Griekse monumenten vormen bakens in beweeglijke aardkorst

De historische gebouwen in Griekenland lijken gemaakt voor de eeuwigheid. Het zijn daardoor handige bakens voor geologen die vervormingen van de aardkorst willen bestuderen. Onderzoekers uit Griekenland en Engeland hebben nu met succes de beweging van afzonderlijke blokken van de Griekse aardkorst bepaald door de posities van vijftien monumenten, die vroeger op klassieke manier waren gemeten, te vergelijken met de opnieuw via het Global Positioning System gemeten posities.

Het Global Positioning System is een systeem waarmee men overal op aarde zijn positie kan bepalen. Dit gebeurt door met behulp van radiosignalen gelijktijdig de afstanden tot een aantal (gewoonlijk vier of meer) satellieten te meten. Gewoonlijk wordt de reistijd van 'pakketjes' signalen gemeten, waarmee dan een positiebepaling tot op 100 meter (bij civiele toepassingen) of 10 meter (bij militaire toepassingen) nauwkeurig mogelijk is. Geodeten hebben echter ontdekt dat een veel grotere nauwkeurigheid haalbaar is wanneer men de fase van de verschillende radiosignalen met elkaar vergelijkt, dus het principe van de interferometrie benut. In dat geval kan theoretisch een nauwkeurigheid van een millimeter worden bereikt. In de praktijk is dat echter niet haalbaar vanwege verschillende onzekerheidsfactoren, onder andere afbuiging van de radiostraling in de ionosfeer en troposfeer en onzekerheden in de posities van de satellieten. Maar in gunstige gevallen kan toch wel een nauwkeurigheid van een centimeter worden bereikt.

VERSCHUIVINGEN

De vervorming van de aardkorst door tektonische processen gebeurt zo langzaam, dat men ook met dit nauwkeurige systeem met tussenpozen van enkele jaren moet meten om verschuivingen te kunnen vaststellen. Nu zijn echter al lang geleden grote delen van de aarde ten behoeve van kaartenmakers opgemeten, uitgaande van bekende referentiepunten. In sommige gevallen zijn de oorspronkelijke metingen gepubliceerd, bestaan de referentiepunten nog en is er voldoende tijd verstreken om de aardkorst zijn werk te laten doen. In die gevallen behoeft men slechts eenmaal nieuwe positiemetingen te doen om direct informatie over verschuivingen te kunnen krijgen. In de jaren negentig van de vorige eeuw werd het toenmalige Griekenland (waarvan de noordgrens nog een stuk zuidelijker lag dan nu) nauwkeurig opgemeten. Het land werd bedekt met een netwerk van geodetische driehoeken, letterlijk vastgepind aan bekende punten aan het oppervlak. Vele van die vaste punten bevonden zich op historische bouwwerken, waarvan er eveneens vele de tand des tijds hebben doorstaan. Van vijftien van die punten is nu met behulp van de satellieten van het Global Positioning System opnieuw de positie bepaald. De oorspronkelijke gepubliceerde metingen waren uitsluitend hoekmetingen, uitgaande van een willekeurig gekozen oorsprong. Die metingen geven geen informatie over de schaal (en de orientatie) van dat netwerk. Om de oude posities te kunnen vergelijken met de nieuwe, namen de onderzoekers aan dat de lengte van een bepaalde basislijn in de Peloponnesos in die tussentijd niet was veranderd. Dit leek een redelijke aanname, gezien het feit dat zich in dit gebied geen belangrijke aardbevingen hadden voorgedaan. Bovendien bleek achteraf dat er hier vrijwel geen verschuivingen in de aardkorst hadden plaatsgevonden. Uit de positiemetingen blijkt dat de Griekse monumenten zich in de afgelopen 90 tot 100 jaar tot ongeveer anderhalve meter ten opzichte van elkaar hebben verplaatst. In drie gebieden waren de onderlinge afstanden niet of vrijwel niet veranderd: in het midden van de Peloponnesos, in het gebied direct ten noorden van de Golf van Korinthe en in het gebied direct ten westen van de Golf van Volos.

Deze resultaten versterken de theorie dat de aardkorst in Griekenland, die deel uitmaakt van de Heleense plaat (die ligt ingeklemd tussen de Euraziatische, Afrikaanse en Arabische plaat), uit enkele langzaam vervormende blokken bestaat. Deze zijn enkele tientallen tot honderd kilometer lang en worden gescheiden door sneller vervormende zones van enkele kilometers breed. In het netwerk als geheel blijkt over een afstand van 120 km in de noord-zuidrichting een rek van circa 1,1 meter te hebben plaatsgevonden. Dat is veel meer dan de beweging die men op grond van de frequentie en intensiteit van aardbevingen had afgeleid. Op grond van alle bevingen met een intensiteit van groter dan magnitude 5,8 (op de schaal van Richter) verwachtte men over deze afstand een rek van 45 cm, met ook de zwakkere bevingen erbij 70 cm. Het verschil tussen de berekende en gemeten rek zou er op kunnen wijzen dat in de berekeningen wordt uitgegaan van een een geringe vervormende kracht in de aardkorst. Op basis van de regionale platentektoniek is gesuggereerd dat de Peloponnesos zich ten opzichte van het noorden van Griekenland naar het zuidwesten beweegt. Aardbevingsverschuivingen in centraal Griekenland zijn echter vrijwel noord-zuid gericht. Daarom wordt verondersteld dat de vervormingen in dit gebied een combinatie zijn van normale breukvorming en een draaiing rechtsom (met de klok mee) van de blokken aardkorst die door deze breuken worden gescheiden. Is dit nu ook uit het recente onderzoek af te leiden? Gedraaid Helaas zit er in de vroegere metingen geen informatie over de orientatie van het oorspronkelijke netwerk, dus om het met de orientatie van het nieuwe netwerk te kunnen vergelijken moet er opnieuw een aanname worden gedaan. De meest eenvoudige en voor de hand liggende is dat het meeste noordelijke deel van het netwerk het minst is gedraaid ten opzichte van Eurazie. Als men hiervan uitgaat, dan blijken de bouwwerken in de Peloponnesos zich in het algemeen inderdaad naar het zuidwesten te bewegen.

Bovendien is de noordwestelijke beweging van de gebouwen direct ten noorden van de Golf van Korinthe ten opzichte van de Peloponnesos in overeenstemming met een combinatie van een noord-zuid gerichte rek en een rotatie met de klok mee. Er zijn echter te weinig referentiepunten om deze rotatie nader te preciseren (Nature 350, p. 124). De onderzoekers doen ook nog een uitspraak over de stabiliteit van de referentiepunten op de bouwwerken zelf. Uit hun onderzoek blijkt dat veranderingen in de monumenten zelf in ieder geval kleiner dan enkele centimeters zijn geweest. 'Mogelijke verzakking van de bodem (of van het bouwwerk), blikseminslagen en oorlogshandelingen vormen grotere bedreigingen voor de stabiliteit van monumenten in dit gebied dan een af en toe optredende aardbeving', zo waarschuwen de onderzoekers. kaartje: Horizontale relatieve verplaatsingen, berekend na bepaalde aannamen over de schaal en orientatie van het netwerk. De lengte van de basislijn tussen Panachaikon en Chionovuni en de richting van de basislijn tussen Kassidiaris en Makra Rachi zijn constant gehouden. De verplaatsingen weerspiegelen de combinatie van de zuidwaartse beweging en de draaiing (met de klok mee) van de Peloponnesos.