Een aardbeving ontstaat wanneer spanning in de aardkorst plotseling vrijkomt. Dat gebeurt op plaatsen waar tektonische platen langs elkaar schuiven, botsen of uit elkaar drijven. De vrijgekomen energie plant zich als trillingsgolven voort door de grond en dat voel je als schudden of dreunen aan het oppervlak.
Aardbevingen zijn geen willekeurig verschijnsel. Ze volgen vaste patronen, gebonden aan de grenzen van tektonische platen. Begrijp je die patronen, dan begrijp je ook waarom sommige landen bijna nooit last hebben van aardbevingen en andere landen er voortdurend mee te maken krijgen.
Wat zijn tektonische platen en waarom bewegen ze?
De buitenste schil van de aarde, de lithosfeer, is niet één geheel. Ze bestaat uit grote brokken steen die we tektonische platen noemen. Er zijn zeven grote platen (zoals de Euraziatische plaat, de Noord-Amerikaanse plaat en de Pacifische plaat) en een twintigtal kleinere. Al die platen liggen als puzzelstukjes naast en gedeeltelijk op elkaar, op de vloeibare asthenosfeer die eronder zit.
Die asthenosfeer gedraagt zich op lange termijn als een taaie vloeistof. Hitte uit de kern van de aarde zorgt voor convectiestromen daarin, vergelijkbaar met de beweging van water in een pan soep boven een vlam. Die stromen trekken aan de platen en zetten ze in beweging. De snelheid is klein: gemiddeld 2 tot 10 centimeter per jaar. Dat klinkt weinig, maar over miljoenen jaren zorgt het voor de vorming van gebergten, oceanen en continenten.
Waar platen bewegen, wrijven ze langs elkaar of botsen ze. En precies daar bouwt spanning op. Die spanning kan jarenlang, soms eeuwenlang, toenemen voordat ze in één klap vrijkomt als een aardbeving.
Het KNMI legt uit dat de aardkorst onder spanning staat langs zogenoemde breukvlakken. Aan zo’n breukvlak zitten de gesteentemassa’s aan beide kanten vast aan elkaar, maar worden wel voortdurend in tegengestelde richtingen getrokken door de plaatbewegingen. Uiteindelijk is de spanning te groot en scheurt het gesteente door. Dat is het moment van de aardbeving.
De drie soorten plaatgrenzen: beginners uitgelegd
Er zijn drie manieren waarop tektonische platen ten opzichte van elkaar kunnen bewegen. Elk type levert een andere situatie op aan het aardoppervlak en een ander soort aardbeving.
| Type plaatgrens | Bewegingsrichting | Wat er gebeurt | Aardbevingspotentieel | Voorbeeld |
|---|---|---|---|---|
| Convergente grens | Platen bewegen naar elkaar toe | Subductie of botsing, gebergte vorming | Hoog, diepe en krachtige bevingen | Japan, Andes, Himalaya |
| Divergente grens | Platen drijven van elkaar af | Nieuw zeebodemmateriaal ontstaat, vulkanen | Matig, ondiepe bevingen | Mid-Atlantische rug, IJsland |
| Transforme grens (schuivend) | Platen schuiven langs elkaar | Breukvlakken, geen vulkanen | Zeer hoog, ondiepe gevaarlijke bevingen | San-Andreasbreuk (Californië) |
| Subductie (apart type convergentie) | Oceaanplaat duikt onder continentale plaat | Megathrust-aardbevingen mogelijk | Extreem hoog | Chili 1960, Japan 2011 |
| Intraplate beving | Midden op een plaat, geen grens | Oude breuken worden opnieuw actief | Laag maar verrassen | Groningen (gas), Missouri 1811 |
| Indirecte oorzaak (menselijk) | Gaswinning, waterreservoirs, mijnbouw | Gronddruk verandert, breuken schuiven | Klein tot matig | Groningen, Oklahoma (VS) |
Bij een convergente grens duikt de zwaardere oceaanplaat onder de lichtere continentale plaat. Dit proces heet subductie. De wegduikende plaat neemt water mee de mantel in, waardoor het smeltpunt van gesteente daalt en er vulkanen ontstaan. Tegelijk vergroot de wrijving de kans op extreme aardbevingen. De sterkste ooit gemeten aardbeving, in Chili in 1960 (magnitude 9,5), vond plaats aan zo’n subductie-zone.
Hypocentrum en epicentrum: wat is het verschil?
Binnen in de aarde, op de plek waar de breuk daadwerkelijk plaatsvindt, noemen we het hypocentrum (ook wel haard of focus). Dat punt kan op enkele kilometers diepte liggen, maar ook op meer dan 700 kilometer. Hoe dieper het hypocentrum, hoe meer de bevingsgolven moeten reizen en hoe meer energie ze verliezen onderweg. Een diepe beving voelt aan het oppervlak dan ook minder heftig dan een oppervlakkige beving met dezelfde magnitude.
Het epicentrum is het punt aan het aardoppervlak dat recht boven het hypocentrum ligt. Dat is de plek die je op een kaart ziet als “de beving was hier”. In het epicentrum is de schade in de regel het grootst, omdat de seismische golven hier het sterkst aankomen. Maar dat hoeft niet altijd zo te zijn: de lokale bodemgesteldheid speelt een grote rol. Los, vochtig zand versterkt trillingen veel meer dan massief gesteente.
Aardbevingsgolven zijn er in twee hoofdtypen. P-golven (primaire golven) zijn drukgolven die door vast materiaal, vloeistof en gas reizen. Ze zijn snel: 6 tot 8 kilometer per seconde in de korst. S-golven (secundaire golven) zijn schergolven die alleen door vast materiaal reizen en trager zijn, maar meer schade aanrichten. Seismologen gebruiken het tijdsverschil tussen de aankomst van P- en S-golven om de afstand tot het epicentrum te berekenen.
Hoe gevorderde seismologen een aardbeving meten
Voor beginners is de schaal van Richter de bekendste maatstaf. Charles Richter en Beno Gutenberg ontwikkelden hem in 1935. De schaal is logaritmisch: elke stap van 1 betekent een tienvoudige toename in gemeten amplitude en een 31,6-voudige toename in vrijgekomen energie. Een beving van magnitude 7 geeft dus ruim duizend keer meer energie vrij dan een beving van magnitude 5.
Moderne seismologen gebruiken liever de momentmagnitudeschaal (Mw). Die is nauwkeuriger voor heel grote bevingen, omdat de oorspronkelijke Richter-schaal “verzadigt” boven magnitude 7. De Mw-schaal meet het seismisch moment: een product van de stijfheid van het gesteente, het oppervlak van het breukvlak en de gemiddelde verplaatsing langs de breuk. Dat geeft een betrouwbaarder beeld van de werkelijk vrijgekomen energie.
Een seismometer is een uiterst gevoelig apparaat dat grondbewegingen registreert. Moderne exemplaren kunnen trillingen detecteren die voor mensen onmerkbaar zijn. Wereldwijd staan er duizenden seismometers opgesteld, verbonden in netwerken. Daardoor kunnen wetenschappers een beving binnen minuten lokaliseren en een magnitude toekennen. Het KNMI beheert het Nederlandse netwerk en publiceert metingen realtime op zijn website.
Om het epicentrum te bepalen, zijn metingen van minstens drie stations nodig. Met het tijdsverschil tussen de aankomst van P- en S-golven op elk station teken je cirkels rond elk station. Waar de cirkels elkaar kruisen, ligt het epicentrum. Deze methode heet triangulatie en werkt verbluffend nauwkeurig.
Gevorderd: wat bepaalt de verwoestende kracht van een aardbeving?
Magnitude alleen vertelt niet het volledige verhaal. De werkelijke schade hangt af van een combinatie van factoren die beginners vaak niet kennen.
- Diepte van het hypocentrum: ondiepe bevingen (minder dan 70 km) zijn het gevaarlijkst. Ze hebben weinig reisweg en komen met veel kracht aan het oppervlak aan.
- Bodemtype: zachte, vochtige grond (klei, opspuitzand, rivierdeltas) kan resoneren en trillingen sterk versterken. Mexico-Stad staat op een drooggelegd meer en is daardoor uitzonderlijk kwetsbaar.
- Bevolkingsdichtheid: dezelfde beving in een dunbevolkt gebied versus een megastad geeft een totaal ander aantal slachtoffers.
- Kwaliteit van gebouwen: niet-versterkte bakstenen constructies storten in bij betrekkelijk lichte bevingen. Aardbevingsbestendig bouwen (met stalen frames, verende fundamenten) redt levens.
- Naschokken: na een grote beving volgen vrijwel altijd naschokken. Ze kunnen instabiele gebouwen definitief laten instorten en reddingsoperaties bemoeilijken.
- Secundaire gevaren: branden door gebroken gasleidingen, overstromingen door gebroken dijken, en tsunami’s bij onderwaterbevingen vergroten de schade enorm.
De aardbeving in Turkije en Syrië op 6 februari 2023 illustreert dit goed. De beving had een magnitude van 7,8 en het hypocentrum lag op slechts 18 kilometer diepte. De combinatie van grote kracht, geringe diepte en slecht geconstrueerde gebouwen in dicht bebouwde gebieden leidde tot meer dan 50.000 doden. Het was de dodelijkste ramp in de moderne geschiedenis van Turkije.
Drie concrete gevallen: van tektoniek tot schade
Geval 1: Japan, Tohoku 2011 (Mw 9,0)
De Pacifische plaat dook onder de Noord-Amerikaanse plaat bij de Japanse kust. Na eeuwen van spanningsopbouw schoof een breukvlak van ruim 400 kilometer lengte los. De zeebodem rees daarbij met 5 tot 10 meter omhoog. Dat verplaatste een enorme hoeveelheid zeewater en veroorzaakte de tsunami die Fukushima trof. Japan heeft een van de beste aardbevingsdetectiesystemen ter wereld: treinen stopten automatisch en miljoenen mensen kregen waarschuwings-sms’jes minuten voor de tsunami aankwam.
Geval 2: Groningen, voortdurende lichte bevingen
In de provincie Groningen vinden bevingen plaats door gaswinning. Dat is een ander mechanisme dan plaatbewegingen. Door gas te onttrekken aan ondergrondse reservoirs daalt de druk in het gesteente. De zandsteenlaag krimpt licht en daardoor verschuiven bestaande, oude breuken. De bevingen zijn klein (maximaal magnitude 3,6 bij Huizinge in 2012), maar de gevolgen voor huizen met lichte fundering zijn groot. Scheve muren, scheuren in gevels en beschadigde fundamenten zijn het gevolg. Net als bij tsunamis is de oorzaak van deze bevingen de overdracht van energie via de ondergrond, al is het mechanisme heel anders.
Geval 3: San Francisco, San-Andreasbreuk
De San-Andreasbreuk in Californië is een transforme plaatgrens: de Pacifische plaat schuift naar het noordwesten langs de Noord-Amerikaanse plaat. Ze bewegen langs elkaar met een snelheid van circa 5 centimeter per jaar. In 1906 gleed een segment van 470 kilometer lengte plotseling 6 meter opzij. De beving had een geschatte magnitude van 7,9 en de daaropvolgende branden verwoestten grote delen van San Francisco. Seismologen verwachten dat er in de komende decennia weer een grote beving op de San-Andreasbreuk zal plaatsvinden.
Aardbevingen en andere natuurverschijnselen: verband en verschil
Aardbevingen hangen nauw samen met andere geologische processen. Subductiezones produceren niet alleen bevingen, maar ook vulkanen: de wegduikende oceaanplaat brengt water mee dat het smeltpunt van de omringende mantel verlaagt. Daardoor stijgt magma op en ontstaan vulkanen zoals die van de Pacifische Ring of Fire. Dit is een gordel van vulkanen en aardbevingen die bijna de hele Stille Oceaan omringt en verantwoordelijk is voor ongeveer 90 procent van alle aardbevingen ter wereld.
Een aardbeving op de zeebodem kan een tsunami veroorzaken. Dat gebeurt wanneer het breukvlak verticaal verschuift en een groot volume water verplaatst. Hoe een tsunami precies ontstaat en hoe groot de golven kunnen worden, hangt af van de omvang van de bodemverplaatsing, de waterdiepte en de kustlijn. Niet elke onderwaterbeving leidt tot een tsunami: de verticale verplaatsing van de zeebodem moet groot genoeg zijn.
Aardbevingen kunnen ook aardverschuivingen uitlokken. Trillingen destabiliseren hellingen, zeker als de grond al verzadigd is met water. Na de aardbeving in Nepal in 2015 (magnitude 7,8) veroorzaakten aardverschuivingen in bergdorpen een aanzienlijk deel van de slachtoffers.
Met de wetenschap die achter aardbevingen schuilgaat, raakvlakken allerlei andere wetenschappelijke disciplines. Atoomexplosies zijn bijvoorbeeld ook meetbaar op seismometers: kernproeven kunnen worden herkend aan het kenmerkende patroon van P-golven dat ze produceren, heel anders dan het golfpatroon van een tektonische beving. Dat maakt seismologie ook een instrument voor nucleaire non-proliferatieverdragen.
Kan je een aardbeving voorspellen?
Seismologen kunnen bepalen wáár aardbevingen waarschijnlijk zullen plaatsvinden, gebaseerd op plaatgrenzen en historische patronen. Wat ze niet kunnen, is zeggen wanneer precies de volgende grote beving zal slaan. Dat blijft een van de grootste uitdagingen in de geofysica.
Er zijn voorlopende verschijnselen die onderzoekers bestuderen:
- Voorschokken: kleine bevingen die soms (niet altijd) aan een grote beving voorafgaan. Het probleem is dat je pas achteraf weet dat ze voorschokken waren.
- Radongas: sommige gesteenten geven radon vrij als ze onder druk staan. Verhoogde radonconcentraties in grondwater worden wel als potentiële indicator gezien, maar het bewijs is niet overtuigend.
- Grondvervorming: GPS-metingen van kleine verschuivingen in de aardkorst kunnen op oplopende spanning wijzen, maar niet op het exacte moment van breuk.
- Dierengedrag: populaire verhalen over dieren die bevingen “aanvoelen” zijn niet wetenschappelijk bewezen als betrouwbare voorspeller.
Wat wél werkt, is vroegtijdige waarschuwing: niet voorspelling, maar detectie. Zodra een beving begint, reizen P-golven sneller dan S-golven. Systemen die P-golven detecteren, sturen meteen een waarschuwing. Afhankelijk van de afstand tot het epicentrum geeft dat een paar seconden tot bijna een minuut. Genoeg om een trein tot stilstand te brengen, een operatie te onderbreken of mensen naar een deuropening te laten gaan.
Japan heeft zo’n systeem op grote schaal ingevoerd. Millioenen mensen ontvangen bij een aardbeving automatisch een bericht op hun telefoon. Ook in Mexico en Californië zijn vroegwaarschuwingssystemen actief.
Veelgestelde vragen
Hoe diep kan een aardbeving plaatsvinden?
Aardbevingen kunnen plaatsvinden op diepten van enkele kilometers tot meer dan 700 kilometer. Bevingen ondieper dan 70 kilometer heten ondiep en zijn doorgaans het gevaarlijkst, omdat de golven nauwelijks reisweg hebben. Bevingen op 300 tot 700 kilometer diepte heten diep en zijn zeldzamer. Ze vinden alleen plaats bij subductiezones, waar een plaat diep de mantel in duikt en nog koud en star genoeg is om te breken.
Waarom is Japan zo gevoelig voor aardbevingen?
Japan ligt op het snijpunt van vier tektonische platen: de Euraziatische, de Noord-Amerikaanse, de Filipijnse en de Pacifische plaat. Al die platen bewegen ten opzichte van elkaar en de grenzen lopen dwars door en om Japan heen. Daardoor ervaart Japan gemiddeld zo’n 1.500 meetbare bevingen per jaar, waarvan de meeste klein zijn. Het land heeft daarom de meest geavanceerde aardbevingsbestendige bouwvoorschriften en waarschuwingssystemen ter wereld ontwikkeld.
Kunnen aardbevingen ook door mensen worden veroorzaakt?
Ja. Menselijke activiteiten kunnen aardbevingen uitlokken of versterken. Bekende oorzaken zijn gaswinning (zoals in Groningen), mijnbouw, de aanleg van grote stuwmeren (het gewicht van het water verhoogt de druk op breuken in de ondergrond) en het injecteren van afvalwater in de bodem bij schaliegaswinning. Deze bevingen zijn in de regel kleiner dan tektonische bevingen, maar kunnen in dichtbevolkte gebieden toch voor forse schade zorgen.
Wat is het verschil tussen de schaal van Richter en de momentmagnitudeschaal?
De schaal van Richter (ML) meet de amplitude van trillingsgolven op een bepaald type seismometer en bij een vaste afstand van 100 kilometer. Ze is nauwkeurig voor bevingen tot ongeveer magnitude 7, maar “verzadigt” daarboven omdat de gebruikte golven niet meer goed schaalbaar zijn. De momentmagnitudeschaal (Mw) berekent de vrijgekomen energie op basis van het seismisch moment: oppervlak van de breuk keer gemiddelde verplaatsing keer stijfheid van het gesteente. Wetenschappers gebruiken tegenwoordig bijna altijd Mw, maar media noemen het nog steeds “de schaal van Richter”.
Hoe zit het met aardbevingen in Nederland?
Nederland is geen klassiek aardbevingsgebied, want het ligt midden op de Euraziatische plaat, ver van actieve plaatgrenzen. Toch zijn er bevingen: vrijwel uitsluitend in Groningen door gaswinning, maar ook incidenteel in Limburg als gevolg van vroegere mijnbouw. De bevingen zijn doorgaans licht (onder magnitude 4), maar omdat veel gebouwen in Groningen niet zijn gebouwd op aardbevingsbestendigheid, veroorzaken ze meer schade dan vergelijkbare bevingen elders zouden doen.
Wat moet je doen tijdens een aardbeving?
De meest aanbevolen reactie is “Drop, Cover, Hold On”: hurk neer, dek je hoofd en nek af met je armen, kruip indien mogelijk onder een stevig tafelblad en houd je vast. Blijf weg van ramen, buitenmuren en zware meubels die kunnen omvallen. Als je buiten bent, loop dan weg van gebouwen, lantaarnpalen en stroomkabels. Na de beving: controleer op gas- en waterlekkages, gebruik geen kaarsen of aansteker (risico op gasontsteking) en verlaat beschadigde gebouwen via de trap, nooit via de lift.
