De Nederlandse regering heeft besloten om de gaswinning in de provincie Groningen tijdelijk terug te schroeven. Gaswinning veroorzaakt er jaarlijks tientallen aardbevingen, waarvan de kracht in theorie kan oplopen tot 5,0 op de schaal van Richter.
De Nederlandse provincies Groningen en Drenthe kampen sinds 1986 met aardbevingen die – zo kunnen we inmiddels met 99,99 procent zekerheid stellen – het gevolg zijn van gaswinning. Voor 1986 waren er domweg geen aardbevingen in Noord-Nederland.
Het Groningse aardgas zit opgesloten in de holtes van poreus zandsteen en als het gas hieruit verdwijnt, wordt dit reservoirgesteente door de druk van bovenliggende lagen samengeperst. Dat leidt in eerste instantie tot het dalen van de bodem. Omdat sommige delen meer poreus zijn en meer gas bevatten dan andere delen, verloopt dat samenpersen onregelmatig. Daardoor ontstaat spanning in de zandsteenlaag. Op een gegeven moment zal die zich ontladen, waarschijnlijk langs bestaande breuklijnen in het gesteente.
In 1959 ging de exploitatie van start van het immense gasveld van Groningen, dat 2.700 miljard kubieke meter gas bevatte. De eerste voelbare beving deed zich pas voor in 1986. De Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM) – een joint venture van Shell en Exxon – ontkende tot 1993 categorisch dat de gaswinning het trillen van de Groningse bodem veroorzaakte. Pas in de laatste jaren is het aantal bodembewegingen zo dramatisch toegenomen dat zowel de NAM als de Nederlandse overheid niet langer om deze realiteit heen kunnen. Hoe meer gas werd opgepompt, hoe groter het aantal aardbevingen. Van 1991 tot 2002 werden jaarlijks gemiddeld vier bevingen groter dan 1,4 op de schaal van Richter gemeten. In 2011 was dat aantal al 28. De zwaarste beving – 3,6 op de Richterschaal – deed zich in 2012 voor bij Loppersum. Uit vergelijkbare situaties met gasreservoirs in andere landen blijkt dat Groningen maximaal rekening moet houden met een beving van 5,0 op de Richterschaal.
Stuwdam
Zo’n beving is niks vergeleken met de ramp die de Chinese provincie Wenchuan trof, op 12 mei 2008. Even voor half drie ’s middags schudde de aarde twee minuten lang. De beving had een kracht van 8,0 op de schaal van Richter en was tot ver in de buurlanden van China voelbaar. In Sjanghai – op een afstand van 1.700 kilometer – zwaaiden de toppen van de wolkenkrabbers heen en weer.
De schade in Wenchuan was immens. Volgens de officiële Chinese cijfers kwamen bijna 70.000 mensen om het leven en raakten meer dan 370.000 mensen gewond. Vijf miljoen Chinezen raakten binnen een tijdsbestek van twee minuten dakloos. Chinese geologen weten de aardbeving aan het schuiven van breuklijnen in de Yingxiu Fault Belt, op een diepte van 14 tot 19 kilometer.
Maar in de herfst van datzelfde jaar lanceerde de geoloog Christian Klose van de Colombia University in New York op een bijeenkomt van de American Geophysical Union de hypothese dat de Chinese aardbeving te maken had met de aanleg van de Zipingpudam in de rivier de Min. Die aarden dam in Wenchuan was twee jaar voordien afgewerkt, waarna het reservoir achter de dam volliep met 320 miljoen ton water. Klose veronderstelde dat de grote massa van het water extra druk had gezet op een breuklijn vlak bij het stuwmeer, waardoor die in beweging kwam en een geweldige ontlading van energie veroorzaakte. Waarschijnlijk zou die aardbeving ooit een keer zijn gekomen, maar het nieuwe stuwmeer zou het proces volgens Klose met eeuwen hebben versneld.
In eerste instantie reageerden de Chinese autoriteiten zoals autoriteiten vaak reageren: ze wezen iedere verantwoordelijkheid van de hand. Twee vooraanstaande Chinese geologen wezen in een artikel in de Chinese Science Times ieder verband tussen de dam en de aardbeving naar het rijk der fabeltjes.
Toch keerde het tij ook in China. In december 2012 publiceerde Fan Xiao, een geoloog van het Sichuan Geology and Mineral Bureau, een rapport dat het opvullen van het stuwmeer achter de Zipingpudam onomwonden aanwijst als de oorzaak van de aardbeving. Fan Xiao meldde dat de aardbeving niet ontstond langs breuken in de eerder genoemde Yingxiu Fault Belt, maar op een diepte van zes tot negen kilometer in een gebied met breuken vlak bij het stuwmeer. Fan Xiao concludeerde dat de 8,0-aardbeving ontstond nadat het stuwmeer onverantwoord snel was volgelopen, waardoor ook de vloeistofdruk in de gesteenten onder het meer snel opliep. Een aantal kleinere voorschokken zorgde ervoor dat een kritiek punt in de Longmenshan Central Fault werd overschreden, waarna de zware aardbeving losbarstte.
Op zich is zo’n ‘reservoirbeving’ niet nieuw. Amerikaanse seismologen constateerden al in de jaren 1930 na de aanleg van de Hoover Dam bij Las Vegas een forse toename in seismische activiteit in het gebied op de grens van Nevada en Arizona. En ook India kent reservoirbevingen. Vrijwel alle geologen en seismologen zijn het erover eens dat de aardbeving die in 1967 een dorp in India verwoestte, werd veroorzaakt door een dam. De beving (6,7 op de Richterschaal) kwam er drie jaar nadat de ruim honderd meter hoge naast het dorp was afgewerkt. Keiharde bewijzen voor reservoirbevingen zijn echter moeilijk te vinden en de Indiase autoriteiten ontkennen tot vandaag het verband tussen de dam en de aardschokken die zich nog steeds voordoen.
Fracken
Ook olie- en gaswinning kunnen problemen veroorzaken. Zo nam in de Amerikaanse staten Texas, Arkansas, Oklahoma en Kansas het aantal aardschokken de afgelopen jaren dramatisch toe. De US Geological Survey spreekt van ‘een zwerm aardbevingen’. William Ellsworth, een seismoloog van de US Geological Survey, onthulde onlangs in een artikel in Science dat het aantal aardbevingen per jaar van meer dan 3,0 op de Richterschaal in het centrale deel van de VS in een korte tijdspanne bijna is vertienvoudigd, van 21 per jaar naar 188 per jaar. Ellsworth verklaarde in de New York Times er zeker van te zijn dat menselijk handelen die toename veroorzaakt.
De olie- en gasbedrijven in het gebied injecteren ieder jaar miljarden liters vervuild productiewater en frackwater (van schaliegaswinning) in gesteenten op een diepte van een tot twee kilometer. Als dat in of vlak bij een breuk in de aardkorst gebeurt, dan is het risico groot dat er snel aardschokken volgen.
In Texas en Oklahoma wordt op steeds grotere schaal geboord naar olie en gas. Bij conventionele boorputten komt met de olie en het gas ook veel water naar boven. Dat productiewater is vervuild en wordt diep in de bodem geïnjecteerd. Bij de nieuwere methode van hydraulic fracking wordt water onder hoge druk in gesteenten geperst om scheuren te maken, waardoor olie en gas naar de boorput stromen. Texas alleen heeft al meer dan tienduizend ‘injectieputten’ waar vervuild water in de aarde wordt gespoten. In 99 procent van de gevallen levert dat geen directe problemen op. Maar als men injecteert in de buurt van een breuk, dan is de kans groot dat – soms binnen een aantal dagen – de aarde gaat schudden.
Een proef met hydraulic fracking bij het Engelse Blackpool moest in april 2011 worden gestaakt nadat de test twee aardbevingen veroorzaakte van respectievelijk 2,3 en 1,5 op de Richterschaal. Twee Britse seismologen concludeerden dat niet het scheuren van het gesteente, maar de aanwezigheid van veel water de aardschokken veroorzaakte.
Door het toevoegen van water stijgt de vloeistofspanning in de grond. Daardoor worden beide delen van een breuk uit elkaar geduwd, waarna de schuifkracht de overhand krijgt (zie: ‘Hoe ontstaat een aardbeving?’). Dat fenomeen is ook waargenomen bij geothermische energieprojecten waarbij koud water in hete ondergrondse gesteenten wordt geïnjecteerd om vervolgens warm water omhoog te pompen. In het Zwitserse Basel moest in 2006 een experiment met geothermische energie worden stopgezet nadat waterinjecties vier aardschokken van ieder 3,0 op de Richterschaal veroorzaakten. Ook in The Geysers, een gebied in Californië met maar liefst 22 geothermische centrales, beeft de aarde geregeld. In januari 2014 beleefde het gebied zelfs een aardbeving van 4,5 op de Richterschaal. Nu heeft Californië wel vaker aardbevingen, dus het verband met de geothermische centrales is moeilijk te bewijzen.
Ontkenning
Het idee dat mensen aardbevingen veroorzaken, is lange tijd niet serieus genomen. Het is voor autoriteiten dan ook nog altijd makkelijk het verband te ontkennen. China ontkende in 2008 ieder verband tussen de Wenchuan-aardbeving en de Zipingpudam. De eigenaars van de Indiase Koyna Dam verklaren tot vandaag dat hun dam niets te maken heeft met de aardbeving van 1967. De geoloog Christian Klose werd nog in 2006 door Australische wetenschappers uitgelachen toen hij stelde dat de aardbeving die in 1989 in het Australische New Castle dertien doden veroorzaakte het gevolg was van tweehonderd jaar steenkooldelving en het wegpompen van water uit de mijnen.
Ook de Texas Railroad Commission, de organisatie die toezicht moet houden op alle olie- en gaswinning in Texas, weigert toe te geven dat het toenemende aantal aardbevingen in de staat veroorzaakt wordt door de activiteiten van de olie- en gasindustrie. Pas nadat het aantal aardbevingen bij het plaatsje Greenbrier in één jaar vertienvoudigde, besloot de overheid van de staat Arkansas de injectie van afvalwater daar te verbieden. Sindsdien kunnen de bewoners van Greenbrier weer rustig slapen, er zijn geen trillingen meer gevoeld.
Dat de verantwoordelijken zelfs voor de hand liggende verbanden afwijzen, is logisch. Als de overheid of een bedrijf toegeeft verantwoordelijk te zijn voor een aardbeving dan stromen mogelijk de schadeclaims toe. Verder zullen wetgevende instanties eisen dat overheden of bedrijven maatregelen nemen om herhaling te voorkomen. Het probleem voor de wetenschap is ook hier – zoals zo vaak – dat we wel aannemelijk kunnen maken dat er een relatie bestaat tussen een mijn, een dam of een injectie en seismische activiteiten, maar dat echt harde bewijzen moeilijk te leveren zijn.
Toch heeft men in Groningen intussen maatregelen genomen. De NAM heeft toegezegd alle schade van de aardbevingen te zullen vergoeden. Er zijn inmiddels meer dan tienduizend schadeclaims ingediend. Hoewel de intensiteit van de aardbeving beperkt is tot maximaal 3,6 is er toch relatief veel schade. De bevingen doen zich immers voor op een geringe diepte van een tot twee kilometer. De Nederlandse regering heeft besloten dat de NAM de productie van aardgas moet verminderen. In de afgelopen jaren is de productie steeds omhoog geschroefd, en dat zorgde (met een vertraging van ongeveer een jaar) ook voor steeds meer aardbevingen. Onderzoekers van het Staatstoezicht op de Mijnen verwachten dat de halvering van de productie met enige vertraging zal leiden tot een halvering van het aantal aardbevingen. Of dat echt gebeurt, zal binnenkort blijken.
Zonder stuwdammen, steenkool-, olie- of gaswinning kunnen we ‘menselijke’ aardbevingen vermijden. Maar dat lijkt een erg radicale oplossing. De meeste stuwdammen, kolenmijnen, gasvelden en injectieputten veroorzaken immers geen aardbevingen. Wetenschappers als Klose en Frohlich vinden dat er veel meer onderzoek moet gebeuren naar de omstandigheden waarbij de aanleg van dammen en andere activiteiten aardschokken veroorzaken. Pas dan is het mogelijk vast te stellen welke locaties wel en welke niet geschikt zijn voor dammen, mijnbouw of waterinjecties. Daarbij moet dan volgens de seismologen vooral gekeken worden naar de aanwezigheid en de dimensies van breuklijnen, het soort gesteenten in de ondergrond en ook welke aardbevingen zich al hebben voorgedaan in het gebied. Soms zijn er ook alternatieven. Het is sowieso beter voor het milieu om frackwater te zuiveren, waarna het niet langer noodzakelijk is om het diep in de grond op te bergen, maar het gewoon kan worden gerecycled. In andere gevallen – zoals in Groningen – zal de gemeenschap domweg een afweging moeten maken of de baten (inkomsten uit aardgas en werkgelegenheid) opwegen tegen de kosten (verzakte huizen en slapeloze nachten).
