoken blijft. Wij behoren tot de Euraziatische plaat, en een blik op de wereldkaart leert dat wij ver genoeg van de randen van die plaat af zitten, om niet direct tot de potentiële aardbevingsgebieden gerekend te worden. Toch zijn in ons land, sinds de vierde eeuw, zo'n 540 relatief hevige aardschokken opgetekend. Op de seismologische dienst van de Koninklijke Sterrenwacht te Uccle / Ukkel registreert men jaarlijks ruim 3500 schokken en schokjes, waarvan een flink deel afkomstig is van gerommel hier ver vandaan. De reden waarom wij hier soms ook op onze grondvesten trillen is dat de gevolgen van de beweging en de spanningen in de gesteenten-massa's van de aardkorst zich niet alleen op de randen, maar ook op de plaat kunnen manifesteren, met breuken en opstulpingen als gevolg. Het is daaraan te wijten dat de grote continentale platen in de loop der tijden flink verbrokkeld zijn tot kleinere stukken, micro-platen. De breuklijnen tussen die platen zijn ook weer een goede voedingsbodem voor aardbevingen. België telt volgende breukgebieden, waarin aardbevingen zich voordoen: - Henegouwen, lang de synclinale van Namen (Namur) (Borinage en Centre, de as .Mons - Charleroi, naar Luik (Liège) toe); - het oosten van de provincie Luik (Liège) (rand van de Hoge Venen); - het cambro-silurisch massief van Brabant,waarin zich destijds de zwaarste schokken voordeden: drie bevingen in Tienen (1692, 1714 en 1828) en de aardbeving van Zulzeke- Nukerke (bij 38, de zwaarste in België tot nu toe. Volgens Van Gils en Zaczyk (in “La séismicité de la Belgique et son application en génie parassismique'”) houden de aardbevingen in ons land, behalve die in Henegouwen, verband met de opheffing van de bodem. De Hoge Venen bijvoorbeeld komen jaarlijks 1 tot 1,5 mm omhoog. Samenvattend kan men het zo formuleren: aardbevingen vinden vooral plaats daar waar er breuken zijn in de aardkost. OORZAKEN Een aardbeving is dus het gevolg van een plotse verschuiving van stukken en stukjes - schollen en micro-platen - van de aardkorst of de aardmantel. Zo'n plotse verschuiving wordt veroorzaakt door spanningen in de gesteenten-massa' , die zich ophopen en zich ontladen in een aardbeving. Op de vraag waar die spanningen vandaan komen heeft de wetenschap nog geen precies en afdoend antwoord gevonden. Volgens Martine De Becker, van de Seismologische Dienst van de Sterrenwacht, mangelt het nog aan een bruikbaar wetenschappelijk model - een formule - waar men de geologische oorzaken in kan stoppen. Vroeger werd aangenomen dat de spanningen in de ondergrondse lagen te wijten waren aan de geleidelijke afkoeling die de aardbol deed inkrimpen. Sinds de jaren zeventig is men van deze theorie afgestapt. Door de speciale ligging van de aardbevingsgordels houdt men het nu op de plastische bewegingen in de aardmantel en de aardkorst: een langzaam stromende beweging van het gesteente die ook de drift der continenten (theorie van de schollentektoniek van Wegener) zou verklaren. Volgens Wegener vormden de continenten vroeger één blok, dat door breuken en door het uit elkaar drijven van de tukken de huidige structuur van de aarde heeft doen ontstaan. De continenten zouden zich nog steeds verplaatsen, onder invloed van de convectiestromingen in het inwendige van de aarde. Groenland bv. verwijdert zich per jaar 36 meter van Europa. Amerika enerzijds en Europa + Afrika anderzijds zouden eveneens verder uit elkaar drijven, terwijl in het midden van de Atlantische Oceaan een nieuwe gebergteketen in wording is. De geologische neemt thans het bestaan aan van twee oercontinenten (Laurasia in het noorden en Grondwana in het zuiden, gescheiden door de Thetiszee). EVENWICHT Volgens sommige seismologen worden de aardbevingen veroorzaakt door het herstel van het isostatisch evenwicht, dit is het drijvend evenwicht tussen aardkorst en aard mantel. Dit drijvend evenwicht wordt mogelijk gemaakt door de plasticiteit van de buitenste laag van de aardmantel. Die is er nodig, gezien de korst niet overal even dik is en niet overal hetzelfde soortelijk gewicht bezit. Onder de oceanen is de korst veel dunner (5•10 km) dan onder het vasteland (30-50 km). De plastische aardmantel zorgt ervoor dat er toch een evenwicht is tussen dikke stukken korst (gebergten, die dieper wegzakken in de mantel alsof zij wortels hebben) en dunne stukken (zoals onder oceanen). Door de isostasie is de zwaartekracht op een continent of een oceaan overal even groot. Waar de isostasie afwijkingen vertoont, wijst dit op een vervorming in de structuur van de aardkorst of op een onevenwicht. Allerlei geologische verschijnselen (zoals gebergtevorming, aardbevingen, vulkanisme, ... ), kunnen het isostatisch evenwicht verstoren waardoor de aardkorst dat evenwicht moet gaan terugwinnen. Een proces dat over miljoenen jaren kan gaan, en waarbij de elasticiteit van de korst flink op de proef kan worden gesteld. Volgens sommige seismologen worden de aardbevingen veroorzaakt door het herstel van het isostatisch evenwicht, dit is het drijvend evenwicht tussen aardkorst en aard mantel. Dit drijvend evenwicht wordt mogelijk gemaakt door de plasticiteit van de buitenste laag van de aardmantel. Die is er nodig, gezien de korst niet overal even dik is en niet overal hetzelfde soortelijk gewicht bezit. Onder de oceanen is de korst veel dunner (5•10 km) dan onder het vasteland (30-50 km). De plastische aardmantel zorgt ervoor dat er toch een evenwicht is tussen dikke stukken korst (gebergten, die dieper wegzakken in de mantel alsof zij wortels hebben) en dunne stukken (zoals onder oceanen). Door de isostasie is de zwaartekracht op een continent of een oceaan overal even groot. Waar de isostasie afwijkingen vertoont, wijst dit op een vervorming in de structuur van de aardkorst of op een onevenwicht. Allerlei geologische verschijnselen (zoals gebergtevorming, aardbevingen, vulkanisme, ... ), kunnen het isostatisch evenwicht verstoren waardoor de aardkorst dat evenwicht moet gaan terugwinnen. Een proces dat over miljoenen jaren kan gaan, en waarbij de elasticiteit van de korst flink op de proef kan worden gesteld. Een voorbeeld hiervan is Scandinavië waar de bodem, sinds het einde van de laatste ijstijd, aan het opstijgen is, omdat de druk van het ijs er verdwenen is en dat met meer massa moet worden gecompenseerd. De spanningen in de gesteentelagen kunnen ook worden veroorzaakt door langzame verschuivingen langs de breuklijnen in de aardkorst, die plots tot een breuk leiden. Zolang de verschuiving blijft aanhouden, is er niet aan de hand. Het wordt pas uitkijken als de beweging stopt, zodat de spanning zich ophoopt en de elasticiteit van de aardkorst haar maximum overschrijdt. Dat zou verklaren waarom gebieden met veel kans op aardbevingen grenzen aan bergketens en oceaantroggen (o.a.: Japan, Chili). AARDBEVINGEN VOORSPELLEN Het voorspellen van aardbevingen is iets waarnaar momenteel door seismologen overal in de wereld heel veel onderzoek wordt gedaan. Als men beseft dat er per jaar enkele tientallen aardbevingen voorkomen, met heel veel schade tot gevolg, en dat het jaarlijkse gemiddelde dodencijfer rond de 10.000 schommelt, is dat geen overbodige luxe. Tot nu toe hebben de pogingen weinig concrete resultaten opgeleverd, al zijn de seismologen ervan overtuigd dat de zaak voor mekaar komt tegen het einde van de eeuw. Eén keer is men er tot nu toe in geslaagd een aardbeving te voorspellen: in maart 1966 in de Chinese provincie Hopei, niet ver van Beijing. Enkele tijd later echter werden de Chinezen door een nieuwe aardschok totaal verrast. Het probleem is dat de tijdstippen waarop aardbevingen kunnen gebeuren nog niet te voorspellen zijn, vooral niet op korte termijn. Uit de studie van het inwendige van de aarde en van de aardkorst met zijn brokkelige structuur van platen en breuklijnen, kan men afleiden waar aardbevingen waarschijnlijk zijn: San Francisco bijvoorbeeld en Tokio (waar de bevolking is voorbereid). De Franse geoloog HarounTazieff waarschuwt al jaren voor een verwoestende ramp aan de Franse Riviera, als gevolg van een aardbeving in de Middellandse Zee die een lange, hoge vloedgolf ("tsoenami") zou ontketenen die dan met een snelheid van honderden kilometers per uur op de kust zou afstormen en tot diep in het binnenland een spoor van vernieling zou achterlaten. Dé grote onbekende blijft het tijdstip waarop zo'n ramp plots opduikt. Met een aantal technieken wordt momenteel ijverig geëxperimenteerd: - gravimetrie: metingen van de zwaartekracht, die vóór een aardbeving aan veranderingen onderhevig zou zijn; - meting van de spanningen in de aardkorst, die toelaten de maximale elasticiteit van de aardkorst te bepalen; - metingen van Radon-gas, dat vóór aardbevingen in grote hoeveelheden aanwezig zou zijn; - peilen van de hoogte van het water in putten; - ook het onrustige gedrag van dieren, net voor een aardbeving plaatsgrijpt, voorspelt een schok, maar de waarneming ervan komt meestal te laat om nog in te grijpen; - met laserstralen en satellieten wordt jaarlijks de wijziging in afstanden tussen de platen gemeten. Met deze techniek is men er al in geslaagd een kaart te tekenen waarop de richtingen van de spanningen in de aardkorst zijn aangeduid. Aan deze techniek wordt duchtig gewerkt, onder meer in het Nederlandse Kootwijk, waar men Griekenland en Turkije als onderzoeksgebied heeft. Sommige aardplaten in dat gebied verplaatsen zich t.o.v. elkaar tot drie centimeter per jaar. Die afstand kan nauwkeurig worden bepaald met laserstralen die worden gericht op een satelliet, die op een bekende hoogte boven de aarde cirkelt en die de straal terugkaatst. De tijd die de straal nodig heeft om de weg heen en terug af te leggen wordt dan vergeleken met de metingen op andere plaatsen, waardoor men tot op centimeters de afstand tussen de bewegende platen kan berekenen. AARDGETIJDEN: EBBE EN VLOED Een ander uitvloeisel van de voortdurende bewegingen die in de aardkorst en de aardmantel aan de gang zijn, is het verschijnsel van de aardgetijden. Net zoals in de zeeën en de oceanen ebbe en vloed op regelmatige tijdstippen afwisselen, kent ook de vaste aarde haar getijden onder invloed van aarde en zon. Tweemaal per dag stijgt en daalt de aardkorst, wat, behalve voor de zwaartekrachtmeters, ongemerkt gebeurt. In de Koninklijke Sterrenwacht te Uccle / Ukkel heeft de dienst van prof. Melchior, het Internationaal Aardgetijden Centrum geïnstalleerd, waar de gegevens van over de hele wereld verzameld en verwerkt worden. Het grootste verschil tussen “hoog tij" en "laag tij", dat ooit in Uccle / Ukkel werd opgetekend, is 40 centimeter. Springtij dus. Het verband tussen aardgetijden en aardbevingen staat wetenschappelijk nog niet helemaal vast, af zoekt men er in Uccle / Ukkel wel ijverig naar. De gegevens worden intussen alvast toegepast op de plaatsbepaling van de kunstsatellieten. Wanneer de aardkorst zich, door de getijden, vervormt, brengt dat afwijkingen mee van verscheidene meters in de baan van de satellieten. Bovendien zijn de gegevens over de aardgetijden ook nuttig voor informatie over de getijden van de oceanen, waar de mogelijkheden tot waarneming geringer zijn dan op het land. Wij leven op een aardbol, waarvan het inwendige voortdurend in beweging is. De wetenschap is volop in touw om over die innerlijke onrust van onze planeet zoveel mogelijk te weten te komen. De laatste jaren is er hierin duidelijk vooruitgang gekomen. Zodat de hoop gerechtvaardigd is dat de dag niet ver meer af is waarop de destructieve gevolgen van het ondergrondse gerommel, zoals 'aardbevingen, zoniet uitgeschakeld dan toch voorzien en in de hand zullen kunnen worden gehouden. Aardbevingsschalen De intensiteit van een aardbeving kan worden vastgesteld aan de hand van de gevolgen die de schok heeft, op een bepaalde plaats, op de mens, zijn natuurlijke omgeving en de gebouwen allerhande. Sinds ongeveer tweehonderd jaar spannen wetenschapslui zich in om deze gegevens in een wetenschappelijk aanvaardbare vorm te gieten. Men gebruikt daartoe de aardbevingsschalen, waarin elk nummer (van I tot XII) overeenkomt met een reeks van effecten die karakteristiek zijn voor een aardbeving. Meest gebruikt is de schaal van Mercalli-Richter. Mercalli zette in 1902 de eerste degelijke schaal op punt, die in 1956 door de Amerikaanse seismoloog Charles Richter verbeterd werd, en nadien in 1964 nog door Medvedev, Sponheuer en Karnik ("MSK" -versie) werd uitgewerkt. De energie die in een aardbeving vrijkomt wordt uitgedrukt in de magnitude. De zwaarste bevingen (met intensiteit XI of XII) hebben een magnitude van 8 of 9. Intensiteit Gevolgen I alleen waarneembaar voor seismografen II zeer lichte beving, wordt slechts onder gunstige omstandigheden gevoeld (bv. op hogere verdiepingen) III licht; binnenshuis te voelen; trilling als van voorbijrijdende zware vrachtwagen IV matig; vooral binnenshuis te voelen; rammelen van deuren en vensters; huizen kunnen kraken V vrij sterk; wordt algemeen binnenshuis gevoeld; opgehangen voorwerpen slingeren; klokken blijven stilstaan; hoge palen hangen scheef VI sterk; veroorzaakt angst; voorwerpen en meubelen in huis vallen om; bomen bewegen VII zeer sterk; veel schade aan lichte gebouwen; schoorstenen storten neer; kerkklokken gaan luiden VIII vernielend; paniek; algemene schade aan gebouwen IX verwoestend; zware schade aan gebouwen; ondergrondse leidingen begeven X vernietigend; meeste gebouwen verwoest; grondverplaatsingen en scheuren in de bodem; dijken breken XI catastrofaal: algemene verwoesting van gebouwen; grondverschuivingen XII buitengewoon catastrofaal; totale verwoesting; scheuren in rotsen; verandering van het landschap; grote aardverschuivingen. De zwaarste aardbevingen in onze streken gaan tot intensiteit VII en schommelen in magnitude tussen 4, 5 en 6 . Per jaar doen zich in de wereld ongeveer een half miljoen aardbevingen voor, waarvan het overgrote deel slechts lichte schokken zijn . Intensiteit VlIl-XII: zeldzaam (nauwelijks 1 per jaar) Intensiteit VlI- VIII: 100 bevingen per jaar Intensiteit VI-Vll: 100 bevingen per jaar lntensiteit V-VI: 10.000 bevingen per jaar Intensiteit IV-V: 20.000 bevingen per jaar Intensiteit III-IV: 80.000 bevingen per jaar De rest (zwakker dan III) wordt slechts door de seismografen geregistreerd. Guatemala, februari 1976: een zeer zware beving met magnitude 7,2 werd gevolgd door een twintigtal zware schokken. Ruim 15.000 doden en 40.000 gewonden werden geteld. Gemiddeld dodencijfer: 10.000 per jaar Het gemiddelde aantal slachtoffers dat door aardbevingen om het leven is gekomen, ligt rond de 10.000 per jaar. Een vreselijk hoog getal, dat vooral door enkele catastrofale aardbevingen met desastreuze gevolgen in de hoogte wordt gedreven. Een greep uit de zwarte bladzijden van de wereldgeschiedenis. - Op 1 november 1755 werd Lissabon voor een groot deel door een aardbeving verwoest. De hoofdschok, die zich om 9.40 u. voordeed hield minutenlang aan en legde 12.000 huizen en alle publieke gebouwen plat. De bevolking was die dag, Allerheiligen, massaal op kerkbezoek. Velen vonden onder de instortende kerkgewelven de dood. 60.000 van de 235.000 inwoners kwamen om het leven. Zes dagen lang brandde het in de stad. De beving ontketende een tsoenami (= lange, hoge zeegolf) die in de Spaanse havenstad Cadiz golven veroorzaakte tot 18 m. hoog. - Een van de zwaarste aardbevingen uit de geschiedenis was die van New Madrid, in de Amerikaanse staat Missouri, die uit drie zware schokken bestond (magnitude ruim 8) op 16 december 1811, 23 januari 1812 en 7 februari 1812. De zware schokken maakten relatief weinig slachtoffers, gezien het gebied niet dicht bevolkt was. - 18 april 1902, 12 minuten over 5 's morgens. Over een lengte van 400 km verplaatsten zich de delen van de aardkost aan weerszijden van de Sin-Andreas-breuklijn, bij San Francisco, over een afstand van 7 meter. De schade in San Francisco, San Jose en andere steden was enorm. 700 mensen kwamen om. - Enorme grondverschuivingen en overstromingen veroorzaakten op 16 december 1920 in Kansoe (China) de dood van bijna 100.000 mensen. - Ruim 100.000 doden vielen in Tokio en Kojohama (Japan) op 1 september 1923. 500.000 huizen werden verwoest. - In Anchorage, Alaska kwamen op Goede Vrijdag 27 maart 1964 114 mensen om het leven. De ravage door de schok (magnitude 8,5) was enorm. De bodem werd tot 15 m hoogte opgestuwd en langs de westkust van Amerika rolde een vloedgolf. - 50.000 mensen kwamen om het leven op 31 mei 1970 in Peru in wat de zwaarste aardbeving wordt genoemd die het zuidelijke halfrond trof. De spanningen in de aardkorst onder Europa in kaart gebracht. Men steunde hiervoor op gegevens van de zwaartekracht, die door satellieten werden doorgestuurd. De pijlen geven de richtingen aan waarin de spanningen werken. De schade na een aardbeving hangt in grote mate af van de stevigheid waarmee en de wijze waarop huizen worden gebouwd. In aardbevingsgebieden zou daar rekening mee moeten worden gehouden. (Op de foto: Napels in 1980). De breuklijnen in de ondergrond in België en de ons omringende gebieden. Merk de lijn die loopt van Mons over Namur, langs de Maas naar Luik (Liège) toe en die uitloopt in Nederlands - Limburg. Deze breuklijn, die de grens markeert tussen twee platen, wordt in Limburg loodrecht gesneden door andere breuklijnen.