Nooit eerder wisten wetenschappers zo diep in een breuklijn in de oceaan te boren als in de Nankai-breuk bij Japan. Tegen alle verwachtingen in bleek er geen enkele tektonische spanning te zijn opgebouwd. 

Al honderden miljoenen jaren schuiven de zeven grote tektonische platen en verschillende kleinere platen op onze planeet in een tergend langzaam tempo langs elkaar en over elkaar heen. Ze verplaatsen zich hooguit met enkele centimeters per jaar, maar af en toe kan het flink knallen rondom de breuklijnen. De immense krachten bouwen in de loop der tijd op en kunnen allesvernietigende aardbevingen, tsunami’s en vulkaanuitbarstingen veroorzaken.

Op dit moment tasten we nog grotendeels in het duister over dit proces, terwijl het van levensbelang is om meer te begrijpen van de opbouw van deze tektonische spanning, zodat het volgende onvermijdelijke natuurgeweld beter kan worden voorspeld. Wetenschappers van de University of Texas in Austin hebben daarom in de Grote Oceaan dieper dan ooit geboord in een belangrijke breuklijn onder de zeebodem om metingen te doen. Ze ontdekten dat de tektonische spanning in de Nankai-subductiezone bij Japan – waar een tektonische plaat met veel geweld onder een andere schuift – kleiner is dan verwacht.

Raadselachtig
De bevindingen, die in vakblad Geology verschenen, zijn raadselachtig, aangezien de opbouw van spanning rondom deze actieve breuklijn bijna elke eeuw een grote aardbeving veroorzaakt. De laatste grote aardbeving was in 1946 en zorgde voor een tsunami die duizenden mensen het leven kostte. Ergens in de komende vijftig jaar wordt weer een dergelijke beving verwacht, maar er is bij de recente boring geen vergrote tektonische spanning waargenomen.

“We boorden in het hart van de subductiezone, precies boven de breuklijn. We verwachtten dat het systeem hier de energie zou moeten opslaan in de periode tussen de aardbevingen”, zegt onderzoeker Demian Saffer van de University of Texas Institute for Geophysics (UTIG). “Het verandert de manier waarop we denken over tektonische spanning in deze systemen.”

Geen opbouw van spanning
Hoewel de platen bij de Nankai-breuk al tientallen jaren niet bewegen, toont de studie aan dat er in en om de breuklijn nog geen grote tekenen van opgekropte tektonische spanning te vinden zijn. Volgens Saffer verandert dat niets aan de langetermijnvooruitzichten voor de breuklijn. Naar verwachting zal ergens in de komende vijftig jaar opnieuw een enorme aardbeving en tsunami ontstaan.

Wetenschappers hopen door bodemonderzoek meer inzicht te krijgen in het verband tussen tektonische krachten en de aardbevingscyclus. Dit moet uiteindelijk leiden tot betere aardbevingsvoorspellingen, zowel bij Nankai als bij andere actieve breuklijnen zoals de Cascadia-breuklijn onder het noordelijk deel van Californië. Deze tikkende tijdbom is volgens seismologen nog veel gevaarlijker dan de San Andreas-breuk bij San Francisco.

Aardbevingen voorspellen
“Op dit moment kunnen we niet weten of de grote klapper voor Cascadia – een aardbeving en tsunami met een magnitude van negen op de schaal van Richter – vanmiddag of over tweehonderd jaar zal plaatsvinden”, zegt Harold Tobin, een onderzoeker aan de University of Washington en hoofdauteur van het artikel. “Maar ik heb enig optimisme dat we met meer en meer directe observaties zoals deze, uiteindelijk kunnen gaan herkennen wanneer er iets abnormaals gebeurt. Dan kunnen we het risico op een aardbeving beter inschatten en als het gevaarlijk wordt, kunnen we mensen in de omgeving waarschuwen en helpen zich voor te bereiden.”

De hoop is dat wetenschappers in de toekomst door het direct meten van de krachten tussen de tektonische platen die op elkaar drukken, kunnen voorspellen wanneer een grote aardbeving op het punt staat te gebeuren. Dit is helaas makkelijker gezegd dan gedaan. De grootste en actiefste breuklijnen liggen kilometers onder de oceaanbodem. Het is zodoende een enorme uitdaging om zo diep te boren, meetapparatuur te plaatsen en de opbouw van krachten in de breuklijn te meten. De boorexpeditie van Saffer en Tobin is onovertroffen, maar de boringen moeten dieper en de metingen moeten nauwkeuriger, als seismologen het natuurgeweld echt willen gaan voorspellen.

Recordboring
De recordboring vond plaats in 2018 aan boord van een Japans wetenschappelijk boorschip, de Chikyu, dat meer dan drie kilometer diep in de tektonische plaat boorde voordat het boorgat te onstabiel werd om verder te gaan. Er was nog zo’n anderhalve kilometer te gaan tot de breuklijn.

Desalniettemin verzamelden de onderzoekers een schat aan gegevens over de samenstelling van de bodem en de spanning in de buurt van de breuk. Dit deden ze door te meten hoeveel het boorgat van vorm veranderde door de druk van de bodem eromheen. Vervolgens pompten ze water door het boorgat om te zien hoeveel kracht er nodig was om de wanden van het gat terug naar buiten te drukken. Op deze manier werd de richting en sterkte van de horizontale spanning gemeten binnenin de oceaanbodem vlakbij de breuklijn.

Verrassing
De opbouw van de horizontale spanning sinds de meest recente aardbeving van 1946 was tegen alle verwachtingen in bijna nul. Het leek erop alsof alle opgehoopte energie al was vrijgekomen, terwijl er toch echt al zo’n driekwart van de spanning zou moeten zijn opgebouwd. Deze gegevens waren zeer onverwacht en verraste het team enorm.

De onderzoekers komen met verschillende verklaringen: het kan zijn dat de breuklijn gewoon minder opgehoopte energie nodig heeft dan gedacht om een nieuwe aardschok en tektonische beweging te creëren. Ook kan het zijn dat de spanningen pas dichterbij de breuklijn te meten zijn en dat de onderzoekers niet diep genoeg hebben kunnen boren in de oceaanbodem. Of het kan zijn dat de tektonische druk niet geleidelijk opbouwt, maar dat de spanning ergens in de komende jaren plotseling en heftig opkomt. Hoe dan ook, het team gaf aan dat hun boormissie duidelijk de noodzaak heeft aangetoond van verder seismologisch onderzoek en dat het zeer de moeite waard is om dit soort actieve breuklijnen te blijven onderzoeken.