Op 11 april 2012 schudde een aardbeving met een kracht van 8, 6 in de Indische Oceaan de Sumatraanse kust. Slechts een dag later - 3.930 mijl (6.230 km) - ontdekten seismologen een reeks kleinere temblors die de oostkust van Japan ratelden.
Maar dit was geen naschok, die kleinere gerommel die zich meestal voordoen na een intense seismische gebeurtenis. Toch kunnen de twee aardbevingen nog steeds gerelateerd zijn, volgens een team van onderzoekers van Los Alamos National Laboratories.
Aardbevingen gebeuren wanneer stukken van de aardkorst langs elkaar glijden, worden uitgerekt of samengedrukt. De contactpunten worden fouten genoemd (in wezen scheuren). De stress bouwt op en wordt uiteindelijk vrijgegeven, wat resulteert in een plotselinge beweging. Na een aardbeving kan het getroffen gebied natuurlijk naschokken ervaren. Bijvoorbeeld, de Tohoku aardbeving van 2011 bracht delen van Honshu Island een volle 13 voet dichter bij de VS.
Volgens het onderzoek dat vandaag in het tijdschrift Science Advances is gepubliceerd, kunnen grote bevingen ook kleinere op een verafgelegen deel van de wereld in gang zetten door de manier te veranderen waarop de rots op stress reageert.
"In welke vorm dan ook, je hebt alles, van gebroken gesteente tot korrelig materiaal, " zegt Andrew A. Delorey, een geofysicus bij Los Alamos National Laboratories die de recente studie leidde. "Als je dat opschudt, verandert de manier waarop kracht erdoor wordt overgedragen."
Of een verre, grote aardbeving een andere fout zal veroorzaken, zoals de aardbeving in de Indische Oceaan in Japan heeft gedaan, is afhankelijk van een aantal factoren: de hoeveelheid activiteit die al is opgetreden, stress die de fout al heeft doorstaan en het soort materiaal in de fout zelf .
Aardbevingen en fouten zijn er in verschillende variëteiten. Op de grenzen tussen platen genereren fouten aardbevingen omdat de platen niet altijd soepel langs elkaar glijden. In Californië en in de Indische Oceaan voor Sumatra schuiven de platen zijdelings tegen elkaar; dit staat bekend als een strike-slip-fout. In Japan wordt de Pacifische plaat onder de plaat gereden die de belangrijkste eilanden draagt, en die grens is een fout van het convergente type.
Het onderzochte gebied van Delorey bestaat uit zogenaamde "normale" fouten, gebieden waar de korst zich uitstrekt en breekt, en de twee kanten van de fout bewegen op en neer ten opzichte van elkaar.
Een aardbeving stuurt seismische golven door de omringende rots en die golven kunnen grote afstanden afleggen. (Dit is een reden waarom seismische detectoren zowel aardbevingen als kernwapenproeven kunnen opnemen, zelfs als ze heel ver weg zijn). De Los Alamos-studie stelt dat die golven de rotsen verdringen in de gebieden direct rond fouten, evenals de fouten zelf, de manier verandert waarop het materiaal in de fout op stress reageert.
Een goede analogie is een hoop grind: afhankelijk van de oorspronkelijke vorm, zal de vorm die het aanneemt nadat je het schudt, verschillen en daarmee de manier waarop het kracht zou overbrengen, zegt Delorey.
Als er veel recente seismische activiteit is geweest in een gebied met fouten, kunnen die fouten zeer snel meer onder druk worden gezet - dit is wat er in Japan is gebeurd. Een extra seismische golf kan ze over de bovenkant duwen zodat ze uitglijden en een secundaire aardbeving veroorzaken.
In dit geval trof de seismische golf van de aardbeving in de Indische Oceaan de reeds gestresste rots van Japan, die slechts een jaar eerder de aardbeving met een kracht van 9.0 had ervaren.
In het onderzoek keek het team van Delorey naar twee kleine aardbevingen die plaatsvonden vlak voor de oostkust van Japan 30 en 50 uur na de aardbeving in de Indische Oceaan. De temblors zelf waren relatief mild, respectievelijk magnitude 5, 5 en 5, 7 - mensen aan de wal zouden ze niet hebben opgemerkt.
De bevingen vonden plaats in een rij, de een na de ander, die een pad beschrijft dat rechtstreeks terug leidde naar het epicentrum van de aardbeving in de Indische Oceaan. Maar de kans was tegen dat patroon, met een kans van slechts 1 op 358 dat ze toevallig zouden gebeuren, volgens de studie.
Het team ontdekte ook dat seismische activiteit in dat gebied over het algemeen een sterke toename liet zien vlak na de aardbeving in de Indische Oceaan, die na enkele dagen afnam. Delorey merkt op dat hij toevallig het gebied nabij Japan bestudeerde omdat de seismische monitoring daar uitzonderlijk goed is, maar als zijn hypothese correct is, zou hetzelfde ergens anders op de wereld opduiken.
De studie van Delorey is niet de eerste keer dat iemand theorieën heeft gegeven over grote bevingen die kleinere trapsgewijze veroorzaken, maar het is nooit direct gemeten.
Dit betekent niet dat een aardbeving op Sumatra - of ergens anders - noodzakelijkerwijs problemen zou veroorzaken voor bijvoorbeeld inwoners van Californië, noch betekent het dat een aardbeving op afstand altijd ergens anders kleinere veroorzaakt. Wijzigingen in de fouten zijn ook niet permanent. De fouten kunnen na weken of maanden hun sterkte en weerstand tegen slippen herstellen. Het maakt een gebied niet eens vatbaarder voor schudden, legt Delorey uit. "Het hangt af van de eigenschappen van het materiaal."
Het echte voordeel van weten dat dit gebeurt, is leren over de structuur van fouten. Grote seismische golven kunnen als radar werken - door te bestuderen wat er met hen gebeurt voordat en nadat ze elders aardbevingen veroorzaken, is het mogelijk om de structuur van een foutsysteem duidelijker te zien. "Als we getriggerde aardbevingen zien, kunnen we iets leren over de stress van die fout, " zegt Delorey. "We hebben echt geen goede greep op tijdelijke veranderingen als reactie op seismische gevaren. Deze [studies] kunnen ons een beetje dichterbij brengen."
