Waarom de Groninger bodem niet zou moeten bewegen maar het toch doet

Waarom de Groninger bodem niet zou moeten bewegen maar het toch doet

Eigenlijk zouden ze niet kunnen optreden, de aardbevingen onder Groningen. Zelfs niet na een decennialange gaswinning. Want de ondiepe ondergrond, zo leren de geologische handboeken, gedraagt zich zodanig dat breukvlakken daar sterker worden zodra ze in beweging komen. Aardbevingen zouden dan ook niet kunnen optreden. Waarom is dat dan toch het geval in de in principe stabiele Groninger bodem? Utrechtse aardwetenschappers bogen zich over dit vraagstuk en ontdekten dat door de miljoenen jaren lange stilte op de breuken een extra spanning is opgebouwd die zich eenmalig kan ontladen. Dit onderzoek, onlangs gepubliceerd in Nature Communications, is van cruciaal belang bij de zoektocht naar veilige locaties voor toepassingen zoals geothermische energieproductie en energieopslag.

"Breukvlakken vind je bijna overal. In de ondiepe aardlagen waar je ze aantreft is de situatie doorgaans dusdanig stabiel dat we verwachten dat er geen schokbewegingen langs die breuken op zullen treden", vertelt dr. Ylona van Dinther, die het onderzoek begeleidde. Toch is dat vaak wèl het geval in die stabiele eerste paar kilometer van de ondergrond. Doorgaans is er dan een correlatie met menselijke activiteiten. Maar wat verklaart nu precies die paradox van ondiepe breuken die met beweging sterker worden, maar toch plotseling verzwakken en daarmee schokkend los komen?

Inactieve breuken genezen langzaam

Geïnduceerde (door menselijke activiteiten veroorzaakte) aardbevingen vinden nogal eens plaats op inactieve breuken die al miljoenen jaren niet meer bewegen. Ondanks dat de breuken niet bewegen, zien we hier een heel langzame groei van het oppervlak dat ze met elkaar verbindt. Dit soort 'breukgenezing' zorgt voor een extra sterke. Het is deze extra wrijvingskracht die kan zorgen voor een versnelling wanneer een breuk eenmaal in beweging is gebracht. Deze versnelling zorgt er dus voor dat aardbevingen toch kunnen ontstaan in stabiele gesteentes, ondanks dat de handboeken ons vertellen dat zoiets in dit soort gesteentes niet het geval zou kunnen zijn.

Ondiep

Doordat dit soort gebieden geen geschiedenis van aardbevingen kennen, lopen mensen daar vaak meer risico. De infrastructuur is er immers niet berekend op aardbevingen. "Bovendien vinden deze aardbevingen plaats op diepten waar menselijke activiteiten plaatsvinden, dat wil zeggen op hooguit enkele kilometers diep. Dat is aanzienlijk ondieper dan de meeste natuurlijke aardbevingen." Daarom kunnen ze gevaarlijker zijn en grotere grondtrillingen veroorzaken.

Verlaging van het aardbevingsrisico door uitblijven van herhaling

Opvallend is ook dat deze potentiële versnelling in de vorm van een aardbeving slechts éénmalig is. Als die extra wrijvingskracht, opgebouwd over miljoenen jaren, zich eenmaal een weg naar buiten heeft gebaand is de situatie weer stabiel. "Dus dan is het op die plek afgelopen", stelt Van Dinther. "Dat betekent dat, hoewel de Groningen bodem na het stoppen van de gaswinning zeker niet meteen tot rust zal komen, de grootte van aardbevingen die we verwachten, waaronder ook de maximaal te verwachten grootte, afneemt." Als breuken inderdaad sterker worden wanneer ze in beweging komen, zullen deze reeds gebroken stukken geruisloos langs elkaar glijden en dus optreden als een barrière. Hierdoor kunnen aardbevingen moeilijker groter worden. Het aardbevingsrisico kan daarmee ook lager ingeschat worden, aangezien dit voor een belangrijk gedeelte bepaald wordt door de maximale grootte van een aardbeving.

Wat leren we voor een toekomstig duurzame benutting van de ondergrond?

Deze bevindingen hebben ook belangrijke implicaties voor het toekomstige grondgebruik van de ondergrond. Aan de ene kant kunnen aardbevingen, anders dan voorheen werd aangenomen, dus optreden op breuken door stabielere gesteentes. Maar deze aardbevingen vinden dan wel eenmalig plaats op één stuk breuk, dus daarmee wordt de situatie veiliger wanneer de breuk eenmaal, of door een aardbeving of door geleidelijk glijden, bewogen heeft. Dit betekent dus wel dat we het gedrag van breuken (gaan ze versnellen of vertragen?), de rol van breukgenezing, en hoe dit zich vertaalt in bewegingen op de breuk goed moeten begrijpen. Dan kunnen we ook eenmalige risico's beter inschatten en er ook beter op anticiperen en erover communiceren. De eerste stappen worden nu reeds met nieuwe rekenmodellen van de Universiteit Utrecht gezet.

Artikel

Meng Li, Andre R. Niemeijer en Ylona van Dinther, 'Frictional healing and induced earthquakes on conventionally stable faults', Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-025-63482-3