19 maart 2018

“Maandag 8 januari 2018 werd Groningen getroffen door de zwaarste aardbeving sinds 2012. De beving had een magnitude van 3,4 en is het gevolg van de jarenlange aardgaswinning in het gebied. Hoe komt het eigenlijk dat gaswinning een aardbeving kan veroorzaken? En hoe erg kan het worden? Voor NEMO Kennislink zocht ik het eerder al uit.”

Je leest:

Zwaardere aardbevingen door gaswinning Groningen

Zwaardere aardbevingen door gaswinning Groningen

Auteur: | 30 januari 2013

Gaswinning in de provincie Groningen kan aardbevingen veroorzaken met een maximale sterkte van 5.0 op de Schaal van Richter. Tot voor kort ging men uit van een maximale magnitude van 3.9. Waar komt die plotselinge bijstelling vandaan? NEMO Kennislink dook voor u in de onderzoeksrapporten.

De maximale sterkte van de aardbevingen in Groningen is toegenomen van 3.9 tot 5.0. Is dat een groot verschil?

Ja. Een aardbeving met magnitude 5.0 op de Schaal van Richter is 12,5 keer sterker dan een aardbeving met magnitude 3.9, en 25 keer sterker dan de aardbeving bij Huizinge op 16 augustus 2012. Die had een magnitude van 3.6, en veroorzaakte erg veel schade in het gebied boven het Groningen-gasveld.

Wat voel je dan, bij een magnitude van 5.0?

Dat ligt er vooral aan hoe diep de beving zit. Bij een ondiepe beving krijg je oppervlaktegolven en schudt de boel veel harder heen en weer dan bij een diepe beving. Zo komen in Brabant en Limburg bevingen voor tot op een diepte van 30 kilometer, die pas worden gevoeld bij een magnitude groter dan 3.0. In Groningen gaat het echter om bevingen tot maximaal 3 kilometer diep, die al bij een magnitude van 2.0 gevoeld kunnen worden.

Aan scheurende wegen en instortende huizen hoef je bij magnitude 5.0 in Groningen niet te denken. Wel aan aanzienlijke schade aan gebouwen, verschuivend meubilair, boeken die uit de kast vallen, en wellicht een afbrekende schoorsteen hier en daar.

Schade
Claire Schmitt, via Wikimedia Commons, CC BY 2.0

Waarom leidt gaswinning tot aardbevingen?

Gesteente waar gas uit wordt gewonnen is poreus. Dat betekent dat het vol kleine holtes zit, net als een spons. Omdat het gesteente in de loop der tijd onder nieuwe lagen steen bedekt is geraakt, heeft het de neiging in elkaar gedrukt te worden. Het gas in de holtes houdt dit proces tegen.

Als je het gas uit de holtes haalt wordt het gesteente alsnog verder in elkaar gedrukt. Doordat het gesteente niet overal even poreus is, en er ook niet overal gas zit, zitten er verschillen in de hoeveelheid inklinking van het gesteente. Dat leidt tot spanning in het gesteente, en uiteindelijk tot verschuivingen langs breuken die in de bodem aanwezig zijn. Dat zijn de aardbevingen.

Wat is er veranderd sinds 2000, toen iedereen nog dacht dat aardbevingen sterker dan 3.9 niet mogelijk waren?

Twee dingen. Ten eerste is de gaswinning opgeschroefd, van 20 miljard kuub per jaar in 2000 naar ongeveer 50 miljard kuub per jaar in 2011. Hierdoor is het aantal aardbevingen in het gebied flink toegenomen: in de periode van 1991 tot 2002 vonden gemiddeld 4 aardbevingen per jaar plaats met een magnitude hoger dan 1.5, in 2011 waren het er al 28. Al met al is de grond dus aanzienlijk meer gaan bewegen, waarmee de kans op een hevige aardbeving ook toeneemt. Ten tweede kunnen er, juist vanwege het grote aantal bevingen, nu statistische analyses worden losgelaten op de gegevens, waar dat eerder niet mogelijk was.

Groningen gasveld locatie slochteren foto 2 paul tolenaar 1
Groningen-gasveld, locatie Slochteren
Paul Tolenaar, NAM

Statistiek! Wat kwam daar uit?

De bevingen in het Groningen-veld blijken te voldoen aan de Gutenberg-Richter wet, die beschrijft hoeveel groter de kans op een hevige aardbeving is dan de kans op een lichte beving. In het Groningen-veld scheelt het een factor 10 per magnitudepunt: de kans op een beving met magnitude 1.5 is dus tien keer zo groot als de kans op een beving met magnitude 2.5, die op zijn beurt weer tien keer zo groot is als een beving met magnitude 3.5. Gemiddeld gesproken zal dus bij elk tiental bevingen met een magnitude van 1.5 of hoger, één beving zitten met een magnitude van 2.5 of hoger.

Maar dat levert toch geen maximumwaarde op voor de magnitude?

Nee, dat klopt. In het rapport van het Staatstoezicht op de Mijnen wordt dan ook geen maximale sterkte van de aardbeving genoemd. Elke waarde boven 3.6 is mogelijk, schrijven deze onderzoekers. Het KNMI heeft echter ook onderzoek gedaan, en geconstateerd dat in vergelijkbare olie- en gasvelden in het buitenland nog nooit bevingen met een magnitude hoger dan 5.0 hebben plaatsgevonden. Daar komt dat getal vandaan.

Om welke gasvelden ging dat dan?

De gasvelden van Noord-Duitsland, het Ekofisk olieveld in de Noordzee, het Lacq gasveld in Zuid-Frankrijk, en het gasveld Fashing Field in Texas. Vergelijken is echter lastig, want de geologische structuur, de diepte en het reservoirgesteente waarin het gas (of de olie) zich bevindt spelen alle drie een rol, en er is altijd wel één van die drie componenten anders dan bij het Groningen-veld. Het gasveld van Texas vertoont nog de meeste overeenkomsten met het Groningen-veld. De zwaarste aardbeving die daar officieel geregistreerd staat had een magnitude van 4.3 – hoewel de kranten ook melding maken van een beving met magnitude 4.8.

Is het eigenlijk wel zeker dat de toename in het aantal aardbevingen veroorzaakt wordt door de toename in gaswinning?

Iets zeker weten is lastig, als het om aardbevingen gaat, maar aannemelijk is het wel. De hoeveelheid gaswinning is niet constant omhoog gegaan, er zijn ook korte periodes geweest waarin juist wat minder gewonnen werd. De onderzoekers hebben deze variaties in de gaswinning vergeleken met de variaties in het aantal aardbevingen door de tijd heen, en concludeerden dat er een verband was. De variatie in het aantal bevingen loopt daarbij ongeveer een jaar achter op veranderingen in de gaswinning.

Groningen gasveld locatie slochteren foto 1 paul tolenaar 1
Groningen-gasveld locatie Slochteren
Paul Tolenaar, NAM

Hoe groot is de kans op een beving met een magnitude hoger dan de eerder voorgestelde 3.9?

De kans dat we het komende jaar een beving kunnen verwachten met een magnitude hoger dan 4.5 ligt tussen de 0 en 2 procent, denken de onderzoekers van het Staatstoezicht op de Mijnen, en de kans op een beving van 3.9 of hoger ergens rond de 6 procent.

Overigens is het KNMI van mening dat je de statistische gegevens niet op deze manier naar de toekomst kan doortrekken, en ook André Niemeijer, als aardwetenschapper bij de Universiteit van Utrecht gespecialiseerd in gesteentedeformatie bij aardbevingen, zet kanttekeningen bij deze conclusie. “Resultaten uit het verleden bieden geen garantie voor de toekomst – als dat ergens voor geldt is het wel voor aardbevingen”, merkt hij op.

Zijn er manieren om de grote bevingen te voorkomen?

De frequentie waarmee grote bevingen voorkomen kan gehalveerd worden door de hoeveelheid gas die per jaar gewonnen wordt te halveren, denken de onderzoekers van het Staatstoezicht op de Mijnen. De kans dát er een grote beving komt verdwijnt daarmee echter niet.

Om dat risico weg te nemen zou de gasproductie gereduceerd moeten worden tot ongeveer 12 miljard kuub per jaar – minder dan een kwart van de huidige productie. Ook hier gaan het KNMI en Niemeijer overigens niet in mee. “De inklinking van het gesteente gaat gewoon door als je de productie stopt of vermindert”, zegt Niemeijer.

Waar alle onderzoekers het over eens zijn is dat de statistische analyse wel zinvol maar niet voldoende is. Een uitgebreider onderzoek naar de eigenschappen van het gasveld en de breuken zal op termijn meer duidelijkheid moeten verschaffen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 30 januari 2013

Discussieer mee

0

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

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.