seismograaf

Iedere week is er wel een aardbeving ergens in Groningen dichtbij het Groningenveld. Schokken lopen op tot een kracht van 3.6 op de schaal van Richter. Het aantal aardbevingen neemt toe. Hoe kan dit en wanneer houdt het op? En moet Groningen zich ook schrapzetten voor ernstigere aardbevingen?

Kapotte glazen in de kast, naar beneden kletterende dakpannen en scheuren in muren. Schade ontstaan door de aardbevingen in Groningen. Slochteren, Westeremden, Loppersum en Delfzijl zijn een aantal woonplaatsen die last ondervinden van de aardschokken. Bewoners maken zich zorgen. Wanneer eenmaal een scheur ontstaan is in muren van woningen en andere gebouwen, kan deze elke beving weer verder scheuren in de lengte of breedte. Geen pretje voor de bewoners die de waarde van hun huis erdoor zien dalen. Hoe gaat dit in de toekomst? Bevingen duren al langer dan ‘normaal’, ze nemen toe en worden wellicht krachtiger.

Gaswinning

Vanaf 1986 zijn geregeld geïnduceerde aardbevingen in de provincie Groningen. Deze aardbevingen zijn het gevolg van gaswinning. In 1959 werd bij toeval ontdekt dat Nederland zelf over een ongelooflijke grote ‘gasbel’ beschikte. Natuurlijk onder het Groningenveld. In 1963 begon Nederland met de gaswinning uit eigen bodem. Nu zijn er 296 putten in gebruik op 26 verschillende locaties. Van de 2.900 miljard kubieke meter aardgas is al 2.000 miljard Nm3 gas geproduceerd. Tot nu toe zijn er meer dan 850 aardbevingen geregistreerd waarvan de meeste licht en dus amper voelbaar waren.

Aardbevingen
Hoe kan het dat boren naar gas aardbevingen veroorzaakt? Rob Govers, geofysicus aan de Universiteit Utrecht legt aan Scientias.nl allereerst uit waar het gas precies vandaan komt. Het zit namelijk ín gesteente; zandsteen. Dat is zand dat onder druk ‘aan elkaar blijft plakken’. In dat zandsteen is nog steeds ruimte in de zogenaamde ‘poriën’ van de steentjes. Het organische materiaal onder deze zandsteenlaag is gaan rotten en hierdoor is er gas in de zandsteen holtes gekomen. “Dat gas zit daar onder redelijk hoge druk met al dat gewicht van het andere gesteente er bovenop,” vertelt Govers. “Dat betekent dat als je het gas eruit haalt, de holtes een beetje inzakken. De druk is weg en alles klinkt in.” Vandaar ook de bodemdaling in Groningen en dit heeft alles te maken met de aardbevingen. In het kort: de gaswinning veroorzaakt bodemdaling en de bodemdaling is de oorzaak van aardbevingen. Op sommige plekken waar geen gas uit de grond gehaald wordt, blijft de bodem hetzelfde. En dit is de reden waardoor het tussen de verschillende stukken gaat bewegen. “Als er tussen ook nog eens een breuk zit, verschuift de grond aan een kant van die breuk ook naar beneden.” Eigenlijk een logische verklaring en aanpassing van de aarde omdat de gasdruk wegvalt. Aardbevingen ten gevolge van gaswinning vielen dan ook te verwachten.

Sterkte
Nu kunt u denken ‘waar maken de mensen zich toch druk om’. Schade krijgen ze vergoed en de bevingen zijn niet sterker dan 3.6 op de schaal van Richter. Niet gek dat u dit denkt, want een aardbeving op deze schaal wordt normaal gesproken amper gevoeld en veroorzaakt ook amper schade. Hoe kan het dan dat de mensen in Groningen zulke scheuren in de muren krijgen? Zijn die huizen dan zó slecht gebouwd? Nee, de schaal van Richter geeft de sterkte aan en niet welk effect de aardbeving heeft. Zo kan een even sterke aardbeving op de ene plek niet gevoeld worden terwijl die op de andere plek gebouwen compleet laat instorten. Hoe de bevingen zich uiteindelijk uiten, heeft te maken met een aantal factoren.

Alle aardbevingen in Groningen van 1990 tot heden (de gele rondjes). De paarse kruisjes: de bevingen van 7 en 8 februari dit jaar. De lichtgroene oppervlakte: het gasveld. De blauwe driehoeken en vierkanten: de meetstations. Afbeelding: KNMI.

Alle aardbevingen in Groningen van 1990 tot heden (de gele rondjes). De paarse kruisjes: de bevingen van 7 en 8 februari dit jaar. De lichtgroene oppervlakte: het gasveld. De blauwe driehoeken en vierkanten: de meetstations. Afbeelding: KNMI.

1. Vertraging
Eén van die factoren is vertraging. Dat de gaswinning aardbevingen tot gevolg zou hebben, is wel logisch. Dat de bevingen zo groot zijn komt als verrassing. De eerste jaren van gaswinning vonden er zelfs bijna geen aardbevingen plaats. Iets in de aarde zorgt ervoor dat er een vertraging zit tussen het onttrekken van gas en de bevingen.” Waar die vertraging door komt is nog onduidelijk. Wetenschappers denken dat in de grond een soort stromingen plaatsvinden die ervoor zorgen dat het effect van de gaswinning niet gelijk merkbaar is. Een vorm van stroming is bijvoorbeeld vervorming van andere gesteentelagen. Govers vertelt dat er bijvoorbeeld zoutlagen bestaan. “Zout is een heel slap gesteente en zit boven op de zandsteenlaag. Je hoeft er maar even tegen aan te drukken, en dan begint het al te ‘stromen’ en eigenlijk te vervormen.” Dus niet alleen zandsteen zakt naar beneden: de zoutlaag erboven op ook. Dit vervormen gaat heel langzaam en geleidelijk. Uiteindelijk leidt het toch tot die aardbeving, het duurt alleen even.

2. Bodem
Een tweede factor die van invloed is op de manier waarop een beving zich uit, is wat zich tussen de bron van de beving en de plek waar mensen er last van hebben, bevindt: de bodem en een bepaalde afstand. “De pech die we natuurlijk hebben in Groningen is dat het aardgas ondiep zit, waardoor de aardbevingen ook ondiep zitten. Je zit er eigenlijk gewoon recht bovenop.” De bodem is allesbepalend voor hoe intens een aardbeving kan zijn. Is deze bijvoorbeeld slap of rotsachtig? “Groningen zit natuurlijk wel in de hoek van de slappe hap als het gaat over bodem,” zegt Govers. Hierdoor neemt de intensiteit van de beving toe, omdat de bodem als het ware helemaal mee zwiept in een soort golfbeweging.

3. Leeg
Maar er is nog een factor die kan verklaren waarom de bevingen in Groningen steeds heftiger worden. De zandsteenlaag waar het gas in zit opgeslagen, wordt steeds verder leeggezogen waardoor er een onderdruk ontstaat die niet weg kan. Ook dit kan sterkere bevingen geven. “Het leegzuigen komt neer op een kracht van het blok gesteente op het volgende blok. Naarmate je langer zuigt, wordt de laag dunner en wil die in principe zo snel mogelijk naar beneden schuiven – aardbeving.” Dat de aardbevingen zwaarder worden, komt dus doordat het reservoir verder leeg raakt.

Dwarsdoorsnede bodem van Nederland met rechts Groningen. Het gas zit in de zalmkleurige zandsteenlaag (Zechstein Group). Klik voor een vergroting. Afbeelding:

Dwarsdoorsnede bodem van Nederland met rechts Groningen. Het gas zit in de zalmkleurige zandsteenlaag (Zechstein Group). Klik voor een vergroting. Afbeelding: Wong, Th.E. et al. (2004). Geological Atlas of the Subsurface of the Netherlands -onshore. Utrecht: NITG/TNO.

4. Breuken
Een ander proces dat wellicht kan verklaren waarom de aardbevingen in Groningen de laatste tijd zo vaak van zich laten horen, heeft alles te maken met breuken. Want, hoewel de belangrijkste oorzaak van de bevingen in Groningen waarschijnlijk het onttrekken van gas aan de ondergrond is, spelen ook breuken wellicht een rol in het gebied. Geschriften van monniken tonen dat er in 1225 en 1262 ook twee vrij heftige bevingen waren. De monniken uit Wittewierum, een dorpje dichtbij Loppersum, beschreven bijvoorbeeld wat voor verschrikkelijke dingen er gebeurden met het klooster Bloemhof. Zo stortte de klokkentoren in 1262 in en viel het altaar van de abdij om. De dijken braken door en er werd zelfs een sluis verwoest. Nu werd er in die tijd natuurlijk wel anders gebouwd, maar dat er vrij sterke bevingen waren, is door deze documenten vrij duidelijk. “We kunnen dus wel zeggen ‘alles komt door de NAM (Nederlandse Aardolie Maatschappij, red.)’, maar dat is niet 100 procent zeker,” benadrukt Govers.

Stoppen?
Wat we wel met zekerheid kunnen zeggen, is dat het aantal aardbevingen is toegenomen en dat de gaswinning daarbij een grote rol speelt. Voor het Staatstoezicht op de Mijnen (SopM) reden om te adviseren de gasproductie zo snel en zoveel mogelijk terug te brengen. Govers is niet te spreken over de wijze waarop dat advies tot stand is gekomen. “Bij dit statische rapport is er een verkeerde methode gebruikt. Het is niet wetenschappelijk onderbouwd. Het KNMI heeft daarom ook alleen de eerste paar conclusies goedgekeurd uit dit rapport. Er komt verwarring en onrust door terwijl dat in sommige gevallen helemaal niet nodig is.” Zo wordt bijvoorbeeld geconcludeerd dat er veel zwaardere aardbevingen zouden kunnen komen in de toekomst ten gevolge van de aardgaswinning. “Als je de lijn uit dit rapport doortrekt, hebben we in de toekomst bevingen van magnitude 9. De grootste onzin.” Want voor een grote aardbeving is een hele grote breuk nodig. De geofysicus geeft het voorbeeld van de diepe trog langs de kust van Noord-Amerika. Een trog is een diepe kloof in de zeebodem die ontstaat bij plaatranden. De ene plaat schuift onder de andere. Aan het oppervlak ontstaat dan een trog. “Die is ontzettend lang. De ‘wereldkampioen’ aardbevingen vond daarop plaats in 1960. Dat was een 9.4-beving.”

Magnitude

De magnitudeschaal is duidelijker als het om de intensiteit van een beving gaat. Deze schaal neemt de sterkte, afstand en verschil van bodem mee in de ‘berekening’ van de kracht. Hoe verder weg de beving hoe minder schade hij geeft. Hoe hoger de magnitude hoe verder het aanrichten van schade komt.

Breukvlakken
Als de NAM wil weten hoe groot de grootste aardbeving werkelijk kan worden in Groningen, moet de organisatie zoeken naar hoe groot de breukvlakken zijn die al in de ondergrond zitten. Zo kan de NAM berekenen welke kracht de beving op de magnitudeschaal kan hebben. “Voor een magnitude vier beving heb je bijvoorbeeld al een oppervlak nodig van een vierkante kilometer. Voor een magnitude vijf beving moet dit tien keer zo groot zijn.” De magnitudeschaal is net zoals de schaal van Richter logaritmisch. En een extremere aardbeving heeft dus een heel groot verschil in de grootte van de breuk nodig om überhaupt te kunnen plaatsvinden. “Het is nog maar de vraag of in Groningen zulk grote breuken zitten. Er zitten wel heel veel kleine breuken, maar daar krijg je geen echte klappers van.” Meestal is de breuk in een rechte lijn. Maar de kleine breuken moeten in ieder geval met elkaar verbonden zijn. “Waar het op neer komt: de toename van seismiciteit en bevingen kunnen gewoon niet doorgaan. Op een bepaald moment stopt het. Omdat de grote breuken dan allemaal ‘op’ zijn, er zijn geen grotere meer.” Govers gelooft wel dat de NAM informatie heeft waaruit te concluderen is dat er misschien wel grotere breuken zitten in het noorden. Mogelijk zelfs groot genoeg voor grotere bevingen. Het onderzoek dat de NAM hiernaar doet wordt december 2013 afgerond.

Wat betekent het gas voor Nederland?

Het gas uit het Groningenveld is laagcalorisch. Dit komt erop neer dat de samenstelling van het gas geschikt is voor de Nederlandse verwarmingsketels en fornuizen. Hoogcalorisch gas is om te zetten in laagcalorisch gas, maar de capaciteit hiervoor is beperkt. Ook is het gas erg belangrijk voor de Nederlandse economie. Het Groningenveld hoort bij de tien grootste gasvelden ter wereld. Nederland exporteert gas en kan dit naar schatting tot 2025 volhouden. Door de ligging is Nederland een ideaal knooppunt voor de doorvoer, opslag en handel in gas. Het plan van de overheid is daarom om voor die tijd als ‘gasrotonde’ te fungeren om de gasvoorziening veilig te stellen, de concurrentiepositie te versterken en bedrijvigheid en banen te creëren. Hiervoor is de gasproductie van belang voor de Nederlandse toekomst. Kortom: het laagcalorische gas is financieel en praktisch ‘onmisbaar’ voor Nederland.

Hoe dan ook: op de bevingen zit een bepaalde vertraging die waarschijnlijk ook speelt wanneer gestopt wordt met het produceren van gas. De gaswinning begon in 1964 en de eerste aardbeving was in 1986. Het zou dus kunnen dat de aardbevingen zelfs na het stoppen met boren nog 22 jaar door zullen gaan. Govers verwacht dat de grotere aardbevingen, de bevingen die duidelijk voelbaar zijn en schade veroorzaken, een jaar of een paar jaar door zullen gaan. Ook hier doet NAM onderzoek naar. Of er zwaardere bevingen verwacht kunnen worden in Groningen hangt in ieder geval van de breuken af. De boel stort niet in, maar zakt naar beneden. Of de gaswinning snel of langzaam gebeurt maakt waarschijnlijk wel iets uit, maar hoe dat precies zit, weet Govers niet. Hij denkt dat als het gas er heel snel uitgehaald wordt de kans op bevingen wel wat groter is, maar dat is hoe hij het zelf inschat met de materiaaleigenschappen van gesteente. Overigens wil dat niet zeggen dat het ietsje rustiger aan doen de kans op aardbevingen automatisch verkleint. De grond blijft namelijk inzakken, dus ook als er langzamer wordt geboord, zal vroeg of laat een beving volgen. Het zekere voor het onzekere nemen is al met al niet noodzakelijk volgens Govers. “Nederland ligt voor een groot deel onder water. Als je alle risico’s wilt vermijden, moet je alles wat onder water ligt evacueren. Zo werkt het niet.” Govers oplossing is daarom heel simpel: de betrokken Groningers gewoon schadeloos stellen of verhuizen.