Bij de Japanse aardbeving van 14 juni beefde de aarde ongewoon trampolineachtig

Bij aardbevingen kan het aardoppervlak als een trampoline op en neer bewegen. Dat blijkt uit een studie van een recente aardbeving op het Japanse hoofdeiland Honshu, ruim 300 kilometer ten noorden van Tokio.

Tijdens de aardbeving bewoog de grond met een maximale versnelling die bijna vier keer zo groot is als de versnelling van een vallend object op aarde. Zo’n versnelling is aan het aardoppervlak nooit eerder gemeten (Science, 31 oktober).

Het vreemdste kenmerk van de beving, die op 14 juni van dit jaar aan negen mensen het leven kostte, was dat de versnelling van de grond in de verticale richting (meer dan 37 m/s2, de trampolinebeweging) veel groter was dan de versnelling langs het oppervlak (bijna 14 m/s2). Bovendien was de versnelling van de aardbodem omhoog veel groter dan de versnelling bij het terugveren.

De maximale versnelling valt ver buiten de schaal van Mercalli die bevingen indeelt in gevoelde intensiteit aan het oppervlak. Op een schaal voor de energie die vrijkomt was de beving daarentegen niet al te groot. Dat komt doordat de lengte van de breuklijn en de verschuiving daarlangs beperkt waren.

Een aardbeving genereert zowel schuifgolven (waarbij de aarde beweegt dwars op de voortplantingsrichting van de golf) als drukgolven (waarbij de aarde heen en weer beweegt in de richting waarin ook de golf zich beweegt).

Bernard Dost, seismoloog bij het KNMI, legt uit dat de drukgolven zich doorgaans snel door de aarde bewegen, maar met een lage amplitude. De schuifgolven bewegen doorgaans sneller, maar met een grotere amplitude. Aan het oppervlak veroorzaken zij daarom doorgaans de meeste grondbeweging. Die trilling is dus horizontaal: langs het aardoppervlak.

Bij de Japanse beving van 14 juni was het andersom, vandaar het trampoline-effect. De beving is en detail geregistreerd met een netwerk van 660 seismografen waarvan sommige in boorputten op honderden meters onder de grond. Het trampoline-effect moet worden verklaard uit de samenstelling van de bodem. Met name in waterrijke bodem zijn eerder grote vertikale trillingen aan het aardoppervlak geregistreerd. Doorgaans schudt de grond aan het oppervlak niet zo sterk als diep onder de grond. Dat is te danken aan de dempende werking van grond tussen het oppervlak en het epicentrum diep in de aarde. De Japanse auteurs van de Science-studie opperen dat gronddeeltjes bij de beving van elkaar zijn losgeraakt waardoor ze als compact geheel omhoog schoten en bij het terugveren van de aarde als het ware neerdwarrelden. Dat zou kunnen verklaren waarom de grond omhoog meer versnelde dan omlaag.

Michiel van Nieuwstadt