Meer overstromingen, meer droogte, meer orkanen, we weten dat klimaatverandering boven de grond al tal van gevolgen heeft, maar dat er ook diep in de aardkorst van alles gebeurt, is nog minder bekend.
Daarvoor nemen we een kijkje bij het Turkanameer in het noorden van Kenia. Deze plek wordt ook wel de wieg van de mensheid genoemd. Enkelen van de vroegste mensachtigen leefden er. De vele fossielen die er zijn gevonden hebben dan ook mede het verhaal van de menselijke evolutie gereconstrueerd. Maar nu blijkt dat dit meer ook een bijzondere geologische geschiedenis kent: het waterpeil veranderde door klimaatschommelingen en dat had invloed op de activiteit van breuklijnen en de hoeveelheid magma in het gebied.
Dat is best een bijzondere ontdekking, omdat wetenschappers tot nu toe altijd dachten dat continentale breukvorming enkel werd bepaald door processen in de aardbodem zelf. “Continentale breukvorming (rifting) wordt over het algemeen gezien als een proces dat fundamenteel geworteld is in platentektoniek”, legt onderzoeker Chris Scholz uit, hoogleraar aardwetenschappen aan de Syracuse University. “Ons onderzoek laat zien dat rifting ook wordt gevormd door oppervlakteprocessen, waaronder regionale klimaatinvloeden.”
De geschiedenis van het Turkanameer
Het Turkanameer is zo’n 2,2 tot 2 miljoen jaar geleden ontstaan toen een vulkaanuitbarsting de natuurlijke afvoer van het bekken blokkeerde. In de loop van duizenden jaren zorgden klimaatschommelingen ervoor dat het waterpeil soms met meer dan 100 meter steeg of daalde. En dit had een enorme invloed op de aardkorst. “Tijdens nattere perioden, ongeveer 9600 tot 5300 jaar geleden, stond het meer zeker 100 meter hoger dan nu”, legt Scholz uit. “We ontdekten dat breuken sneller verschoven en dat er meer magma werd geproduceerd onder de regionale vulkanen als het meer lager stond.”
Volgens hoofdonderzoeker James Muirhead van de University of Auckland komt dit doordat tijdens drogere perioden met lagere waterstanden er minder waterdruk op het aardoppervlak staat, wat de druk in de korst vermindert. “Deze drukveranderingen zorgen ervoor dat hete gebieden diep in de aarde sneller smelten en vergroten ook de kans op breukvorming of aardbevingen”, zegt hij.
Zware omstandigheden voor veldonderzoek
Om tot deze conclusie te komen, togen de onderzoekers naar het Turkanagebied. “De omstandigheden bij het Turkanameer in het noordelijke deel van de Keniaanse slenk behoren tot de zwaarste die ons team ergens ter wereld is tegengekomen”, zegt Scholz. “Het meer is het grootste ter wereld dat zich in een woestijn bevindt, het ligt in een van de winderigste gebieden van Afrika en is extreem afgelegen.”
Het team vervoerde de onderzoeksboten over land naar het meer en deed vervolgens heel voorzichtig metingen in de bodem, ook omdat er geen kustwacht of reddingsoperaties beschikbaar zijn. Ondanks de logistieke hindernissen wierp hun inspanning zijn vruchten af: ze verzamelden met succes ondergrondse gegevens over 27 breuken onder het meer. “Die leveren waarschijnlijk de beste schattingen op van breukactiviteit in de afgelopen 10.000 jaar van alle slenkbekkens in het Oost-Afrikaanse riftsysteem”, aldus Muirhead.
Meer magma tijdens droogte
Uit analyse van de bodemmonsters bleek dat de breuklijnen sneller bewogen en er meer magma ontstond tijdens drogere perioden, als het meer lager stond. Dit komt overeen met vergelijkbare studies in onder andere IJsland en het westen van de Verenigde Staten, waar het verdwijnen van gletsjerijs, dat normaal op de aardkorst drukt, in verband is gebracht met toegenomen tektonische activiteit.
“Wat ons verraste, was hoeveel de snelheid van breukvorming kan veranderen door slechts een paar honderd meter verschil in het waterpeil van het meer”, zegt Muirhead. “Waarschijnlijk komt dit doordat het smelten van gesteente en de productie van magma onder de slenk de tektonische reactie op die veranderingen verder versterkt.”
De studie laat ook zien onder wat voor lastige klimaatomstandigheden onze voorouders leefden. Tijdens drogere periodes werden zij waarschijnlijk geconfronteerd met verhoogde vulkanische en seismische activiteit. Dat veranderde het landschap en maakte water en voedsel minder makkelijk beschikbaar.
Impact van klimaat op aardbevingen
Maar ook voor nu levert het onderzoek belangrijke kennis op over klimaatverandering. “Klimaatverandering, of die nu door de mens veroorzaakt is of niet, heeft waarschijnlijk invloed op de kans op toekomstige vulkanische en tektonische activiteit in Oost-Afrika”, legt Muirhead uit. “Maar deze veranderingen voltrekken zich over geologische in plaats van menselijke tijdschalen, waardoor hun effecten subtiel en grotendeels onmerkbaar zijn binnen een mensenleven of zelfs over generaties heen.”
Op kortere termijn laten klimaatprojecties voor het Turkanameer een enorme verschuiving zien ten opzichte van eerdere verwachtingen. In plaats van te krimpen, wordt het meer in de komende twee decennia waarschijnlijk juist groter door toegenomen regenval in de rivieren die het meer voeden, wat het risico op overstromingen vergroot. Deze veranderingen in het waterpeil, of ze nu worden veroorzaakt door natuurlijke processen of door menselijk waterbeheer, kunnen ook de drukdynamiek in de aardkorst beïnvloeden.
“We bewegen ons richting een meer holistisch begrip van de processen die platentektoniek aandrijven”, zegt Muirhead, “en we erkennen ook de rol van platentektoniek in het beheersen van het langetermijnklimaat en de invloed daarvan op de evolutionaire ontwikkeling van het leven op onze planeet.”
Deze verschuiving in perspectief heeft directe gevolgen voor risicobeoordeling en beleid. Breuklijnen in continentale slenkzones kunnen zich anders gedragen, afhankelijk van het klimaat waarin ze zich bevinden. Muirhead stelt dat toekomstige risicobeoordelingen met deze variabelen rekening moeten houden. “Als ik een risicoanalyse zou uitvoeren voor een breuklijn in een continentale slenk zoals die van Turkana”, zegt hij, “dan zou ik moeten overwegen hoe de snelheid van de activiteit – en dus de kans op een aardbeving – wordt beïnvloed door de huidige klimaatverandering en het volume van het meerwater dat ermee gepaard gaat.”
