Geïnduceerde aardbevingen

Wat geïnduceerde bevingen zijn

Een geïnduceerde aardbeving is een beving die wordt veroorzaakt door menselijke activiteit. Het woord geïnduceerd betekent letterlijk "opgewekt" of "uitgelokt". De energie die vrijkomt, is in de aarde zelf opgeslagen, maar de mens geeft het laatste duwtje. Daarmee verschilt deze categorie van de zuiver natuurlijke, tektonische bevingen die langs plaatgrenzen ontstaan.

Seismologen maken vaak onderscheid tussen geïnduceerde bevingen (waarbij de menselijke ingreep de drijvende kracht is) en getriggerde bevingen (waarbij de ingreep een al gespannen breuk net over de drempel duwt). In de praktijk lopen die definities in elkaar over. Voor deze pagina hanteren we de bredere betekenis: aardbevingen waarbij menselijk handelen aantoonbaar bijdraagt aan het ontstaan.

Het verschil met een natuurlijke beving zit dus niet in de fysica, maar in de aanleiding. Wie wil begrijpen hoe een beving überhaupt ontstaat, vindt de basis in onze uitleg over wat een aardbeving is: spanning die zich opbouwt in gesteente en die plots ontlaadt.

De oorzaken: winning, injectie, geothermie, stuwmeren

Menselijke activiteit kan op verschillende manieren de spanningstoestand in de ondergrond veranderen. Soms verandert de druk in de poriën van het gesteente, soms verandert het gewicht dat op een gesteentelaag drukt. In beide gevallen kan een bestaande breuk daardoor gaan bewegen.

De omvang van het effect verschilt sterk per situatie. Diepte, gesteentesoort, de aanwezigheid van breuken en de snelheid waarmee wordt gewonnen of geïnjecteerd, bepalen samen of er merkbare bevingen optreden. Daarom leidt lang niet elke gaswinning of geothermieproject tot voelbare trillingen.

Waarom het mechanisme identiek is aan natuurlijke bevingen

Of een beving nu natuurlijk of geïnduceerd is, de fysica is dezelfde. In het gesteente zit altijd spanning. Die spanning wordt op zijn plek gehouden door de wrijving langs een breukvlak. Zodra de spanning de wrijving overtreft, schiet het gesteente langs de breuk los en komt de energie in een paar seconden vrij als seismische golven.

Het enige wat menselijk handelen doet, is dat evenwicht verstoren. Door druk te verhogen (injectie) of door belasting te veranderen (winning, stuwmeren) verschuift de balans tussen spanning en wrijving. De breuk komt dan eerder in beweging dan zonder die ingreep het geval zou zijn geweest. Hoe breuken precies werken, leggen we uit op de pagina over breuken en verschuivingen.

Verschil tussen natuurlijke en geïnduceerde bevingen

De fysica is hetzelfde, maar in de praktijk verschillen beide soorten op een aantal punten. De tabel zet ze naast elkaar, met Nederlandse voorbeelden uit Limburg en Groningen.

Voorbeelden wereldwijd: Oklahoma en Basel

Twee gevallen zijn internationaal bekend geworden omdat ze het verband tussen menselijke ingreep en bevingen scherp lieten zien.

In de Amerikaanse staat Oklahoma nam het aantal aardbevingen vanaf ongeveer 2009 sterk toe. De oorzaak lag niet bij het winnen van olie of gas zelf, maar bij de injectie van grote hoeveelheden afvalwater diep in de ondergrond. Volgens het USGS verhoogde dat de druk in diepe gesteentelagen, waardoor bestaande breuken in beweging kwamen. Een gebied dat eerder seismisch rustig was, kreeg jarenlang met merkbare bevingen te maken. De zwaarste was de beving bij Pawnee in september 2016, met magnitude 5,8 — een van de zwaarste geïnduceerde bevingen die in de Verenigde Staten zijn gemeten.

In Basel (Zwitserland) gebeurde iets vergelijkbaars bij een geothermieproject. Tijdens het onder druk inpompen van water trad in 2006 een beving van M 3,4 op. Het project werd daarna stilgelegd. Het laat zien dat ook een schone-energietoepassing tot voelbare trillingen kan leiden als ze te dicht bij een gespannen breuk plaatsvindt.

Groningen als casus

Het bekendste Nederlandse voorbeeld van geïnduceerde aardbevingen is Groningen. Hier leidde decennia van gaswinning uit het Groningenveld tot inklinking van een diepe zandsteenlaag. Die inklinking veranderde de spanning op bestaande breuken, waardoor het KNMI sinds 1991 in het Groningenveld meer dan 1.300 bevingen heeft geregistreerd. De allereerste beving in Nederland die aan gaswinning werd toegeschreven, was in 1986 bij Assen in Drenthe. De zwaarste was de beving bij Huizinge in 2012 met magnitude 3,6.

Groningse bevingen vinden ondiep plaats, op ongeveer 3 kilometer diepte. Daardoor kan de schade aan gebouwen relatief groot zijn, ondanks de lage magnitudes vergeleken met natuurlijke bevingen. De maatschappelijke gevolgen — schade, onveiligheidsgevoel en herstel — zijn ingrijpend. Hoe de overheid daarop reageert met het preventief verstevigen van woningen, leest u op de pagina over de versterkingsoperatie. De volledige geschiedenis, cijfers en gevolgen staan op de pagina over Groningen en de gaswinning.

Trillingen door verkeer zijn geen aardbeving

Een zware vrachtwagen, bus of tram die langs je huis rijdt, kan je ramen laten rinkelen en de vloer voelbaar laten trillen. Toch is dat geen aardbeving, ook geen geïnduceerde. Bij een aardbeving schiet gesteente diep in de ondergrond langs een breuk los en verspreidt de energie zich over kilometers. Verkeerstrillingen ontstaan aan het oppervlak, door wielen op een oneffen weg of een verkeersdrempel, en doven binnen enkele tientallen meters uit. Er verschuift geen breuk, dus er hoort ook geen magnitude bij.

Trillingen van verkeer, bouw of heiwerk worden daarom op een andere manier gemeten: als trillingssnelheid in millimeter per seconde op de plek van het gebouw, en in Nederland beoordeeld met richtlijnen zoals die van de SBR. Een KNMI-seismometer kan zulke trillingen wel oppikken als hij vlak naast de weg staat, maar ze worden niet als aardbeving geregistreerd. Hoe aardbevingsgolven zich wél door de aarde voortplanten, lees je bij seismische golven.

Misvattingen

Veelgestelde vragen

Verder lezen

Wil je dieper in dit onderwerp? Begin bij de natuurkundige basis in wat is een aardbeving, verdiep je in de rol van breuken en verschuivingen, en bekijk hoe het in Nederland concreet uitpakt op de pagina's over Groningen, Huizinge 2012 en de versterkingsoperatie. Een overzicht van alle oorzaken van bevingen in ons land staat bij aardbevingen in Nederland.