Doorbraak bij onderzoek van aardbevingen

De onderzoekers bestudeerden beelden van een aardbeving die zich in 1999 in het westen van de Verenigde Staten voordeed. Ze kunnen een nieuwe methode opleveren om actieve breukzones te identificeren en om na te gaan wanneer er zich in een dergelijk gebied voor het laatst een aardbeving voordeed.

In het tijdschrift Science gaven geleerden van het Scripps Institution of Oceanography van de University of California in San Diego en van het California Institute of Technology meer uitleg over hun onderzoek van de zogenaamde Hector Mine-aardbeving, genoemd naar een verlaten mijn in de buurt. Die had een grootte van 7,1 en scheurde zich door ongeveer 45 kilometer breuken in de Mojave-woestijn. De aardbeving veroorzaakte nauwelijks schade, maar bood wel een 'ideale' gelegenheid om satellieten en radar in te zetten om de unieke kernmerken van breuken na te gaan. Dat vertelt Yuri Fialko van Scripps en de hoofdauteur van de studie.

De aardbeving werd uitvoerig in beeld gebracht met behulp van Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR). Die gebruikt een reeks satellietmetingen om veranderingen in het oppervlak van de aarde waar te nemen. De meest verrassende uitkomst van de analyse van de beelden was het eerste bewijs dat breuken achterwaarts kunnen bewegen.

Achterwaartse beweging

'Zelfs kleine storingen van aardbevingen op grote afstand kunnen breuken een beetje doen bewegen, maar tot nu toe waren alleen voorwaartse bewegingen bekend', aldus Fialko in een aankondiging van de publicatie van de studie in Science. 'Hier zagen we de breuk achterwaarts bewegen als gevolg van relatief kleine storingen en dat is nogal ongewoon.'

De achterwaartse beweging van de breuken zou niet zozeer veroorzaakt worden door wrijving maar eerder door verschillen in de aard van het materiaal in de breuken. Volgens Fialko zullen de resultaten leiden tot nieuw seismisch onderzoek. Vervolgens kunnen ze gebruikt worden om mogelijk actieve breuken te identificeren.

Mede-auteur Peter Shearer van Scripps weet de gedetailleerde resultaten van het onderzoek aan de doorbraak als gevolg van de InSAR-technologie. 'Vóór InSAR hadden we alleen plaatselijke metingen', zegt hij. 'Dankzij InSAR konden we miljoen punten meten en een continu beeld maken van de vervormingen in Zuid-Californië.'

Van ERS…

Dankzij de satellietgegevens kon het onderzoek zowel verticale als horizontale verplaatsingen meten van verschillende millimeters tot verschillende centimeters in zones van een kilometer breed boven breuken.

'Onze bevindingen werden mogelijk dankzij de bijzonder succesvolle satellieten van de Europese ruimtevaartorganisatie', aldus de onderzoekers. In het Science-artikel wijzen de auteurs erop dat het aardbevingsgebied de laatste 10 jaar herhaaldelijk is gefotografeerd door de ESA-satellieten ERS 1 en ERS 2. Het onderzoeksteam genereerde en analyseerde alle mogelijke interferometrische paren die de gegevens van de aardbeving omvatten. Dat leidde tot 15 interferogrammen vanuit een dalende baan en vijf vanuit een stijgende baan.

De eerste Synthetic Aperture Radar (SAR) werd in 1991 gelanceerd als één van de drie belangrijke instrumenten aan boord van de ESA-satelliet ERS-1. Een tweede ERS volgde in 1995. Deze uiterst succesvolle ESA-satellieten verzamelden een rijke oogst aan waardevolle gegevens over het land, de oceanen en de poolkappen. Verschillende honderden onderzoeksgroepen in heel de wereld maken vandaag gebruik van de ERS-gegevens.

…tot Envisat

Met de ERS-gegevens betekent de InSAR-techniek een belangrijke doorbraak in de aardwetenschappen. Onderzoekers kunnen er aardbevingen en andere natuurverschijnselen beter mee begrijpen. Eerder dit jaar werd Europa's nieuwste milieusatelliet Envisat gelanceerd met aan boord een geavanceerde SAR (ASAR). ASAR is de eerste permanente ruimteradar met dubbele polarisatie: het instrument kan zowel in horizontale als verticale polarisatie signalen uitzenden en ontvangen. Daardoor verhoogt, in vergelijking met de eerdere ERS-sensoren, de mogelijkheid van de SAR om onderscheid te maken tussen verschillende soorten terrein aanzienlijk. Bovendien zijn gebruikers van de InSAR-techniek nu verzekerd van een verderzetting van de dienstverlening op dit vlak.