Zware aardbeving en tsunami teisteren Japan

Zware beving

Update 14 maart

De beving bij Japan werd veroorzaakt door beweging langs het contact tussen twee platen. Daarbij schoot dit contact over een gebied van ongeveer 400 bij bijna 250 kilometer los, in bijna 3 minuten tijd. Uitzonderlijk lang, is dat. Het losscheuren begon ten noordoosten van Sendai, gevolgd door een verder schuiven meer naar het zuiden. Dat is te zien op een animatie van de seismologische afdeling van Harvard. Een 7.2 beving op 9 maart (groene lijnen in figuur) en een flinke naschok een half uur na de hoofdschok (6.8, rode lijnen in figuur) hebben er samen met de grote beving voor gezorgd dat een groot deel van de plaatgrens zijn spanning kwijt is. De verschuiving die daarbij optrad wordt geschat op maximaal tien meter. Dat bepaalt de sterkte van een beving: het totale oppervlak van een breuk dat bewogen heeft en de gemiddelde verplaatsing.

Energie verdeling bij de aardbeving op 11 maart (ingekleurde contouren). De grote witte ster is het epicentrum. De groene en rode lijnen en kleine sterretjes zijn de aardbevingen van 9 maart en 11 maart, een half uur na de hoofdbeving. De oranje lijn is waar de plaatgrens aan het oppervlak van de zeebodem komt. Bron: Harvard Seismologie groep.

Een prachtige animatie van hoe een tsunami ontstaat (door het 'terugveren' van de bovenliggende plaat) is hier te zien.

Uiteraard komen er ook berichten dat de draaiing van de aarde in snelheid is veranderd door de beving. Hoe komt dat? Door het losschieten van het contact tussen de platen, is massa open en neer bewogen. Net als een ijsdanseres die haar armen strekt in een pirouette, remt dat de draaiing af, of juist als ze haar armen naar zich toe trekt, versnelt de draaiing. Het totaal van massabeweging was bij deze beving omlaag: naar de kern toe. En dus draait de aarde iets sneller en is de dag korter geworden. Het gaat dan wel om slechts 1.8 miljoenste van een seconde, dus je wekker verzetten, dat hoeft niet.

Hoe weten we nou precies hoe die platen in de diepte zitten? Dat tekenen aardbevingen door de tijd keurig voor ons uit. De plaat die de diepte in duikt, breekt op zijn weg naar beneden nog regelmatig: aardbevingen. Tot de plaat op een diepte, vertaald naar temperatuur, komt dat de plaat eerder gaat vloeien dan dat hij nog kan breken. In onderstaande figuur is een profiel te zien door Japan. De kleuren van de rondjes (aardbevingen) geven de diepte aan waarop ze plaatsvonden.

Doorsnede door Japan langs lijn in bovenste figuur, met duidelijk door de aardbevingen 'getekend' de neerduikende plaat. Bron: USGS

Naschokken
Op 14 maart zijn er al 371 naschokken gemeten na de grote klap. Dat zal nog wel even voortduren. De beving van 6.6 in de buurt van Nagano (centraal-westelijk Japan), vond plaats in de bovenliggende Euraziatische plaat, als een soort reactie op de veranderde spanningsverdeling in de plaat. 

Oorspronkelijke bericht (11 maart)

Op 11 maart 2011 schudt de bodem voor de noordoostkust van Japan langdurig en hevig. Een beving met een moment-magnitude van 8.9 zet de zeebodem en daarmee ook het water dat er bovenop ligt in beweging. Op ruim 370 kilometer afstand in Tokyo werd de beving stevig gevoeld. Sendai in het noordoosten is het meest beschadigd, al valt de schade door de beving zelf mee.

 
Locatie van de beving, op 24 kilometer diepte. Bron: USGS

De beving vond onder de zee plaats, op 24 kilometer diepte, een zeebeving wordt die ook wel genoemd. Voor de zekerheid: het is dus niet zo dat de beving in zee zelf plaats vond (die is daar rond de 2 kilometer diep)!

Japanners zijn wel wat gewend, de aarde beeft hier regelmatig, maar dit is de zwaarste beving die Japan heeft meegemaakt in 140 jaar. 8.9 komt in de top vijf van zwaarste aardbevingen sinds we die goed kunnen meten. Gebouwen in Japan zijn aardbevingsbestendig tot een magnitude van ruim 7, maar 8.9 is wat veel van het goede. Naschokken zullen de regio nog teisteren de komende maanden. De zwaarste naschok is altijd ongeveer 1 punt lager op de schaal van aardbevingen. Dat zou dus nog een >7.5 magnitude beving kunnen zijn. Ook die zou nog voor een tsunami kunnen zorgen, gelukkig wel een met minder globale gevolgen.


3D model van de plaattektoniek bij Japan.

Japan ligt op een plek waar drie platen (delen van de aardkorst) met elkaar in botsing zijn. In het noordoosten waar de beving plaatsvond zijn er twee platen in botsing. De grens tussen beide ligt ten oosten van Japan. Japan zelf is een deel van de grote continentale plaat Eurazie, ten oosten van Japan bevindt zich de oceanische korst van de Stille Oceaan. Bij een botsing tussen een continentale plaat en een oceanische plaat, zal die laatste onderduiken, omdat die uit zwaarder gesteente bestaat dan een continent. Het onder elkaar schuiven gaat niet makkelijk: op de plaatgrens staat veel wrijving. Pas als er voldoende spanning is opgebouwd, kan er beweging plaatsvinden en dat gaat dan met een flinke schok: een aardbeving.

Vulkanen?
Een ander effect van de subductie (zoals we het wegduiken van een oceanische plaat noemen), is dat deze onderduikende plaat in de diepte gedeeltelijk opsmelt en voor vulkanisme zorgt. Japan heeft een aantal schoolvoorbeelden daarvan! Er is een relatie tussen aardbevingen en vulkaanuitbarstingen, maar die is niet 1 op 1. Wel is het zo dat in een gebied waar een zware aardbeving is geweest, de kans op vulkanische activiteit binnen een jaar flink toeneemt. In de gaten houden, dus!

Tsunami

Het woord tsunami komt uit het Japans en betekent 'havengolf'. Indrukwekkend video's laten zien waarom ze op die naam gekomen zijn: boten worden het land opgesleurd. Ook auto's en zelfs huizen worden in de golven opgetild en meegevoerd. De golf die het land opspoelt, heeft een golflengte van honderden meters, het water kan meer dan 10 minuten blijven staan voor het weer terugspoelt. Op de dramatische videobeelden van de golf die de kust nadert is goed te zien, hoe de aanzwellende golf eerst het water van het strand wegtrekt. Net als in de branding aan zee, maar dan op veel grotere schaal.

Waarschuwing?
Zijn de mensen in Japan gewaarschuwd? Ja, ze weten dat er tsunami's kunnen voorkomen in het land, zeker na een aardbeving die zo zwaar is. Mensen ter plekke vertelden dat ze zelf ook wel doorhadden dat dit anders dan anders was, zo lang en hevig als de beving gevoeld werd. Deze beving vond op zo'n 130 kilometer van de kust plaats. De tsunami gaat met een hoge snelheid, bij de kust tussen de 50 en 200 kilometer per uur, in de diepe oceaan zelfs tot bijna 1000 kilometer per uur. Na deze beving hadden de mensen dus een paar minuten om weg te komen. Bovendien bestaat er tegenwoordig zelfs een SMS-systeem waarbij mensen in de kustgebieden een Tsunami-alert krijgen. Ook dat duurt wel een paar minuten. Niet genoeg als je in de vlakte van oost-Japan woont, om hoger land te bereiken.

Verspreiding van de golf over de Stille Oceaan, in uren. Bron: West Coast and Alaska Tsunami Warning Center/NOAA

Wel is goed bekend hoe de golf zich over de wereld zal gaan verspreiden. Gelukkig neemt de hoogte van de golf ook af, naarmate de golf zich over een groter oppervlak verspreidt. Dat betekent dat de golf niet meer 5-10 meter hoog is zoals bij Japan, maar eerder rond de 30-50 centimeter in Peru of Chili. Helaas zijn er in de Stille Zuidzee eilandjes die maar net boven water uitsteken en helemaal kopje onder kunnen gaan door een golf van een meter hoog.

Meer informatie

United States Geological Survey (USGS) over de beving

West Coast and Alaske Tsunami Warning Center

Opleiding Aardwetenschappen, waarin je alles leert over plaattektoniek

Door: dr. Bernd Andeweg, 020 5987339