Aardbevingen voorspellen dankzij het geheugen van meren

Het is vroeg in de ochtend wanneer we uitvaren. De eerste zonnestralen komen net boven de toppen van het Andesgebergte tevoorschijn. De weerspiegeling op het meer verblindt ons even terwijl we de slaap nog uit onze ogen wrijven. Alweer een prachtige, rustige dag! Maar zo’n zestig jaar geleden werd deze regio grondig door elkaar geschud. De zwaarste aardbeving aller tijden trof een gebied van maar liefst 1000 kilometer lang. Voor veel Chilenen zal 22 mei 1960 dan ook in hun geheugen gegrift staan, tot de herinnering na meerdere generaties vervaagt en enkel geschiedenisboeken ons nog kunnen wijzen op die gitzwarte dag.

Die boeken vertellen ons dat ook er in de voorbije honderden jaren gelijkaardige aardbevingen waren in diezelfde regio. Ook in de toekomst zullen er dus zeker nog even destructieve aardbevingen volgen… Maar wat als we die historische gegevens niet zouden hebben? Hoe kunnen we dan weten wat ons te wachten staat? Om hierop een antwoord te formuleren moeten we in het verleden duiken, en dat mag je letterlijk nemen. Het meer waarop we varen kan zich namelijk aardbevingen van wel duizenden jaren geleden herinneren!

De wereld rond

Onze groep van geologen aan de Universiteit Gent bestudeert dergelijke meren al decennialang, en niet alleen in Chili: ook Alaska, Frankrijk, Indonesië, Japan, Nepal, Turkije en Zwitserland stonden reeds op het programma. Het grote voordeel van meren ten opzichte van de traditionele technieken die normaal gebruikt worden om aardbevingen uit het verleden te onderzoeken, is dat ze niet alleen verder terug gaan in de tijd, ze geven ook een vollediger en nauwkeuriger beeld van de aardbevingsgeschiedenis. Dat is iets wat ook andere onderzoeksgroepen wereldwijd begrepen lijken te hebben. De laatste jaren is er een enorme toename aan merenstudies en worden de resultaten steeds vaker meegenomen in beleidsplannen en strategieën om schade ten gevolge van toekomstige aardbevingen te beperken.

Kijken en luisteren

Maar hoe werkt dat ‘aardbevingsgeheugen’ van meren precies, en hoe ontrafelen we dat? Op de bodem van een meer liggen sedimenten die zich doorheen de tijd opstapelen. Hierin is vaak een seizoensvariatie te zien, bestaande uit een afwisseling van grof en fijn materiaal – ook wel warven genoemd. Tijdens de trillingen van een aardbeving zullen de bovenste laagjes van grof en fijn sediment door elkaar geschud worden waardoor het warvenpatroon wordt onderbroken. Maar ook modderstromen of landverschuivingen, die vaak ontstaan tijdens zware aardbevingen, kunnen in het meer terechtkomen en zo hun sporen nalaten.

De bodem van een meer is dus een echte ‘laagjescake’ aan informatie. Om die te bestuderen maken we gebruik van sedimentkernen en geluidsgolven. Zo’n sedimentkern is een plastic cilindervormige buis die we vanaf een bootje of drijvend platform in het water laten. Wanneer die buizen gevuld zijn met sediment, halen we ze weer naar boven en kunnen we een klein stukje van de ‘cake’ bekijken. Om een overzicht te krijgen van de sedimenten over het hele meer maken we een akoestische doorsnede. Daarvoor slepen we een geluidsbron mee achter onze boot. Die zendt een signaal uit naar de bodem dat door de verschillende lagen in de ‘cake’ op een andere manier gereflecteerd, en dus geregistreerd, wordt.

Nucleaire rampen & jaarringen

Een cruciaal onderdeel bij de studie van meren is achterhalen hoe oud al die aardbevingssporen zijn. Eén methode daarvoor is gebaseerd op de principes van radioactief verval, waarbij de verhouding tussen de hoeveelheid radioactieve isotopen en stabiele dochterisotopen in een laagje sediment een maat is voor de ouderdom van dat sediment. Om de volledige duizenden jaren aan meersedimenten te analyseren, zijn we daarbij aangewezen op isotopen die langdurig in de natuur aanwezig zijn, zoals ¹⁴C.

Dat levert echter vaak geen echt nauwkeurige tijdsbepaling op, maar eerder een periode waarin de aardbeving kan opgetreden zijn van enkele honderden jaren. Aangezien aardbevingen elkaar vaak sneller dan dat opvolgen, moeten we dus een nauwkeurigere tijdsbepaling bekomen. Voor recente sedimenten kunnen we hiervoor gebruik maken van isotopen die door de mens werden geïntroduceerd. Een sterke aanwezigheid van zo’n artificiële nucliden, zoals ¹³⁷Cs, kan steeds gelinkt worden aan bijvoorbeeld nucleaire testen midden jaren ’60, of een kernramp zoals die in Tsjernobyl in 1986. Voor ouder materiaal kunnen we één van de grootste voordelen van meren gebruiken: het warvenpatroon. In tegenstelling tot sediment op het land of in de oceaan bestaan meersedimenten vaak uit warven, en net zoals bij jaarringen van een boom bestaat één warve uit één jaar aan sediment. Warven tellen laat ons dus toe een ongezien nauwkeurig tijdstip te plakken op aardbevingen uit het verleden.

Foto onder. Net zoals groeiringen bij een boom bestaan meren uit warven: een seizoenale afwisseling van grof en fijn materiaal. Door in een sedimentkern het aantal warven te tellen tussen een aardbevingsafzetting en het jaar waarin een staal genomen werd, kan de ouderdom van de aardbeving bepaald worden. (Illustraties: E. Boes & K. Wils)

Voorspellen?

Dankzij die precieze tijdsbepalingen zien we dat aardbevingen in het verleden helemaal niet zo regelmatig voorkwamen als vroeger werd gedacht. We zien een sterke variatie in de tijdspanne tussen twee aardbevingen, van tientallen tot wel honderden jaren, en ook de grootte van opeenvolgende aardbevingen in hetzelfde gebied varieert aanzienlijk. Het identificeren van patronen vormt daarom één van de grootste uitdagingen voor de toekomst.

Wanneer de volgende aardbeving in Chili, of ergens anders in de wereld, zal plaatsvinden en hoe groot die exact zal zijn, moet dus nog blijken. Echte voorspellingen zijn dus helaas (nog?) niet aan de orde. Maar dankzij meersedimenten en een goeie portie statistiek kunnen we wel bepalen wat de kans is op een aardbeving in de komende jaren, en kunnen we ons als maatschappij een pak beter voorbereiden voor wanneer het dan écht zover is…