Je leest:

De grootste diepe aardbeving ooit gemeten

De grootste diepe aardbeving ooit gemeten

De aardbeving in mei 2013 onder de Zee van Ochotsk, op een diepte van 609 kilometer, blijkt de grootste diepe aardbeving ooit gemeten te zijn. Maar hoe kan het eigenlijk dat er op deze diepte nog aardbevingen kunnen optreden?

M8.3 kamchantka 300x222
Aardbevingen bij Kamtsjatka van 17-24 mei. Gele sterren: bevingen met M < 4.5. De grote oranje ster ten westen van Kamtsatka is de diepe 8.3-beving

De aardbeving van 24 mei 2013, 609 kilometer onder de Zee van Ochotsk, was de hevigste diepe aardbeving ooit gemeten. Dat blijkt uit analyses aan de seismische golven die bij de beving ontstonden. De aardbeving had een magnitude van 8.3, hetgeen extreem zwaar is voor een beving op een dergelijk grote diepte. Er kwam maar liefst drie keer zoveel energie bij vrij als bij de 637 kilometer diepe beving in 1994 in Bolivia, die tot 24 mei als de zwaarste diepe aardbeving te boek stond. De beving werd gevoeld tot in Tokio (op ruim 2000 km afstand), Nanjing (meer dan 4000 kilometer verderop) en Moskou (op meer dan 7000 km). Veel schade was er overigens niet: Diepe aardbevingen veroorzaken veel minder grote aardbevingsgolven dan ondiepe bevingen.

Hoge druk

Bij de Ochotsk-beving verschoven blokken gesteente langs een 180 kilometer lang breukvlak in de diepe aarde. Op sommige plekken bedroeg de verplaatsing van het gesteente maar liefst 10 meter, schreven onder anderen Lingling Ye en Thorne Lay van de Universiteit van Californië in Santa Cruz vorige week in Science. De oorzaak van deze verschuiving is de Pacifische aardschol, die met een snelheid van 8 centimeter per jaar naar Noord Amerika beweegt, en bij de Zee van Ochotsk onder de Noord-Amerikaanse aardschol duikt.

Kuril kamchatka trench usgs
De aardbeving bij Okhotsk (24 mei 2013) werd veroorzaakt door de Pacifische Plaat die hier onder de Noord-Amerikaanse Plaat duikt. Dezelfde plaatbeweging was ook de oorzaak van de Tohoku-beving bij Japan in 2011, die de mega-tsunami veroorzaakte

De vraag hoe het mogelijk is dat aardbevingen op deze grote diepte kunnen voorkomen houdt aardwetenschappers al lang bezig. De hoge druk die hier heerst zou het verplaatsen van breukblokken namelijk tegen moeten houden.

Olivijn

Dat er toch bevingen op deze diepte plaatsvinden zou te maken kunnen hebben met veranderingen die optreden in het mineraal olivijn, schreven andere aardwetenschappers in hetzelfde nummer van Science. Olivijn is het belangrijkste bestanddeel van het gesteente peridotiet waar de diepe aarde (de mantel) voornamelijk uit bestaat. Onder hoge druk transformeert het olivijn (Mg2SiO4) in de aarde tot spinel (MgAl2O4). Op het moment dat dit gebeurt ontstaan vaak barsten in het gesteente, ontdekten de Franse en Amerikaanse aardwetenschappers uit laboratoriumexperimenten. “Dan breekt het als glas”, zegt Alexandre Schubnel van het CNRS in Parijs, die het onderzoek leidde.

Omdat de olivijn-spinel overgang op dieptes tussen 410 en 660 kilometer zit, en juist daar de diepere aardbevingen voorkomen, ligt een verband voor de hand, denkt hij. “Bovendien is spinel een uitstekend smeermiddel, waardoor de vorming van de nieuwe breuken gepaard kan gaan met bewegingen langs het breukvlak.”

Koude aardschol

De barsten ontstaan vooral als de druk hoog is maar de temperatuur relatief laag, wezen de experimenten uit. En dat is precies wat je bij duikende aardplaten ziet, zegt Thorne Lay, één van de geologen die de Ochotsk-beving onderzochten: Als de aardplaat snel genoeg de diepte in duikt zal deze tijdelijk kouder zijn dan het gesteente in de omgeving.

Slab diagram 375
De duikende plaat beweegt zich door de stroperige mantel, waarvan de chemische samenstelling verandert met de diepte. Wadleyiet en Ringwoodiet zijn polymorfen (verschillende fasen) van olivijn, Ringwoodiet heeft een spinel-structuur
Lingling Ye en Thorne Lay, University of California

Andere scenarios

Toch denkt Lay dat er ook andere scenarios denkbaar zijn. “Als er op één of andere manier water vrijkomt uit het gesteente neemt de wrijving enorm af, en gaat het gesteente makkelijker verschuiven.” Een andere oorzaak zouden de enorme spanningen kunnen zijn die optreden in de aardschol, omdat deze op een diepte van 660 kilometer begint te buigen, denkt Lay. Op die diepte ondergaat de spinel uit het omringende gesteente namelijk opnieuw een fase-overgang, waardoor de bewegende aardplaat nauwelijks meer verder de mantel in kan zinken.

“Uit de gegevens die we hebben kunnen we het mechanisme niet bepalen”, zegt Lay. Dat is André Niemeijer, geoloog aan de Universiteit Utrecht, die zelf ook laboratoriumonderzoek doet naar het gedrag van gesteenten onder hoge druk, met hem eens. “Het is interessant onderzoek, en het klinkt zeker plausibel. Maar wat je op laboratoriumschaal meet is moeilijk te vertalen naar aardbevingen in de natuur”, waarschuwt hij.

Vooralsnog blijft het dus nog even gissen, naar welk proces de grote aardbeving onder de Zee van Ochotsk mogelijk heeft gemaakt.

Bronnen

  • Ye e.a., Energy release of the 2013 Mw 8.3 Sea of Okhotsk Earthquake and deep slab stress heterogeneity, Science, 20 september (2013), Vol. 341 no. 6152, 1380-1384, doi: 10.1126/science.1242032
  • Schubnel e.a.. Deep-focus Earthquake analogs recorded at high pressure and temperature in the laboratory , Science 20 september (2013), Vol. 341 no. 6152, 1377-1380, doi: 10.1126/science.1240206
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 september 2013

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE